ВПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ СЕПАРАТОРА Российский патент 2003 года по МПК B04C5/04 B01D19/00 

Настоящее изобретение относится к впускному отверстию сепаратора (резервуара сепаратора) перерабатывающей установки, например установки, предназначенной для переработки текучей среды, состоящей из нефти, воды и/или газа.

Впускное отверстие сепаратора перерабатывающей установки обычно предназначено для нескольких целей, а именно:
- уменьшения импульса поступающей текучей среды с тем, чтобы не допустить нарушения стабильных условий прохождения потока, необходимых в сепараторе,
- предотвращения осаждения входящего в состав технологического потока песка или аналогичного твердого материала в тех местах, где это нежелательно,
- подготовка технологического потока таким образом, чтобы добиться оптимальных условий для качественной сепарации.

На практике определяющим фактором при конструировании впускного отверстия сепаратора обычно является уменьшение импульса. Широко известное техническое решение, обеспечивающее уменьшение импульса, основано на использовании пластины прерывания потока, расположенной непосредственно за впускным отверстием сепаратора. Поток текучей среды сталкивается с пластиной и отбрасывается в стороны и, возможно, назад, в случае если пластина искривлена.

Другое решение, обеспечивающее уменьшение импульса, основано на использовании соединенной с впускным отверстием U-образной трубки, "возвращающей" поток по направлению к стенке сепаратора. Третье решение основано на использовании соединенного с впускным отверстием отрезка Т-образной трубки, предназначенного для прерывания потока текучей среды и отвода его в стороны.

Однако все эти решения в большей или меньшей степени вызывают разбрызгивание, взбалтывание и волнение на поверхности текучей среды, что не обеспечивает условий для качественной сепарации, или же они оказываются неудовлетворительными.

В случае, если поступающий поток текучей среды состоит из нефти и воды, большие касательные напряжения, возникающие, например, в результате падения давления на клапане или внезапного изменения скорости, могут привести к превращению нефти и/или воды в мелкие капли с образованием так называемой эмульсии. В своей простейшей форме эмульсия представляет собой или нефть в воде (капли нефти в воде) или воду в нефти (капли воды в нефти). Присутствующие в нефти поверхностно-активные вещества могут стабилизировать эмульсию и затруднить разделение нефти и воды. Считается, что эмульсии в форме воды в нефти разделять труднее, чем в форме нефти в воде.

Если, в дополнение к нефти и воде, поступающий поток текучей среды содержит свободный газ, усилия на сдвиг, воздействию которых подвергается поступающий поток текучей среды, могут привести к образованию мелких пузырьков газа, смешанных с жидкой фазой. Эти пузырьки газа могут обладать стабилизирующим эмульсию действием подобно присутствующим в нефти поверхностно-активным веществам.

Настоящее изобретение обеспечивает впускное отверстие сепаратора, в котором поступающий поток текучей среды не подвергается воздействию излишне больших усилий на сдвиг (погружение, внезапное изменение скорости), и в котором свободный газ, который может присутствовать в поступающей текучей среде, выделяется еще до того, как поток текучей среды начнет подвергаться воздействию касательных напряжений.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает впускное отверстие сепаратора, создающее стабильные условия для потока в сепараторе, и предотвращает осаждение песка и иных загрязнений в форме твердых частиц в тех местах, где это нежелательно.

Настоящее изобретение отличается тем, что впускное отверстие сепаратора выполнено в виде спирального канала, открытого в верхней части корпуса канала, текучая среда поступает по касательной и вытекает вниз через центральное выпускное отверстие в корпусе. Зависимые пункты 2-3 формулы изобретения включают предпочтительные особенности настоящего изобретения.

Настоящее изобретение будет описано ниже более подробно и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
на фиг. 1 показано впускное отверстие сепаратора, являющееся предметом настоящего изобретения и расположенное в резервуаре сепаратора;
на фиг.2 схематически показаны контуры впускного отверстия сепаратора;
на фиг. 3 схематически показано то же впускное отверстие сепаратора сверху;
на фиг. 4 схематически показано впускное отверстие на фиг.2 в процессе работы, т. е. заполненное текучей средой, например в виде нефти и воды, содержащей газ.

На фиг.1 показано впускное отверстие 1 сепаратора, являющееся предметом настоящего изобретения и расположенное в резервуаре сепаратора 2. Сепаратор расположен в зависимости от поверхности текучей среды, и текучая среда поступает в него по подводящему трубопроводу 3.

Впускное отверстие 1 сепаратора состоит, как показано на фиг.2 и 3, из корпуса сепаратора 4 с каналами, открытыми кверху и проходящими по спирали от расположенной по касательной точки соединения 5 для подводящего трубопровода 3 до выпускного отверстия 6, размещенного по центру корпуса 4.

Корпус 4 может быть предпочтительно выполнен из дисковидной пластины 7 с размещенными на этой пластине 7 наклоненными внутрь пластинами 8, 9, проходящими по спирали и образующими стенки канала 10. Выпускное отверстие 6 корпуса может быть также выполнено в виде круглой имеющей вид трубы детали с сообщающимися с каналом 10 отверстиями 11. Корпус 4 может быть снабжен закрывающей канал крышкой, однако любая крышка должна быть снабжена отверстиями для отвода газа.

Для улавливания газовых пузырьков, выходящих из выпускного отверстия 6 в корпусе 4, предпочтительно установить конусообразный газоуловитель 12, соединенный с корпусом посредством установочных элементов 13. Газоуловитель 12 должен проходить от уровня несколько ниже впускного отверстия 6 до уровня над поверхностью текучей среды вне корпуса 4.

Впускное отверстие сепаратора работает посредством текучей среды, поступающей в канал 10 в корпусе из трубы 5 и проходящей по спирали в канале 10 в корпусе до выпускного отверстия 6, выделяя при этом газ. Затем текучая среда проходит вниз через выпускное отверстие 6, а любой оставшийся газ будет улавливаться конусообразным газоуловителем 12 и подаваться на поверхность. С другой стороны, поток может проходить в противоположном направлении, т.е. поступать через центральное отверстие 6 сверху и вытекать по касательной из отверстия 6, которое будет погружено в текучую среду, находящуюся в сепараторе.

Корпус может быть выполнен литым или сварным - из листов коррозионностойкого материала, например, нержавеющей стали.

ПРИМЕР
Сравнительные испытания были выполнены на модели сепаратора из плексигласа в масштабе 1:4,5. В качестве трех фаз текучей среды использовались вода, Exxol D80^®, Флюид и воздух, которые подавались во впускное отверстие сепаратора, выполненное согласно настоящему изобретению, а также во впускное отверстие сепаратора хорошо известного импульсного типа с двумя комплектами пакетов пластин в водной фазе. Испытания двух типов сепараторов проводились в следующих условиях:
Содержание воды (доля воды в процентах) 60%. Отношение газа и текучей среды (объемное) 1,2. Скорость смешивания (скорость подачи текучей среды) 6 м/с.

Содержание нефти в воде измерялось инфракрасным прибором фирмы Horiba^®.

Были получены результаты, приведенные в таблице.

Как показывают полученные результаты, впускное отверстие, являющееся предметом настоящего изобретения, обеспечивает гораздо более низкое содержание нефти в воде (лучшее качество воды) на выходе из сепаратора, чем впускное отверстие хорошо известного типа.

Изобретение предназначено для переработки текучей среды, состоящей из нефти, воды и/или газа. Впускное отверстие сепаратора выполнено в виде спирального канала, открытого в верхней части корпуса, содержащего снизу дисковидную пластину, при этом текучую среду подают в канал по касательной и выпускают через центральное выпускное отверстие в корпусе вниз или по касательной из этого отверстия. На корпусе канала размещен конусообразный газоуловитель, расположенный снаружи корпуса канала и проходящий от уровня ниже выпускного отверстия корпуса до уровня над поверхностью текучей среды. Изобретение обеспечивает высокое качество очистки. 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Впуск сепаратора перерабатывающей установки, например установки, предназначенной для переработки текучей среды, состоящей из нефти, воды и/или газа, характеризующийся тем, что он выполнен в виде спирального канала (10), открытого в верхней части корпуса (4), содержащего снизу дисковидную пластину (7), при этом текучую среду подают в канал по касательной и выпускают в сепаратор через центральное выпускное отверстие (6) в корпусе (4) вниз или по касательной из этого отверстия.2. Впуск сепаратора по п.1, отличающийся тем, что на корпусе (4) канала размещен конусообразный газоуловитель (12), расположенный снаружи корпуса (4) канала и проходящий от уровня ниже выпускного отверстия (6) корпуса (4) до уровня над поверхностью текучей среды.3. Впуск сепаратора по п.1, отличающийся тем, что он снабжен размещенными на пластине наклоненными внутрь пластинами (8, 9), проходящими по спирали и образующими стенки канала (10) в корпусе, при этом пластина (7) соединена с круглой, имеющей вид трубы деталью (14), с сообщающимися с каналом (10) отверстиями (11), образующей выпускное отверстие (6).