СЕПАРАТОР-КАПЛЕОТБОЙНИК Российский патент 2004 года по МПК B01D45/00 B01D45/06 

Изобретение относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использовано для удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков в различных процессах нефтегазодобычи, нефтепереработки и нефтехимии.

Известна конструкция сепаратора [1], включающего каплеуловитель, каплеотбойник которого выполнен в виде вогнутых по ходу движения потока линз и наклонной перегородки с отверстиями для выхода газа.

Недостатком известного сепаратора с каплеуловителем является несовершенство формы контактного элемента. Вследствие увеличенной линейной скорости газового потока в центре вогнутых линз унос капельной жидкости потоком газа возрастает, что значительно снижает единичную мощность каплеотбойника и увеличивает коэффициент уноса капельной жидкости. Причем в каплеуловителе не создаются условия для перевода в жидкое состояние тех фракций легких углеводородов, которые содержатся в газовом потоке в газообразном состоянии.

Также известно устройство для отбоя капель жидкости из газовых потоков [2], содержащее корпус со штуцерами, внутри которого расположено основание в виде круга с отверстиями и размещенными в них газосепарационными насадочными модулями в виде цилиндрического корпуса с фланцем и газосепарационным насадочным элементом в виде намотанного в рулон вязаного сетчатого рукава.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, большая материалоемкость и связанная с этим низкая эффективность на единицу объема сепаратора-каплеотбойника.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является сепаратор [3], содержащий цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа. Недостатком прототипа является недостаточно полное использование объема сепаратора, что ограничивает сепарационные возможности аппарата по глубине отбора легких углеводородов.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение эффективности и глубины отбора легких углеводородов из газа.

Для этой цели в сепараторе-каплеотбойнике, содержащем цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа, согласно изобретению камеры сообщены между собой наружной трубкой, являющейся естественным охладителем газа, а газосепарациолнные контактные насадочные элементы расположены на входе каждой камеры и на выходе из сепаратрора, причем перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора расположены принудительный охладитель газа в виде радиатора и диспергатор с расширяющимися по ходу движения потока отверстиями, при этом газосепарационные контактные элементы выполнены в виде съемных кассет с сетчатой рукавной насадкой, а перегородка, разделяющая корпус на две камеры, выполнена сплошной.

Сепаратор-каплеотбойник (фиг.1) состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, который включает в себя входной штуцер 2, выходной штуцер 3, а также состоит из камер 4 и 5. Камера 4 отделена от камеры 5 сплошной съемной перегородкой 6. Перегородка выполнена из листового металла и стянута болтами 7, соединена конденсатором 8, выполненным из трубы с двумя отводами. Внутри сепаратора расположены три каплеотбойника: каплеотбойник 9 на входе в камеру 4, каплеотбойник 10 на входе в камеру 5 и каплеотбойник 11 на выходе из сепаратора, выполненные из сетчатой рукавной насадки (НСР). Впереди каплеотбойника 11 установлены радиатор 12 и диспергатор 13, расположенные последовательно друг за другом. Радиатор подключен к холодной воде входными и выходными штуцерами. Для пропарки сепаратора внутри во всю длину расположен перфорированный трубопровод 14, закрепленный на металлических подставках к днищу сепаратора. Для осмотра и ремонта сепаратора в камере 5 расположен люк-паз 15. Для контроля перепада давления на корпусе 1 сепаратора до каплеотбойника и после расположены штуцера 16 и 17 для установки на них дифманометров, также расположен штуцер 18 для подключения газоуровнительной линии. Для слива жидкости на днище корпуса 1 расположен штуцер 19, а для полного опорожнения сепаратора установлен штуцер 20. К корпусу 1 сепаратора при помощи сварки крепятся монтажные опоры 21, а для монтажа сепаратора имеются монтажные проушины (не показаны).

Работа сепаратора-каплеотбойника состоит в следующем. Сепаратор-каплеотбойник с естественным и принудительным охлаждением газа служит для лучшего отделения и улавливания газового конденсата, легких углеводородов и унесенных частиц нефти с газовым потоком. Газ на входе в сепаратор-каплеотбойник проходит первичную очистку, проходя через каплеотбойник 9, изготовленный путем набора блоков из сетчатых насадок определенной ширины. После чего поток газа, ударяясь об перегородку 6 первой камеры, выполненной сплошной, и, отбивая капельки жидкости, направляется вверх, в трубу-конденсатор 8, затем в камеру 5. На выходе из конденсатора также установлен каплеотбойник, который улавливает сконденсировавшиеся при теплообмене с окружающей средой легкие углеводороды. Окончательное улавливание легких углеводородов происходит за счет охлаждения газа при прохождении его через радиаторы с холодной водой.

Сплошная перегородка, разделяющая сепаратор на две части, также является отбойником капель жидкости. Капли жидкости, имеющие большую инерционную силу, чем газовый поток, ударяются об сплошную перегородку и за счет селективного смачивания прилипают к ней. Затем по мере накопления на ней стекают в нижнюю часть емкости. Газовый поток направляется вверх к наружной трубе, которая постоянно соприкасается с окружающей средой и поэтому служит теплообменником между газом и холодной окружающей средой.

При прохождении газожидкостной смеси через расширяющиеся по ходу потока отверстия происходит дробление потока. При дроблении потока по мере уменьшения диаметров жидких углеводородных капелек d увеличивается удельная поверхность S_уд, т.е. межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы потока

Известно, что увеличение межфазной поверхности приводит к интенсификации массообменного процесса и существенно сокращает время для достижения равновесного состояния системы при одних и тех же термодинамических условиях. Поэтому эффективное выделение жидкости из газа может быть только при мелкодисперсном состоянии газожидкостной смеси, которое обеспечивается диспергаторами форсуночного типа 13. Взвешенные частицы легких углеводородов оседают на поверхностях сеток каплеотбойника 11 и через дренажный штуцер 19 отводятся в отдельную дренажную емкость (не показана), которая соединена с газоуравнительной линией 18. Газоуровнительная линия служит для массообмена продуктов, находящихся в сепараторе-каплеотбойнике и в дренажной емкости.

Через радиатор циркулирует холодная вода. При смывании холодного радиатора газовый поток дополнительно охлаждается, выделив при этом остатки газового конденсата, который оседает в каплеотбойнике 11. Кроме того, выделившееся в каплеотбойнике 11 тепло постоянно отводится газовым потоком, вследствие чего поверхностная энергия адсорбента (каплеотбойника) не уменьшается. Эффективность по глубине улавливания широких фракций легких углеводородов повышается. Это происходит за счет сохранения свободной энергии поверхностного слоя адсорбента.

Изобретение промышленно применимо и может быть использовано на установках подготовки нефти.

Использование предложенного изобретения позволит повысит эффективность удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков.

Литература

1. Каплеотбойное устройство. Патент RU 2038119, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.

2. Каплеотбойное устройство. Патент RU 2038120, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.

3. Сепаратор. Патент RU 2038121 RU, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.

Изобретение предназначено для сепарации, относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использовано для удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков в различных процессах нефтегазобычи, нефтепереработки и нефтехимии. В сепараторе-каплеотбойнике, содержащем цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа, камеры сообщены между собой наружной трубкой, являющейся естественным охладителем газа, а газосепарационные контактные насадочные элементы расположены на входе каждой камеры и на выходе из сепаратора, причем перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора расположены принудительный охладитель газа в виде радиатора и диспергатор с расширяющимися по ходу движения потока отверстиями, при этом газосепарационные контактные элементы выполнены в виде съемных кассет с сетчатой рукавной насадкой, а перегородка, разделяющая корпус на две камеры, выполнена сплошной. Изобретение позволит повысить эффективность удаления капель из газовых потоков. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сепаратор-каплеотбойник для удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков, содержащий цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа, отличающийся тем, что камеры сообщены между собой наружной трубкой, являющейся естественным охладителем газа, газосепарационные контактные насадочные элементы расположены на входе каждой камеры и на выходе из сепаратора, причем перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора расположены принудительный охладитель газа в виде радиатора и диспергатор с расширяющимися по ходу движения потока отверстиями.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что газосепарационные контактные элементы выполнены в виде съемных кассет с сетчатой рукавной насадкой.3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что перегородка, разделяющая корпус на две камеры, выполнена сплошной.