Центробежный сепаратор Советский патент 1983 года по МПК B01D45/14 

2о Сепаратор по п. 1, о т л и чающийся тем, что сепаратор снабжен расположенной между турбинным и сепарационным колесами внутри корпуса кольцевой конденсатосборной камерой с отверстием для слива конденсата и сообщающейся с полостью корпуса через кольцевое отверстие,

3. Сепаратор по п. 1., 2, отличающийся тем,что он снабжен скребками, установленными на валу вдоль цилиндрической поверхности камеры охлаждения и жалюзийной решеткой для завихрения газового потока, установленной в камере охлаждения перед выпускным патрубком для конденсата, расположенным тангенциально.

4, Сепаратор по п. 1, 2, о т л ичающийся .тем, что сепарационное колесо снабжено конденсатоотводными трубками и выполнено с Побразным кольцевым каналом по периферии, сообщающимся через конденсатоотводные трубки с кольцевым отверс тием конденсатосборной камеры.

1 ; ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР для отделения газового конденсата и частиц жидкости от Потока газа, содержащий цил14ндрический корпусе входным и выходным патрубками для газа и с выпускным отверстием для отделенной жндКОсти, и установленные на валу турбинные и сепарационное колеса, .о т л и ч а. ю 1Д и и с я тем, что, с целью повышения эффективности работы сепаратора, он снабжён расположенной в нижней части корпуса цилиндрической камерой охлак чения с выпускными патрубками для газа и конденсата, образованной обечайкой ижалюзийной решеткой, выпускной камерой, расположенной вокруг вала внут|эи корпуса и сообщающейся с полостью корпуса через кольцевую жалюзийную решетку с выходным патрубком для. газа и с отверсти-. ем для BbffiycKa ofдeлeHнoй жидкости. (П С 55 . QO. 4 О5 00

.. . /, 1 .. . ., . Устройство относится к технике ; газовых промыслов, предназначено для отделения газового конденсата iи воды от природного газа и мойет быть использо&ано в газодобывающей и нефтехимической промышленности, на компрессорных станциях. Известен способ и устройство для охлаждения и очистки газа в регенераторе 1 3Недостатком устройства является большая металлоемкость оборудования и большой расход энергии. Известен центробежный газожидкост ный сепаратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор с лопастями и кольцевой обечайкой, расположенными у основания конуса 2 Однако такое устройство характеризуется недолговечностью, трудность при замене подшипников и недостаточной степенью сепарации. Известен также центробежный сепаратор для отделения газового конденсата и частиц жидкости от потока таза, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа и с выпускным отверстием для от деленной жидкости, и установленные на валу турбинное и сепарационное ко леса Гз з Недостатком центробежного сепаратора является пульсация газового пот ка из-за изменения его направления на противоположное, вызывающего шум и вибрацию. Недостаточна также эффективность сепарации в связи с дроб лением частиц жидкости на выходе вращающихся элементов. Цель изобретения - повышение эф-:, фективности работы сепаратора. Поставленная цель достигается тем, что центробежный сепаратор для отделения газового конденсата и частиц жидкости от потока газа содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа и с выпускным отверстием для отделенной х идкости и установленные на валу турбинное и сепарационное колеса, снабжен расположенной в нихшей Части корпуса цилиндрической камерой охлаждения с выпускными патрубками для газа и конденсата, и об разованной обечайкой и /халюзийной решеткой, выпускной ка- : мерой, располо хенной вокруг вала внутри корпуса .и сообщающейся с полостью корпуса через кольцевую ухалюзийную решетку, с выходным патрубком для газа и с. отверстием для выпуска отделенной х идкости, Сепаратор снабжен расположенной Ме)хду турбинным и сепарационным колесами внутри корпуса кольцевой конденсатосбьрной камерой с отверстием для слива конденсата и сообщающейся с полостью корпуса через кольцевое отверстие,г Сепаратор снабжен скребками, уста,oвлeнными на валу вдоль цилиндрической поверхности камеры охлаждения и х алюзийной решеткой для завихрения газового потока, установленной в камере охлаждения перед выпускным патрубком для конденсата, расположенным тангенциально. Сепарационное (Колесо снабхсено koH денсатоотводными трубками и выполнено с П-образным кольцевым каналом по периферии, сообщающимися через конде сатоотводные трубки с кольцевым отверстием конденсатоотводной камеры. На фиг. 1 изображен центробежный сепаратор, разрез; на фиг. 2- сечение А-А на фиг. 1. Сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, камеру 2 охлах денип, центральную камеру 3 и выпускную камеру . Камера 2 охлахсдения снабжена патрубком 5 для отвода охлажденного газа, кбнденсатоотводнрй трубкой 6, жалюзийной решеткой 7 и скребками. 8. Центральная камера 3 содержит турбинное колесо 5 со спиральными лопатками, сепарационное колесо 10 с двумя трубками 11 и П-образный кольцевой канал 12 для сбора жидксэсти, патрубок 13, вал It, промежуточную кольцевую конденсатосборную камеру 15 с карманом 16 и трубкой 17. Выпускная камера 4 содер хит жалюзийную решетку 18, патрубок 19 и кон-. денсаTOOTводную трубку 20. Для удобства монтажа и ревизии корпус сепара тора разъемный. Опорой вала с закреп ленными на нем сепарационным и турбинным колесом является сдвоенный типовой подшипник 21 скольжения. В качестве уплотнения вала принято типовое гребенчатое уплотнение 22 расположенное в осевой зоне низкого давления. Сбор конденсата в камере охлаждения, в центральной камере ив выпускаемой камере осуществляется в специальных конденсатбсборных карма.иах с трубками для отвода конденсата Центробежный сепаратор крепится к фундаменту при помощи кронштейнов 23 -и 2k. Сепаратор работает следующим образом. При поступлении газа через тангенциальный патрубок 13 в центральную камеру 3 газ интенсивно закручи вается и перемещается от периферии к оси. По мере уменьшения радиуса закрутки, согласно закона Бернулли, скорость вращательного движения (тан генциальная скорость ) в направлении к оси увеличивается, газ расширяется а давление и температура снижается, Максимальная скорость закрутки будет на радиусе равном 0, радиуса центральной камеры. На радиусе равном 0,5 радиуса камеры, закрученный поток газа разделяется на два вращающихся V потока. Один из потоков, в объеме,например ifO, поступает в камеру 2 охлакодения, остальной объем закрученного газа поступает на лопатки турбинного колеса 9- В камере 2 охлаждения происходит глубокое расширение и охлаждение газа до . При степени расширения таза, равном 2, ПРОИСХОДИТ процесс низкотемпературной сепарации, т.е. вымораживание жидкости при низком давлении И температуре. Охлажденный газ с низким влагосодержанием выходит через патру бок 5 и поступает в теплообменники (не показаны . Гидраты осаждающиеся на стенке камеры 2 удаляются вращающимися скребками 8 и растворяются углеводородным конденсатом, поступающим в .виде пленки со .стенок камер 3 и 2 по ходу движения потока газа. Припоступлении закрученного газа на жалюзийную решетку 7, вращателЬ / ноедвих ение прекращается, а конденсат осевший на жалюзях поступает во влагосборный карман и отводится через трубку 6. Оставшийся объем закрученного гаЗа с максимальной окружной скоростью поступает в каналы меисду спиралеобразными лопатками турбйнг иого колеса 9. Закрученный газ отдает лопаткам колеса свою энергию, вращает нал 1, турбинное колесо 9 и сепарационное колесо 10 совершая при этом механическую работу. При выходе из лопаток колеса 9 (на радиусе равнo, например 0,3 радиуса камеры ) закрученный газ поступает в осевую зону прймек уточной кольцевой камеры Т5. Вследствие того, что тепло конденсата,находящегося в кольцевой камере 15 передается через стенку в осевую часть этой камеры, газ охлаждается, незначительно, давление снижается и становится меньше давления насыще- . ния конденсата при данной температуре. . .. : В осевой зоне камеры 15,между турбинным и сепарационным колесами проис- .ходит вскипание конденсата содер ; ащегося в газе при низком давлении. Легкие фракции газового конденсата испаряются и. уходят в поток газа, а более .тяжёлые фракции конденсата. 1 вода и прочее конденсируются и осаждаются на стенках камеры 3 и сепарационногр колеса 10. При дальнейшем движении закрученного потока газа из осевой зоны камеры 15 в правый отсек камеры 3, газ,, огибая с двух сторон сепарационное колесо, поступает чере жалюзийную решетку 18 в выпускную ка меру и отводится в магистраль через патрубок 19. При изменении радиуса вращения газа с левой и с правой стороны сепарационного колеса танген циальная скорость его в направлении от оси камеры 3 к периферии возраста ет, а от периферии к оси (с правой стороны колеса), снова снижается. Из менение скорости закрутки газа способствует нагреванию, охлах(дению газа и активной конденсации влаги из газа. Механическая сепарация под действием центробех ных сил, осуществляется в три ступени: на турбинном колесе, на сепарационном колесе и на неподвихсных стенках камер и ксалюзей. Под действием центробежных сил конденсат, осевший на диски и лопатки турбинного колеса 9, срывается и осаждается на стенки левого отсека центральной камеры 3. Увлекаемая потоком газа конденсатная пленка движе ся частично в камеру 2 охлах дения, а через осевую зону камеры 15 в ее внутреннюю полость. Конденсат, осевший на стенки диска сепарационного колеса 10, под действием центро бежных сил, в виде пленки перемещается на периферию колеса 10 и накапливается во влагосборном кольцевом канале 12, откуда по двум трубкам 11 отводится на стенки промежуточной камеры 15. Из камеры 15 конденсат поступает в карман 16 и отводится через тр.убку 17. Конденсат осевший 8b на стенках правого отсека камеры 3, движется в направлении потока газа, т.е. в сторону выпускной камеры , в коническую часть камеры 3. Под действием центробек ных сил неотсепарированные частицы жидкости отклоняются к стенкам конуса ив виде пленки, увлекаемой потоком газа, поступают по трубке 20., Центробекшый сепаратор предна.значен для комбинированной низкотемпературной и механической сепарации природного газа, для снижения давления газа, для получения холода с использованием энергии на привод генератора, насоса или других потребителей. На получение холода или на привод механического сепаратора энергии со стороны не затрачивается. На процесс сепарации и на механическую работу используется энергия давления газа поступающего в сепаратор. При степени расширения закрученного газа равной 2 температура газа сник(ается до -15°С, до значения 0,5 Р а давление кгс/см. Коэффициент сепарации газа в предлагаемом сепараторе равен 0,99 за счет i совмещения процесса низкотемпературной и механической сепарации, исключения дробления капель «(идкости при выходе из сепарационного колеса, сброса и отвода конденсата в пленке. Кроме того, в максимально закрученном потоке давление газа на оси сепаратора поних ается и становится меньше давления насыщения конденсата при данной температуре. В результате чего происходит вскипание и испарение жидкости содерх(ащейся в газе. Процесс сепарации х идкой и газовой фазы интенсифицируется, а качество сепа- рации повышается.