Устройство для очистки природного и попутного газа в газопроводах Советский патент 1988 года по МПК B01D45/08 

рубков размещены под углом 30-60 к вертикали, по кромке отбойников 6 расположены лотки, а козырьки 9 над патрубками отбора включений (загрязнений) расположены под углом 5-10

к горизонтали. Устройство позволяет повысить гидравлическую эффективность газопроводов, снизить энергозатраты на компримирование газа. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам, применяемым в качестве конден- сатоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах в газовой и нефтяной промышленности для очист- ки природного и попутного газов, и позволяет повысить эффективность очистки транспортируемого газа и снизить металлоемкость устройства. Устройство для очистки природного и попутного газов от жидких и твердых включений в газопроводах содержит корпус-коллектор 4 с патрубками 5 и 8 отбора очищенного газа и включеА . М / НИИ, отбойники 6 и козырьки 9, при этом соотношение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа и диаметров предыдущих патрубков равно (1,3-1,6) i1, размеры каждого из отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса, а площади каждого из i-x сегментных сечений F ег- , ограниченных снизу кромками отбойников определяются по формуле F ег П-1 (Kd -F.J/D.,-d orS : + dois, . где К - коэффициент запаса, равньй 1 -10; d j,. - диаметр i-го патрубка отбора газа (,2,3...),м; D .. - диаметр корпуса-коллектора устройства, м; F ц. - площадь поперечного сечения корпуса-коллектора, м. С целью более полного задержания мелкодисперсных и пленочных включе- НИИ и обеспечения их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений отбойники 6 под патрубками отбора очищенного газа и оси этих пат(Л 05 tpui.f

1

Изобретение относится к устройствам для очистки некондиционного природного и попутного газов от жидких и твердых включений, предназначенными для установки в качестве конденса тоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах, на их подводах и отводах, на газопроводах-коммуникациях компрессорных и газораспределительных станциях (КС и ГРС), станциях подземного хранения газа (ПХГ) в газовой и нефтяной промышленности, на газопроводах промпред- приятий химической и других отраслей промышленности.

Цель изобретения - снижение металлоемкости устройства, повьппение эффективности очистки газа, более полное задержание мелкодисперсных и пленочных включений и обеспечение их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений.

На фиг. 1 изображена конструктив ная схема устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 2; на фиг. А - . расчетная схема i-й секции устройства; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4.

. Между проводящим участком 1 газопровода и отводящим участком 2, подключенным к основному газопроводу 3, размещен корпус-коллектор 4 с патрубками 5 отбора очищенного газа, под которыми внутри корпуса 4 расположены отбойники 6 с лотками 7 и с патрубками 8 отбора тяжелых фракций (конденсата), над которыми установлены козырьки 9. Патрубки 8 соединен с камерой-сборником 10 загрязнений, которая соединена с продуночным патрубком 11 (для удаления твердых загрязнений) и с автоматической системой 12 удаления жидких загрязнений.

0

5

0

5

5 0

д 5

5

Между камерой 10 и продувочным патрубком 11 размещен кран 13. Через патрубки 5 газ поступает в коллектор 14, а затем через участок 2 газопровода в основной газопровод 3. При работе устройства секущий кран 15, установленный на газопроводе 3, находится в закрытом положении.

Устройство работает следующим образом.

Неочищенный газ поступает из основного газопровода 3 через подводящий участок 1 в корпус-коллектор 4, в первой секции которого за счет увеличения диаметра и уменьшения скорости потока газа происходит первая стадия его очистки. При движении газа по корпусу-коллектору 4 за счет отвода части газа через патрубки 5 скорость движения газа уменьшается. Мелкодисперсные жидкие и твердые включения за счет воздействия грави- TaimoHHo-инерционных сил активно осаждаются. Пленочный конденсат стекает в нижнюю часть корпуса-коллектора 4, а скопления жидкости в начале корпуса 4 через патрубки 8 удаляются в камеру 10.

Очищенный газ через патрубки 5 подается в коллектор 14 и через отводящий участок 2 газопровода в основной газопровод 3. Для предотвращения повторного уноса мелкодисперсных частиц и пленочных загрязнений с очищенным газом используют расположенные под углом Л 30-60 отбойники 6 с лотками 7, из которых жидкие загрязнения стекают п пристенную ламинарную зону и в патрубки 8. Данный диапазон изменения величины угла наклона выбран на основе результатов экспериментальньпс исследований, из которых следует, что при таких углах наклона наблюдается наиболее быстрый

сток капель уловленной жидкости и обеспечиваются более полное задержание и сток мелкодисперсных и пленочных включений (по предварительным расчетам на 15-20%, а на основе экспериментальных данных в среднем на 12-17%). Почти горизонтальное расположение ( с/ 5-10) козырьков 9 над патрубками 8 предотвращает повторный унос скоплений жидкости и локальное повышение скорости газа, что способствует повьшению степени очистки транспортируемого газа, особенно при колебаниях скорости движения газово- го потока.

Угол наклона козырька к горизонтали в зависимости от диаметра определяется конструктивно, при этом с увеличением диаметра корпуса-коллек- тора угол увеличивается.

С целью снижения металлоемкости устройства при одновременном повьше- нии эффективности очистки газа, транспортируемого по газопроводу, патруб ки отбора очисщенного газа выполняются различного диаметра, при этом диаметры последующих патрубков относятся к диаметрам предьщущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):, а раз меры отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса. Площади каждого из сегментных сечений Рсег;, ограниченных снизу кромками отбойников, определяются по формуле

К d отб

сег.

F 1 VC П-1

где К

DK-K

F,

oV - ,. + ,- - коэффициент запаса, равны

K-IC

1 -10;

-диаметр i-ro патрубка отбора газа, м;

-диаметр корпуса-коллектор устройства, м;

-площадь поперечного сечения корпуса-коллектора,м

Площадь сечения газопровода устанавливается равной или меньше суммарной площади сечений патрубков- отводов с целью непревышения скорости движения газа в отводящих патрубках над скоростью движения газа в газопррводе. Тогда

F отБ

+ F

orS

+ F

.

+ d

отБ -2

d - djTt dr-Afl.U)

С целью снижения металлоемкости устройства и повьш1ения эффективности очистки газа диаметры последующих патрубков отбора очищенного газа относятся к диаметру предыдущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):1.

Среднее значение соотношения патрубков-отводов определяется конструктивно в зависимости от диаметра газопровода, на котором устанавливается устройство.

Принимая среднее соотношение патрубков (1,45:1), получают

d;.

d

1,45.

(3)

Подставляя в выражение (2) значение диаметров патрубков отводов в соответствии с формулой (3), получают

d + (d,- 1,45)2 + (d,. 1,45.1,45)2 +

5

+ (d,- 1,45 -1,45 -1,45)2

После преобразования получают

16,78 d 7, dr.

АО

Тогда, принимая диаметр газопроню- да равным d,-. с, 1000 мм, получают d, 244 мм, d 354 мм, dj 513 мм, d 4 743 мм.

Площадь i-ro сегментного прохода определяется из условия равенства скорости движения газа в сечении сегментного прохода Fcer и в сечении корпуса-коллектора (фиг. 4) под сегментным проходом F - Fcer

FTT.

q отУ

гГГг

е«г; - сг- После преобразований получают

сег.

пр ,

ч отТ

к-к

50

Расход газа в i-ом сечении корпуса-коллектора под срезом i-ro отбойника определяется из выражения

П-1

Пр,q .tК-к.

It 1

ЧвГ«;

55

Расход газа пропорционален площади сечений патрубков и корпуса-коллектора, поэтому

М

.Eii

d o.S;

К-К

(4)

Pi

,

где d

np

- эквивалентньв диаметр сечения корпуса-коллек тора под срезом i-ro отбойника;

D к-к - диаметр корпуса-коллектора; огб диаметр i-ro патрубка

отбора газа.

Подставив в формулу (4) значение эквивалентного диаметра сечения корпуса-коллектора под срезом i-ro отбойника, получают

d2

CTf

D2

К-к

- .

V6

После преобразования получают

ОТ5;

D,

F..

k-K.

где К - коэффициент запаса, равньш 1.10;

(введен в размере 10% для компенсации отклонений при строительно-монтажных работах) ;

-диаметр i-ro патрубка отбора газа, м;

-диаметр корпуса-коллектора устройства, м;

-площадь поперечного сечения корпуса-коллектора,м (F. 0,785 D.,).

Постепенное увеличение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа по отношению к диаметру предыдущего патрубка в указанньк со- отношенЛх приводит к тому, что через i-й патрубок отбор газа вместе с мелкодисперсными частицами уменьшается в 4 раза по сравнению с известным устройством, а через второй патрубок на 48,5%, что обеспечивает более активную коагуляцию и более эффективное (на 15-25%) осаждение мелкодисперсных частиц Р первой поло

5

вине корпуса- коллектора, а затем и во второй его части.

Постепенное увеличение размеров отбойников 6 и площади каждого из сегментных сечений, определяемый по формуле (5), из условия уменьшения скорости потока газа в сегментном сечении по сравнению со скоростью газового потока под отбойником замедляет и предотвращает повторный унос включений. Эти конструктивные отличия приводят к сокращению общего уноса мелкодисперсных включений на 15-25%.

Устройство для очистки природного и попутного газов в газоп роводах позволяет увеличить степень очистки транспортируемого газа по сравнению с известными устройствами на 5- 7% и снизить удельную металлоемкость устройства на 15-25%, повысить коэффициент гидравлической эффективности последующих участков газопроводов на 2-4%, что обеспечивает снижение энергозатрат на компримирование газа на 1,-1,5%, за счет повьщ1ения степени очистки газа.

0

5

30 Формула изобретения

5

0

5

5

7

К d от 6 i F к-к

р . .-. - - .- ---, ---1

г гfг .п- 1

. -5

сег;

П-1

D

- т - d

crS ,

-коэффициент запаса, равный 1,10;

-диаметр i-ro патрубка отбора газа (,1,2,3...)м;

-диаметр корпуса-коллектор- ра устройства, м;

-площадь поперечного сечения корпуса-коллектора,м.

Устройство по п.1, о т л и - щееся тем, что, с целью полного задержания мелкодисх и пленочных включений и чения их стока в зону ламинарА А

10

VuB.2

ного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений, отбойники под патрубками отбора очищенного газа и оси этих патрубков размещены под углом 30-60 к вертикали, а кромки отбойников снабжены лотками.

6-6

1Риг.З

9иг.

Vut.S