Трубный сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B01D45/08 

ограничивает его применение в промысловых шлейфах, коллекторах и межпромысловых газопроводах, где характерны пробково-снарядные течения с пульсациями, гидравлическими ударами и высокой турбулентностью; низкая эффективность сепарации газа в условиях промысловой подготовки газа (в системе скважина - сборный пункт и установка комплексной подготовки газа).

Цель изобретения - повышение эффективности сепарации газа и снижение гидравлических сопротивлений в нестационарном режиме работы линейных сооружений.

Эта цель достигается тем, что в корпусе трубного сепаратора коаксиально установлен осевой патрубок с отверстиями на концах, размещенных в кольцевых тупиковых отсекателях с отводами жидкости. Примем соотношение dTp : 6к : doc составляет 1:2:0;45, где dtp, dK и doc - диаметры соответственно трубопровода - патрубка подачи неочищенного газа, корпуса сепаратора и осевого патрубка.

Установление в центральной зоне потока осевого патрубка разделяет газожидкостные потоки на две зоны.

Периферийная зона, где свободная жидкость в основном движется по донной части корпуса и его стенкам.

Центральная зона, где происходит осаждение маджо- и крупнодисперсной фазы жидкости вдоль наружной и внутренней поверхностей осевого патрубка за счет силы тяжести и силы адгезии.

Используя закономерность механизма распределения капель по размерам в поперечном сечении осесимметричного потока диаметр осевого патрубка выбирается так, чтобы Через него проходила 5% от общего количества газа, в котором сосредоточенна основная доля мелко- и крупнодисперсной фазы жидкости. Выделив и ограничив эту зону осевым патрубком сокращается расстояние осаждения капель на стенках осеBOfo патрубка благодаря силам - поверхностного натяжения и тяжести, В этом случае наружная поверхность осевого патрубка также выполняет функции дополнительного коагулятора жидкости. Во внутренней и наружной поверхностях осевого патрубка образуется ламинарно-движущая пленка, которая захватывается кольцевым тупиковым отсекателем и выносится из потока отдельно.

Для достижения поставленной цели имеет значение соотношение диаметров соответственно трубопровода - патрубка подачи неочищенного газа (dip), корпуса

трубного сепаратора (dK) и осевого патрубка (doc). Это соотношение определено из условия образования необходимой формы структуры движения двухфазного потока в корпусе трубного сепаратора и закономерности распределения жидких капель по разг мерам в поперечном сечении потока.

Для достижения разделения фаз в трубном сепараторе соотношение роперечных сечений корпуса FK и трубопровода - пат FK

рубка подачи Ftp принимаем -- 4, при

-,.;.. , . . . ;. FTP .

ЭТОМ соотношение диаметров трубопровода dip и корпуса (d«) будет

1:4 или dip : die 1:2. (1) Диаметр осевого Иатрубка doc определяется исходя из условия, что поперечное сечение его FOC составляет 5% от сечения корпуса FK.

0.05.

; : гк;. , , ,

при этом соотношение диаметров осеврго патрубка doc и корпуса dx будет иметь вид

dK: doc 1:0,224(2)

из уравнения (1)

dK 2dTp из уравнения (2)

н -

V 0.224Приравнивая правые стороны уравнений (1) и (2), получим

dip : doc 1:0.224 2 1:0,45(3)

Объединив уравнения (1), (2) и (3), получим

dtp :dK; doc 1:2:0.45. (4)

Соотношение уравнения (4) позволяет найти оптимальные размеры диаметров корпуса и осевого патрубка сепаратора, исходя из диаметра трубопровода, куда будет установлен трубный сепаратор.

При этом длины осевого патрубка f и корпуса L по практическим и конструктивным соображениям, исходя из установления стационарного режима течения и возможности выноса жидхой фазы из сепаратора рекомендуется принять соответственно f 3-5 м и L ; 5-7 м независимо от диаметров трубопровода, корпуса и осевого патрубка.

На чертеже представлен предложенный сепаратор.

Трубный сепаратор содержит патрубки с диаметром, соответствующим диаметру трубопровода, которые предназначены для выхода и входа потока. В зависимости от направления потока патрубки 1 меняют свои функции по входу и выходу. Патрубки 1 посредством плавных переходников 2 соединены с трубным корпусом 3 с диаметром в два раза больше, чем диаметр патрубков

1. Трубный корпус 3 снабжен патрубками 4 и 5 для выноса жидкостной пленки из периферийной зоны корпуса 3. В центральной части корпуса установлен коаксиально к корпусу 3 осевой патрубок 6 с отверстиями 7 на концах. На концах осевого патрубка 6 установлены тупиковые отсекатели 8 и 8а .для улавливания жидкой фазы. Отверстие 7 в концах бсевогр патрубка 6 предназначены для отвода пленки жидкости из внутренней поверхности осевого патрубка 6 к наружной его поверхности, а затем к донной части отсекателёй 8 и 8а. Отсекатели 8 и 8а имеют соответственно отводы 9 и 9а для уловленной жидкости. Эти отводы 8 и 8а закреплены в донной части корпуса 3 и тем самым удерживают осевые патрубки 6 коаксиально к положению корпуса 3. Концы всех отводов 4, 5. 9 и 9а жидкости соединены в трубной емкости 10 для сбора и периодического удаяения.

Зеркально-симметричное расположение узлов по вертикали позволяет использовать устройство в одной технологической линии, где газожидкостной поток движется периодически налево и направо (например, при закачке и отборе газа в подземных хранилищах газа).

Принцип работы трубного сепаратора заключается в следующем.

Благодаря симметричности крнструк ций по вертикальной оси поток двухфазной смеси может подаваться слева направо или же наоборот. Таким образом, в зависимости от направления потока патрубки 1 могут меняться функции по входу или выходу потока.

При м е р. Поток двигается слева направо. Газожидкостной поток, проходя через патрубки 1 и плавный переходник 2 поступает в расширенный трубный корпус 3. Здесь за счет плавного расширения сечения потока скорость его в четыре раза снижается и достигается раздельно-рас-; слоенная форма структуры движения газожидкостного потока. При зтом периферий ная пленочная часть жидкости выноситсй из трубного корпуса 3 последовательно через отводы 4 и 5 жидкости. Мелко- и крупнодисперсная часть жидкости, двигаясь по центрально-осевой зоне трубного корпуса 3, проходит через осевой патрубок 6 с отверстиями 7 на его концах. При этом дисперс ная фаза жидкости, соприкасаясь с

внутренней и наружной поверхностями осевого патрубка 6 за счет силы прилипания (адгезии) превращается в тонкую плёнку на поверхности слипания и перемещается к тупиковому отсекателю 8.(при движении потока справа налево к тупиковому отсекателю 8а). Здесь внутренняя часть пленки осевого патрубка 6, проходя через его отверстия на концах, смешивается с наружной пленкой жидкости осевого патрубка 6 и вместе сливается и выносится через отвод 9 жидкости (в случае движения потока справа налево через отвод жидкости 9а). Далее, вся жидкость, сливающаяся из жидкостных отводов 4, 5, 9 и 9а, собирается в трубной емкости 10 и периодично из этой eMKocTVi подается в жидкостную линию. Таким образом, при движении потока газОжидкостной смеси слева направо жидкость выносится последовательно через отводы 4, 9 и 5, а при движении справа налево - через отводы 5, 9аи4.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения заключается в повышении эффективности сепарации газа без вращения потока, приводящего к гидравлическим сопротивлениям и уносу капельной жидкости, характерной для поля центробежных сил, упрощении конструкции и, следовательно, изготовлении сепаратора, возможности применения его в технологической линии, где периодически поток изменяет свое направление (например, закачка и Отбор газа в условиях .подземного хранения газа), в этом случае сокращается количество сепарациомных установок;

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

1.Трубный сепаратор, содержащий корпус с патрубками подачи неочищенного газа, отвода очищенного газа и отвода отсепарированной жидкости, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации и снижения гидравлического сопротивления, он снабжен установленным коаксиально в корпусе осевым патрубком с отверстиями и кольцеобразными тупиковыми отсекателями на его концах,

2.Сепаратор по п. 1, о т л и ч а ю щи йс ятем, что соотношение диаметра патрубка подачи неочищенного газа dtp к диаметру корпуса dK и диаметру осевого патрубка doc составляет 1:2:0,45.

Изобретение относится к устройствам для сепарации газов и может быть исполь* зовано на магистральных и нефтегазопр'о- мысловых газопроводах. Устройство для сепарации, содержит корпус с патрубками подачи неочищенного газа, отвода очид^еН- ного газа и отвода отсепарированной жидкости в емкость для сбора. Патрубки подачи и отвода газов выполнены в.виде трубныхучастков с диаметром dtp, которые посредством плавных переходников соединены с корпусом с диаметром dK, В центральной части корпуса коаксиально установлен осевой патрубок с диаметром doc, при этом dtp: : die : doc = 1:2:0.45. Осевой патрубок им^т на концах кольцевые тупиковые отсекатёли для улавливания жидkoй фазы и отверстия :)кидкой фазы и отверстия для отвода уловленной жидкости в емкость для сбора жидкости. Часть жидкой фазы выделяется при поступлении газожидкостного потока в расширенный корпус- и также выводится в емкость для сбора жидкости. Наличие осевого патрубка в центральной зоне, в которой сосредоточена основная доля мелко- и крупнодисперсной фазы жидкости, позволяет сократить расстояние осаждения капель на стенках осевого патрубка благодаря силам поверхностного натяжения и тяжести, что повышает эффективность сепарации и снижает гидравлическое сопротивление, 1 з,п, ф-лы. 1 ил.Изобретение относится к сепарации газа в трубопроводной системе и.может быть использовано в не'фтегазопромысловойтёх^ нике и системе магистральных газопроводов.Известно устройство, которое состоит из корпуса-коллектора, коллектора для. Отбора очищенного газа и включений, а также отбойников и козырьков>& Существенными признаками известного решения являются различие диаметров патрубков отбрра^очит щенного газа и сегментных сечений отбой* НИКОВ, а также расположение отбойнйкбв икозырьков соответственно под углом 30-60" и 5-10**,Недостатками известного изобретения - являются сложность и некомпактность конструкции, в результате наличия в ней многочисленных п^атрубков для отвода газа и включений, а также отбойников и кОзырь- ков. установленных под углами с определенными оптимальными значениями, что осложняет ее изготовление: относительно высокие местные гидравличёскиесопротив- ;ления внутренних элементов (отбойников, козырьков) при работе в нестационарном режиме течения двухфазных потоков, что^ОI