Трубный сепаратор

 

Изобретение относится к устройствам для сепарации газов и может быть исполь* зовано на магистральных и нефтегазопр'омысловых 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 корпуси также выводится в емкость для сбора жидкости. Наличие осевого патрубка в центральной зоне, в которой сосредоточена основная доля мелкои 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 кОзырьков. 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

„„Я3„„1710104 А1 сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s В 01 0 45/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ.,КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Изобретение относится к сепарации га-..: козырьков соответственно под углом 30-600 за в трубопроводной системе и может быт» . и 5-10О. использовано в нефтегаэопромысловой Тех-.: Недостатками известного изобретения нике и системе магистральных газопрово-.. - являются сложность и некомпактность кондов.:: . струкции, в результате наличия в ней многочисленных патрубков. для. отвода газа и .Известно устройство; которое Состоит . включений, а также отбойников и козырь-! иэ корпуса-коллектора, коллектора для. От-: ков, установленных под углами с ойределен-. бора очищенного газа-и включений, а также ными .оптимальными эиачениями,: что отбойников и козырьков; Существенными. осложняет ее изготовление; относительно признаками известного решения явлйются . высокие местные гидравлические сопротивразличие диаметров патрубков отбора:очи-, . ления внутренних элементов (отбойников, щенного газа и сегментных сечений отбой- козырьков) при работе в нестационарном ников,атакжерасположениеотбойникови режиме течения двухфазных потоков, что 2

Ъ (21) 4838725/26 .: .. -:::.: .,::: участков с диаметром 4,-, которые посред. (22) 26.04.90 . :: ..- " .::.:: ;, ством плавных переходников соединены:с. (46) 07.02.92. Бюл, М 5: ...:,,;. :: :-: --:корпусом с: диаметром d». B центральной (71) Всесоюэнйй:. научмо-исследовательский части корпуса коаксиально установлен осеИ ПРОЕКтНЫй ИНСтИТУт IlO ПОДГОТОВКЕ;:. К .. ВОй ПатРУбОК С ДИаМЕТРОМ dpi;, ПРИ ЭТОМ. бар. транспортировке и переработке..природно-: ..: б» dop.=.1:2:0,45. Осевой патрубок.имеет. го газа . :; - .. . - - .:,,, : на концах кольцевые тупиковые отсекатели (72);Э;А;Абдуллаев, 3.Ю.Шихалиев и для улавливания жидкой фазы.и отверстия

А;А.Эюбов: ":: .. -: . :..: -:::, . жидкой фазы и отверстия для"отвез улов(53).621.928.37(088;8) . : .. ., ленйой жидкости в емкость для.сбора жид(56) Авторское свидетельство СССР::„.:.. кости. . Часть жидкой. фазы выделяется при

N. 1400647, кл, В 01 О 45/08.-1986, -::: .. поступлении газожидкостйого потока в расширенный.корйус и. также выводится. в ем(54) ТРУБНЫЙ:СЕПАРАТОР: . ::;:.::,::: .кость для сбора жидкоСти.. Наличие осевого (57) Изобретение относится к устройстазм: патрубка в центральной зоне, в которой содля сепарации гвзоа и может. быть исполь- :, средоточена основная доля мелко- и круп- : а зовано на магистральных и нефтегазрпрО-:,- нодисперсной фазы жидкости, позволяет мыслоеых газОпроводах. Устройство для.: . сократить расстояниеосаждения капель на сепарации. содержит корпус:.с:.латрубМами . стенках осевого патрубка благодаря. силам подачи неочищенного. газа, отвода очйщен-.: . поверхностного натяжения,и тяжести, что ного газа и отвода:отсепарйрованной жид- повышает эффективность сепарации и сни- ф: кости в емкость для сбора. Патрубки.подачи. жает гидравлическое сопротивление. 1 з. и. и отвода газов выполнены в.виде трушиных .. . ф-лы, 1 ил.

1710104 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, Причем соотношение бтр . бк . doc составляет

1:2:0;45; где бтр, d„и бо, диаметры соот- . ветственно трубопровода — патрубка подачи неочищенного газа, корпуса сепаратора и осевага патрубка. .Установление в центральной зоне патака осевого .патрубка .разделяет газожидкостные потоки на две эоны..

Периферийная зона, .где свободная жидкость в основном движется по донной части корпуса и его стенкам, Центральная зона, где происходит осажденив:мейко - и крупнодисперсной фа:зы жидкости вдоль наружной и внутренней поверхностей оеевого 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 фззы жидкости. Выделив и ограничив эту зону осевым патрубком сокращается расстояние осаждения капель на стенках осевоГо 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 отсекатепем и выносится из потока отдельно.

Для достижения поставленной цели имеет значение соотношение диаметров соответственно трубопровода — патрубка подачи неочищенного газа (бтр), корпуса трубного сепаратора (4,) и осевого патрубка (dooj.. Это соотношение определено из условия образования необходимой формы структуры движения двухфазного потока в

5 корпусе трубного сепаратора и закономер, ности распределения жидких капель по раз-, мерам в поперечном сечении потока.

Дпя достижения разделения фаз в трубном сепараторе соотношение поперечных

10 сечений корпуса F» и трубопровода — llBT к .рубка подачи Ртр принимаем . = 4, при тр этом соотношение диаметров трубопровода бтр и корпуса (бк) будет л дат, лбкк .1.4 или бтр. 4к = 1:2. (1)

Диаметр осевого патрубка doc определяется исходя из условия, что поперечное сечение его foc. составляет.5 от сечения корпуса F«. -005.

F» при этом соотношение диаметров осевого патрубка doc и корпуса бк будет иметь вид бк 4ос = 1:0,224 (2) из уравнения (1) бк = 2бтр из уравнения (2) б

30 0,224

Приравнивая правые стороны уравнений (1) и (2), получим бтр . dîc = 1:0.224 2 = 1:0,45 (3)

Объединив уравнения (1), (2) и (3), пол35 " бтр . бк . doc = 1:2:О 45. (43

Соотношение уравнения (4) позволяет найти оптимальные размеры диаметров корпуса.и осевого патрубка сепаратора, ис40 ходя из диаметра трубопровода, куда будет установлен трубный сепаратор.

При этом длины осевого патрубка f u корпуса L по практическим и конструктивным соображениям, исходя из установления стационарного режима течения и возможности выноса жидкой фазы иэ сепаратора рекомендуется принять соответственно f =

-3-5 м и L-5-7 м независимо от диаметров

1 трубопровода, корпуса и осевого патрубка.

На чертеже представлен предложенный сепаратор, Трубный сепаратор содержит патрубки с диаметром, соответствующим диаметру . трубопровода, которые предназначены для

55 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

1710104

30

55

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 Ьсевого патрубка 6 предназначены для отвода пленки жидкости из внутренней поверхности осевого патрубка 6 к наружной его поверхности, а затем к донной части отсекателей 8 и Яа. Отсекатели 8 и 8а имеют соответственно отводы 9 и 9а для уловлен-. ной жидкости. Эти отводы 8 и 8а закрепле- 15 ны в донной части кор уса 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 уда- 20 ления.

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 подземйых хранилищах rasa).

Принцип работы трубного сепаратора заключается в следующем.

Благодаря симметричности конструк- ции rl0 вертикальной оси поток двухфазнойсмеси может подаваться слева направо или: же наоборот, Таким образом, s зависимости от направления потока патрубки 1 могут меняться функции по входу или выходу потока.

П.р и м е р. Поток двигается слева направо. Гааожидкостной поток, проходя через патрубки 1 и плавный переходник 2 поступает .е расширенный трубный корпус 40

3. Здесь за счет плавного расширения сечения потока скорость его в четыре раза снижается и достигается раздельно-расслоенная форма структуры движения газожидкостного потока. При этом периферий= 45 ная пленочная часть жидкости выносится из трубного корпуса 3 последовательно через отводы 4 и 5 жидкости. Мелко- и крупнодисперсная часть жидкости. двигаясь по цент-; рально-осевой зоне трубного корпуса.3, 50 проходит через осевой патрубок 6 с отверстиями 7 íà 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 пленку 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 емкости 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, 9аи 4.

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, упрЬщении 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 коли- . чество сепарациоиных установок, Формула изобретения

1. Трубный сепаратор, содержащий корпус с патрубками подачи неочищенного газа, отвода очищенного газа и отвода отсепарированной жидкости, о т л и ч а юшийся 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 и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что соотношение диаметра патрубка подачи неочищенного газа dTp к диаметру. корпуса d» и диаметру осевого патрубка doc составляет 1:2:0,45.

1710104

Составитель 3.Абдуллаев

Редактор Н.Химчук . Техред М;Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 268 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101