Устройство для отделения твердой фазы от жидкости

 

Сущность изобретения: устройство для отделения твердой фазы от жидкости содержит шнек, размещенный вертикально во внутреннем корпусе отстойника, наружный корпус состоит из цилиндрической и конусной частей. Шнек снабжен радиальными латками и поплавком, закрепленными соответственно в верхней и нижней частях. Внутренняя поверхность цилиндрической части наружного корпуса отстойника снабжена винтовой перегородкой, а к наружно й поверхности конусной части корпуса крепится вибровозбудитель круговых колебаний . При. этом подводящие патрубки расположены в верхней части внутреннего корпуса отстойника, а отводящий патрубок - в верхней части наружного корпуса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931670/26 (22) 26.03З1 (46) 23.05.93. Бюл. hh 19

° (75) А,Д.Рудой, A.t,Ñîêîëoâ, В,А.Симонов и

Ю.H. Рухлин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1294365, кл. В 01 D 21/24, 1987 публ.

Заявка Японии М 60-6702, кл. В 03 В

5/70, 1985.

Ф

Авторское свидетельство СССР

М 1648533, кл. В 01 D 24/32, 1991. ф4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ОТ ЖИДКОСТИ (57) Сущность изобретения: устройство для отделения твердой фазы отжидкости содерИзобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системах сбора и подготовки нефти, газа и воды, а также в других отраслях народного хозяйства, где используются процессы отделения твердой фазы от жидкости.

Цель изобретения — повышение эффективности процессов разделения фаз за счет использования энергии жидкой фазы и организации движения потока.

Такое размещение и выполнение отдельных узлов позволяет повысить эффективность процессов разделения фаз за счет того, что поток, подаваемой в устройство системы меняет направление движения на

180О, Отделению и отстаиванию твердой .фазы способствует также центробежная составляющая вынуждающей силы круговых колебаний вибровозбудителя, например, гидравлического. При этом угол вибрации. (угол между направлением вибрации и нормально к оси отстойника) выбирают, пред„„Я2„„1816472 А1 (я)5 В 01 О 21/02. 21/28 жит шнек, размещенный вертикально во, внутреннем корпусе отстойника, наружный корпус состоит из цилиндрической и конусной частей. Шнек снабжен радиальными ло= " патками и поплавком, закрепленными соответственно в верхней и нижней частях.

Внутренняя "поверхность цилиндрической части наружного корпуса отстойника снабжена винтовой перегородкой, а к наружной . поверхности конусной части корпуса крепится вибровозбудитель круговых колебаний. При. этом подводящие патрубки расположены в верхней части внутреннего корпуса отстойника, а отводящий патрубок — в верхней части наружного корпуса. 1 ил. почтительно, равным углу наклона винтовой перегородки, который составляет fO — 20 с 1 углом наклона витка шнека.

Такое соотношение угла вибрации и уг° аааеЬ лов наклона витков винтовой перегородки и шнека обеспечит интенсификацию осажде- C© ния твердой фазы на поверхность витков шнека и сползание в бункер твердых частиц О1 осажденных на винтовой перегородке. Кро- ф, ме того, вибровоздействие, направленное против потока в винтовой перегородке, р предотвратит увлечение основным потоком промежуточного слоя нефти с мельчайшими

{dcp < 0,37 мм) частицами песка к отводящему патрубку.

ИЮВВ

На чертеже представлена схема устрой, ства для отделения твердой фазы от жидкости. Устройство содержит шнек 1, который размещен вертикально во внутреннем корпусе 2 отстойника, образованного цилиндрической обечайкой. Наружный корпус состоит иэ цилиндрической 3 и Koíóñíîé 4

1816472 частей, причем цилиндрическая часть снабжена кольцом 5, к которому крепится обечайка 2. Внутренний корпус снабжен двумя подводящими патрубками 6 и 7, служащими для подачи жидкости в режиме отделения твердой фазы от жидкости, и в режиме очистки витков шнека от песка, Шнек снабжен радиально расположенными лопатками 8 и поплавком 9, жестко закрепленными соответственно в верхней и нижней его частях.

Шнек содержит снизу упор 10 и установлен на наружной опоре 11, а сверху снабжен упором 12, посредством которого стыкуется с опорой 13 крышки 14, которая установлена на патрубке 15, в свою очередь закрепленным на крышке 16, снабженной патрубком сброса газа 17. В верхней части цилиндрического наружного корпуса отстойника установлен патрубок вывода жидкости 18, Внутренняя поверхность цилиндрической 3 части корпуса снабжена винтовой направляющей 19, а к наружной поверхности конусной части 4. корпуса прикреплен гидравлический вибровозбудитель 20 круговых колебаний, к которому подведен патрубок 21, соединенный с нижней конусной частью корпуса.

Устройство работает следующим образом, Жидкость с взвешенными в ней.твердыми частицами (например, высоковязкая нефть с частицами песка) через патрубок 6 (или 7) поступает во внутренний корпус 2 отстойника и попадает на радиальные лопатки 8. По мере наполнения отстойника, состоящего из корпусов 2, 3 и 4, шнек 1 при помощи поплавка 9, размещенного в конусной части 4, всплывает, после чего приобретает вращательное движение за счет воздействия потока жидкости по лопатке 8.

При этом нижний упор шнека 10 отрывается от нижней опоры 11 и происходит касание верхней опоры 12 с верхним упором 13. При подаче жидкости через патрубок 6 происходит вращение шнека по направлению потока — режим отделения твердой фазы от жидкости и отстаивание (рабочий режим), При подаче потока через патрубок 7 происходит вращение шнека в противоположную сторону — режим смещения накопившейся на витках шнека твердой фазы в конусную часть 4. . Выведенная с помощью шнека из внутреннего цилиндрического корпуса отстойника твердая фаза устремляется вниз к конусной части 4, а жидкая фаза меняет направление движения на 180 и попадает на винтовую перегородку 19, размещенную в осадительном канале, образованном внугренней поверхностью цилиндрической части 3 наружного корпуса отстойника и внутренним корпусом.

Жидкость перемещается снизу вверх и подкручивается в направлении. противоположном вращению потока по виткам шнека в рабочем режиме (режиме разделения фаз и отстаивания). В результате вращательного движения жидкость освобождается от твердых частиц и выводится через патрубок 18.

При этом из водного пространства конусной

° части вода отводится через патрубок 21 и

"0 попадает на гидравлический вибровозбудитель круговых колебаний 20. Следует подчеркнуть, что круговые колебания вибровозбудителя 20 в рабочем режиме шнека направлены по направлению потока в витках шнека 1, способствуя тем самым, осаждению песка, и в противоположном— движению потока жидкости по винтовой перегородке 19, удерживая тем самым облегченный промежуточный слой — смесь

20 жидкости с мельчайшими фракциями песка (dc < 0,37 мм), препятствуя подъему его по винтовой перегородке и способствуя осаждению увлеченных жидкостью мелких фракций песка на винтовой перегородке. а также смещению осевших частиц в конусную часть

4, Смещение обеспечивается также углом наклона винтовой перегородки, составляющим 22,5-30 . Газ, выделившийся в процессе сепарации, удаляется через патрубок 17.

30 Был изготовлен опытный образец предлагаемого устройства, Объем отстойника 0,6 м", диаметр бункера 0,5 м с углом конусности 45, диаметром корпуса шнека 0,3 м. Параметры шнека: число витков n = 10, шаг витка 0,15 м, Угол наклона винтовой линии шнека 14 . Угол наклона винтовой направляющей 30, шаг винтовой направляющей 0,15 м. Устройство выполнено из жести толщиной 1 мм. Шнек

40 снабжен 8 радиальными лопатками размером 0,14 х 0,14 мм.

Эксперименты проводились на высоковязких нефтях. Температура нефти 60 С, кинематическая вязкость 0,68 10 " м /с, 45 плотность песка р = 2100 кг/м, плотность з нефти р„= 945 кг/мз, обводненность 20 g,.

Содержание песка 3,2 вес. /. Размер фракций песка от 0,005 до 2 мм. Вводные и выводные патрубки d = 0,06 м были снабжены

50 регулирующими вентилями, Характеристика потока: скорость на входе в устройство 0.15 м/с. Скорость потока в шнеке 0,1 м/с. В рабочем режиме число оборотов шнека 0,8 об/с, в режиме вывода

55 твердой фазы число оборотов оказалось равным 0,5 об/с.

Параметры вибровозбудителя: частота колебаний 45 — 50 Гц, амплитуда колебаний—

0,2-0,3 мм.

1816472

Оценка эффективности работы предлагаемого устройства приво4ится по разнице содержания твердых частиц в потоке на входе и выходе. Количественная оценка твердой фа- 5 зы (потока) опреде яется взвешиванием сухого остатка.

В качестве базы сравнения взято "устройство для отделения твердой фазы от жидкости" (прототип). 10

Испытания проводились на стенде.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Иэ таблицы видно, что содержание пе- 15 ска в нефти при использовании предлагаемого устройства снизилось с 3,2 до

0,22, т.е. в 14,5 раза, а при использовании устройства-прототипа с 32 до 0,86, т.е. в 3,7 раза, Причем содержание фракций песка

dcp = 0,075-0,17 снизилось соответственно с 9,09 до 0,81 и с 9,09 до 3,24, т.е. предло.женное техническое решение в этой области эффективнее прототипа в четыре 25 . раза.

Результаты стендовых испытаний по оценке эффективности предлагаемого изобретения

Вес с xoro статка, r

Наименование в исходной систе- на выходе из ме предлагаемого уст ойства на выходе из устройства — прототипа

1,23(35)

0,69{20)

0,56(16)

0,76(22)

0,24(7)

0(0)

0(0) 0,32(36)

0,17(19)

0,14(16)

0,18(20)

0;08(9)

0(0)

0(0) 2,62(20,2)

1,65(12,7)1,76(13,5)

3,06(23,5)

1,65(12,7)

1,19(9.2)

1,07(8,2) 13(100) 3,48(100) 0,89(100) 0,86

0,22

3,2

Размер фракций песка в нефти (MM) d/dcp.

0,01-0,005/0,075

0,05-0,01/0,03

0,01-0,05/0,07"

0,25-0,1/0,17

0,5-0,25/0,37

1-0,5/0,75

2-1/1;5

0,05-2/0,31

Со е жаниепеска вне ти, вес.

Формула изобретения

Устройство для отделения твердой фазы от жидкости, содержащее цилинроконический корпус, вертикальный шнек с радиальными лопатками в верхней части и поплавком в нижней .части, патрубки ввода очищаемой жидкости и вывода очищенной жидкости, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения фаз, оно снабжено цилиндрической обечайкой, коаксиально установленной в корпусе с образованием между ними осадительного канала, винтовой перегородкой, прикрепленной к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса, и закрепленным на наружной поверхности конусной части корпуса вибровозбудителем круговых колебаний, например, гидравлическим, колебания которого направлены по направлению потока в витках шнека и против направления потока в витках винтовой перегородки, при этом шнек размещен внутри цилиндрической обечайки, патрубки ввода . очищаемой жидкости расположены в верхней части обечайки, а патрубок вывода очищенной жидкости — в верхней части корпуса, 1816472

Составитель А. Рудой

Техред M.Mîðråíòàë Корректор .Г. Кос

Редактор

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

Заказ 1692 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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