Жидкостно-газовый сепаратор

Изобретение относится к сепараторам для разделения жидких сред, имеющих различный удельный вес, и для выделения накопившейся в жидкости газообразной среды. Жидкостно-газовый сепаратор содержит корпус, который между фазоразделительными насадками и переливной перегородкой снабжен поперечной перегородкой, пропускающей более тяжелые фракции жидкой среды снизу, а газ - сверху. Патрубок отвода более тяжелой фракции жидкой среды сообщен с нижней частью корпуса между вертикальной разделительной перегородкой и переливной перегородкой. Патрубок отвода более легкой фракции жидкой среды снабжен регулируемой задвижкой и введен в корпус между поперечной перегородкой и фазоразделительными насадками ниже уровня жидкой среды, который контролируется датчиком, управляющим регулируемой задвижкой. Технический результат состоит в повышенной интенсивности отделения газа от жидкой среды. Сепаратор позволяет регулировать отбор более легких фракций жидкой среды, за счет чего исключается попадание более легких фракций жидкой среды с более тяжелыми фракциями в один патрубок отвода. 1 ил.

 

Изобретение относится к области разделения газожидкостных сред, преимущественно к сепараторам для разделения жидких сред, имеющих различный удельный вес, и для выделения из этих жидкостей в процессе их разделения накопившейся в них газообразной среды.

Сепарационная установка (патент РФ №2236887, МПК 7 В01D 19/00, опубл. в бюл. №27 от 27.09.2004 г.), содержащая вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентрично установленную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок, при этом гидроциклонный аппарат установлен в горизонтальной технологической емкости, нижним торцом опирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой технологической емкости, нижний торец каплеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцем гидроциклонного аппарата, газоотводящий труборповод нижним горцем установлен на уровне, соответствующем верхней образующей технологической емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости технологической емкости, а другим входит в осевую зону газоотводящего трубопровода, кроме того, между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий патрубок.

Недостатком данной сепарационной установки является то, что она разделяет газожидкостную смесь только на газообразную и жидкую среды и не разделяет жидкую среду на более тяжелую и более легкую фракции жидкой среды.

Наиболее близким по технической сущности является жидкостно-газовый сепаратор (патент РФ №2153383, МПК 7 В01D 19/00, опубл. в бюл. №21 от 27.07.2000 г.), содержащий корпус, вертикальную разделительную перегородку, установленную в корпусе с разделением последнего на входную и выходную секции, сообщенные между собой в верхней части корпуса, трубопровод ввода газожидкостной смеси, установленный во входной секции, патрубки вывода газообразной и жидкой сред, пакет фазоразделительных насадок в виде системы параллельно установленных перфорированных пластин и переливную перегородку, установленную в выходной секции с формированием зоны отвода более жидкой фракции между вертикальной разделительной перегородкой и зоны отвода более тяжелой жидкой фракции, при этом сепаратор снабжен сливным лотком и жалюзийным пакетом, причем входное сечение трубопровода ввода газожидкостной смеси расположено ниже верхней кромки вертикальной разделительной перегородки, сливной лоток расположен своим верхним краем с верхней кромкой вертикальной разделительной перегородки и своим нижнем краем - с пакетом фазоразделительных насадок со стороны входа в него, жалюзийный пакет установлен в выходной секции между вертикальной разделительной перегородкой, а зона отвода более тяжелой фракции расположена между переливной перегородкой и жалюзийным пакетом.

Недостатками конструкции данного сепаратора являются:

во-первых, низкая интенсивность отделения газа от жидкой среды, так как основное отделение газа происходит при течении газожидкостной смеси по лотку, что снижает качество жидкой среды;

во-вторых, отвод тяжелой фракции жидкой среды не регулируемый, в связи с чем возможен «захват» более легкой фракции вслед за более тяжелой фракцией жидкой среды при отводе в магистраль более тяжелой фракции жидкой среды.

Технической задачей изобретения является повышение интенсивности отделения газа от жидкой среды и качества разделения газожидкостной смеси на газ, более тяжелую и более легкую фракции жидкой среды с регулируемым отбором более легких фракций жидкой среды.

Поставленная техническая задача решается жидкостно-газовым сепаратором, содержащим корпус, вертикальную разделительную перегородку, установленную в корпусе с разделением последнего на входную и выходную секции, сообщенные между собой в верхней части корпуса, трубопровод ввода газожидкостной смеси, сообщенный с входной секцией, патрубки вывода газообразной среды, более тяжелой и более легкой жидкой фракций жидкой среды, пакет фазоразделительных насадок в виде системы параллельно установленных перфорированных пластин, переливную перегородку, установленную в выходной секции, и сливной лоток, который расположен своим верхним краем с верхней кромкой вертикальной разделительной перегородки и своим нижнем краем - с пакетом фазоразделительных насадок со стороны входа в него.

Новым является то, что корпус между пакетом фазоразделительных насадок и переливной перегородкой снабжен поперечной перегородкой, пропускающей более тяжелые фракции жидкой среды снизу, а газ - сверху, причем патрубок отвода более тяжелой фракции жидкой среды сообщен с нижней частью корпуса между вертикальной разделительной перегородкой и переливной перегородкой, а патрубок отвода более легкой фракции жидкой среды снабжен регулируемой задвижкой и введен в корпус между поперечной перегородкой и пакетом фазоразделительных насадок ниже уровня жидкой среды, который контролируется датчиком, управляющим регулируемой задвижкой, при этом трубопровод ввода газожидкостной смеси тангенциально введен в вертикальный гидроциклон, герметично введенный в корпус и оснащенный концентрично установленной каплеотбойной камерой, внутреннее пространство которого выше уровня жидкости сообщено с патрубком вывода газообразной среды, дополнительно сообщенного с пространством под сливным лотком выше уровня жидкости, причем нижние кромки гидроциклона и каллеотбойной камеры расположены в непосредственной близости от нижней части корпуса.

На чертеже изображен предлагаемый жидкостно-газовый сепаратор.

Жидкостно-газовый сепаратор содержит корпус 1, вертикальную разделительную перегородку 2, установленную в корпусе 1 с разделением последнего на входную 3 и выходную 4 секции, сообщенные между собой в верхней части корпуса 1, а также трубопровод ввода газожидкостной смеси 5, сообщенный с входной секцией 3, патрубки вывода газообразной среды 6, более тяжелой 7 и более легкой 8 фракций жидкой среды.

Кроме того, в корпусе 1 размещены: пакет фазоразделительных насадок 9 в виде системы параллельно установленных перфорированных пластин, переливная перегородка 10, установленная в выходной секции 4, и сливной лоток 11, который расположен своим верхним краем с верхней кромкой вертикальной разделительной перегородки 2, а своим нижним краем - с пакетом фазоразделительных насадок 9 со стороны входа в него.

Корпус 1 между фазоразделительными насадками 9 и переливной перегородкой 10 снабжен поперечной перегородкой 12, пропускающей более тяжелые фракции жидкой среды снизу, а газ - сверху.

Патрубок отвода более тяжелой фракции 7 жидкой среды сообщен с нижней частью корпуса 1 между вертикальной разделительной перегородкой 2 и переливной перегородкой 10.

Патрубок отвода более легкой фракции 8 жидкой среды снабжен регулируемой задвижкой 13 и введен в корпус 1 между поперечной перегородкой 12 и пакетом фазоразделительных насадок 9 ниже уровня жидкой среды, который контролируется датчиком 14, управляющим регулируемой задвижкой 13.

Трубопровод ввода газожидкостной смеси 5 тангенциально введен в вертикальный гидроциклон 15, герметично введенный в корпус 1 и оснащенный концентрично установленной каплеотбойной камерой 16, внутреннее пространство которого выше уровня жидкости сообщено с патрубком вывода газообразной среды 6.

Патрубок вывода газообразной среды 6 дополнительно сообщен с пространством 17 под сливным лотком 11 выше уровня жидкости посредство трубки 18.

Нижние кромки гидроциклона 15 и каплеотбойной камеры 16 расположены в непосредственной близости от нижней части корпуса 1.

Жидкостно-газовый сепаратор работает следующим образом.

Газожидкостная смесь (ГЖС) по трубопроводу ввода газожидкостной смеси 5 подается тангенциально в вертикальный гидроциклон 15, где происходит первая ступень разделения ГЖС от газа, при этом свободный газ отделяется от жидкости и, продолжая вращение, поднимается вверх, где попадает внутрь каплеотбойной камеры 16. Жидкость стекает вниз по наружным стенкам гидроциклона 15 и внутренним стенкам каллеотбойной камеры 16 и попадает во входную секцию 3.

В каплеотбойной камере 16 газ опускается вниз, продолжая вращение, и поступает снизу в патрубок вывода газообразной среды 6 и отводится в газовую магистраль (не показано), при этом из него выделяется капельная жидкость, которая стекает вниз по внутренним стенкам каплеотбойной камеры 16 во входную секцию 3.

Уровень ГЖС, находящейся во входной секции 3 корпуса 1, поднимается вверх до тех пор, пока не достигнет верхней кромки вертикальной разделительной перегородки 2.

После чего ГЖС начинает стекать по лотку 11, который расположен с наклоном для обеспечения равномерного стекания потока с заданной толщиной слоя. Благодаря большой площади и малой толщине слоя на сливном лотке 11 происходит интенсивное разделение ГЖС (вторая ступень) на газ и жидкость. На выходе из сливного лотка 11 для обеспечения окончательной сепарации ГЖС от газа и создания оптимальных условий для последующего разделения жидкости (жидкой среды) на более легкую и более тяжелую фракции, например углеводородную жидкость (нефть) и воду, установлен пакет фазоразделительных насадок 9. Со сливного лотка 11 ГЖС поступает в пакет фазоразделительных насадок 9, выполненных в виде системы параллельно установленных перфорированных пластин с различными диаметрами проходных отверстий, где завершается процесс выделения газа из жидкости. Выделившийся из жидкости свободный газ по трубке 18 попадает в патрубок вывода газообразной среды 6 и также отводится в газовую магистраль.

Далее жидкая среда из пакета фазоразделительных насадок 9 попадает в выходную секцию 4 корпуса 1. В выходной секции 4 происходит разделение жидкой среды на более легкую (нефть) и более тяжелую фракции (вода) за счет действия гравитационных сил в зоне (выходной секции 4) с относительно большим временем пребывания. Более легкая фракция (нефть) «всплывает», а более тяжелая фракция (вода) оседает на дно корпуса 1.

Очищенная более тяжелая фракция (вода) между дном корпуса 1 и нижней кромкой поперечной перегородки 12 и далее через верхнюю кромку переливной перегородки 10 отводится из корпуса 1 в патрубок отвода 7 более тяжелой фракции жидкой среды.

Более легкая фракция (нефть) с поверхности более тяжелой фракции (воды) в выходной секции 4 корпуса 1 отводится в патрубок отвода 8 более легкой фракции жидкой среды. При этом верхний конец патрубка отвода 8 более легкой фракции жидкой среды расположен в корпусе 1 на уровне, исключающем попадание более тяжелых фракций в патрубок отвода 8 более легкой фракции жидкой среды, благодаря датчику 14, управляющему регулируемой задвижкой 13, которая ограничивает отвод более легкой фракции в патрубок отвода 8 более легкой фракции жидкой среды.

При спуске верхнего уровня жидкой среды в выходной секции 4 корпуса 1 близко к верхней кромке патрубка отвода 8 более легкой фракции жидкой среды в корпусе 1 датчик 14 перекрывает регулируемую задвижку 13, при этом жидкостно-газовый сепаратор продолжает работать. Когда уровень жидкой среды поднимется вверх в выходной секции 4 корпуса 1 до определенного уровня, датчик 14 открывает регулируемую задвижку 13 и начинается отвод более легкой фракции жидкой среды в патрубок отвода 8.

Предлагаемый жидкостно-газовый сепаратор обладает повышенной интенсивностью отделения газа от жидкой среды и качеством разделения газожидкостной смеси на газ, более тяжелую и более легкую фракции жидкой среды. Кроме того, сепаратор позволяет регулировать отбор более легких фракций жидкой среды, за счет чего исключается попадание более легких фракций жидкой среды с более тяжелыми фракциями в один патрубок отвода.

Жидкостно-газовый сепаратор, содержащий корпус, вертикальную разделительную перегородку, установленную в корпусе с разделением последнего на входную и выходную секции, сообщенные между собой в верхней части корпуса, трубопровод ввода газожидкостной смеси, сообщенный с входной секцией, патрубки вывода газообразной среды, более тяжелой и более легкой фракций жидкой среды, пакет фазоразделительных насадок в виде системы параллельно установленных перфорированных пластин, переливную перегородку, установленную в выходной секции, и сливной лоток, который расположен своим верхним краем с верхней кромкой вертикальной разделительной перегородки и своим нижним краем - с пакетом фазоразделительных насадок со стороны входа в него, отличающийся тем, что корпус между пакетом фазоразделительных насадок и переливной перегородкой снабжен поперечной перегородкой, пропускающей более тяжелые фракции жидкой среды снизу, а газ сверху, причем патрубок отвода более тяжелой фракции жидкой среды сообщен с нижней частью корпуса между вертикальной разделительной перегородкой и переливной перегородкой, а патрубок отвода более легкой фракции жидкой среды снабжен регулируемой задвижкой и введен в корпус между поперечной перегородкой и пакетом фазоразделительных насадок ниже уровня жидкой среды, который контролируется датчиком, управляющим регулируемой задвижкой, при этом трубопровод ввода газожидкостной смеси тангенциально введен в вертикальный гидроциклон, герметично введенный в корпус и оснащенный концентрично установленной каплеотбойной камерой, внутреннее пространство которого выше уровня жидкости сообщено с патрубком вывода газообразной среды, дополнительно сообщенного с пространством под сливным лотком выше уровня жидкости, причем нижние кромки гидроциклона и каплеотбойной камеры расположены в непосредственной близости от нижней части корпуса.