Устройство диспергирования газожидкостной смеси

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2631878:

Общество с ограниченной ответственностью "ХАММЕЛЬ" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли и может быть использовано, в частности, для подготовки мелкодисперсной однородной газожидкостной смеси для закачки в нагнетательные скважины. Устройство диспергирования газожидкостной смеси включает корпус с установленными в нем последовательно радиально-коаксиальными камерами в количестве как минимум одной и сопла Лаваля, которые закреплены в корпусе посредством запорных элементов, причем каждая камера содержит два конусовидных барьера, установленных с возможностью изменения расстояния между ними, из которых один имеет входное отверстие в виде большого усеченного конуса, и другой клиновый уплотнитель выполнен в виде малого конуса, а вершины конусов направлены в противоположные стороны, при этом большой конус имеет диаметр входного основания (0,8-0,9) от диаметра корпуса и диаметр выходного основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, малый конус имеет диаметр основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, а углы большого и малого конусов составляют (30°-120°). Изобретение обеспечивает получение высокодисперсной стабильной газожидкостной смеси, которая надежно перекачивается насосом. 1 ил.

Известно диспергирующее устройство для смешивания газа и жидкости, которое включает корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенным непосредственно в корпусе. Трубопровод перед соплом снабжен сеткой в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения потока. Сопло выполнено в виде косого среза трубопровода, сориентированного по направлению потока жидкости. Диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса. Щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки. Технический результат состоит в повышении качества диспергирования газа в жидкости и интенсификации перемешивания газожидкостной смеси (RU №2327511, МПК B01F 5/06, опубл. 27.06.2008 г.).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная большим гидравлическим сопротивлением ввиду наличия вибропривода, содержащего шток, подшипник и эксцентрик, а следовательно, значительная трудоемкость изготовления.

Известно устройство для смешивания жидкости с газом для создания тонкой пены, содержащее средство для подачи жидкости под давлением вдоль прохода, средство для впуска газа в проход для смешивания с жидкостью и калиброванный ограничитель, проходя через который смесь, по существу, достигает по течению сверхзвуковой скорости, в результате чего ударные волны, возникающие в результате последующего замедления смеси, воздействуют на смесь, в дальнейшем разбивая ее до получения мелкодисперсной пены, ограничителем может быть сужающееся-расширяющееся сопло Лаваля, которое способствует достижению сверхзвуковой скорости (WO 9005583, МПК B01F 5/06, опубл. 31.05.1990 г.).

Недостатком устройства является нестабильность газожидкостной смеси, а также необходимость раздельного ввода в устройства потока жидкости и потока газа, что в реальных нефтепромысловых системах не всегда возможно.

Задачей изобретения является повышение эффективности диспергирования газа в жидкости и стабильности полученной газожидкостной смеси.

Поставленная задача решается устройством диспергирования газожидкостной смеси, включающим корпус с установленными в нем последовательно радиально-коаксиальными камерами в количестве как минимум одной и сопла Лаваля, которые закреплены в корпусе посредством запорных элементов, причем каждая камера содержит два конусовидных барьера, установленных с возможностью изменения расстояния между ними, из которых один имеет входное отверстие в виде большого усеченного конуса и другой клиновый уплотнитель выполнен в виде малого конуса, а вершины конусов направлены в противоположные стороны, при этом большой конус имеет диаметр входного основания (0,8-0,9) от диаметра корпуса и диаметр выходного основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, малый конус имеет диаметр основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, а углы большого и малого конусов составляют (30°-120°).

Достигаемый изобретением технический результат обеспечивается за счет резкого сжатия, расширения и изменения направления движения поступающего на вход устройства газожидкостного потока, в результате чего происходит равномерное диспергирование газовой фазы в жидкости. При последующем прохождении сопла Лаваля происходит сжатие потока и частичное растворение газа в жидкости, увеличение линейной скорости движения смеси и на выходе из сопла резкое расширение потока, в результате чего происходит частичное испарение и образование мельчайших пузырьков газа, равномерно распределенных по объему жидкости, то есть образуется высокодисперсная стабильная среда, которая надежно перекачивается насосом.

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой устройства на конкретном примере исполнения.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлены последовательно три радиально-коаксиальные камеры 2 и сопло Лаваля 3, закрепленные в корпусе посредством запорных элементов. Каждая камера содержит два конусовидных барьера. На конкретном примере исполнения показан первый конусовидный барьер с входным отверстием в виде большого усеченного конуса 4 и второй конусовидный барьер в виде малого конуса 5, которые расположены вершинами навстречу друг другу. Крепление конусов в корпусе устройства допускает возможность изменения расстояния L между ними. Большой усеченный конус 4 имеет диаметр входного основания D₁=(0,8-0,9)D, где D - диаметр корпуса, и диаметр выходного основания D₂=(0,4-0,5)D, малый конус имеет диаметр основания D₃=(0,4-0,5)D. Угол каждого большого и малого конуса, соответственно α и β, может изменяться в диапазоне 30-120°. Уменьшение угла до 30° приводит к снижению линейной скорости потока, увеличение угла до 120° приводит к увеличению линейной скорости потока, но при этом резко возрастает сопротивление конусовидного барьера. Устройство устанавливается в прямолинейный участок трубопровода, по которому протекает газожидкостная смесь (ГЖС) и зажимается между фланцами 6 трубопровода.

Увеличение числа радиально-коаксиальных камер приводит к увеличению циклов гидравлических ступеней изменения направления движения и скорости потоков, что обеспечивает уменьшение размеров пузырьков газа, и более эффективному диспергированию. Последовательность расположения конусов 4 и 5 в каждой камере может изменяться, но они обязательно чередуются в корпусе устройства.

Устройство диспергирования газожидкостной смеси работает следующим образом.

Поток газожидкостной смеси поступает в первую радиально-коаксиальную камеру 2. Камера состоит из большого конуса 4 и малого 5. Большой конус уменьшает сечение трубопровода, тем самым плавно увеличивая линейную скорость потока смеси, которая ударяется в малый конус, разбивающий поток, что приводит к уменьшению размера пузырьков газа. При этом следует учесть, что первый по ходу движения потока конус приводит к смешению двух условно раздельно текущих сред (газ и жидкость). Известно, что истечение двух раздельных сред при турбулентном режиме происходит преимущественно следующим образом: газ концентрируется по центру трубопровода, жидкость по периферии. Конусовидные барьеры позволяют несколько раз изменять направление движения потока - при прохождении большого конуса и при переходе с большого конуса к малому и производить гидравлическое воздействие на среду посредством плавного сжатия, резкого расширения и удара о вершину малого конуса. После большого конуса происходит резкое увеличение проходного сечения трубопровода, которое постепенно уменьшается при прохождении малого конуса. Также при уменьшении проходного сечения трубопровода происходит рост местного давления, который способствует частичному растворению газовой фазы в жидкости. При этом газ равномерно распределяется по объему жидкости. Затем диспергированная газожидкостная смесь (ДГЖС) проходит через сопло Лаваля, что позволяет растворить газ в жидкости, и далее на выходе сопла резко испарить, обеспечивая повышение дисперсности.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить высокодисперсную стабильную газожидкостную смесь для закачки в нагнетательные скважины.

Устройство диспергирования газожидкостной смеси, включающее корпус с установленными в нем последовательно радиально-коаксиальными камерами в количестве как минимум одной и сопла Лаваля, которые закреплены в корпусе посредством запорных элементов, причем каждая камера содержит два конусовидных барьера, установленных с возможностью изменения расстояния между ними, из которых один имеет входное отверстие в виде большого усеченного конуса, и другой конусовидный барьер выполнен в виде малого конуса, а вершины конусов направлены в противоположные стороны, при этом большой конус имеет диаметр входного основания (0,8-0,9) от диаметра корпуса и диаметр выходного основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, малый конус имеет диаметр основания (0,4-0,5) от диаметра корпуса, а углы большого и малого конусов составляют (30°-120°).

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система двигателя содержит выхлопную трубу (18) с изгибом, направляющим поток выхлопных газов по криволинейной траектории, инжектор (12), экранирующий элемент (4) и направляющую лопатку (6).

Устройство для подмешивания чистящего средства в качестве принадлежности уборочного аппарата высокого давления // 2608401

Устройство для подмешивания чистящего средства в качестве принадлежности для уборочного аппарата высокого давления включает в себя выполненный с возможностью протока жидкостью-носителем трубопровод текучей среды, гидродинамически соединенный с трубопроводом текучей среды трубопровод подвода чистящей жидкости, через который чистящая жидкость является подводимой из емкости для чистящей жидкости для подмешивания к жидкости-носителю, приемный элемент для емкости, в который емкость для чистящей жидкости является частично вводимой в направлении введения, и фиксирующее устройство для фиксации емкости для чистящей жидкости в приемном элементе для емкости, фиксирующее устройство содержит фиксирующую часть, которая установлена в приемном элементе с возможностью перемещения для емкости и является переводимой из положения фиксации, в котором емкость для чистящей жидкости зафиксирована в приемном элементе для емкости, в положение деблокировки, в котором емкость для чистящей жидкости является вводимой в приемный элемент для емкости и извлекаемой из него, и наоборот.

Диспергирующая форсунка, оснащенная ею флотационная установка, а также способ ее эксплуатации // 2603984

Изобретение относится к диспергирующей форсунке для диспергирования жидкости и флотационной установке. Диспергирующая форсунка для диспергирования жидкости, в частности суспензии, содержащей по меньшей мере один газ, включает газоподводящее сопло и трубообразное смесительное устройство, которое имеет совместный входной участок по меньшей мере для одного газа и жидкости, и выходной участок для газо-жидкостной смеси, образованной по меньшей мере из одного газа и жидкости.

Смешивающее устройство // 2585029

Изобретение относится к смешивающим устройствам и может быть применено для смешения потоков текучей среды, в частности газов или жидкостей, в различных отраслях промышленности и преимущественно в нефтепереработке и нефтехимии, газовой и энергетической промышленности.

Смесительное устройство для смешивания агломерирующего порошка в суспензию // 2564331

Изобретение касается смесительного устройства для смешивания агломерирующего порошка в суспензию. Смесительное устройство включает форсунку для создания струи суспензии, загрузочное устройство для ввода порошка в струю суспензии, смесительную камеру, которая устроена, чтобы смешивать частицы с порошком так, чтобы порошок налипал на частицы, и диффузор для успокоения суспензии таким образом, чтобы захваченные порошком частицы образовывали в суспензии агломераты, при этом смесительная камера в области, в которой поперечное сечение в направлении потока сужается, имеет диафрагму и/или направляющий профиль, с помощью которых может осуществляться завихрение струи суспензии с порошком.

Способ получения наполненных полиуретанов и установка для его осуществления // 2563243

Изобретение относится к производству наполненных полиуретанов для теплоизоляции, звукоизоляции и/или амортизирующих слоев, преимущественно, в линиях для изоляции труб в заводских условиях.

Способ и реактор для примешивания одного или более химических веществ в поток технологической жидкости // 2553288

Изобретение относится к способу и реактору для примешивания одного или более потоков в поток технологической жидкости. Способ позволяет технологической жидкости протекать в проточном трубопроводе, действующем как поточный реактор с реакционной зоной.

Устройство для получения дезинфицирующего водного раствора // 2550199

Изобретение относится к области обеззараживания и консервации воды и предназначено для использования в установках для получения аэрозольно-газовой смеси, смешения образующейся аэрозольно-газовой смеси с водой с целью получения водных дезинфицирующих и консервирующих растворов.

Теплогенерирующий струйный аппарат // 2526550

Изобретение относится к струйной технике, например к инжекторам, и способам инжекции для нагрева перекачиваемой и эжектирующей сред. Струйный аппарат повторного вскипания содержит два последовательно соединенных сопла, сконфигурированных для вскипания горячего жидкостного потока в первом сопле, торможения и уменьшения газовой фазы во втором сопле с последующим разгоном и повторным вскипанием во втором сопле.

Способы и устройство для перемешивания сырья в реакторе // 2520440

Изобретение относится к системам газификации и может быть использовано в химических реакторах и системах трубопроводов для инжекции сырья. Инжекторная система подачи сырья содержит несколько кольцевых каналов 314, 316, 318, размещенных в концентрической конфигурации вокруг продольной оси, и несколько спиральных элементов 312, проходящих в тракт для прохода текучей среды.

Способ струеинжекционного смешения текучих сред и устройство для его осуществления // 2643967

Изобретения относятся к технологическим процессам непрерывного смешения в статических смесителях жидких, газообразных и других текучих сред в различных отраслях промышленности и могут быть использованы на нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях при подготовке нефти к переработке, а именно для ввода деэмульгатора и промывной воды в поток нефти и их смешения перед блоками обезвоживания и обессоливания, а также в других отраслях промышленности для смешивания основного потока жидкости или газа с меньшими количествами добавочных жидких или газообразных компонентов. Способ смешения, заключающийся в организации перекрестного инжектирования добавочного компонента в отдельные струи обрабатываемого потока, реализуется в устройстве струеинжекционного смешения текучих сред, содержащем корпус с проточной камерой для обрабатываемого потока и соединенный с ней патрубок ввода добавочного компонента. В устройстве дополнительно выполнены отдельные струевыпрямляющие каналы, расположенные в проточной камере, выполненные из равномерно распределенных по всему поперечному сечению корпуса смесителя трубок, обеспечивающих спокойный режим течения основного потока, а патрубок ввода добавочного компонента соединен с межтрубным пространством, образованным внешней поверхностью трубок и внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса, при этом трубки проточной камеры имеют вводные отверстия, диаметр, форма, количество и взаимное расположение которых определяется из условия достижения оптимальных характеристик смешения, равномерно распределенные по поверхности трубок, через которые добавочный компонент в виде свободных затопленных струй с турбулентным режимом истечения попадает из межтрубного пространства корпуса в трубное пространство, распределяясь по отдельным каналам и смешиваясь с отдельными струями обрабатываемого потока. Техническим результатом является повышение эффективности технологических операций обезвоживания и обессоливания. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Сопло для создания реактивной газовой и жидкостной струи для сместителей // 2644604

Изобретение относится к струйным смесителям. Входное сопло камеры смесителя для создания реактивной струи газожидкостной смеси представляет собой аксиально симметричную полость и включает колоколообразные либо конусообразные входную и выходную камеры, вершины которых соединяются через отверстие, образующее перетяжку. За счет того, что диаметры входного отверстия и выходного отверстия, а также длины камер зависят от диаметра перетяжки, на выходе сопла развивается реактивная струя смеси, что обеспечивает высокую эффективность смешивания. Закругления камер, предусмотренные для использования с жидкими средами, позволяют достичь дополнительной генерации тепла, снижения вязкости. Изобретение обеспечивает создание эмульсий, высокую эффективность смешивания, а также снижение вязкости, генерации тепла, холодной пастеризации, гомогенизации, улучшение качества, сатурацию, смешения на молекулярном уровне. 3 табл., 1 ил.