Устройство для очистки природного и попутного газа в газопроводах

 

Изобретение относится к устройствам , применяемым в качестве конденсатоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах в газовой и нефтяной промышленности для очистки природного и попутного газов, и позволяет повысить эффективность очистки транспортируемого газа и снизить металлоемкость устройства. Устройство для очистки природного и попутного газов от жидких и твердых включений в газопроводах содержит корпус-коллектор 4 с патрубками 5 и 8 отбора очищенного газа и включеА . М / НИИ, отбойники 6 и козырьки 9, при этом соотношение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа и диаметров предыдущих патрубков равно (1,3-1,6) i1, размеры каждого из отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса, а площади каждого из i-x сегментных сечений F ег- , ограниченных снизу кромками отбойников определяются по формуле F ег П-1 (Kd -F.J/D.,-d orS : + dois, . где К - коэффициент запаса, равньй 1 -10; d j,. - диаметр i-го патрубка отбора газа (,2,3...),м; D .. - диаметр корпуса-коллектора устройства, м; F ц. - площадь поперечного сечения корпуса-коллектора, м. С целью более полного задержания мелкодисперсных и пленочных включе- НИИ и обеспечения их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений отбойники 6 под патрубками отбора очищенного газа и оси этих пат (Л 05 tpui.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1400647 А1 (5ц 4 В 01 D 45/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! i-1 !

12 11 11

Р !1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTRPblTHA (21) 4112659/23-26 (22) 27.08.86 (46) 07.06.88. Бюл. М* 21 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Бурных, И.А.Дутчак, И.И.Капцов, В.А.Слесарев и И.И.Сорока (53) 66.074.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 604570, кл. В 01 D 45/12, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 830688, кл. В 01 П 45/12, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО И ПОПУТНОГО ГАЗОВ В ГАЗОПРОВОДАХ (57) Изобретение относится к устройствам, применяемым в качестве конденсатоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах в газовой и нефтяной промышленности для очист ки природного и попутного газов, и позволяет повысить эффективность очистки транспортируемого газа и снизить металлоемкость устройства. Устройство для очистки природного и попутного газов от жидких и твердьгх включений в газопроводах содержит корпус-коллектор 4 с патрубками 5 и 8 отбора очищенного газа и включений, отбойники 6 и козырьки 9, при этом соотношение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа и диаметров предыдущих патрубков равно (1,3-1,6)!.1, размеры каждого из отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса, а площади каждого из

i-x e MeHT Hb ce eHHH F cer ограЭ ниченных снизу кромками отбойников

Ъ определяются по формуле F cer . !

+ d, где К вЂ” коэффициент запаса, равный 1 .1О; d, . — диаметр i-го патрубка отбора газа (i=1,2,3...);ì; диаметр корпуса-коллектора устройства, м; F „ !, — площадь по- С„ перечного сечения корпуса-коллектора, м . С целью более полного задержания мелкодисперсных и пленочных включений и обеспечения их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений отбойники 6 под патрубками отбора очищенного газа и оси этих пат4 3

1400647 рубков размещены под углом 30-60 к вертикали, по кромке отбойников 6 расположены лотки, а козырьки 9 над патрубками отбора включений (загрязнений) расположены под углом 5-10

Изобретение относится к устройствам для очистки некондиционного природного и попутного газов от жидких и твердых включений, предназначенными для установки в качестве конденсатоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах, на их подводах и отводах, на газопроводах-коммуникациях компрессорных и газораспределительных станциях (КС и ГРС), станциях подземного хранения газа (ПХГ) в газовой и нефтяной промышленности, на газопроводах промпредприятий химической и других отраслей промышленности.

Цель изобретения — снижение металлоемкости устройства, повышение эффективности очистки газа, более полное задержание мелкодисперсных и пленочных включений и обеспечение их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 расчетная схема i-й секции устройства; на фиг. 5 — разрез В-В на фиг.4.

Между проводящим участком 1 газопровода и отводящим участком 2, подключенным к основному газопроводу 3, размещен корпус-коллектор 4 с патрубками 5 отбора очищенного газа, под которыми внутри корпуса 4 расположены отбойники 6 с лотками 7 и с патрубками 8 отбора тяжелых фракций (конденсата), над которыми установлены козырьки 9. Патрубки 8 соединены с камерой-сборником 10 загрязнений, которая соединена с продувочным патрубком 11 (для удаления твердых загрязнений) и с автоматической системой 12 удаления жидких загрязнений. к горизонтали. Устройство позволяет повысить гидравлическую эффективность газопроводов, снизить энергоэатраты на компримирование газа. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Между камерой 10 и продувочным патрубком 11 размещен кран 13. Через патрубки 5 газ поступает в коллектор

14, а затем через участок 2 газопро5 вода в основной газопровод 3. При работе устройства секущий кран 15, установленный на газопроводе 3, находится в закрытом положении.

Устройство работает следующим об10 р„,„

Неочищенный газ поступает из основного газопровода 3 через подводящий участок 1 в корпус-коллектор 4, в первой секции которого за счет уве15 личения диаметра и уменьшения скорости потока газа происходит первая стадия его очистки. При движении газа по корпусу-коллектору 4 за счет от20 вода части газа через патрубки 5 скорость движения газа уменьшается.

Мелкодисперсные жидкие и твердые включения за счет воздействия гравитационно-инерционных сил активно осаждаются. Пленочный конденсат стекает в нижнюю часть корпуса-коллектора 4, а скопления жидкости в начале корпуса 4 через патрубки 8 удаляются в камеру 10.

3р Очищенный гаэ через патрубки 5 подается в коллектор 14 и через отводящий участок 2 газопровода в основной газопровод 3. Для предотвращения повторного уноса мелкодисперс3 5 н ых ч а с и \ и и . е ) о ч н ь а р я з н е н и и с очищенным газом используют расположенные под углом p -=-30-60 отбойники 6 с лотками 7, из которых жидкие загрязнения стекают в пристенную

40 ламинарную зону и в патрубки 8. Данный диапазон изменения величины угла наклона выбран на основе результатов экспериментаЛьных исследований, из которых следует, «ro при таких углах

45 наклона наблюдается наиболее быстрый

1400647 с1;, = й; 1,45. (3) 16,78 d, э

ЧетК 3 сеи

F -к Рсег;

Я oi6i

Рсеи.

1 к-к

Ч ир; 1 ото; и-1 1 ир 1 к-к

1 t ai 1 ют6;

55 сток капель уловленной жидкости и обеспечиваются более полное задержание и сток мелкодисперсных и пленочных включений (по предварительным расчетам на 15-207., а на основе экс5 периментальных данных в среднем на

12-177). Почти горизонтальное расположение (o(= 5-10 о) козырьков 9 над патрубками 8 предотвращает повторный унос скоплений жидкости и локальное повышение скорости газа, что способствует повышению степени очистки транспортируемого газа, особенно при колебаниях скорости движения газового потока.

Угол наклона козырька к горизонтали в зависимости от диаметра определяется конструктивно, при этом с увеличением диаметра корпуса-коллек- 2р тора угол увеличивается.

С целью снижения металлоемкости устройства при одновременном повышении эффективности очистки газа, транспортируемого по газопроводу, патруб- 25 ки отбора очисщенного газа выполняются различного диаметра, при этом диаметры последующих патрубков относятся к диаметрам предыдущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):1, а раз- 30 меры отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса. Площади каждого из сегментных сечений F ñð,, ограниченных снизу кромками отбойников, определяются по формуле

К do 6; .Fк к

F ------- ----= — — -- — ----- — — -. 1 сег, и-i г т — 1 1 с + 1 кг ; где К вЂ” коэффициент запаса, равный

1 .10;

40 1 от6,. — диаметр i-ro патрубка отбора газа, м;

0 к к — диаметр корпуса-коллектора устройства, м;

F „ „ — площадь поперечного сече45 ния корпуса-коллектора,м .

Площадь сечения газопровода устанавливается равной или меньше суммарной площади сечений патрубковотводов с целью непревышения скорости движения газа в отводящих патрубках над скоростью движения газа в газопррводе. Тогда

F or6, + Р отбг + F o» < 6q |А« г г 1отб „+ 1 от6г + о î 6у оотг с1г- 4. И) С целью снижения металлоемкости устройства и повышения эффективности очистки газа диаметры последующих патрубков отбора очищенного газа относятся к диаметру предыдущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):1.

Среднее значение соотношения патрубков-отводов определяется конструктивно в зависимости от диаметра газопровода, на котором устанавливается устройство.

Принимая среднее соотношение патрубков (1,45:1), получают

Подставляя в выражение (2) значение диаметров патрубков отводов в соответствии с формулой (3), получают

dq + (d) 1,45)г + (d 1,45 1,45) (d, 1 45.1 45.1 45)г

После преобразования получают

Тогда, принимая диаметр газопровода равным d, „„= 1000 мм, получают

d) = 244 мм, дг = 354 мм, d1=513 мм, dg = 743 мм.

Площадь i-ro сегментного прохода определяется из условия равенства скорости движения газа в сечении сегментного прохода F сеи и в сечении корпуса-коллектора (фиг. 4) под сегментным проходом F к-к F сег

После преобразований получают

Расход газа в i-ом сечении корпуса-коллектора под срезом i-го отбойника определяется из выражения

Расход газа пропорционален площади сечений патрубков и корпуса-коллектора, поэтому

1400647 ст rÁ

F „(4) пр 1 от6;

n- — от6

1" ) \ ) 5

15 I

D к-к где ст„ . эквивалентный диаметр сечения корпуса-коллектора под срезом i-ro отбойника;

D „ „ — диаметр корпуса-коллектора;

Й,т, — диаметр i-ro патрубка

1 отбора газа.

Подставив в формулу (4) значение эквивалентного диаметра сечения корпуса-коллектора под срезом i-го отбойника, получают

25 к-к ° т к-к ог6

1 ссг.

02 к-к

n-i

30 (5) F ссс; с12

Отб 1

F сег;

n-i

"6i

1=1

После преобразования получают от6; где К вЂ” коэффициент запаса, равный

1,10; (введен в размере 10Х для компенсации отклонений при строительно-монтажных работах);

d — диаметр i-го патрубка отбоот6; ра газа, м; т)к, — диаметр корпуса-коллектора устройства, м;

F „ „ — площадь поперечного сечения корпуса-коллектора,м (F к-к 0,785 D к-ê) °

Постепенное увеличение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа по отношению к диаметру предыдущего патрубка в укаэанных соотношени)тх приводит к тому, что через -й патрубок отбор газа вместе с мелкодисперсными частицами уменьшается в 4 раза по сравнению с известным устройством, а через второй патрубок на 48,57., что обеспечивает более активную коагуляцию и более эффективное (на 15-25K) осаждение мелкодисперсных частиц в первой поло35

55 вине корпуса-коллектора, а затем и во второй его части.

Постепенное увеличение размеров отбойников 6 и площади каждого из сегментных сечений, определяемый по формуле (5), из условия уменьшения скорости потока газа в сегментном сечении по сравнению со скоростью газового потока под отбойником замедляет и предотвращает повторный унос включений. Эти конструктивные отличия приводят к сокращению общего уноса мелкодисперсньтх включений на

15-257.

Устройство для очистки природного

0 и попутного газов в газопроводах позволяет увеличить степень очистки транспортируемого газа по сравнению с известными устройствами на 57Е и снизить удельную металлоемкость устройства на 15-257, повысить коэффициент гидравлической эффективности последующих участков газопроводов на

2"4X что обеспечивает снижение энергозатрат на компримирование газа на

1,-1,57, за счет повышения степени очистки газа.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки природного и попутного газов в газопроводах, содержащее корпус-коллектор с патрубками отбора очищенного газа и включений, размещенными соответственно в верхней и нижней частях корпусаколлектора и смещенными относительно друг друга не менее чем на половину диаметра корпуса-коллектора, а также отбойники, размещенные над патрубками отвода очищенного газа, и козырьки, размещенные над патрубками отбора конденсата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения металлоемкости устройства и повышения эффективности очистки газа, соотношение диаметра каждого последующего патрубка отбора очищенного газа к диаметру предыдущего патрубка составляет (1,31,6): 1, а отбойники выттолнены увеличивающимися в размерах по ходу газа, при этом площади каждого из т.-х сегментных сечений F, ограниченных снизу кромками отбойников, определяются по формуле

К стотб i ткк

n= 1 — — с1 с)Б (1 ютБ, ca

1400647 где К вЂ” коэффициент запаса, равный

1,10; — диаметр -го патрубка отот 6; бора газа (i=1,1,2,3...)м;

D — диаметр корпуса-коллекторк=к ра устройства, м;

F площадь поперечного сечен к ния корпуса-коллектора,м .

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью более полного задержания мелкодисперсных и пленочных включений и обеспеЧения их стока в зону ламннарA-4 ного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений, отбойники под патрубками отбора очищенного газа и оси этих патруб5 о ков размещены под углом 30-60 к вертикали, а кромки отбойников снабжены лотками.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что козырьки над патрубками отбора конденсата о расположены под углом 5-10 к горизонтали.

Б-Ю

1400647

Фиг.Х

Составитель В.Лукьянов

Редактор О.Головач Техред M.Äèäûê корректор Л.т

Заказ 2693/7 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4