Диспергатор

 

Изобретение относится к устройствам для изменения динамических характеристик систем, в частности, для диспергирования газожидкостного потока и может найти применение в системах сбора и подготовки продукции скважин, транспорта нефти и продуктов нефтепереработки по нефтепродуктопроводам. Цель изобретения - сокращение потерь давления и легких фракций нефти и нефтепродуктов и улучшение условий охраны окружающей среды. Диспергатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с установленными в нем диафрагмами 2 и 3, расширителя 4 и соединенного с ним сопла, выполненного в виде коаксиальных наруж

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 F 17 0 1/20

ФС

l О

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 970039 (21) 4807256/29 (22) 29.03.90 (46) 23.03.93, Бюл. N 11 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) В.П.Метельков, В.П.Тронов, К.Р.Ибатуллин, А,В,Вишникин, Л.МКалинина, С.П,Лебедич, И.И.Амерханов, Н.М,Нагимов и

А,Н.Шаталов (56) Авторское свидетельство СССР

М 970039, кл. F 17 D 1/20. 1981. (54)ДИ СП Е Р ГАТО Р Ю 1803673 А2 (57) Изобретение относится к устройствам для изменения динамических характеристик систем, в частности, для диспергирования газожидкостного потока и может найти применение в системах сбора и подготовки продукции скважин, транспорта нефти и продуктов нефтепереработки по нефтепродуктопроводам. Цель изобретения — сокращение потерь давления и легких фракций нефти и нефтепродуктов и улучшение условий охраны окружающей среды. Диспергатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с установленными в нем диафрагмами 2 и 3, расширителя 4 и соединенного с ним сопла, выполненного в виде коаксиальных наруж1803673

45 ного и внутреннего конусов. которые образуют между собой дифференциальный кольцевой зазор 7. Внутренний конус выполнен со щелями 8, которые расположены под углом 30-50,к образующим конуса и снабжен сверху телескопической перегородкой, состоящей из подвижной 9 и неподвижной 10, частей, и

Изобретение относится к устройствам для изменения динамических характеристик систем, в частности, для диспергирования газожидкостного потока и может найти применение в системах сбора и подготовки продукции скважин, транспорта нефти и продуктов нефтепереработки по нефтепродуктоп роводам.

Цель изобретения — сокращение потерь давления и легких фракций нефти при улучшении условий охраны окружающей среды, Укаэанная цель достигается тем, что сопло выполнено в виде двух коаксиальных конусов, внутренних иэ которых установлен с возможностью осевого перемещения, отверстия в нем выполнены щелевидными и расположены под углом 40-50 .к образующей конуса, а внешний конус снабжен датчиками давления, причем на входе газа и жидкости в диспергатор установлены регулирующие клапаны, связанные с датчиками давления.

Особенностью устройства является также то, что отверстия в диафрагмах имеют квадратные и треугольные сечения, а также то, что диспергатор снабжен телескопической перегородкой, одна часть которой соединена с внутренним коаксиальным конусом, а другая — с верхней частью корпуса диспергатора.

На фиг,1 дана принципиальная схема и редлагаем ого устройства, Диспергатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с установленными в нем диафрагмами 2 и 3 с отверстиями квадратного (фиг,2) и треугольного (фиг.3) сечения, расширителя 4 и соединенного с ним сопла, выполненного.в виде двух коаксиальных конусов; наружного 5 с углом 30-60 и внутреннего 6 с углом 45-75 к оси устройства, которые образуют между собой дифференциальный кольцевой зазор 7, Внутренний конус выполнен со щелями 8, которые расположены под углом 40-50 к образующей конуса и снабжен сверху телескопической перегородкой, состоящей из подвижной 9 и неподвижной 10 частей и соединен током 11

30 соединен штоком 11 с мембраной регулирующего клапана 12. Устройство содержит также датчики давления 13,14,15. предназначенные для управления исполнительными механизмами регулирующих клапанов

12,16,17, и трубопроводы 18,19 для подвода соответственно жидкости и газа. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. 1 табл, с мембраной регулирующего клапана 12.

При уменьшении угла наклона щелей менее

40 и увеличении более 50 перепады давления газа возрастают на 25-387, а эффективность дробления и перемешивания газа практически остается неизменной, Устройство содержит также датчики давления

13,14 и 15, установленные на внешнем конусе, предназначенные для управления исполнительными механизмами регулирующих клапанов 12, 16 и 17 и трубопроводы 18 и 19 для подвода соответственно жидкости и газа.

Устройство работает следующим образом, Жидкость по трубопроводу 18 через регулирующий клапан 17 подается в кольцевой зазор 7, пьезометрический напор в котором регулируется с помощью конуса 6, перемещающегося внутри наружного конуса 5 с помощью штока 11 под действием давления, воздействующего на мембрану регулирующего клапана 12, В целях исключения отрицательного влияния перетоков жидкости в газопровод диспергатор снабжен телескопической перегородкой (9 и 1g), благодаря которой жидкостной поток, имеющий более высокий, по сравнению с газовым, пьезометрический напор, направляется в кольцевой зазор 7.

Необходимым условием поступления газа .в поток жидкости является перепад давления между газопроводом и кольцевым потоком дифференциального сечения между конусами 5 и 6. Сечение потока регулируется в зависимости от заданного пьезометрического напора в последнем.

При превышении фактического пьезометрического напора над заданным конусом 6 под действием давления на мембрану регулирующего клапана 12 и усилия, передаваемого штоком 11, опускается, площадь кольцевого сечения 7 уменьшается, в результате чего часть избыточного пьезометрического напора переходит в скоростной, а абсолютная величина пьезометрического напора в кольцевом сечении уменьшается до заданного значения, обеспечивающего необходимый

1803673

10

Д вЂ” 10 ) A P

Ро

25

30 нефти и снижение вредных выбросов в атмосферу соответственно на 0,35-0,36% и

32,4-33,9% против 0,13 и 12,2% и увеличе40

55 перепад давления между газопроводом и кольцевым сечением. После этого по сигналу от датчика давления 14 подается импульс на исполнительный механизм регулирующего клапана 16, последний открывается и газ из газопровода через щели 8 конуса 6 подается в кольцевой зазор 7, т.е, в кольцевой поток жидкости дифференциального сечения, в котором, благодаря щелевому вводу под углом 40-50 вращается по винтовым образующим, что обеспечивает эффективное диспергирование газа в жидкости.

Затем газожидкостная смесь поступает в расширитель 4 и далее в цилиндрический корпус диспергатора, где установлены ди- 1 эфрэгмы, Число диафрагм определяется по формуле: где Л P — перепад давления жидкости на приеме и выходе диспергатора, МПа;

Ро — атмосферное давление, МПа.

Установка диафрагмы квадратными и треугольными отверстиями обеспечивает объемную турбулизацию потока за счет образования дополнительных турбулентных вихревых потоков в углах диафрагм, Последовательное расположение четырехугольных и трехугольных диафрагм обеспечивает дополнительную объемную турбулизацию различных участков газожидкостного потока, и, благодаря этому значительное повышение эффективности процессов 3 дробления, перемешивания и растворения газа в последующем за диспергатором потоке жидкости, что ведет к снижению потерь давления, сокращению потерь легких фракций и нефти, уменьшению выбросов в атмосферу, т.е. улучшению условий охраны окружающей среды, Были испытаны различные последователькости расположения диафрагм, s резупьтате чего была определена оптимальная последовательность; первая по ходу движения газожидкостной эмульсии устанавливается диафрагма с квадратным, вторая с треугольным отверстиями, При количестве диафрагм более двух данная последовательность повторяется.

Предложенное и известное устройство были испытаны на опытной установке на девонской нефти и легких фракциях, выделяющихся из нефти при ее поступлении в резервуары. Поступление нефти составляло

9300 т/сут, плотность 860 кг/м . При ее поступлении в два резервуара PBC-5000 в паровый объем последних поступало 22,43 тыс.нм /сутки газообразных легких фракз ций или 2,41 нм на каждую тонну, поступа3 ющей в резервуары нефти.

Максимальное давление в паровом объеме резервуаров составляло 2000 Па, изб, минимальное — 300 Па, изб. Диспергатор на опытной установке был установлен на приемном нефтепроводе резервуаров РВС5000. Да вл ение жидкости на входе диспергатора составляло 0,2-0,3 МПа, абс. на выходе 0,16-0,2 МПа,абс. С учетом необходимости обеспечения работоспособности устройства при минимальном перепаде давления- было принято число диафрагм, равное двум, Диаметр трубопровода 18 составлял 500 мм, газопровода 19 — 300 мм, а цилиндрического корпуса 1 — 500 мм, Зффективность дробления, перемешивания и растворения газа определялась с помощью микрофил ьмирования.

Результаты, полученные при испытании предлагаемого и известного устройств, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемое устройство обеспечивает более полное дробление, перемешивание и растворение газа в жидкости (соответственно 92,4, 93,2% и

85-89% против 65,2, 58,1% и 39,2% в прототипе), что обеспечивает сокращение потерь ние реализации нефти на 0,22-0,23%. Зкономическая эффективность повышается в

1,65-1,77 раза, Формула изобретения

1. Диспергатор по авт,св. ¹ 970039, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения потерь давления и легких фракций нефти при улучшении условий охраны окружающей среды, сопло выполнено в виде двух коаксиальных конусов, внутренний из которых установлен с возможностью осевого перемещения, отверстия B нем выполнены щелевидными и расположены под углом

40-50 к образующей конуса, а внешний конус снабжен датчиками давления, причем на входе газа и жидкости в диспергатор установлены регулирующие клапана, связанные с датчиками давления.

2. Диспергатор по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что отверстия в диафрагмах имеют квадратные и треугольные сечения.

3. Диспергатор по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен телескопической перегородкой, одна часть которой соединена с внутренним коаксиальным конусом, а другая — с верхкей частью корпуса диспергатора, 1803673

П е лагаемое устройство

Уст ойетво по протитип

Показатели

Количество обрабатываемой продукции; нефти, т/сутки газа, тыс.нм /сутки

9300 .

22,43

22.43

Эффективность дробления газа, 7

65,2

92,4

Эффективность перемешивания газа,, 58,1

93,2

Эффективность растворения газа в нефти, 39,2

85-89

Увеличение реализации

- нефти, т/сутки

12,2

32,4-33,9

Сокращение патерь нефти:

% т/сутки

0,35-0,36

32,4-33,9

0,13

12,2

Снижение вредных выбросов в атмосферу: т/сутки о

32,4-33,9

84,9-88,9

12,2

32,1

Экономическая эффектив, ность: тыс. руб/год

591,3-618,6

265-277

222,65

100

Составитель A.Баздырев

Техред М,Моргентал Корректор Н,Милюкова

Редактор

Заказ 1045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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