Распределительное устройство сепаратора

Изобретение относится к устройствам распределения газожидкостного потока, устанавливаемых в сепараторах, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности. Распределительное устройство сепаратора содержит патрубок тангенциального ввода потока, на уровне которого установлен короб, верхняя часть короба выполнена в виде раструба, примыкающего к внутренней поверхности корпуса сепаратора, а нижняя часть короба снабжена отбортовкой. Отбортовка выполнена в виде диффузора, а внутри короба установлена коалесцирующая ступень. Технический результат: повышение эффективности сепарации газожидкостного потока. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к устройствам распределения газожидкостного потока, устанавливаемых в сепараторах, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.

Известен газожидкостный сепаратор по патенту №2153915, МПК⁷ В 01 D 45/00, В 01 В 19/00, опубл. 10.08.2000 г., БИ №22, который содержит расположенный на уровне патрубка ввода потока цилиндрический распределительный короб Г-образного профиля, горизонтальный элемент которого соединен со стенкой корпуса сепаратора.

Общими признаками известного и предлагаемого устройства является наличие на уровне патрубка ввода потока распределительного короба.

Недостатком известного устройства является то, что входящий поток газожидкостной смеси ударяется о короб и далее делится на два потока, огибающих короб, что уменьшает время формирования газожидкостного потока и осаждение капель жидкости на стенках сосуда за счет центробежных сил.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является разделительный элемент устройства ввода двухфазного потока по патенту №28634, МПК⁷ В 01 D 45/00, В 01 D 45/12, опубл. 10.04.2003, БИ №10, содержащий на уровне патрубка ввода цилиндрический распределительный короб, верхняя часть которого выполнена в виде раструба, а в нижней части короб снабжен отбортовкой в виде кольца.

Общими признаками известного и предлагаемого устройства являются наличие распределительного короба, расположенного на уровне патрубка ввода, выполнение верхней части короба в виде раструба и наличие в нижней части короба отбортовки.

Недостатком известного устройства является то, что выполнение отбортовки в виде горизонтального кольца создает дополнительное гидравлическое сопротивление газожидкостному потоку, вследствие чего возникают дополнительные турбулентные потоки, вызывающие вторичный унос капельной жидкости. Кроме того, мелкодисперсные капли жидкой фазы (менее 5 мкм), распыленные в газовом потоке, практически не поддаются улавливанию в сепарационных элементах, что снижает эффективность фазного разделения.

Техническая задача заключается в повышении эффективности сепарации газожидкостного потока.

Поставленная задача достигается тем, что в распределительном устройстве сепаратора, содержащем патрубок тангенциального ввода потока, на уровне которого установлен короб, верхняя часть короба выполнена в виде раструба, примыкающего к внутренней поверхности корпуса сепаратора, а нижняя часть короба снабжена отбортовкой, при этом отбортовка выполнена в виде диффузора.

Кроме того, внутри короба установлена коалесцирующая ступень конусообразной формы, образующие которой выполнены из пористого материала, а их торцы расположены в основании диффузора короба и соединены с его периметром.

Кроме того, образующие коалесцирующей ступени конусообразной формы могут быть выполнены в виде каскадно установленных цилиндров, нижние торцы которых заглушены.

Кроме того, в основании диффузора короба может быть установлена коалесцирующая ступень, выполненная в виде пакета пористого материала.

Выполнение отбортовки короба в виде диффузора позволяет осуществить плавный переход газожидкостного потока из зоны первичной (грубой) сепарации жидкости в зону его формирования для последующей очистки. Это снижает гидравлическое сопротивление данного устройства, исключает вихреобразование потока газа и, как следствие, исключает вторичный унос жидкости со стенок сосуда.

Установка внутри короба коалесцирующей ступени позволяет за счет укрупнения капель жидкой фазы повысить эффективность их сепарации. Конусообразная форма позволяет равномерно распределить поток по всей площади коалесцирующей ступени и равномерно распределить по диффузору и далее по коробу, увеличив ее рабочую поверхность, что обеспечивает дальнейшую надежную и эффективную сепарацию газа от капельной жидкости. Установка в основании диффузора короба коалесцирующей ступени, выполненной в виде пакета пористого материала, позволяет значительно упростить конструкцию коалесцирующей ступени и, следовательно, позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

Распределительное устройство сепаратора представлено на чертежах, где на фиг.1 показано распределительное устройство сепаратора, общий вид, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3, фиг.4 - варианты коалесцирующей ступени конусообразной формы, на фиг.5, 6, 7 - варианты коалесцирующей ступени, выполненной в виде пакета пористого материала.

Распределительное устройство сепаратора установлено в корпусе 1 сепаратора на уровне патрубка 2 тангенциального ввода потока и представляет собой короб 3, верхняя часть которого выполнена в виде раструба 4, примыкающего к внутренней поверхности корпуса 1 сепаратора, а нижняя часть короба 3 имеет отбортовку, выполненную в виде диффузора 5 (фиг.1), причем расстояние «а» (показано на фиг.1) между основанием диффузора 5 короба 3 и внутренней поверхностью сепаратора 1 составляет 0,05-0,3 диаметра сепаратора. В зависимости от диаметра входного патрубка между раструбом 4 и диффузором 5 может быть установлена соединительная вставка в виде цилиндра 6 (фиг.3) или в виде горообразного элемента 7 (фиг.4). Внутри короба установлена коалесцирующая ступень 8 конусообразной формы, полая внутри, образующие которой выполнены из пористого материала, и их торцы расположены в основании диффузора 5 короба 3 и соединены с его периметром. Между периметром основания диффузора 5 короба 3 и торцом коалесцирующей ступени 8 установлена кольцеобразная пластина 9, которая для отвода жидкости снабжена дренажным патрубком 10. Образующие коалесцирующей ступени 8 конусообразной формы могут быть выполнены в виде каскадно установленных цилиндров 11 (фиг.1, 3), нижние торцы которых заглушены, причем цилиндры 11 могут быть соединены между собой кольцами 12 прямолинейного (фиг.1) или конусообразного профиля (фиг.3). В основании диффузора 5 короба 3 может быть установлена коалесцирующая ступень 8, выполненная в виде полого конуса 13 (фиг.4) или в виде пакета пористого материала (фиг.5, 6, 7), который может примыкать к периметру основания диффузора 5 короба 3 (фиг.5) или находится на некотором расстоянии (фиг.6, 7). Любая из конструкций короба 3 (фиг.1, 3, 4) может использоваться с любой коалесцирующей ступенью 8.

Раструб 4 может примыкать к полотну 14 с сепарационными элементами 15, причем раструб 4 может примыкать как к самому краю полотна 14 (фиг.1), так и располагаться на некотором расстоянии от края (фиг.3). Полотно 14 снабжено дренажным патрубком 16 для отвода жидкости (показано на фиг.1).

Распределительное устройство сепаратора работает следующим образом. Газожидкостный поток входит в сепаратор через патрубок 2 тангенциального ввода потока, далее двигается между коробом 3 и корпусом 1 по спирали вниз. Отделившаяся жидкость за счет центробежной силы оседает на стенке корпуса 1 и стекает в нижнюю часть сепаратора. Газовый поток с остатками жидкой фазы поступает в коалесцирующую ступень 8, в процессе прохождения газожидкостного потока по которой капли жидкости укрупняются и стекают в основание диффузора 5 короба 3 и далее через дренажный патрубок 10 отводятся. При технологической необходимости газовый поток может подаваться на дополнительную очистку в сепарационных элементах 15.

1. Распределительное устройство сепаратора с патрубком тангенциального ввода потока, содержащее установленный на уровне патрубка ввода короб, верхняя часть которого выполнена в виде раструба, примыкающего к внутренней поверхности корпуса сепаратора, а в нижней части короб снабжен отбортовкой, отличающееся тем, что отбортовка выполнена в виде диффузора, а внутри короба установлена коалесцирующая ступень.

2. Распределительное устройство сепаратора по п.1, отличающееся тем, что коалесцирующая ступень выполнена конусообразной формы, образующие которой выполнены из пористого материала, а торцы расположены в основании диффузора короба и соединены с его периметром.

3. Распределительное устройство сепаратора по п.2, отличающееся тем, что коалесцирующая ступень конусообразной формы выполнена в виде каскадно установленных цилиндров.

4. Распределительное устройство сепаратора по п.1, отличающееся тем, что коалесцирующая ступень выполнена в виде пакета пористого материала, установленного в основании диффузора короба.