Сепаратор газа для отделения жидкости и примесей из газового потока

Изобретение относится к области нефтегазового и химического машиностроения, а именно к сепарационным устройствам, расположенным в корпусах аппаратов или в трубе, и может быть использовано в процессах отделения жидкостей и примесей из газового потока в установках подготовки газов: природного и попутного, низкотемпературной сепарации, компримирования, факельных, первичных, трубных сепараторах. Сепаратор включает корпус, снабженный патрубком входа газожидкостной смеси и выходным патрубком, сборником жидкости, ориентированной к вертикали жалюзийной насадкой с карманами и с жалюзи, установленными с зазором друг к другу. Жалюзи насадки выполнены из соединенных между собой прямоугольных неравнополочных уголков. Карманы насадки для улавливания и стока жидкости с примесями выполнены посредством соединения меньшей полки одного неравнополочного уголка с большей полкой смежного неравнополочного уголка таким образом, что карманы расположены со стороны патрубка входа газожидкостной смеси. Неравнополочные уголки жалюзи установлены вертикально или под наклоном их верхней части к патрубку входа. Технический результат: обеспечение прочностных характеристик внутренних устройств, снижение гидравлического сопротивления сепаратора, повышение эффективности процесса отделения жидкости от газового потока с примесями, снижение габаритов сепаратора и его материалоемкости. 4 з п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области нефтегазового и химического машиностроения, в частности к сепарационным устройствам, расположенным в корпусах аппаратов или в трубах. Оно может быть использовано в процессах отделения жидкостей и примесей от газового потока, преимущественно в установках подготовки газов: природного и попутного; низкотемпературной сепарации; компримирования; факельных, первичных, трубных сепараторах.

Известен сепаратор для отделения механических примесей и жидкости от газового потока (патент РФ №2385756, МПК: B01D 45/04), включающий корпус с патрубками входа газожидкостной смеси, выхода разделенных фаз и расположенную внутри корпуса сепарационную насадку и объемное газораспределительное устройство, выполненное в виде перфорированного клинообразного корпуса, с каналом при вершине для отбора примесей. Недостатком этого устройства является то, что:

устройство по механической прочности с плоскими стенками мало пригодно при пробковом течении газожидкостной смеси;

устройство не пригодно для размещения в горизонтальном корпусе, например в трубе;

устройство имеет низкую эффективность сепарации.

Известны сепараторы инерционного типа (А.И.Скобло, Ю.К.Молоканов, А.И.Владимиров, В.А.Щелкунов «Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии», 3-е издание, Москва, Недра, 2000 г., 678 с., стр.434, рис.XVI-2) (прототип), в которых установлены различного типа насадки: уголковые, желобчатые, жалюзийные с карманами, жалюзийные с переменными геометрией и сечением каналов. Недостатками этих сепараторов являются: большое гидравлическое сопротивление при сочетании инерционного с центробежным сепарированием, недостаточная прочность при пробковых течениях газожидкостной смеси, сложность конструкции. Сепаратор с насадкой жалюзийной с карманами имеет дополнительно следующие недостатки:

- малый объем карманов для отбора и отделения жидкости с примесями, что увеличивает унос жидкости с газом или требует предварительной центробежной (инерционной) сепарации, а значит, увеличивает гидравлическое сопротивление устройства, что не всегда допустимо, например, для факельных сепараторов, а также усложняет его конструкцию;

- выполнение жалюзи из специально-штампованного тонколистового профиля, который разрушается при пробковом поступлении жидкости.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении прочностных характеристик внутренних устройств, снижении гидравлического сопротивления сепаратора, повышении эффективности процесса отделения жидкости от газового потока с примесями, снижение габаритов сепаратора и его материалоемкости.

Для достижения указанного технического результата в сепараторе газа для отделения жидкости и примесей из газового потока, включающем корпус, снабженный входным и выходным патрубками, сборником жидкости, ориентированной к вертикали жалюзийной насадкой с карманами, установленными с зазором друг к другу, что жалюзи насадки выполнены из соединенных между собой прямоугольных неравнополочных уголков, в которых карманы для улавливания и стока жидкости с примесями выполнены посредством соединения меньшей полки одного неравнополочного уголка с большей полкой смежного неравнополочного уголка таким образом, что карманы расположены со стороны патрубка входа газожидкостной смеси, при этом неравнополочные уголки жалюзи установлены вертикально или под наклоном их верхней части к патрубку входа.

Смежные жалюзи насадки смещены относительно друг друга таким образом, что плоскости насадки по входу и выходу или их части наклонены на угол 15÷45 градусов к вертикальной плоскости корпуса.

Жалюзи по отношению друг к другу в насадке установлены с зазором, обеспечивающим своей величиной перекрытие живого сечения корпуса проекциями неравнополочных уголков.

Жалюзи в насадке соединены между собой поперечными пластинами, снабженными пазами и расположенными в пазах жалюзи, или жалюзи соединены решеткой из просечного листа, сетки, сетчатого жгута или их сочетания.

Жалюзийная насадка, жалюзи которой выполнены из прямоугольных, неравнополочных уголков с карманами, расположена в гильзе, которая расположена в корпусе или трубе и закреплена в нем.

Выполнение в насадке жалюзи из прямоугольных неравнополочных уголков, в которых карманы для улавливания и стока жидкости с примесями выполнены посредством соединения меньшей полки одного неравнополочного уголка, с большей полкой смежного неравнополочного уголка и расположение карманов со стороны патрубка входа газожидкостной смеси, а также установление уголков вертикально или под наклоном их верхней части в сторону патрубка входа смеси позволило:

- увеличить жесткость конструкции, для разрушения пробок жидкости на входе в сепаратор, т.е. повысить надежность и срок службы сепаратора;

- увеличить емкость карманов сбора жидкости;

- установка под наклоном верхней части уголков в сторону патрубка входа смеси обеспечило принудительный отвод жидкости инерционной составляющей от динамических сил входного потока смеси;

- упростить конструкцию за счет применения стандартных прямоугольных разнополочных уголков вместо штампованного тонколистового профиля, требующего для изготовления специальной штамповой оснастки;

- уменьшить гидравлическое сопротивление сепарационного устройства путем исключения дополнительной ступени сепарации;

- размещать насадку непосредственно в трубах (трубных сепараторах) с отводом жидкости с примесями в сборник;

- увеличить входное живое сечение насадки за счет размещения торцевых плоскостей сепарационных элементов или их частей с наклоном до 30 градусов к вертикальной плоскости корпуса и возможности продольной установки в корпусе с живым сечением больше поперечного сечения аппарата.

Смещение в насадке смежных жалюзи относительно друг друга и наклонение плоскости насадки по входу и выходу или их части на угол 15÷45 градусов к вертикальной плоскости корпуса позволило увеличить не только площадь набегания газовой смеси на насадку, но и подать смесь под требуемым углом к поверхности набегания для повышения эффективности сепарации.

Установление жалюзи насадки в корпусе с зазором, обеспечивающим своей величиной перекрытие живого сечения корпуса проекциями неравнополочных уголков, позволило исключить прямой проскок капель жидкости.

Соединение жалюзи насадки между собой поперечными пластинами, снабженными пазами и расположенными в пазах жалюзи, позволило выполнить насадку жесткой, а соединение их решеткой из просечного листа, сетки, сетчатого жгута позволило на решетке выполнить дополнительную сепарацию газовой смеси.

Расположение жалюзийной насадки, жалюзи которой выполнены из прямоугольных неравнополочных уголков с карманами в гильзе, позволило расположить насадку непосредственно в трубопроводе (трубе).

Заявителю и авторам неизвестны сепараторы газа для отделения жидкости и примесей из газового потока, в которых бы повышение эффективности сепарации, снижение гидравлического сопротивления, повышение срока службы и надежности аппарата, упрощение конструкции и материалоемкости достигались подобным образом.

На фигуре 1 изображен общий вид горизонтального сепаратора газа для отделения жидкости и примесей из газового потока.

На фигуре 2 изображен разрез А-А на фиг.1.

На фигуре 3 изображен разрез Б-Б на фиг.1.

На фигуре 4 изображен общий вид сепаратора газа для отделения жидкости и примесей из газового потока в вертикальном исполнении.

На фигуре 5 изображен разрез В-В на фиг.4.

Сепаратор газа для отделения жидкости и примесей из газового потока (фиг.1) состоит из корпуса (или трубы) 1, снабженного (ой) входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, сборником жидкости 4, ориентированной к вертикали насадкой 5 (фиг.1) в виде жалюзи 6 с карманами 7, жалюзи 6, установленными с зазором 8 друг к другу (фиг.2). Жалюзи 6 насадки выполнены из соединенных между собой прямоугольных неравнополочных уголков 9. Карманы 7 в жалюзи 6 насадки 5 для улавливания и стока жидкости с примесями выполнены посредством соединения меньшей полки 10 одного неравнополочного уголка 9 с большей полкой 11 смежного неравнополочного уголка 9 таким образом, что карманы 7 расположены со стороны патрубка 2 входа газожидкостной смеси, при этом неравнополочные уголки установлены по отношению к входу газа вертикально (фиг.1, 2) или под наклоном их верхней части 12 (фиг.4) в сторону патрубка входа 2.

Смежные жалюзи 6 насадки смещены относительно друг друга, при этом плоскости жалюзийной насадки по входу и выходу или их части наклонены на угол 13 (15÷45) градусов к вертикальной плоскости корпуса 1 (направлению газового потока).

Жалюзи 6 насадки 5 установлены в корпусе с зазором 8, обеспечивающим своей величиной перекрытие живого сечения корпуса проекциями 14 неравнополочных уголков 9 (фиг.3).

Жалюзи 6 насадки соединены между собой поперечными пластинами 15, снабженными пазами 16 (фиг.2) и расположенными в пазах 17 (фиг.3) жалюзи 6.

Насадка 5 из жалюзи 6, выполненных из прямоугольных неравнополочных уголков 9 с карманами 7, может быть расположена в гильзе 18, которая расположена в корпусе 1, который может быть выполнен в виде трубы, и закреплена в нем, например, кольцевым сварным швом 19 (фиг.2).

На выходе и (или) входе в насадку 5 может быть установлена сепарационная решетка из просечного листа 20 (фиг.5), сетки, сетчатого жгута 21 (фиг.2) или их сочетания.

Сепаратор газа соединен со сборником жидкости 4 переточной трубой 22 для слива жидкости и дыхательной трубкой 23 для возврата газа при заполнении сборника жидкости, указателями и регуляторами уровня жидкости 24, штуцером отбора жидкости 25 (фиг.1).

Сепаратор газа для отделения жидкости и примесей из газового потока (фиг.1) работает следующим образом.

Газожидкостная смесь поступает по патрубку 2 в корпус 1 сепаратора, в котором поперек движения газожидкостного потока установлена ориентированная к вертикали насадка 5 из жалюзи 6 с карманами 7. Газожидкостная смесь по зазорам между жалюзи 8 направляется в прямой угол каждого неравнополочного уголка 9, где поток за счет изменения направления на полках уголков закручивается, жидкость с примесями за счет сил инерции отбрасывается в карманы 7, по которым стекает в нижнюю часть корпуса аппарата, откуда перетекает в сборник жидкости 4. Так как уголки жалюзи перекрывают поперечное живое сечение корпуса, прямой проскок жидкости с газом исключается. Газ отделенный многократно на соединениях неравнополочных уголков, а также на сепарационных решетках 20, 21 отбирается из корпуса 1 по патрубку 3 (фиг.1, 4).

Таким образом, конструкция предлагаемой насадки сепаратора газа для отделения жидкости и примесей из газового потока позволила увеличить площадь сепарации на насадке, которая превышает площадь поперечного сечения корпуса аппарата, обеспечить прочностные характеристики внутренних устройств, исключить применение специальной штамповой оснастки для изготовления насадки, снизить гидравлическое сопротивление сепаратора газа, повысить эффективность процесса отделения жидкости от газового потока с примесями в одной многофункциональной ступени (секцией сепарации), тем самым снизить габариты сепаратора и его материалоемкость.

1. Сепаратор для отделения жидкости и примесей из газового потока, включающий корпус, снабженный патрубком входа газожидкостной смеси и выходным патрубком, сборником жидкости, ориентированной к вертикали жалюзийной насадкой с карманами и с жалюзи, установленными с зазором друг к другу, отличающийся тем, что жалюзи насадки выполнены из соединенных между собой прямоугольных неравнополочных уголков, а карманы насадки для улавливания и стока жидкости с примесями выполнены посредством соединения меньшей полки одного неравнополочного уголка с большей полкой смежного неравнополочного уголка таким образом, что карманы расположены со стороны патрубка входа газожидкостной смеси, при этом неравнополочные уголки жалюзи установлены вертикально или под наклоном их верхней части к упомянутому патрубку входа.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что смежные жалюзи насадки смещены относительно друг друга, при этом плоскости насадки по входу и выходу или их части наклонены под углом 15÷45° к вертикальной плоскости корпуса.

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что жалюзи в насадке по отношению друг к другу установлены с зазором, обеспечивающим перекрытие живого сечения корпуса проекциями неравнополочных уголков.

4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что жалюзи в насадке соединены между собой поперечными пластинами с пазами, расположенными в пазах жалюзи, и соединены решеткой из просечного листа, сетки, сетчатого жгута или их сочетания.

5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что жалюзийная насадка, жалюзи которой выполнены из прямоугольных неравнополочных уголков с карманами, расположена в гильзе, которая расположена и закреплена в корпусе или трубе.