Устройство для центробежного разделения газожидкостной смеси

Авторы патента:

B04C1 - Устройства с основным направлением потока по плоской спирали

Владельцы патента RU 2465053:

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО Научно-техническая компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" (RU)

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для разделения газожидкостной смеси. Устройство для центробежного разделения газожидкостной смеси содержит входной патрубок, размещенный по касательной к периферийной части корпуса, два выходных патрубка, механизм вращения потока для создания центробежной силы, выполненный в виде плоской архимедовой спирали, между витками которой образован канал для прохождения продукта. Выходные патрубки размещены в центральной части спирали и разделены неподвижной перегородкой, снабженной поворотной осью, соединенной с подвижной лопастью, управляемой сервоприводом, связанным через систему управления с датчиком давления. Технический результат: повышение эффективности и качества разделения газожидкостной смеси, упрощение конструкции, повышение производительности. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для разделения газожидкостной смеси.

Известен центробежный сепаратор, в котором в качестве закручивающих устройств используют цилиндрические лопаточные завихрители с центральным вводом потока [Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2006 г. №2, с.12-15].

Недостатком известного устройства является невысокое качество сепарации, обусловленное тем, что центральная часть газожидкостного потока не участвует в процессе отделения капель жидкости от газа.

Известен прямоточный центробежный сепаратор, включающий цилиндрический патрубок с завихрителем в нижней части и каплесъемником в верхней части, кольцевую опорную перегородку, выполненную из 2-х секторов, размещенных друг над другом, один из которых закреплен на наружной поверхности патрубка, а другой - с возможностью осевого поворота [патент №2094073, кл. В01D 3/26, В01D 45/12].

Недостатком сепаратора является выход газожидкостного потока из одного канала - кольцевого сектора с одной стороны, что ведет к повторному дроблению жидкости газовым потоком, выходящим из-под каплесъемника, и ухудшению сепарации.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому является высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор «СЦВ-7», содержащий входной патрубок, размещенный по касательной к периферийной части корпуса, два выходных патрубка, механизм вращения потока для создания центробежной силы [Патент РФ №2320395, кл. B01D 45/12, опубл. 27.03.2008 г.].

Недостатками устройства является сложность конструкции и невысокая производительность, обусловленная ограниченной величиной центробежной силы, создаваемой тангенциальным потоком на периферии корпуса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании эффективного устройства разделения газожидкостной смеси с использованием центробежных сил.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:

- повышение эффективности и качества разделения газожидкостной смеси за счет более точного определения границы раздела фаз;

- упрощение конструкции, позволяющей уменьшить затраты на ее изготовление;

- повышение производительности процесса вследствие вовлечения всего потока в процесс разделения фаз.

Технический результат при реализации устройства достигается тем, что в известном устройстве центробежного разделения газожидкостной смеси, содержащем входной патрубок, размещенный по касательной к периферийной части корпуса, два выходных патрубка, механизм вращения потока для создания центробежной силы, особенность заключается в том, что механизм вращения потока выполнен в виде плоской архимедовой спирали, между витками которой образован канал для прохождения продукта, при этом выходные патрубки размещены в центральной части спирали и разделены неподвижной перегородкой, снабженной поворотной осью, соединенной с подвижной лопастью, управляемой сервоприводом, связанным через систему управления с датчиком давления.

На фиг.1 показан общий вид устройства (сепаратора) для центробежного разделения газожидкостной смеси.

На фиг.2 приведена схема движения исходного продукта и устройство сепаратора.

Разделение газожидкостной смеси осуществляется следующим образом.

Исходный продукт - газожидкостная смесь - под действием своей кинетической энергии входит через патрубок 1 в плоскую архимедову спираль 2 (фиг.2). Двигаясь по спирали 2 от периферии к центру, поток испытывает воздействие центробежной силы, причем по мере приближения к центру величина центробежной силы возрастает в связи с уменьшением радиуса кривизны спирали. Центробежная сила по-разному влияет на составные части потока - газ и конденсат. В связи с существенным различием плотности газа и конденсата, жидкость прижимается к внешней стенке канала 2, образованного между витками спирали, вытесняя газ к внутренней стенке. Давление на внешнюю стенку со стороны жидкости воспринимается датчиком 10, сигнал от датчика обрабатывается системой управления 9, а сервопривод 8 под действием сигнала от системы управления 9 поворачивает ось 6 с прикрепленной к ней лопастью 7. Конец лопасти 7 перемещается в место раздела между слоями газа и конденсата. Разделенные потоки газа и конденсата направляются перегородкой 5 в выходные патрубки, причем газ направляется в выходной патрубок 3, а жидкость - в выходной патрубок 4.

Пример. Плотность газа в нормальных условиях ρ_г=1,412 кг/м³; плотность конденсата ρ_к=0,796 г/см³; давление газа на входе сепаратора p=5 кгс/см²; площадь поперечного сечения канала сепаратора s=250 см²; скорость газа на входе сепаратора ν=12 м/с; внешний диаметр сепаратора d_нар=0,8 м, а центре d_вн=0,2 м; объемное содержание капельной жидкости (конденсата) в газе 5%. Газ поступает на вход сепаратора под давлением p, под воздействием которого плотность газа увеличивается: ρ_гд=ρ_г·p; ρ_гд=1,412·5=7,06 кг/м³, или ρ_гд=0,00706≈0,0071 г/см³.

Участок движущейся по каналу сепаратора среды (смеси газа и конденсата) толщиной l=1 см имеет общий объем W=s·l, т.е. W=250 см²·1 см=250 см³, который принимается за единичный объем. Учитывая, что 95% объема занимает газ, а 5% - конденсат, масса газа будет составлять 0,17 г, а конденсата - 0,99 г. Тогда, рассчитанная по известной формуле центробежная сила, действующая на массу газа, равна 244,8 г, а на массу конденсата - 1425,6 г. Эта разница в действии центробежных сил на массу газа и массу конденсата и дает возможность: во-первых, расслоения газа и конденсата, во-вторых,управления лопастью 7, направляющей газ и конденсат в различные выходные патрубки. Давление смеси на внешнюю стенку передается датчику давления 10, вырабатывающему электрический сигнал, пропорциональный величине давления. Величина давления непосредственно зависит от толщины слоя конденсата. Например, при увеличении относительного содержания конденсата в газе до 8% величина центробежной силы, действующей на газ и капельную жидкость, будет соответственно 235,2 и 2292,5 г. Поэтому датчик давления 10 под воздействием центробежной силы подает электрический сигнал, пропорциональный давлению, на вход системы управления 9, выход которой соединен с электроприводом 8. Система управления 9 вычисляет толщину слоя жидкости, а электропривод 8 отклоняет лопасть 7 в ту или другую сторону, направляя газ в выходной патрубок 3, а конденсат - в выходной патрубок 4.

Настройка параметров системы управления 9 (например, контроллера) на конкретные величины плотностей и относительных количеств газа и конденсата производится изменением коэффициентов преобразования системы управления 9 по результатам тарирования.

Предлагаемое изобретение - устройство для центробежного разделения газожидкостной смеси - находит промышленное применение на многих нефтедобывающих предприятиях России.

Устройство для центробежного разделения газожидкостной смеси, содержащее входной патрубок, размещенный по касательной к периферийной части корпуса, два выходных патрубка, механизм вращения потока для создания центробежной силы, отличающееся тем, что механизм вращения потока выполнен в виде плоской архимедовой спирали, между витками которой образован канал для прохождения продукта, при этом выходные патрубки размещены в центральной части спирали и разделены неподвижной перегородкой, снабженной поворотной осью, соединенной с подвижной лопастью, управляемой сервоприводом, связанным через систему управления с датчиком давления.

Изобретение относится к устройству для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом, в частности для подогрева, охлаждения и/или кальцинирования мелкозернистых материалов.

Устройство для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом // 2463539

Способ автоматического управления гидроциклоном // 2445171

Изобретение относится к способам автоматического управления процессами разделения материала по крупности в гидроциклонах и может быть применено на обогатительных предприятиях цветной и черной металлургии, угольной и химической промышленности.

Система впуска для установки крекинга с псевдоожиженным катализатором с двумя трубами с восходящим потоком // 2444408

Изобретение относится к способам и системам впуска для систем из двух и более циклонов, содержащихся в одной емкости. .

Циклон // 2432209

Изобретение относится к машиностроению, а конкретнее - устройствам для отделения дисперсных частиц от газов, и может быть использовано при очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Способ управления процессом классификации в гидроциклонах // 2430788

Изобретение относится к технологии переработки твердых материалов и может найти применение в металлургической, химической и строительной промышленности. .

Сепаратор // 2414951

Изобретение относится к сепарационным устройствам, основанным на действии центробежных сил, и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Сепаратор // 2386470

Изобретение относится к устройствам очистки газовых и жидкостных потоков от дисперсных частиц. .

Устройство для отделения частиц жидкости из газового потока // 2377074

Изобретение относится к устройствам для отделения капельных, аэрозольных и парообразных фаз жидкости из газового потока. .

Вихревая труба для очистки катализаторов от жидкости // 2344005

Изобретение относится к устройствам для очистки катализаторов, уже использованных ранее в процессе реализации химических реакций, от жидкости, оставшейся на их поверхности.

Устройство для сепарации твердого вещества и газа, а также установка для производства цемента // 2477430

Изобретение относится к устройству для сепарации твердого вещества и газа, а также к установке для производства цемента

Гидроциклонная установка с регулируемыми конструктивными параметрами // 2538733

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых. Гидроциклонная установка с регулируемыми конструктивными параметрами состоит из батареи гидроциклонов с песковыми насадками и сливными патрубками, шламового насоса с всасывающим и напорным трубопроводами, зумпфа, запорного шибера, трубопровода технической воды, оснащена контрольно-измерительной аппаратурой: измерителем давления пульпы, расходомером воды, уровнемером пульпы, регулировочным клапаном подачи воды и преобразователем частоты, включенными в автоматическую систему управления гидроциклонной установкой. Песковая насадка каждого гидроциклона оснащена регулируемой диафрагмой в виде полого резинового тороида, расположенного между торцом песковой насадки и стальной прижимной втулкой в опоясывающем песковую насадку соленоиде, перемещающем прижимную втулку, которая при этом деформирует тороид сжатием с уменьшением его внутреннего диаметра. К сливному патрубку соосно присоединен разгрузочный патрубок, оснащенный регулируемой диафрагмой в виде полого резинового тороида, расположенного между фланцем сливного патрубка и прижимной втулкой в соленоиде, опоясывающем разгрузочный патрубок и деформирующем тороид с уменьшением внутреннего диаметра тороида перемещением прижимной втулки. Технический результат: стабилизация показателей разделения пульпы. 3 ил.

Управление расположенным под водой циклоном // 2552538

Предложены система и способ управления расположенным под водой циклоном, предназначенным для отделения нефти от воды. Циклон расположен с возможностью приема воды вместе с нефтяной составляющей по впускному трубопроводу, нефть отделяется от воды и подается через отверстие для выпуска нефти в выпускной нефтепровод, а вода подается через отверстие для выпуска воды в выпускной водопровод. Система содержит регулирующий клапан, установленный в отверстии для выпуска нефти или выпускном нефтепроводе на выходе из циклона, первый измерительный преобразователь перепада давления, расположенный между впускным трубопроводом и отверстием для выпуска нефти из циклона, и второй измерительный преобразователь перепада давления, расположенный между впускным трубопроводом и отверстием для выпуска воды из циклона. При этом в отверстии для выпуска воды или выпускном водопроводе расположен датчик, предназначенный для измерения содержания нефти и функционально соединенный с регулирующим клапаном средствами управления. Кроме того, регулирующий клапан выполнен с возможностью работы в соответствии с заданным значением отношения между первым и вторым перепадами давления, причем данная уставка и степень открытия регулирующего клапана могут регулироваться в ответ на изменение содержания нефти в воде, которое измеряется указанным датчиком. Предложенная группа изобретений обеспечивает более точное управление и верификацию сепарационного эффекта. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Гидроциклон // 2556922

Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к двигателям тепловозов, большегрузных самосвалов и других тягачей, и может быть использовано в качестве фильтра жидкости системы охлаждения, а также в других отраслях промышленности, где требуется очистка жидкостей от осадка и механических примесей. Устройство содержит цилиндрический корпус, входной патрубок с сужающимся сечением по ходу потока, расположенный на цилиндрическом корпусе тангенциально, конический корпус, соединенный с цилиндрическим, накопитель загрязнений, соединенный с коническим корпусом, и выходной патрубок, установленный внутри цилиндрического корпуса. В цилиндрическом корпусе между его фланцем и крышкой с выходным патрубком установлена мембрана с жестким центром, имеющим центральное калиброванное отверстие гидравлического дросселя, жестко соединенным с подвижной втулкой с возможностью ее перемещения по наружной поверхности неподвижной втулки, жестко закрепленной в крышке корпуса, и с возможностью изменения проходных сечений диаметральных отверстий перекрывающихся окон подвижной и неподвижной втулок. Технический результат: повышение эффективности очистки. 2 ил.

Гидроциклонная нефтеловушка с регулируемой работой // 2580734

Изобретение относится к гидроциклонной нефтеловушке с устройством для регулирования работы при непрерывном разделении пульпы под действием центробежных сил и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами, а также в других отраслях промышленности, где имеется потребность отделить нефтепродукты или саму нефть от грунта и воды. Гидроциклонная нефтеловушка представляет собой цилиндроконический гидроциклон со сливным, питающим и песковым патрубками, в последнем соосно установлен патрубок. Нефтеловушка имеет дополнительный сливной нефтеотводящий патрубок, а патрубок, соосно установленный в песковом патрубке, снабжен конфузором, охватывающим нижнюю часть дополнительного сливного нефтеотводящего патрубка в месте вершины внутреннего потока жидкости. При этом между конфузором и дополнительным сливным патрубком расположены пропускные окна для подачи воздуха или пара. Техническим результатом является интенсификация работы гидроциклонной нефтеловушки и повышение эффективности отделения нефти от грунта и воды. 3 ил.

Устройство для стабилизации вихревого потока // 2634021

Изобретение относится к прикладной газодинамике, в частности к устройству для стабилизации вихревого потока. Устройство для стабилизации вихревого потока содержит корпус с входным и выходным патрубками для вихревого потока и направляющий элемент, расположенный внутри корпуса. Корпус выполнен в виде полого цилиндра, на торцевых фланцах которого закреплены входной и выходной патрубки. Направляющий элемент выполнен в виде подвижных плоских сегментов, подвижно сопряженных с торцевыми фланцами корпуса, при этом для смещения подвижных плоских сегментов в плоскости, перпендикулярной направлению движения вихревого потока, предусмотрен внутренний механизм. На боковой поверхности корпуса установлены привод внутреннего механизма и дополнительный патрубок для ввода стабилизирующего потока. Внутренний механизм выполнен в виде вращающегося цилиндрического кольца и фиксаторов, которые жестко закреплены на подвижных плоских сегментах и кинематически сопряжены с вращающимся цилиндрическим кольцом и торцевыми фланцами корпуса. Техническим результатом является улучшение технико-эксплуатационных параметров устройства, обеспечение возможности плавного регулирования основных параметров вихревых потоков, включая высокоэнтальпийные и криогенные многофазные вихревые потоки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.