НЕФТЕГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к технике удаления газов из жидкости и может быть использована в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности для сепарации нефтегазовой смеси при подготовке нефти.
Предпосылки для создания технического решения. Анализ технического уровня техники в данной области показал следующее:
При подготовке нефти необходимо как можно глубже удалить из нее растворенные в ней углеводородные газы, сероводород, меркаптаны и другие газы. Однако остаточное содержание растворенных газов часто бывает недопустимо высоким. Для более полного сепарирования углеводородных газов, сероводорода, меркаптанов из нефти необходимы: увеличение времени пребывания смеси в сепараторе, нагрев смеси до более высокой температуры, снижение давления внутри сепаратора и сепарация в несколько ступеней. Однако эти меры связаны с увеличением энергозатрат и металлоемкости аппаратов.
Известен горизонтальный нефтегазовый сепаратор, включающий в себя емкость, патрубок для входа продукции скважин, патрубок для выхода газа, патрубок для выхода нефти, распределительное устройство, наклонные желоба, вертикальный и горизонтальный сетчатые каплеотбойники, диск для устранения попадания газа в выкидную линию, ведущий вал со звездочками и ведомый вал со звездочками, цепную передачу, лопасти, привод и сальниковое устройство (Авт. свид. СССР №1777929, кл. В 01 D 19/00, 1990, Горизонтальный нефтегазовый сепаратор).
Недостатками известного горизонтального нефтегазового сепаратора являются недостаточная эффективность сепарации, низкая удельная поверхность испарения, сложность конструкции, высокие эксплуатационные затраты.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сепарации нефтегазовой смеси, которое содержит емкость, внутри которой размещены стабилизаторы потока, газоосушитель, наклонные сливные полки, снабженные патрубками для отвода газа. Емкость снабжена в верхней части штуцером для подвода нефтегазовой смеси и штуцером для отвода газа, а в нижней части - штуцером для отвода воды. Полки выполнены поперечно-гофрированными и представляют собой волнистые поверхности. Над верхней сливной полкой установлена наклонная полка (Авт. свид. СССР №1435265, кл. В 01 D 19/00, 1987, Устройство для сепарации нефтегазовой смеси).
Известное устройство обладает рядом недостатков, среди которых можно указать низкую удельную поверхность испарения, а поперечно-гофрированная конструкция полок способствует оседанию механических примесей, что может привести к нарушению режима работы аппарата.
Целью полезной модели является повышение эффективности сепарации нефтегазовой смеси.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом нефтегазовом сепараторе, включающем в себя емкость, штуцер ввода нефтегазовой смеси, штуцер вывода газа, штуцер вывода нефти, распределительное устройство, вертикальный и горизонтальный каплеотбойники и сливные полки, а днище сливных полок изготавливается из перфорированного стального или пластмассового листа или металлической сетки с определенными шагом и размерами отверстий и диаметра проволоки, из которой сетка изготавливается, причем края отверстий могут быть отбортованы вниз, на тыльной стороне сливных полок предусмотрены поперечные перегородки, также предусмотрена труба-перемычка, соединяющая зоны емкости, разделенные секцией сливных полок.
При использовании такого днища определенная часть стекающей по сливной полке нефтегазовой смеси под действием гравитационных сил проваливается через отверстия или ячейки и образует струи определенного
диаметра, которые в свою очередь дробятся на капли. Для предотвращения пленочного стекания нефтегазовой смеси под действием сил поверхностного натяжения по тыльной стороне сливной полки предусмотрены поперечные перегородки, нижняя кромка которых имеет треугольно-зубчатый профиль. Также возможно изготовление отверстий, края которых отбортованы вниз. Для предотвращения возникновения перепада давления по длине нефтегазового сепаратора предусмотрена труба-перемычка, соединяющая зоны емкости, разделенные секцией сливных полок.
Нефтегазовый сепаратор поясняется чертежами, где:
- на фигуре 1 изображен нефтегазовый сепаратор, вид спереди,
- на фигуре 2 - одна секция сливной полки в изометрии,
- на фигуре 3 изображено поперечное сечение отверстия с отбортованными вниз краями.
Нефтегазовый сепаратор содержит емкость 1, штуцер ввода нефтегазовой смеси 2, штуцер вывода газа 3, штуцер вывода нефти 4, распределительное устройство 5, сливные полки с перфорированными днищами 6, вертикальный 7 и горизонтальный 8 каплеотбойники и трубу-перемычку 9.
Нефтегазовый сепаратор работает следующим образом. Нефтегазовая смесь поступает в емкость 1 через штуцер ввода 2, происходит изменение направления потока на 90° при помощи распределительного устройства 5 и нефтегазовая смесь направляется на сливные полки 6. После попадания нефтегазовой смеси на сливные полки с перфорированными днищами 6 с определенными размерами и шагом отверстий большая часть нефтегазовой смеси распределяется слоем определенной толщины. С поверхности слоя нефтегазовой смеси происходит испарение газовой фазы. Другая часть потока проваливается через отверстия на дне сливных полок 6, образуя при этом струи, которые в свою очередь под действием сил поверхностного натяжения и внутренних колебаний дробятся на капельные потоки. Для предотвращения пленочного отекания нефтегазовой смеси по тыльной
(нижней) стороне днища сливных полок 6 предусмотрены поперечные перегородки (на фигурах не обозначены), нижняя кромка которых имеет треугольно-зубчатый профиль. Нефтегазовая смесь, стекающая по тыльной стороне днища сливных полок 6, достигнув поперечных перегородок концентрируется на вершинах зубчиков и срывается в виде капельных струй. Увеличение эффективности работы нефтегазового сепаратора достигается за счет многократного увеличения поверхности испарения при дроблении потока на мелкие струи и капли.
Отделившийся от нефти газ проходит сначала вертикальный 7, а затем горизонтальный 8 каплеотбойники. Эти каплеотбойники осуществляют тонкую очистку газа от увлекаемой капельной нефти. Далее освобожденный от капель газ через штуцер вывода газа 3 поступает в газосборную сеть.
Отсепарированная нефть, скопившаяся в нижней части нефтегазового сепаратора отводится через штуцер вывода 4 на дальнейшую подготовку.
При интенсивном испарении газа возможно возникновение градиента давления по длине емкости 1, вызванное гидравлическим сопротивлением секции сливных полок 6. Это может ухудшить условия испарения газа, поэтому для выравнивания давления предусмотрена труба-перемычка 9, соединяющая зоны емкости 1, разделенные секцией сливных полок 6.
Таким образом достигается цель данной полезной модели - повышение эффективности сепарации.
Применение нефтегазового сепаратора предложенной конструкции позволяет интенсифицировать процесс сепарации и более полно удалять углеводородные газы, сероводород, меркаптаны и т.д. из нефти по сравнению с известными аппаратами. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить металлоемкость аппарата, габаритные размеры при сохранении производительности, сократить число ступеней сепарации, уменьшить последующие потери нефти через испарение, достичь требуемого уровня давления насыщенных паров нефти с меньшими затратами.