СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ

Устройство относится к области нефтегазовой, газовой промышленности, нефтегазодобычи, транспортировки влажного газа, в частности к очистке попутного нефтяного газа (далее ПНГ) от механических примесей и взвешенных частиц (пыли) по технологии мокрой очистки (барботажа).
Известен сепаратор для очистки газа от примесей по патенту №2666443 с приоритетом от 21.11.2017 г., содержащий корпус сепаратора, снабженный сепарационным блоком, который образован горизонтальным опорным полотном с закрепленными на нем вертикальными перегородками и центробежными элементами, и вторым полотном, в котором закреплены ловушки отделенной жидкости центробежных элементов.
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая очистка газа от содержащихся в нем механических примесей, которые дрейфуют в потоке газа и плохо осаждаются в распределителе аппарата.
Известен сепаратор для очистки газа от примесей по патенту №2253502 с приоритетом от 21.06.2004 г., содержащий корпус с патрубками входа и выхода, размещенное в корпусе полотно с закрепленными на нем центробежными элементами, включающими сепарирующие камеры, отличающийся тем, что корпус сепаратора выполнен горизонтального типа, а полость, образованная внутренней поверхностью корпуса, полотном и сепарирующими камерами, разбита на секции перегородками, закрепленными на полотне и установленными между рядами центробежных элементов, причем длина каждой секции превышает длину сепарирующей камеры центробежного элемента.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации мелкодисперсных частиц жидкости, связанная с недостаточной поверхностью коалесценции, которая ограничена поверхностью центробежных сепарационных элементов.
Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для очистки газа по патенту №2503486 с приоритетом от 10.08.2012 г. содержит корпус с патрубками ввода газа и вертикальными выхлопными трубами, верхние концы которых оборудованы сепаратором, а нижние - закручивателями из наклонных лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопных труб, частично погруженных в жидкость, при этом выхлопные трубы вставлены соосно одна в другую с выступами внизу и закрыты кольцевыми донышками, соединяющими нижний конец указанных выступов со стенкой центральной трубы, в зазоре между выхлопными трубами образованы емкости для жидкости, в которые частично погружены наклонные лопатки закручивателей, на уровне которых в стенке центральной трубы по ее окружности выполнены тангенциальные сквозные отверстия, верхние концы выхлопных труб, плавно отогнутые наружу, закреплены в сепараторе, а каждая емкость для жидкости связана с независимыми сборниками подачи свежей жидкости через гидрозатворы.
Недостатком данного устройства является его ненадежная работа при повышенном содержании жидкости в очищаемом газе, так как при встречном движении газа и жидкости происходит возрастание газодинамического сопротивления сепаратора и вторичный унос капель жидкости.
Предлагаемое устройство направлено на получение следующего технического результата, расширение арсенала технических средств, повышающих надежность работы сепаратора для трех ступенчатой очистки газа от механических примесей.
Поставленная задача решается за счет того, что сепаратор для очистки газа от примесей содержит корпус с осаждающей камерой гравитационного пылеуловителя прямоточного типа, патрубки входа и выхода, перфорированную трубу, уровнемер, слой затворной жидкости, и каплеуловитель, причем каплеуловитель расположен на патрубке выхода газового потока из сепаратора, а на горизонтальном участке перфорированной трубы отверстия выполнены в два ряда под углом 40° и направлены к днищу осаждающей камеры. Данное расположение отверстий позволяет вытеснить из полости перфорированной трубы затворную жидкость при включении аппарата в работу, организовать равномерное распределение пузырьков газа по сторонам трубы, а также способствует освобождению трубы от механических примесей и осаждению механических примесей в результате взаимодействия при барботаже ПНГ на днище осаждающей камеры сепаратора. Данная совокупность существенных признаков позволяет осуществлять трехступенчатую очистку попутного нефтяного газа (далее ПНГ) от механических примесей. Конструктивно сепаратор представляет собой осаждающую камеру гравитационного пылеуловителя прямоточного типа. Пузырьки газа после выхода из перфорированной трубы дробятся на более мелкие фракции за счет разрушения их через отверстия 0 5-20 мм в перфорированных трубах, горизонтального исполнения с условным диаметром 250 мм. В результате происходит увеличение степени контакта молекул газа с жидкостью и улавливания большего количества механических примесей. Наиболее тяжелые частички механических примесей, содержащиеся в газе, проходя сквозь слой затворной жидкости, за счет своей более высокой массы, чем молекулы газа теряют свою скорость и выпадают с осадок. Не выпавшие в осадок механические примеси проходя через слой затворной жидкости, продолжают движение вверх вместе с молекулами газа и улавливаются на второй ступени очистки, рабочим слоем вспененного масла на его поверхности (граница раздела фаз «жидкость-газ»). На данном уровне наблюдается эффект очистки газа пенным пылеуловителем. Газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости с определенной скоростью, вследствие чего образуется пена с высокоразвитой поверхностью контакта между жидкостью и газом. В качестве контроля за толщиной слоя затворной жидкости применяется уровнемер. Оптимальный слой (уровень) затворной жидкости подбирается с учетом объема и давления газа, поступающего на очистку, а также для недопущения попадания жидкости и пены в поток очищенного газа, отводимого из сепаратора. Сепаратор оснащен каплеуловителем, который является третьей (последней) ступенью очистки ПНГ. Каплеуловитель располагается в верхней части емкости на патрубке выхода газового потока из сепаратора «мокрой очистки». Газ перед выходом из сепаратора проходит через каплеуловитель, очищается от капельной жидкости, которая стекает вниз сепаратора. Оснащение сепаратора каплеуловителем позволяет исключить попадание капельной жидкости в газопровод и на прием газокомпрессорного оборудования.
Суть технического решения поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображен корпус 1, патрубок входа 2, патрубок выхода 3, каплеуловитель 4, слой затворной жидкости 5, перфорированная труба 6, уровнемер 7, дренажная система 8, люк-лаз 9.
Сепаратор для очистки газа от примесей работает следующим образом. Неочищенный газ через патрубок входа газа 2 горизонтального корпуса 1 сепаратора поступает в перфорированную трубу 6 расположенную в нижней плоскости по длине обечайки осаждающей камеры, где происходит барботаж попутного нефтяного газа через слой затворной жидкости 5. В сепараторе происходит очистка газового потока от механических примесей и капельной жидкости. За счет гравитации происходит улавливание не только тяжелых взвешенных частиц в затворной жидкости, но и легких в пенном слое. Уровень затворной жидкости 5 контролируется уровнемером 7. Очищенный газ, пройдя слой затворной жидкости, окончательно очищается от капельной жидкости каплеулавливающей насадкой 4 и выводится из сепаратора через патрубок выхода очищенного газа 3. Затворная жидкость 5 через дренажную систему 8 с механическими примесям выводится из осаждающей камеры корпуса 1, а люк-лаз 9 позволяет провести профилактические и ремонтные работы.