СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к области очистки газа и жидкости от твердых и жидких примесей и может быть использована в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.
Известен сепаратор [RU N 2056135, МПК: B01D 45/12, опубликовано 20.03.1996], содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и жидкости, сепарационные элементы, установленные на тарелке, оборудованной сливной трубой.
Недостатком известного решения является снижение эффективности работы сепаратора по сбросу жидкости из аппарата при повышенных объемах входящего на обработку газа.
Известен сепаратор [RU N 2147914, МПК: B01D 45/12, опубликовано 27.04.2000] наиболее близки к заявляемому решению, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и жидкости, сепарационные элементы, расположенные на тарелке, оборудованной сливной трубой.
Недостатком аппарата также является низкая эффективность работы по сбросу жидкости из аппарата при повышенных объемах входящего на обработку газа.
В процессе эксплуатации установок комплексной подготовки газа (УКПГ) на повышенных расходах по газу было выявлено резкое снижение эффективности работы сепараторов вплоть до полного отсутствия сброса жидкости из аппарата. Изучение режимов работы известных сепараторов и анализ ситуации показал, что вход природного газа в таких сепараторах осуществляется на одном уровне со входом газа выветривания, так как конструктивно входной патрубок газа выветривания располагается на боковой стенке сепаратора и обычно на одном уровне с патрубком входящего неочищенного газа. Поступая в сепаратор, входной поток неочищенного газа, содержащего жидкость (углеводородный конденсат, воду, метанол) закручивается и вследствие действия центробежной силы на внутренней поверхности аппарата происходит образование пленки жидкости. При повышении объема входящего неочищенного газа центробежная скорость в средней части аппарата увеличивается, что приводит к задавливанию, а иногда и полному запиранию потока газа выветривания, поступающего в сепаратор, такой процесс в сепараторе приводит к резкому увеличению уровня жидкости и дальнейшему выносу жидкостной фазы с потоком очищенного газа. Нормальная работа сепаратора нарушается, дальнейшая эксплуатация всей установки УКПГ на данном технологическом режиме не допускается. Для возвращения в штатный режим работы сепаратора необходимо понизить производительность всей установки комплексной подготовки газа.
Целью создания полезной модели является модернизация конструкции известных сепараторов, позволяющая повысить эффективную работу сепараторов при повышенных объемах входящего на обработку газа.
Технический результат заключается в предотвращении попадания жидкости, содержащейся в обрабатываемом неочищенном газе, в трубопровод газа выветривания при больших объемах неочищенного газа, поступающих в сепаратор, за счет исключения воздействия жидкостной пленки, образующейся на стенках сепаратора на движение газа выветривания.
Технический результат достигается тем, что сепаратор, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и жидкости, сепарационные элементы, расположенные на тарелке, оборудованной сливной трубой, согласно полезной модели сепаратор дополнен патрубком для отвода газа выветривания выполненный в виде отрезка трубопровода, загнутого под прямым углом, при этом угол делит патрубок на горизонтальный и вертикальный участки в соотношении 1:10, один конец патрубка герметично соединен с входящим трубопроводом газов выветривания, второй конец патрубка на вертикальном участке открыт, и служит для беспрепятственного выхода газа выветривания из патрубка во внутреннее пространство сепаратора под нижней тарелкой, на которой расположены сепарационные элементы. Соотношение длин горизонтального и вертикального участков патрубка 1:10 обеспечивает незначительное расстояние от места крепления патрубка к сепаратору до его центра масс, что уменьшает напряжение и способствует повышению герметичности соединения. В заявляемом сепараторе поток газа выветривания отводится в вертикальном направлении вверх под полотно нижней тарелки сепаратора в то пространство, где исключается воздействие пленки отсепарированной жидкости (жидкой фазы) на повышенных загрузках сепаратора.
Полезная модель поясняется рисунками, где на Фиг. 1 показан разрез сепаратора до модернизации с условно обозначенным потоком завихряющегося входящего неочищенного газа. На фиг. 2 - модернизированный сепаратор с патрубком для отвода газа выветривания.
Сепаратор состоит из корпуса 1 с патрубками входа неочищенного газа 2, патрубком выхода очищенного газа (не показано), патрубком выхода жидкости 3. В корпусе 1 установлены сепарационные элементы 4, расположенные на тарелке 5. От тарелки 5 отводится труба слива жидкости 6. Внутри корпуса сепаратора смонтирован патрубок для отвода газов выветривания 7, состоящий из горизонтального участка 8 и вертикального 9, при их соотношении 1:10 соответственно. Патрубок для отвода газов выветривания 7 герметично соединен с входящим трубопроводом газов выветривания 10.
Сепаратор работает следующим образом. Неочищенный газ через патрубок входа 2 подается на сепарационные элементы 5, расположенные в корпусе 1, в которых из неочищенного газа удаляются жидкость и механические примеси и собираются на тарелке 6. При увеличении потока входящего неочищенного газа через патрубок 2 поток газа закручивается, и вследствие действия центробежной силы на внутренней поверхности аппарата происходит образование пленки жидкости, которая затем стекает вниз сепаратора. Газ выветривания поступая в сепаратор через входящий трубопровод 10 по патрубку для отвода газов выветривания 7 отводится перпендикулярно под тарелку 5 с сепарационными элементами 4, что препятствует воздействию на него входного потока очищаемого газа и пленки жидкости, оседающей на внутренних стенках корпуса 1. Газы выветривания, совместно с отсепарированными газами, отводятся через выходные патрубки.
Предлагаемая полезная модель была опробована на установке комплексной подготовке газа №22 ООО «Газпром добыча Уренгой». Был модернизирован сепаратор С-3, работающий совместно с разделителем жидкости Р-2, в котором за счет разности плотностей и сил гравитации производится разделение жидкости на фазы, на углеводородный конденсат, насыщенный раствор метанола и газ выветривания. Выделившийся газ выветривания по верхнему соединяющему трубопроводу поступает обратно в указанный сепаратор С-3. В процессе эксплуатации установки комплексной подготовки газа на повышенных расходах по газу было выявлено значительное повышение эффективности работы низкотемпературных сепараторов С-3. Так применение заявляемого технического решения позволило увеличить рабочий диапазон технологической нитки в сторону повышения расхода природного газа на 30% с 4,5 млн м3/сут (до изменения конструкции сепаратора) до 6,5 млн. м3/сут (после изменения конструкции сепаратора), позволило исключить влияние жидкостной пленки на выход газа выветривания, поступающего из разделителя жидкости Р-2, обеспечило подготовку природного газа в соответствии с СТО Газпром 089-2010.