ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к оборудованию для очистки газа от жидкости и механических примесей и может быть использована в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.
Известен газожидкостный сепаратор по патенту РФ №2153915, В01Д 45/00, В01Д19/00, опуб. 10.08.2000 г., содержащий корпус с патрубками входа газожидкостной смеси и выхода газа и жидкости, размещенный в корпусе коагулятор и установленный перед патрубком выхода газа каплеотбойник и дренажные трубки. Между основанием коагулятора и стенкой корпуса установлен распределительный короб Г-образного профиля, горизонтальный элемент которого соединен со стенкой корпуса, а вертикальный элемент соединен с основанием коагулятора таким образом, что полость, образованная стенкой корпуса и распределительным коробом, соединена с полостью патрубка входа газожидкостной смеси. При этом распределительный короб выполнен многосекционным. Между распределительным коробом и стенкой корпуса установлена вертикальная перегородка. Распределительный короб выполнен в виде кольца диаметром 0,8-0,9 диаметра корпуса и высотой 1,5-4 диаметра патрубка входа газожидкостной смеси. На основаниях коагулятора и капле-отбойника установлены центробежные элементы.
Общими признаками с заявляемым решением являются наличие в центробежном газожидкостном сепараторе вертикального корпуса с патрубком выхода газа в верхней части корпуса, тангенциального ввода разделяемой смеси, патрубка выхода жидкости в нижней части корпуса. Недостатком аналога является неэффективное отделение жидкости и соответственно недостаточная эффективность сепарации газа и жидкости, особенно в случаях высокого содержания жидкости в разделяемой смеси.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели и принятым за прототип является центробежный газожидкостной сепаратор по патенту РФ №2311945, B01D 45/12, опубл. 10.12.07 г., содержащий вертикальный корпус, разделенный горизонтальной перегородкой, делящей корпус на камеры, тангенциальный ввод разделяемой
смеси, расположенный под перегородкой, осевую трубу, осевой выходной патрубок, экранирующую пластину, расположенную под осевой трубой, рециркуляционную трубу, размещенную по оси корпуса ниже осевой трубы, корпус снизу дополнительно оснащен патрубком вывода отстоя, отстойной камерой со сливным патрубком, установленным снизу радиально, и концентрично установленным стаканом, внутренняя полость которого сообщена снизу с патрубком вывода отстоя, а верхние края оснащены экранирующей пластиной, выполненной с небольшим наклоном вниз от верхних краев стакана к стенкам корпуса, относительно которого экранирующая пластина установлена по периметру с зазором, при этом перегородка установлена в корпусе по периметру с зазором и герметично соединена с осевой трубой, сообщенной непосредственно с тангенциальным вводом и оборудованной снизу воронкой с рециркуляционной трубой, причем нижняя часть рециркуляционной трубы вставлена в стакан, а камера, расположенная ниже перегородки, сообщена с осевым выходным патрубком телескопически вставленной в него с зазором трубки.
Признаками, совпадающими с заявляемым решением, являются следующие: наличие в центробежном газожидкостном сепараторе вертикального цилиндрического корпуса с патрубком выхода газа в верхней части корпуса, ниже расположенных сверху вниз: горизонтальной перегородки, тангенциального патрубка ввода разделяемой смеси, цилиндрической зоны осаждения, переходящей в воронку, экранирующего усеченного конуса, расширяющегося вниз к стенкам корпуса и установленной по периметру к нему с зазором, патрубка слива жидкости и патрубка вывода отстоя в самой нижней точке корпуса в зоне сбора жидкости и отстоя.
Недостатком данного сепаратора является низкая эффективность сепарации газа, обусловленная рядом причин:
- отсутствие в сепараторе доочистки газа, т.к. циклон, каковым является данный центробежный сепаратор, не обеспечивает глубокую очистку газа, особенно, при большом содержании жидкости в потоке, пробковом течении, в нем постоянно наблюдается повышенный унос жидкости с газом;
- сохранение закрученного потока газа и жидкости после их разделения в циклоне и ухудшения процесса и эффективности сепарации газа и жидкости;
- заявленная в сепараторе вторая ступень сепарации газа на самом деле является дополнительной ступенью разгазирования жидкости, не значительной по сравнению с сепарацией свободного газа, не влияет на сепарацию выходящего из циклона газа от жидкости, а заявленная третья ступень сепарации газа путем отсоса, на самом деле, только интенсифицирует разгазирование жидкости и, как сказано выше, не влияет на сепарацию газа от жидкости;
- разделение жидкости и отстоя перед патрубком вывода отстоя будет происходить недостаточно эффективно вследствие ограниченного времени отстоя, уноса части механических примесей с жидкостью.
Кроме того, в данной конструкции будет происходить забивание узких проходных сечений механическими примесями перед патрубками слива жидкости и отстоя, а также будет затруднительна очистка от скоплений механических примесей на входе в патрубки слива жидкости и отстоя.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности разделения смеси путем снижения уноса жидкости с газом за счет направления вниз разделяемой вращающейся смеси, выпрямления ее течения после разделения фаз и гашения закрутки газа и жидкости после их разделения, установки дополнительной ступени каплеулавливания, организованного отвода отделившейся жидкости и отстоя через последовательно установленные зазоры вниз.
Поставленная техническая задача решается тем, что в центробежном газожидкостном сепараторе, содержащем цилиндрический вертикальный корпус с патрубком выхода газа в верхней части корпуса, ниже расположенные горизонтальная перегородка, тангенциальный ввод разделяемой смеси с цилиндрической зоной осаждения, переходящей в воронку, экранирующий усеченный конус, расширяющийся вниз к стенкам корпуса и установленной по периметру к корпусу с зазором, патрубок слива жидкости и патрубок вывода отстоя в самой нижней точке корпуса в зоне сбора жидкости и отстоя - горизонтальная перегородка снабжена каплеуловителем, например, струнного типа, под ней установлена концентрично с цилиндрическим
корпусом перфорированная осевая труба с герметичной перемычкой сверху, соединяющей перфорированную трубу с корпусом, образуя горообразную приемную камеру ввода смеси с цилиндрической зоной осаждения на внутреннюю поверхность корпуса, переходящей в воронку с зазором по периметру корпуса, кольцевую щель вывода первично разделенной смеси, ниже расположен зазор по периметру на входа экранирующего усеченного конуса, снабженного наверху отверстием с цилиндрической отбортовкой, внутри перфорированной осевой трубы вертикально установлены направляющие лопатки.
Торобразная приемная камера разделяемой смеси с выводом осевшей жидкости и отстоя через зазоры на входе и выходе воронки и газа через кольцеобразную щель позволяет осуществить грубое разделение газа и жидкости с отстоем в начале процесса сепарации. Слив жидкости и отстоя осуществляется при этом благодаря зазорам на входе и выходе из воронки. Вертикально установленные направляющие пластины выпрямляют разделенные потоки газа и жидкости, осевшей на воронке, исключая, таким образом, движение закрученного потока газа и жидкости после их разделения. Цилиндрическая отбортовка, установленная сверху усеченного конуса, позволяет предотвратить перелив отделившейся жидкости в отверстие выхода газа разгазирования жидкости и осуществить выход этого газа с последующим его смешением с отсепарированным газом.
Кроме того, для улучшения отвода жидкости, отделившейся в струнном каплеуловителе, горизонтальная перегородка на выходе жидкости из каплеуловителя, снабжена дренажной трубкой, соединенной через гидрозатвор с зоной сбора жидкости и отстоя; для улучшения отвода отстоя нижнее днище корпуса, воронка и экранирующий усеченный конус имеют наклон к вертикальной оси сепаратора не более 45°.
Таким образом, в заявляемом решении достигается высокая эффективность разделения газожидкостной смеси.
На фигуре 1 схематично изображен центробежный газожидкостной сепаратор, на фигуре 2 - то же, разрез по А-А.
Центробежный газожидкостный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубком выхода газа 2 в верхней части корпуса, горизонтальную перегородку 3, тангенциальный патрубок ввода разделяемой смеси 4 в цилиндрический корпус, цилиндрический корпус 1 ниже соединения с патрубком 4 соединяется с воронкой 5, экранирующий усеченный конус 6, расширяющийся вниз к стенкам корпуса 1 и установлен по периметру к нему с зазором 7, патрубок слива жидкости 8 и патрубок вывода отстоя 9, расположены внизу сепаратора, патрубок вывода отстоя расположен в самой нижней точке корпуса 1 в зоне сбора жидкости и отстоя 10.
Горизонтальная перегородка 3 снабжена каплеуловителем, например, струнного типа 11, под ней установлена концентрично с цилиндрическим корпусом 1 перфорированная осевая труба 12 с герметичной перемычкой 13 сверху, соединяющей перфорированнуя трубу с корпусом 1, образуя горообразную приемную камеру 14 ввода смеси с цилиндрической зоной осаждения на внутреннюю поверхность корпуса 1, и расположенную внутри и внизу горообразной камеры 14 кольцевую щель 15 для вывода первично разделенной смеси, на входе и выходе воронки 5 горообразная приемная камера снаружи снабжена зазорами 16, вверху воронки по периметру корпуса 1, и 17, внизу воронки по периметру на входе экранирующего усеченного конуса 6, снабженного вверху отверстием с цилиндрической отбортовкой 18, внутри перфорированной осевой трубы 12 вертикально установлены направляющие лопатки 19.
Горизонтальная перегородка 3, снабженная каплеуловителем струнного типа 11, на выходе жидкости, в нижней части снабжена дренажной трубкой 20, соединенной через гидрозатвор с зоной сбора жидкости и отстоя 10.
Нижнее днище 21 корпуса, воронка 5 и экранирующий усеченный конус 6 к вертикальной оси сепаратора имеют наклон не более 45°.
Центробежный сепаратор газожидкостной сепаратор работает следующим образом. Газожидкостная смесь поступает в сепаратор через тангенциальный патрубок ввода разделяемой смеси 4 попадает в горообразную приемную камеру 14, где благодаря закрутке разделяется на газ и жидкость с отстоем.
Газ вытекает через перфорированную трубу 12 и кольцевую щель 15, расположенную на нижнем срезе перфорированной трубы, выходит на направляющие лопатки 19, выпрямленный поток газа направляется к входу в каплеуловитель 11. Газ, полученный в результате разгазирования жидкости, выходит в отверстие с цилиндрической отбортовкой 18 и смешивается с отсепарированным газом перед каплеуловителем 11. Далее газ проходит через каплеуловитель 11, окончательно очищается от жидкости и направляется к патрубку 2.
Жидкая и твердая фазы осаждаются в цилиндрической зоне осаждения на внутреннюю поверхность корпуса 1, стекают через зазоры 16 и 17, после зазора 17 стекают по экранирующему усеченному конусу 6 в зазор 7 вместе с жидкостью, стекающей через зазор 16, при этом идет разгазирование жидкости.
В случае периодического поступления большого количества жидкости (при залповых поступлениях пробок жидкости) и невозможностью ее вывода за короткий промежуток времени - возможно допустить повышение уровня слива до герметичной перемычки 13, т.е. использовать дополнительный объем сепаратора в ущерб разгазированию жидкости. Таким образом, данный сепаратор имеет запас объема для улавливания залповых выбросов жидкости.
Жидкость, отделившаяся в каплеуловителе 11, сливается через дренажную трубку 20, попадая в низ сепаратора, в зону сбора жидкости и отстоя 10 через гидрозатвор.
Нижнее днище 21 корпуса, воронка 5 и экранирующий усеченный конус 6 к вертикальной оси сепаратора имеют наклон не более 45°, что способствует выводу отстоя с твердыми частицами.