СЕПАРАТОР ЩЕЛЕВОЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и предназначена для использования на объектах подготовки нефти и газа для выполнения процесса очистки попутного нефтяного и природного газа от жидкости и механических примесей перед его транспортировкой на газоперерабатывающие предприятия и перед использованием потребителями.
Из уровня техники известна группа аппаратов для очистки попутного нефтяного и природного газа от жидкости и механических примесей (см. патенты РФ №2221625, МПК B01D 45/12, опубл. 20.01.2004, №52731, МПК B01D 45/12, опубл. 27.04.2006), содержащие вертикальный цилиндрический корпус, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, сепарационный пакет с вертикальными щелевыми каналами между пластинами, осевой диск, расположенный снизу сепарационного пакета, и сужающимися по ходу движения потока желобами.
Недостатком указанных устройств является сложная малоэффективная конструкция ввода газожидкостной смеси на очистку в сепаратор. При входе после дефлектора газожидкостная смесь, транспортируясь по элементам сепарационного пакета при турбулентных потоках, захватывает за собой жидкость и механические примеси, прижатые центробежной силой к внутренней части стенки корпуса. Это увеличивает нагрузку на сепарационный пакет и снижает качество очистки газа.
Известен также сепаратор газовый вихревого типа (см. патент РФ №2366489, МПК B01D 45/16, опубл. 10.09.2009), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, входной, выходной и сливной патрубки, жестко закрепленную в корпусе горизонтальную перегородку с дренажным отверстием, соединенным с нижней частью сепаратора дренажной трубкой, при этом горизонтальная перегородка разделяет внутреннее пространство сепаратора на вихревую и дополнительные камеры, радиальную пластину, закрепленную на горизонтальной перегородке дополнительной камеры, сепарационный пакет, дефлектор, выход которого расположен в вихревой камере, конический отбойник, установленный соосно с сепарационным пакетом.
Недостатком известного сепаратора является недостаточная глубина очистки газового потока по причине того, что капли отделяющейся жидкой фазы, транспортируемые по сепарационным пластинам, захватываются с нижней части пластин газовым потоком, сложность конструкции, а также усложнение при сборке сепаратора по причине смещения оси вертикального сепарационного пакета относительно оси корпуса сепаратора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является сепаратор СЦВ-5 (см. патент РФ №2188062, МПК B01D 45/12, опубл. 27.08.2002), содержащий корпус, разделенный кольцевой перегородкой на нижнюю и верхнюю сепарационные камеры, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, сепарационный пакет с вертикальными пластинами, составляющими щелевые каналы, и с сужающими к стенке корпуса отводящими желобами, конусный рассекатель, установленный с кольцевым зазором относительно поверхности корпуса.
Недостатками указанного сепаратора является снижение напора в проходном сечении между корпусом и сепарационным пакетом из-за применения в данной конструкции желобов, расположенных между сепарационным пакетом и стенкой корпуса. Также к недостаткам можно отнести унос внутрь сепарационного пакета значительной части жидкой фазы, транспортируемой на выход из сепаратора. При стекании отделившейся жидкой фазы с внутренней части нижних кромок пластин сепарационного пакета при значительной скорости газа производится ее захват газовым потоком на выход из сепаратора.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании сепаратора щелевого вертикального, обеспечивающего эффективную очистку попутного и природного газа от жидкости и механических примесей, а также отвечающего требованиям по качеству очистки перед транспортировкой газа на газоперерабатывающие предприятия и перед использованием потребителями.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении эффективности очистки потока газа за счет тангенциального ввода потока газа, поступающего в сепаратор, и трехступенчатой его очистки.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата решается тем, что в сепараторе щелевом вертикальном, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, разделенный кольцевой перегородкой на нижнюю и верхнюю сепарационные камеры, входной и выходной патрубки, дефлектор, конфузор, сепарационный пакет с вертикальными пластинами, составляющими щелевые каналы, на одной из пластин которого закреплены желоба, отражатель, во внутреннем отверстии которого смонтировано концентрическое кольцо, входящее с кольцевыми зазорами одним концом в выходной патрубок, а другим - в отверстие конфузора, входной патрубок тангенциально установлен в верхней части нижней сепарационной камеры.
Кроме того, на наружной поверхности отражателя смонтирован рассеиватель газового потока, выполненный с возможностью дополнительной очистки газа, поступающего в верхнюю сепарационную камеру.
Кроме того, желоба выполнены сужающимися и закреплены на пластине сепарационного пакета после следующей тангенциальному вводу газового потока.
Кроме того, рассеиватель газового потока выполнен из коррозионностойкой сетки и имеет тороидальную форму.
Тангенциальный ввод поступающего в сепаратор газожидкостного потока обеспечивает отделение основного количества жидкости, содержащейся в последнем, а сепарационный пакет нижней сепарационной камеры и внутренние устройства верхней сепарационной камеры сепаратора удаляют мелкодисперсную жидкость из вращающегося потока.
Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для получения указанного технического результата.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста в области подготовки нефти для выполнения процесса очистки попутного нефтяного и природного газа от жидкости и механических примесей, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления сепаратора щелевого вертикального можно сделать вывод о ее соответствии критериям патентоспособности.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения сепаратора щелевого вертикального, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенные прилагаемой формулой.
Сепаратор щелевой вертикальный описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг. 1 изображен общий вид сепаратора щелевого вертикального;
- фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1;
- фиг. 3 изображен вид на желоба.
В графических материалах соответствующие конструктивные элементы сепаратора щелевого вертикального обозначены следующими позициями:
1. - корпус;
2. - кольцевая горизонтальная перегородка;
3. - нижняя сепарационная камера;
4. - верхняя сепарационная камера;
5. - входной патрубок газа;
6. - дефлектор;
7. - конфузор;
8. - концентрическое кольцо;
9. - отражатель;
10. - рассеиватель газового потока;
11. - выходной патрубок газа;
12. - пластина сепарационного пакета;
13. - пластина сепарационного пакета;
14. - щелевые каналы между пластинами;
15. - пластина сепарационного пакета;
16. - канал между дефлектором и сепарационным пакетом;
17 - щелевой канал вторичного забора газа в сепарационный пакет;
18. - щелевой канал выхода газа на желоба;
19. - желоба;
20. - днище;
21. - радиальные пластины;
22. - диск крепления радиальных пластин;
23. - шайба;
24. - сливной патрубок;
25. - зазор между стенкой корпуса и шайбой;
26. - трубка слива жидкости с гидрозатвором.
Сепаратор щелевой вертикальный содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, разделенный кольцевой перегородкой 2 на нижнюю 3 и верхнюю 4 сепарационные камеры, входной 5, выходной 11 и сливной 24 патрубки, дефлектор 6, конфузор 7, сепарационный пакет с вертикальными пластинами 12, 15 - дугообразными и 13 - плоскими, согнутыми под углом, составляющими щелевые каналы 14, 17 и 18, на одной из пластин 12 которого закреплены желоба 19, отражатель 9, в отверстии которого смонтировано концентрическое кольцо 8, входящее с кольцевыми зазорами одним концом в выходной патрубок 11 газа, а другим - в отверстие конфузора 7. На наружной поверхности отражателя 9 смонтирован рассеиватель 10 газового потока, выполненный с возможностью дополнительной очистки газа, поступающего в верхнюю сепарационную камеру 4. Желоба 19 выполнены сужающимися, закреплены на пластине 12 сепарационного пакета после пластины 15, следующей тангенциальному вводу потока, и не создают гидравлическое сопротивление входному потоку газа в сепаратор. Рассеиватель 10 газового потока выполнен из коррозионностойкой сетки и имеет тороидальную форму.
Сепаратор щелевой вертикальный работает следующим образом.
Газовый поток (газо-жидкостная смесь) вводится через входной патрубок 5, тангенциально установленный в верхней части нижней сепарационной камеры 3. Дефлектор 6 препятствует поступлению газа в центральную зону нижней сепарационной камеры 3 без предварительного разделения газо-жидкостной смеси. В криволинейном пространстве, образованном стенкой корпуса 1 и пластинами 12, 13, 15 сепарационного пакета, из газового потока отделяется основное количество жидкости, которое отбрасывается центробежной силой на стенку корпуса 1 сепаратора и далее поступает через кольцевой зазор 25 между стенкой корпуса и шайбой 23 к сливному патрубку 24 нижней сепарационной камеры 3. Мелкодисперсная капельная жидкость, не отделившаяся за счет использования тангенциального ввода, касается наружной поверхности пластин 15 и 12 и транспортируется потоком газа на внутреннюю поверхность следующих пластин сепарационного пакета и поступает в щелевой канал 18, из которого по специальным желобам 19, закрепленным на пластине 12, также отбрасывается к стенке корпуса 1 и поступает к сливному патрубку 24. Отделившаяся в нижней части сепарационного пакета основная часть жидкости, не поступившая на желоба 19, удаляется из сепарационного пакета через зазор, образованный днищем 20 и пластинами 12, 13, 15. Радиальные пластины 21 с закрепленным к ним в нижней части диском 22 прекращают вращательный эффект отделившейся жидкости в нижней части сепарационного пакета, что обеспечивает ее поступление через кольцевой зазор 25 между стенкой корпуса и шайбой к сливному патрубку 24 нижней сепарационной камеры 3. Остатки мелкодисперсной капельной жидкости, не отделившиеся в сепарационном пакете, поступают в верхнюю часть сепаратора с вращающимся потоком газа, улавливаются конфузором 7 и концентрическим кольцом 8, и при этом рассеиватель 10 газового потока, закрепленный на наружной поверхности отражателя 9, прекращает вращательное движение отделившейся мелкодисперсной жидкости из потока газа с последующим ее стеканием в нижнюю часть верхней сепарационной камеры 4. Поток газа, прошедший через кольцевое отверстие, расположенное между конфузором 7 и концентрическим кольцом 8, смешивается с потоком газа, прошедшим через отражатель 9 и выводится через выходной патрубок 11. Отделяющаяся из потока газа в верхней сепарационной камере 4 жидкость самотеком поступает через трубку 26 слива жидкости с гидрозатвором в нижнюю сепарационную камеру 3 и транспортируется к сливному патрубку 24.
Таким образом, при вращательном движении газожидкостный поток, поступающий на очистку в сепаратор, проходит три ступени его очистки:
1. при входе в сепаратор через входной тангенциально расположенный патрубок происходит отделение основного количества жидкости, содержащейся в газовом потоке, с последующей транспортировкой к сливному патрубку нижней камеры сепаратора;
2. в сепарационном пакете удаление мелкодисперсной жидкости из вращающегося потока происходит за счет использования вертикальных дугообразных пластин при ее поступлении в щелевые каналы между пластинами, а также за счет удаления из сепарационного пакета через щелевой отводной канал и специальных желобов, закрепленных на пластине сепарационного пакета, с последующей транспортировкой к сливному патрубку нижней камеры сепаратора;
3. в верхней камере сепаратора удаление мелкодисперсной жидкости из вращающегося потока газа происходит за счет конфузора, имеющего в верхней его части концентрическое кольцо с отражателем и закрепленным на нем рассеивателем потока, имеющего тороидальную форму и выполненного из коррозионностойкой сетки. Слив отделившейся жидкости после третьей ступени очистки газового потока из верхней камеры осуществляется по трубке слива жидкости с гидрозатвором. Жидкость стекает в нижнюю часть сепаратора к сливному патрубку нижней камеры сепаратора.
Изготовление предлагаемого сепаратора щелевого вертикального не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в нефтяном машиностроении, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата.