Газожидкостной сепаратор

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к дегазации нефти в сепараторах.
Известен нефтегазовый сепаратор, включающий в себя емкость, штуцер ввода нефтегазовой смеси, штуцер вывода газа, штуцер вывода нефти, распределительное устройство, сливные полки, вертикальный и горизонтальный каплеотбойники, днища сливных полок изготовлены из перфорированного стального или пластмассового листа или металлической сетки с определенными шагом и размерами отверстий и диаметра проволоки, причем отверстия на днище полок отбортованы вниз, при этом на тыльной стороне днищ предусмотрены поперечные перегородки, нижняя кромка которых имеет треугольно-зубчатый профиль, а по длине аппарата предусмотрена труба-перемычка, соединяющая зоны, разделенные секцией сливных полок (см. патент РФ №54526, 2006).
Недостатком аппарата является недостаточная эффективность сепарации, из-за небольшого времени пребывания нефтегазовой смеси на сливных полках.
Самым близким по технической сути решением является газожидкостной сепаратор, содержащий корпус, с которым соединен патрубок ввода газожидкостной смеси, связанный с раздаточным коллектором, по краям которого установлены заглушки, устройство имеет наклонные плоскости, под которыми расположен поплавок, соединенный с регулятором уровня, который закреплен на корпусе, в нижней части устройства расположены патрубок сброса нефти и патрубок сброса грязи, в верхней части устройства расположен жалюзийный каплеуловитель с перегородкой, выравнивающей скорость газа, соединенный с поддоном, который соединен с дренажной трубой, в верхней части устройства расположены патрубок выхода газа, сопряженный с регулятором давления «до себя», предохранительный клапан и люк-лаз, дополнительно устройство снабжено верхней и нижней колпачковыми барботажными тарелками, расположенными под раздаточным коллектором и жестко фиксированные на опорных кольцах, соединенных с корпусом, под нижней барботажной тарелкой расположена перфорированная труба, выполненная из спеченных металлических шариков (см. патент РФ №182052, 2018).
К недостаткам аппарата можно отнести сложность конструкции барботажной тарелки и высокое гидравлическое сопротивление.
Техническая задача - создание устройства, улучшающего сепарационное разделение газожидкостных систем за счет использования барботажных тарелок, состоящих из набора отдельных элементов, каждый из которых образует одновременно полость для паров и жидкости.
Технический результат - повышение эффективности сепарации газа от жидкости путем усовершенствования конструкции устройства.
Он достигается тем, что известное устройство, содержащее корпус, с которым соединен патрубок ввода газожидкостной смеси, связанный с раздаточным коллектором, по краям которого установлены заглушки, устройство имеет наклонные плоскости, под которыми расположен поплавок, соединенный с регулятором уровня, который закреплен на корпусе, в нижней части устройства расположены патрубок сброса нефти и патрубок сброса грязи, в верхней части устройства расположен жалюзийный каплеуловитель с перегородкой, выравнивающей скорость газа, соединенный с поддоном, который соединен с дренажной трубой, в верхней части устройства расположены патрубок выхода газа, сопряженный с регулятором давления, предохранительный клапан и люк-лаз, устройство снабжено верхней и нижней барботажными тарелками, расположенными под раздаточным коллектором и жестко фиксированные на опорных кольцах, соединенных с корпусом, под нижней барботажной тарелкой расположена перфорированная труба, выполненная из спеченных металлических шариков, при этом барботажные тарелки выполнены из S-образных элементов, которые образуют полости для прохода газа и жидкости, а вертикальная стенка, выполняющая функцию колпачка с треугольными прорезями и увеличивающими площади контакта фаз. Газ разбивается на более мелкие струи, что способствует увеличению поверхности соприкосновения фаз.
Барботажные тарелки позволяют получить газожидкостную систему (пену) с сильно развитой поверхностью контакта фаз, при этом происходит объединение малых пузырьков газа и последующее укрупнение газовых пузырей в объеме газожидкостной системы (пены), которая далее направляется на наклонные плоскости, где происходит дальнейшее гравитационное разделение на жидкость и газ. То есть слой жидкости освобождается от пузырьков газа.
На чертеже изображено предлагаемое устройство (Фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - конструктивная схема тарелки, выполненной из S-образных элементов). Устройство имеет корпус 1, с которым соединен патрубок ввода газожидкостной смеси 2, связанный с раздаточным коллектором 3 с заглушками (на чертеже не показаны), устройство имеет наклонные плоскости 4, соединенные с корпусом 1, под которыми расположен поплавок 5, соединенный с регулятором уровня 6, который закреплен на корпусе 1, в нижней части устройства расположены патрубок сброса жидкости 7 и патрубок сброса грязи 8, в верхней части устройства расположен жалюзийный каплеуловитель 9, соединенный с поддоном 10, который соединен с дренажной трубой 11, жалюзийный каплеуловитель 9 имеет перегородку 12, выравнивающую скорость газа, в верхней части устройства расположены патрубок выхода газа 13, сопряженный с регулятором давления 14, предохранительный клапан 15 и люк-лаз 16. Устройство снабжено верхней и нижней барботажными тарелками 17 и 18, выполненными из S-образных элементов 19. Тарелки расположены под раздаточным коллектором 3 и жестко фиксированы на опорных кольцах 20, соединенных с корпусом 1, под нижней барботажной тарелкой 18 расположена перфорированная труба 21, при этом вертикальная стенка S-образных элементов для прохода газа выполнена с треугольными прорезями 22.
Устройство работает следующим образом. Газожидкостная смесь под давлением поступает через патрубок 2 к соединенному с ним раздаточному коллектору 3, имеющему по всей длине щель для выхода смеси. Смесь поступает на полотно верхней барботажной тарелки 17, расположенной под раздаточным коллектором 3, и перетекает к сточной стороне тарелки 17. Стенка переливного устройства верхней барботажной тарелки 17 погружена в смесь, находящуюся на нижней барботажной тарелке 18, что обеспечивает в сепараторе соответствующий гидравлический затвор, исключающий возможность прохождения газа через переливное устройство тарелки 18. Уровень жидкости в переливном устройстве верхней барботажной тарелки 17 выше уровня жидкости на нижней барботажной тарелке 18, что обеспечивает необходимый расход жидкости. Затем смесь поступает на наклонные плоскости 4, находящиеся под нижней барботажной тарелкой 18, увеличивающие путь движения газожидкостной системы (пены) и облегчающие тем самым выделение пузырьков газа. Под барботажной тарелкой 18 через перфорированную трубу 21 подается газ. Жидкость движется единым потоком по тарелке 18 в направлении к сливу, проходя над S-образными элементами и переливаясь через них. Пары газа проходят через прорези S-образных элементов, барботируют жидкость и при этом увеличивают ее движение по тарелке. Капли жидкости, с потоком газа уносимые с верхней барботажной тарелки 17, отбиваются жалюзийным каплеуловителем 9, стекают в поддон 10 и по дренажной трубе 11 направляются в нижнюю часть устройства, а газ выходит из аппарата через патрубок выхода газа 13. При подъеме уровня жидкости в корпусе 1 поплавок 5 перемещается вверх, открывая регулятор уровня 6, соединенный с патрубком сброса жидкости 7, тем самым увеличивая расход слива и снижая скорость повышения уровня жидкости, и, наоборот, при понижении уровня происходит снижение расхода слива. При снижении уровня жидкости поплавок 5 перемещается вниз. На поверхности барботажных тарелок 17 и 18 контакт между жидкой и газовой фазами осуществляется по схеме перекрестного тока. Поток газа движется снизу вверх, жидкость течет перпендикулярно направлению движения газа. Поток газа разбивается на струи в соответствии с числом треугольных прорезей 22. Струи газа через треугольные прорези поступают в слой жидкости, что приводит к образованию на поверхности тарелки слоя газожидкостной системы (пены).
Таким образом, барботажные тарелки 17 и 18 позволяют получить газожидкостную систему (пену) с сильно развитой поверхностью контакта фаз, при этом происходит объединение малых пузырьков газа и последующее укрупнение газовых пузырей в объеме газожидкостной системы (пены), которая далее направляется на наклонные плоскости 4, где происходит дальнейшее гравитационное разделение на жидкость и газ. То есть слой жидкости освобождается от пузырьков газа.
Предлагаемое устройство позволяет эффективно сепарировать нефть от газа за счет установленных перфорированной трубы и барботажных тарелок, обеспечивающих более качественное разделение жидкости от газа.