ГАЗОВЫЙ ФИЛЬТР
GAS FILTER

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке нефтяного попутного газа на нефтяных месторождениях.
Известно устройство газового фильтра, которое содержит корпус; гибкий фильтрующий слой, который разделяет внутреннее пространство корпуса на впускную камеру и выпускную камеру и имеет участок, пропускающий газ; впускной канал, соединенный с впускной камерой и производящий газ во впускную камеру; выпускной канал, соединенный с выпускной камерой и направляющий газ, поступающий из впускной камеры в выпускную камеру, через фильтрующий слой из выпускной камеры, при этом выпускной канал имеет отверстие; и участок, ограничивающий смещение, который ограничивает смещение части пропускающего газ участка фильтрующего слоя вблизи отверстия по направлению к отверстию, при этом участок, ограничивающий смещение, расположен только вблизи части участка, пропускающего газ, поблизости отверстия (Патент РФ №2398613, опубл. 10.09.2010).
Известное устройство имеет весьма ограниченный срок службы при очистке попутного нефтяного газа, несущего с собой капли воды и загрязнения в виде твердых механических частиц.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является газовый фильтр, включающий корпус с входным патрубком для подачи загрязненного газа и выходным патрубком для выпуска чистого газа, с камерами грубой и тонкой очистки. Камеры грубой и тонкой очистки разделены перегородкой, не доходящей до днища корпуса, в камере грубой очистки размещены лопатки, первая лопатка расположена напротив входного патрубка под углом 40-50° к направлению потока газа, остальные лопатки закреплены попеременно на противоположных стенках камеры под углом 85-95° к предыдущей лопатке последовательно одна под другой и с зазором между лопаткой и противоположной стенкой, за перегородкой в камере тонкой очистки размещены сетки, установленные наклонно и перекрывающие всю площадь камеры, сетки расположены одна над другой и имеют уменьшающийся размер ячеек от нижней сетки к верхней, снизу под камерами имеется накопительная емкость с перекрываемым патрубком в днище и системой регулирования уровня жидкости, газовый фильтр снабжен обогреваемым кожухом с системой регулировки температуры внутри (Патент РФ №2465038, опубл. 27.10.2012 - прототип).
Известный фильтр не позволяет качественно очищать попутный нефтяной газ от капельной жидкости и загрязнений.
В предложенном изобретении решается задача очистки попутного нефтяного газа от капельной жидкости и загрязнений в виде твердых взвешенных частиц.
Задача решается тем, что в газовом фильтре, включающем корпус с входным патрубком для подачи загрязненного газа и выходным патрубком для выпуска чистого газа, камеры грубой и тонкой очистки, разделенные перегородкой, не доходящей до днища корпуса, лопатки, размещенные в камере грубой очистки, первую лопатку, расположенную напротив входного патрубка под углом 40-50° к направлению потока газа, остальные лопатки, закрепленные попеременно на противоположных стенках камеры под углом 85-95° к предыдущей лопатке последовательно одна под другой и с зазором между лопаткой и противоположной стенкой, сетки, размещенные за перегородкой в камере тонкой очистки, установленные одна над другой с уменьшающимся размером ячеек от нижней сетки к верхней с перекрытием всей площади камеры, накопительную емкость снизу под камерами с перекрываемым патрубком в днище и системой регулирования уровня жидкости, обогреваемый кожух с системой регулировки температуры внутри, согласно изобретению, входной патрубок расположен по касательной к корпусу вблизи перегородки, сетки установлены с разным наклоном от 45° к вертикали у нижней сетки до 60° к вертикали у верхней сетки, при этом нижний край нижней сетки расположен на уровне низа перегородки, а верхний край верхней сетки расположен на уровне низа выходного патрубка.
Сущность изобретения
При подготовке нефти на промысле производят подогрев нефти в печах, в которых в качестве топлива используют попутный нефтяной газ. Такой газ имеет в своем составе загрязнения в виде твердых взвешенных частиц и капельную жидкость, превращающуюся в конденсат. Конденсат и загрязнения вызывают отказ элементов печи, в частности запальника и электромагнитного клапана. Для исключения попадания конденсата и загрязнений в элементы печи предложен заявленный газовый фильтр.
На фиг.1 и 2 представлен заявленный газовый фильтр.
Газовый фильтр включает корпус 1 с входным патрубком 2 для подачи загрязненного газа, расположенным по касательной к корпусу 1, и выходным патрубком 3 для выпуска чистого газа, с камерами грубой 4 и тонкой очистки 5, разделенными перегородкой 6, не доходящей до днища 7 корпуса 1. В камере грубой очистки 4 размещены лопатки. Первая лопатка 8 расположена напротив входного патрубка 2 под углом α=40-50° к направлению потока газа, остальные лопатки 9 закреплены попеременно на противоположных стенках камеры под углом β=85-95° к предыдущей лопатке последовательно одна под другой и с зазором между лопаткой и противоположной стенкой. За перегородкой 6 в камере тонкой очистки 5 размещены сетки 10, установленные наклонно и перекрывающие всю площадь камеры 5. Сетки расположены одна над другой и имеют уменьшающийся размер ячеек от нижней сетки к верхней. Сетки установлены с разным наклоном от γ=45° к вертикали у нижней сетки до η=60° к вертикали у верхней сетки. Нижний край нижней сетки расположен на уровне низа перегородки 6, а верхний край верхней сетки расположен на уровне низа выходного патрубка 3. Снизу под камерами 4 и 5 имеется накопительная емкость 11 с перекрываемым патрубком 12 в днище 7, предназначенная для накопления жидкости 13. Уровень жидкости 13 регулируется системой регулирования уровня жидкости 14, которая представляет собой два датчика сигнализации уровня 15 и 16 и электромагнитный клапан 17, перекрывающий патрубок 12. Газовый фильтр снабжен обогреваемым кожухом 18 с системой регулировки температуры 19 внутри и датчиком температуры 20.
Газовый фильтр работает следующим образом.
Попутный нефтяной газ с каплями воды и твердыми частицами загрязнений поступает по входному патрубку 2, контактирует с корпусом 1, закручивается и сразу упирается в перегородку 6. Происходит резкое торможение закрученного потока, за счет чего отделяется значительная часть жидкости от газа. Жидкость и газ поступают в камеру грубой очистки 4 корпуса 1 газового фильтра. Струя газа спускается вниз параллельно перегородке 6 и ударяется о первую лопатку 8 и меняет направление движения на угол порядка 40-50°. При этом часть капель воды и загрязнений задерживаются на первой лопатке 8. Далее струя газа последовательно ударяется о лопатки 9 и на них так же задерживается часть капель воды и загрязнений. Струя газа проходит под перегородкой 6 в камеру тонкой очистки 5. Здесь газ проходит через наклонно установленные сетки 10. Сетки 10 перекрывают все сечение камеры тонкой очистки 5. На нижней сетке 10 скапливается основная масса жидкости. Резкий наклон нижней сетки в вертикали на 45° способствует быстрому стеканию капель жидкости с самой нагруженной сетки, а менее резкий наклон верхней сетки к вертикали на 60° способствует более плавному процессу на верхней мало нагруженной сетке, что повышает качество очистки газа. Расположение нижнего края нижней сетки на уровне низа перегородки и верхнего края верхней сетки на уровне низа выходного патрубка способствует наиболее полному охвату всего объема камеры тонкой очистки 5. После того, как газ оставляет на сетках остатки капель воды и загрязнений он проходит вверх и выходит из корпуса 1 через выходной патрубок 3 на форсунки печи для подогрева нефти (не показаны). Капли воды и загрязнения, скопившиеся на лопатках 8 и 9 скатываются по лопаткам вниз в накопительную емкость 11. По установленным наклонно сеткам 10 снизу сеток скатываются по сетке и собираются в накопительную емкость 11 капли воды и загрязнения, просеянные через сетки 10. При достижении верхнего уровня жидкости в накопительной емкости 11 срабатывает датчик сигнализации верхнего уровня 15, посредством которого открывается электромагнитный клапан 17 и жидкость выливается из корпуса 1 через патрубок 12 до достижения нижнего уровня, при котором срабатывает датчик сигнализации нижнего уровня 16, посредством которого закрывается электромагнитный клапан 17 и прекращается удаление жидкости из корпуса 1. При отрицательных температурах срабатывает датчик температуры 20, система регулировки температуры 19 подает напряжение на обогреваемый кожух 18, происходит подогрев корпуса фильтра 1 и электромагнитного клапана 17.
Выходящий из предложенного газового фильтра газ обладает достаточной чистотой и отсутствием загрязнений и влаги, а его применение в качестве топлива не вызывают отказ элементов печи, в частности запальника и электромагнитного клапана.
Применение предложенного газового фильтра позволит решить задачу очистки нефтяного попутного газа от капельной жидкости и твердых взвешенных частиц.