ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР

Предложение относится к оборудованию для очистки газа от жидкости и механических примесей и может быть использовано в нефтяной, газовой, энергетической и других отраслях промышленности.
Известен гидроциклон (патент RU №2180272, МПК 7 В 04 С 5/12, 9/00, опуб. 10.03.2002 г.), содержащий тангенциальный ввод, сливной патрубок для вывода легкого продукта и разгрузочный штуцер вывода тяжелого продукта, при этом сливной патрубок гидроциклона снабжен фильтрующим элементом различной пористости, наружная поверхность которого снабжена сплошной ворсистой цилиндрической поверхностью, образованной игольчатыми элементами.
Недостатками данного гидроциклона являются:
во-первых, низкая эффективность сепарации продукции нефтяных скважин на легкие и тяжелые фракции, происходящей в основном только под действием центробежных сил;
во-вторых, фильтрующий элемент различной пористости с игольчатыми элементами, предназначенный для отделения тяжелой фракции и пропускающий легкую фракцию в процессе сепарации, засоряется и требует очистки или замены.
Центробежный двухступенчатый газожидкостный сепаратор (авторское свидетельство SU №1492522, МПК 7 В 01 D 45/12, опубл. 15.01.1994 г.), содержащий вертикальный корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры, тангенциальный ввод разделяемой смеси, расположенный под перегородкой, осевую трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, установленный с зазором над ней осевой выходной патрубок, экранирующую пластину, расположенную в нижней камере под осевой трубой, рециркуляционную трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, при этом рециркуляционная труба размещена по оси корпуса, один ее конец присоединен к верхней камере через стенку осевой трубы, а другой расположен над экранирующей пластиной с зазором относительно ее поверхности.
Недостатками данного сепаратора являются;
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
во-вторых, низкая эффективность очистки газа, а также слабый отсос газа из вертикального корпуса в патрубок отвода газа.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции сепаратора, а также повышение эффективности сепарации газа и интенсификации его отсоса.
Поставленная техническая задача решается центробежным газожидкостным сепаратором, содержащим вертикальный корпус, разделенный 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, сливной патрубок.
Новым является то, что корпус снизу дополнительно оснащен патрубком вывода отстоя, отстойной камерой с выходным 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, 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, при этом перегородка выполнена в виде обратного конуса, сужающегося сверху вниз, и установлена в корпусе по периметру с зазором, причем перегородка по периметру сверху и снизу соединена с осевой трубой и трубкой скрученными сетками, при этом осевая труба, сообщена непосредственно с тангенциальным вводом и оборудована снизу воронкой с рециркуляциионной трубой.
На фигуре схематично изображен центробежный газожидкостный сепаратор.
Центробежный газожидкостный сепаратор содержит вертикальный корпус 1, разделенный перегородкой 2, делящей корпус 1 на камеры, тангенциальный ввод 3 разделяемой смеси, расположенный под перегородкой 2, осевую трубу 4, осевой выходной патрубок 5, экранирующую пластину 6, расположенную под осевой трубой 4, рециркуляционную трубу 7, размещенную по оси корпуса 1 ниже осевой трубы 4, сливной патрубок 8.
Корпус 1 снизу дополнительно оснащен патрубком вывода отстоя 9, отстойной камерой 10, соединенной со сливным патрубком 8, установленным снизу радиально. В корпусе 1 концентрично установлен стакан 11, внутренняя полость которого сообщена снизу с патрубком вывода отстоя 9.
Верхние края стакана 11 оснащены экранирующей пластиной 6, выполненной с небольшим наклоном вниз от верхних краев стакана 11 к стенкам корпуса 1, относительно которого экранирующая пластина 6 установлена по периметру с зазором 12.
Перегородка 2 выполнена в виде обратного конуса, сужающегося сверху вниз, и установлена в корпусе 1 по периметру с зазором 13.
Осевая труба 4 сообщена непосредственно с тангенциальным вводом 3 и оборудована снизу воронкой 14 с рециркуляциионной трубой 7.
Перегородка 2 делит корпус 1 на две камеры: первая камера 15 внутри осевой трубы 4 и воронки 14, а вторая камера внутри корпуса 1 - камера низкого давления 16.
Нижняя часть рециркуляционной трубы 7 вставлена в стакан 11, а камера 15 сообщена с осевым выходным патрубком 5 телескопически вставленной в него с зазором 17 трубки 18. Перегородка 2 сверху и снизу по периметру соединена с осевой трубой 4 и трубкой 18 с помощью скрученных сеток 19 и 20 соответственно. Скрученные сетки 19 и 20, снабжены мелкими ячейками, позволяющими пропускать только газ.
Сепаратор работает следующим образом.
Газожидкостная смесь (ГЖС) под давлением нагнетания через тангенциальный ввод 3 разделяемой смеси поступает в камеру 15 сепаратора.
В процессе работы сепаратора благодаря зазору 17 в нем происходит эффект эжектирования, при этом снизу камера 15 разделяется от камеры 16 гидрозатвором, образуемым рециркуляционной трубой 7 и стаканом 11 в связи, с чем в процессе работы сепаратора давление в камере 16 ниже, чем давление в камере 15.
В камере 15 благодаря тангенциальному вводу 3, ГЖС с вращением опускается вниз, при этом угловая скорость вращения ГЖС с ее перемещением вниз увеличивается, поскольку поток вращающейся ГЖС выходит из осевой трубы 4 и попадает на воронку 14, которая имеет коническую поверхность, сужающуюся сверху вниз, благодаря чему поток ГЖС вращается без потери центробежной силы, и в связи с чем высвобождается большее количество газа.
За счет действия центробежных сил при движении вращающегося потока, находящиеся в потоке капли жидкости переносятся на внутренние стенки осевой трубы 4 и воронки 14, по которым стекают вниз сквозь рециркуляционную трубу 7 и попадают в отстойную камеру 10.
Кроме того, находящиеся в потоке ГЖС капли жидкости переносятся и на внутреннюю поверхность перегородки 2, откуда капли жидкости падают на воронку 19, по которой стекают вниз и сквозь рециркуляциионную трубу 7, попадают в отстойную камеру 10.
Камера 15 является первой ступенью сепарации газа. Скрученные сетки 19 и 20, снабженные мелкими ячейками пропускают только газ из камеры 15 в камеру 16.
Газ, освобожденный от жидкости на первой ступени сепарации попадает в осевой выходной патрубок 5 и отводится в пункт сбора газа.
Стекшая в отстойную камеру 10 ГЖС поднимается вверх между рециркуляциионной трубой 7 и стаканом 11 и попадает на экранирующую пластину 6, выполненную с небольшим наклоном вниз от верхних краев стакана 11 к стенкам корпуса 1.
По экранирующей пластине 6 ГЖС стекает к стенкам корпуса 1 и через зазор 12 попадает в отстойную камеру 10 за стаканом 11. Небольшой угол наклона экранирующей пластины 6 к корпусу 1 позволяет обеспечить наиболее интенсивное отделение газа на экранирующей пластине 6 за счет тонкопленочного течения ГЖС, что обеспечивает вторую ступень сепарации газа.
В процессе работы сепаратора в камере низкого давления 16 выше перегородки 2, выполненной в виде обратного конуса, сужающегося сверху вниз, происходит разряжение за счет эжжекторного эффекта в зазоре 17.
Это приводит к отсосу вверх сквозь зазор 13 свободного газа, отделившегося от ГЖС при его течении по экранирующей пластине 6, а также отсосу газа, выделяющегося с поверхности ГЖС отстойной камеры 10 через зазоры 12 и 13 в верхнюю часть корпуса 1. При выделения газа с поверхности ГЖС в отстойной камере 10 происходит третья ступень сепарации.
Газ, освобожденный от жидкости на второй и третьей ступени сепарации, из верхней части корпуса 1 через зазор 17 поступает в осевой выходной патрубок 5, по которому отводится в пункт сбора газа.
При этом жидкость, находящаяся в стакане 11 отстойной камеры 10, за счет сил гравитации разделяется на тяжелую и легкую фракции, при этом легкие фракции отводятся из сепаратора через сливной патрубок 8, а тяжелые фракции и отстой (мех. примеси, грязь) сливаются через патрубок вывода отстоя 9.
Предлагаемый центробежный газожидкостный сепаратор имеет простую конструкцию, а повышение эффективности сепарации газа связано с интенсификацией выделения газа и его отсоса из сепаратора.