RU196886U1

RU196886U1 - Separator for cleaning gas from impurities

Info

Publication number: RU196886U1
Application number: RU2019124464U
Authority: RU
Inventors: Рашид Рифкатович Бахтияров; Александр Николаевич Денисов
Original assignee: Акционерное общество "Самаранефтегаз"
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-03-18

Abstract

Сепаратор для очистки газа от примесей относится к области нефтегазовой, газовой промышленности, нефтегазодобычи, транспортировки влажного газа, в частности к очистке попутного нефтяного газа (далее ПНГ) от механических примесей и взвешенных частиц (пыли) по технологии мокрой очистки (барботажа). Предлагаемое устройство направлено на получение следующего технического результата, расширение арсенала технических средств для трехступенчатой очистки газа от механических примесей. Поставленная задача решается за счет того, что сепаратор для очистки газа от примесей содержит корпус с осаждающей камерой гравитационного пылеуловителя прямоточного типа, патрубки входа и выхода, перфорированную трубу, уровнемер, слой затворной жидкости и каплеуловитель, причем каплеуловитель расположен на патрубке выхода газового потока из сепаратора, а на горизонтальном участке перфорированной трубы отверстия выполнены в два ряда под углом 40° и направлены к днищу осаждающей камеры.The separator for gas purification from impurities relates to the field of oil and gas, gas industry, oil and gas production, transportation of wet gas, in particular to the purification of associated petroleum gas (hereinafter APG) from mechanical impurities and suspended particles (dust) using wet cleaning (bubbling) technology. The proposed device is aimed at obtaining the following technical result, expanding the arsenal of technical means for a three-stage gas purification from mechanical impurities. The problem is solved due to the fact that the separator for gas purification from impurities contains a housing with a settling chamber of a direct-flow type gravity dust collector, inlet and outlet nozzles, a perforated pipe, a level gauge, a barrier fluid layer and a droplet eliminator, and the droplet separator is located on the gas flow outlet nozzle from the separator and on the horizontal section of the perforated pipe, the holes are made in two rows at an angle of 40 ° and are directed to the bottom of the settling chamber.

Description

Устройство относится к области нефтегазовой, газовой промышленности, нефтегазодобычи, транспортировки влажного газа, в частности к очистке попутного нефтяного газа (далее ПНГ) от механических примесей и взвешенных частиц (пыли) по технологии мокрой очистки (барботажа).The device relates to the field of oil and gas, gas industry, oil and gas production, transportation of wet gas, in particular to the purification of associated petroleum gas (hereinafter APG) from mechanical impurities and suspended particles (dust) using wet cleaning (bubbling) technology.

Известен сепаратор для очистки газа от примесей по патенту №2666443 с приоритетом от 21.11.2017 г., содержащий корпус сепаратора, снабженный сепарационным блоком, который образован горизонтальным опорным полотном с закрепленными на нем вертикальными перегородками и центробежными элементами, и вторым полотном, в котором закреплены ловушки отделенной жидкости центробежных элементов.Known separator for gas purification from impurities according to patent No. 2666443 with a priority of 11/21/2017, comprising a separator housing provided with a separation unit, which is formed by a horizontal supporting web with vertical partitions and centrifugal elements fixed to it, and a second web in which are fixed traps of separated liquid centrifugal elements.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая очистка газа от содержащихся в нем механических примесей, которые дрейфуют в потоке газа и плохо осаждаются в распределителе аппарата.The disadvantage of this device is the insufficiently high gas purification from the mechanical impurities contained in it, which drift in the gas stream and are poorly deposited in the distributor of the apparatus.

Известен сепаратор для очистки газа от примесей по патенту №2253502 с приоритетом от 21.06.2004 г., содержащий корпус с патрубками входа и выхода, размещенное в корпусе полотно с закрепленными на нем центробежными элементами, включающими сепарирующие камеры, отличающийся тем, что корпус сепаратора выполнен горизонтального типа, а полость, образованная внутренней поверхностью корпуса, полотном и сепарирующими камерами, разбита на секции перегородками, закрепленными на полотне и установленными между рядами центробежных элементов, причем длина каждой секции превышает длину сепарирующей камеры центробежного элемента.Known separator for gas purification from impurities according to patent No. 2253502 with priority dated June 21, 2004, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a web located in the housing with centrifugal elements fixed on it, including separating chambers, characterized in that the separator housing is made horizontal type, and the cavity formed by the inner surface of the housing, the web and the separating chambers, is divided into sections by partitions mounted on the web and installed between the rows of centrifugal elements, the length of Each section exceeds the length of the separation chamber of the centrifugal element.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации мелкодисперсных частиц жидкости, связанная с недостаточной поверхностью коалесценции, которая ограничена поверхностью центробежных сепарационных элементов.The disadvantage of this device is the low efficiency of the separation of fine particles of liquid, associated with insufficient coalescence surface, which is limited to the surface of centrifugal separation elements.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для очистки газа по патенту №2503486 с приоритетом от 10.08.2012 г. содержит корпус с патрубками ввода газа и вертикальными выхлопными трубами, верхние концы которых оборудованы сепаратором, а нижние - закручивателями из наклонных лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопных труб, частично погруженных в жидкость, при этом выхлопные трубы вставлены соосно одна в другую с выступами внизу и закрыты кольцевыми донышками, соединяющими нижний конец указанных выступов со стенкой центральной трубы, в зазоре между выхлопными трубами образованы емкости для жидкости, в которые частично погружены наклонные лопатки закручивателей, на уровне которых в стенке центральной трубы по ее окружности выполнены тангенциальные сквозные отверстия, верхние концы выхлопных труб, плавно отогнутые наружу, закреплены в сепараторе, а каждая емкость для жидкости связана с независимыми сборниками подачи свежей жидкости через гидрозатворы.The closest in technical essence to the device for gas purification according to patent No. 2503486 with a priority of 08/10/2012 contains a housing with gas inlet pipes and vertical exhaust pipes, the upper ends of which are equipped with a separator, and the lower ends are with curved blades of inclined blades uniformly distributed relative to the circumference of the exhaust pipes, partially immersed in the liquid, while the exhaust pipes are inserted coaxially into one another with the protrusions at the bottom and closed by annular bottoms connecting the lower end of the specified protrusions with the wall of the central pipe, in the gap between the exhaust pipes, liquid containers are formed in which the inclined blades of the curlers are partially immersed, at the level of which tangential through holes are made in the wall of the central pipe along its circumference, the upper ends of the exhaust pipes smoothly bent outward are fixed in a separator, and each liquid container is connected to independent collectors for supplying fresh liquid through hydraulic locks.

Недостатком данного устройства является его ненадежная работа при повышенном содержании жидкости в очищаемом газе, так как при встречном движении газа и жидкости происходит возрастание газодинамического сопротивления сепаратора и вторичный унос капель жидкости.The disadvantage of this device is its unreliable operation with a high liquid content in the gas to be cleaned, since with the oncoming movement of gas and liquid, the gas-dynamic resistance of the separator increases and secondary droplets of liquid are carried away.

Предлагаемое устройство направлено на получение следующего технического результата, расширение арсенала технических средств, повышающих надежность работы сепаратора для трех ступенчатой очистки газа от механических примесей.The proposed device is aimed at obtaining the following technical result, expanding the arsenal of technical means that increase the reliability of the separator for three-stage gas purification from mechanical impurities.

Поставленная задача решается за счет того, что сепаратор для очистки газа от примесей содержит корпус с осаждающей камерой гравитационного пылеуловителя прямоточного типа, патрубки входа и выхода, перфорированную трубу, уровнемер, слой затворной жидкости, и каплеуловитель, причем каплеуловитель расположен на патрубке выхода газового потока из сепаратора, а на горизонтальном участке перфорированной трубы отверстия выполнены в два ряда под углом 40° и направлены к днищу осаждающей камеры. Данное расположение отверстий позволяет вытеснить из полости перфорированной трубы затворную жидкость при включении аппарата в работу, организовать равномерное распределение пузырьков газа по сторонам трубы, а также способствует освобождению трубы от механических примесей и осаждению механических примесей в результате взаимодействия при барботаже ПНГ на днище осаждающей камеры сепаратора. Данная совокупность существенных признаков позволяет осуществлять трехступенчатую очистку попутного нефтяного газа (далее ПНГ) от механических примесей. Конструктивно сепаратор представляет собой осаждающую камеру гравитационного пылеуловителя прямоточного типа. Пузырьки газа после выхода из перфорированной трубы дробятся на более мелкие фракции за счет разрушения их через отверстия 0 5-20 мм в перфорированных трубах, горизонтального исполнения с условным диаметром 250 мм. В результате происходит увеличение степени контакта молекул газа с жидкостью и улавливания большего количества механических примесей. Наиболее тяжелые частички механических примесей, содержащиеся в газе, проходя сквозь слой затворной жидкости, за счет своей более высокой массы, чем молекулы газа теряют свою скорость и выпадают с осадок. Не выпавшие в осадок механические примеси проходя через слой затворной жидкости, продолжают движение вверх вместе с молекулами газа и улавливаются на второй ступени очистки, рабочим слоем вспененного масла на его поверхности (граница раздела фаз «жидкость-газ»). На данном уровне наблюдается эффект очистки газа пенным пылеуловителем. Газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости с определенной скоростью, вследствие чего образуется пена с высокоразвитой поверхностью контакта между жидкостью и газом. В качестве контроля за толщиной слоя затворной жидкости применяется уровнемер. Оптимальный слой (уровень) затворной жидкости подбирается с учетом объема и давления газа, поступающего на очистку, а также для недопущения попадания жидкости и пены в поток очищенного газа, отводимого из сепаратора. Сепаратор оснащен каплеуловителем, который является третьей (последней) ступенью очистки ПНГ. Каплеуловитель располагается в верхней части емкости на патрубке выхода газового потока из сепаратора «мокрой очистки». Газ перед выходом из сепаратора проходит через каплеуловитель, очищается от капельной жидкости, которая стекает вниз сепаратора. Оснащение сепаратора каплеуловителем позволяет исключить попадание капельной жидкости в газопровод и на прием газокомпрессорного оборудования.The problem is solved due to the fact that the separator for gas purification from impurities contains a housing with a settling chamber of a direct-flow type gravity dust collector, inlet and outlet nozzles, a perforated pipe, a level gauge, a barrier fluid layer, and a droplet eliminator, and the droplet eliminator is located on the gas flow outlet nozzle separator, and on the horizontal section of the perforated pipe, the holes are made in two rows at an angle of 40 ° and are directed to the bottom of the settling chamber. This location of the holes allows the shutter liquid to be displaced from the cavity of the perforated pipe when the apparatus is turned on, to organize a uniform distribution of gas bubbles along the sides of the pipe, and also helps to free the pipe from mechanical impurities and to precipitate mechanical impurities as a result of interaction during APG sparging on the bottom of the separator settling chamber. This set of essential features allows three-stage purification of associated petroleum gas (hereafter APG) from mechanical impurities. Structurally, the separator is a precipitating chamber of a direct-flow type gravity dust collector. Gas bubbles after exiting the perforated pipe are crushed into smaller fractions due to their destruction through openings 0 5-20 mm in perforated pipes, horizontal design with a nominal diameter of 250 mm. As a result, there is an increase in the degree of contact of gas molecules with a liquid and capture of a greater amount of mechanical impurities. The heaviest particles of mechanical impurities contained in the gas, passing through the layer of the gate fluid, due to their higher mass than gas molecules lose their speed and precipitate. The mechanical impurities that did not precipitate, passing through the barrier fluid layer, continue to move upward along with the gas molecules and are captured at the second stage of purification using a working layer of foamed oil on its surface (liquid-gas interface). At this level, the effect of gas purification by a foam dust collector is observed. Gas in the form of small bubbles passes through the liquid layer at a certain speed, as a result of which a foam forms with a highly developed contact surface between the liquid and the gas. As a control over the thickness of the barrier fluid layer, a level gauge is used. The optimal layer (level) of the gate fluid is selected taking into account the volume and pressure of the gas entering the treatment, as well as to prevent the ingress of liquid and foam into the stream of purified gas discharged from the separator. The separator is equipped with a droplet eliminator, which is the third (last) stage of APG purification. A droplet eliminator is located in the upper part of the tank on the outlet pipe of the gas stream from the “wet cleaning” separator. Gas before exiting the separator passes through a droplet eliminator, is cleaned of droplet liquid, which flows down the separator. Equipping the separator with a droplet eliminator eliminates dropping liquid into the gas pipeline and receiving gas compressor equipment.

Суть технического решения поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображен корпус 1, патрубок входа 2, патрубок выхода 3, каплеуловитель 4, слой затворной жидкости 5, перфорированная труба 6, уровнемер 7, дренажная система 8, люк-лаз 9.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, where figure 1 shows the housing 1, the inlet pipe 2, the outlet pipe 3, the drip tray 4, the layer of the shut-off fluid 5, the perforated pipe 6, the level gauge 7, the drainage system 8, the manhole 9.

Сепаратор для очистки газа от примесей работает следующим образом. Неочищенный газ через патрубок входа газа 2 горизонтального корпуса 1 сепаратора поступает в перфорированную трубу 6 расположенную в нижней плоскости по длине обечайки осаждающей камеры, где происходит барботаж попутного нефтяного газа через слой затворной жидкости 5. В сепараторе происходит очистка газового потока от механических примесей и капельной жидкости. За счет гравитации происходит улавливание не только тяжелых взвешенных частиц в затворной жидкости, но и легких в пенном слое. Уровень затворной жидкости 5 контролируется уровнемером 7. Очищенный газ, пройдя слой затворной жидкости, окончательно очищается от капельной жидкости каплеулавливающей насадкой 4 и выводится из сепаратора через патрубок выхода очищенного газа 3. Затворная жидкость 5 через дренажную систему 8 с механическими примесям выводится из осаждающей камеры корпуса 1, а люк-лаз 9 позволяет провести профилактические и ремонтные работы.The separator for gas purification from impurities works as follows. The crude gas through the gas inlet pipe 2 of the horizontal separator housing 1 enters the perforated pipe 6 located in the lower plane along the length of the shell of the precipitating chamber, where the associated gas is bubbled through the bed of the shutter liquid 5. The gas stream is cleaned of mechanical impurities and droplet liquid in the separator . Due to gravity, not only heavy suspended particles in the barrier fluid are captured, but also light in the foam layer. The level of the shutter fluid 5 is controlled by the level gauge 7. The purified gas, having passed through the shutter fluid layer, is finally cleaned of the droplet liquid by the droplet-collecting nozzle 4 and is discharged from the separator through the outlet of the purified gas 3. The shutter fluid 5 is drained from the precipitating chamber of the housing through the drainage system 8 with mechanical impurities 1, and the manhole 9 allows for preventive and repair work.

Claims

A separator for cleaning gas from impurities, comprising a housing with a settling chamber of a direct-flow type gravity dust collector, inlet and outlet nozzles, a perforated pipe, a level gauge, a barrier fluid layer and a droplet eliminator, characterized in that the droplet separator is located on the outlet pipe of the gas stream from the separator, and on a horizontal section of the perforated pipe holes are made in two rows at an angle of 40 ° and are directed to the bottom of the besieging chamber.