RU2277959C2

RU2277959C2 - Distribution device of the separator

Info

Publication number: RU2277959C2
Application number: RU2004121269/15A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Бойко (RU); Сергей Иванович Бойко; Сергей Владимирович Килинник (RU); Сергей Владимирович Килинник; Борис Павлович Шулекин (RU); Борис Павлович Шулекин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа"
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-06-20
Also published as: RU2004121269A

Abstract

FIELD: petroleum industry; natural gas industry; distribution devices of separators.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to devices of distribution of the gas-liquid stream mounted in separators and may be used in petroleum industry and natural gas industry. The distribution device of the separator contains the branch-pipe of the tangential inlet of the stream, at the level of which there is a mounted duct, the upper part of which is made in the form of a funnel adjoining the internal surface of the body of the separator, and the lower part of the duct is supplied with a flanging. The flanging is made in the form of the diffuser, and inside the duct there is the coalescing stage. The technical result of the invention is the increased efficiency of separation of the gas-liquid stream.

EFFECT: the invention ensures the increased efficiency of separation of the gas-liquid stream.

4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам распределения газожидкостного потока, устанавливаемых в сепараторах, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.The invention relates to gas-liquid flow distribution devices installed in separators, and can be used in the oil and gas industries.

Известен газожидкостный сепаратор по патенту №2153915, МПК⁷ В 01 D 45/00, В 01 В 19/00, опубл. 10.08.2000 г., БИ №22, который содержит расположенный на уровне патрубка ввода потока цилиндрический распределительный короб Г-образного профиля, горизонтальный элемент которого соединен со стенкой корпуса сепаратора.Known gas-liquid separator according to patent No. 2153915, IPC ⁷ V 01 D 45/00, 01 V 19/00, publ. 08/10/2000, BI No. 22, which contains a L-shaped cylindrical distribution box located at the level of the inlet pipe, the horizontal element of which is connected to the wall of the separator body.

Общими признаками известного и предлагаемого устройства является наличие на уровне патрубка ввода потока распределительного короба.Common signs of the known and proposed device is the presence at the level of the inlet pipe of the distribution box flow.

Недостатком известного устройства является то, что входящий поток газожидкостной смеси ударяется о короб и далее делится на два потока, огибающих короб, что уменьшает время формирования газожидкостного потока и осаждение капель жидкости на стенках сосуда за счет центробежных сил.A disadvantage of the known device is that the incoming stream of the gas-liquid mixture hits the box and is further divided into two flows enveloping the box, which reduces the formation time of the gas-liquid stream and the deposition of liquid droplets on the walls of the vessel due to centrifugal forces.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является разделительный элемент устройства ввода двухфазного потока по патенту №28634, МПК⁷ В 01 D 45/00, В 01 D 45/12, опубл. 10.04.2003, БИ №10, содержащий на уровне патрубка ввода цилиндрический распределительный короб, верхняя часть которого выполнена в виде раструба, а в нижней части короб снабжен отбортовкой в виде кольца.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a dividing element of a two-phase flow input device according to patent No. 28634, IPC ⁷ V 01 D 45/00, 01 D 45/12, publ. 04/10/2003, BI No. 10, containing at the level of the inlet pipe a cylindrical distribution box, the upper part of which is made in the form of a bell, and in the lower part the box is equipped with a flange in the form of a ring.

Общими признаками известного и предлагаемого устройства являются наличие распределительного короба, расположенного на уровне патрубка ввода, выполнение верхней части короба в виде раструба и наличие в нижней части короба отбортовки.Common signs of the known and proposed device are the presence of a distribution box located at the level of the inlet pipe, the execution of the upper part of the box in the form of a bell and the presence in the lower part of the flanging box.

Недостатком известного устройства является то, что выполнение отбортовки в виде горизонтального кольца создает дополнительное гидравлическое сопротивление газожидкостному потоку, вследствие чего возникают дополнительные турбулентные потоки, вызывающие вторичный унос капельной жидкости. Кроме того, мелкодисперсные капли жидкой фазы (менее 5 мкм), распыленные в газовом потоке, практически не поддаются улавливанию в сепарационных элементах, что снижает эффективность фазного разделения.A disadvantage of the known device is that the flanging in the form of a horizontal ring creates additional hydraulic resistance to the gas-liquid flow, resulting in additional turbulent flows, causing secondary entrainment of the droplet liquid. In addition, finely dispersed droplets of the liquid phase (less than 5 μm) sprayed in the gas stream are practically not trapped in the separation elements, which reduces the efficiency of phase separation.

Техническая задача заключается в повышении эффективности сепарации газожидкостного потока.The technical problem is to increase the efficiency of separation of the gas-liquid stream.

Поставленная задача достигается тем, что в распределительном устройстве сепаратора, содержащем патрубок тангенциального ввода потока, на уровне которого установлен короб, верхняя часть короба выполнена в виде раструба, примыкающего к внутренней поверхности корпуса сепаратора, а нижняя часть короба снабжена отбортовкой, при этом отбортовка выполнена в виде диффузора.The problem is achieved in that in the separator switchgear containing the tangential flow inlet pipe, at the level of which the box is installed, the upper part of the box is made in the form of a bell adjacent to the inner surface of the separator body, and the lower part of the box is equipped with a flange, while the flanging is made in form of a diffuser.

Кроме того, внутри короба установлена коалесцирующая ступень конусообразной формы, образующие которой выполнены из пористого материала, а их торцы расположены в основании диффузора короба и соединены с его периметром.In addition, a coalescing step of a conical shape is installed inside the duct, the generators of which are made of porous material, and their ends are located at the base of the duct diffuser and connected to its perimeter.

Кроме того, образующие коалесцирующей ступени конусообразной формы могут быть выполнены в виде каскадно установленных цилиндров, нижние торцы которых заглушены.In addition, the generators of the coalescing stage of the conical shape can be made in the form of cascade mounted cylinders, the lower ends of which are muffled.

Кроме того, в основании диффузора короба может быть установлена коалесцирующая ступень, выполненная в виде пакета пористого материала.In addition, a coalescing stage made in the form of a packet of porous material can be installed at the base of the duct diffuser.

Выполнение отбортовки короба в виде диффузора позволяет осуществить плавный переход газожидкостного потока из зоны первичной (грубой) сепарации жидкости в зону его формирования для последующей очистки. Это снижает гидравлическое сопротивление данного устройства, исключает вихреобразование потока газа и, как следствие, исключает вторичный унос жидкости со стенок сосуда.Flanging the box in the form of a diffuser allows a smooth transition of the gas-liquid flow from the zone of primary (rough) separation of the liquid into the zone of its formation for subsequent cleaning. This reduces the hydraulic resistance of this device, eliminates the vortex formation of a gas stream and, as a result, eliminates the secondary entrainment of fluid from the vessel walls.

Установка внутри короба коалесцирующей ступени позволяет за счет укрупнения капель жидкой фазы повысить эффективность их сепарации. Конусообразная форма позволяет равномерно распределить поток по всей площади коалесцирующей ступени и равномерно распределить по диффузору и далее по коробу, увеличив ее рабочую поверхность, что обеспечивает дальнейшую надежную и эффективную сепарацию газа от капельной жидкости. Установка в основании диффузора короба коалесцирующей ступени, выполненной в виде пакета пористого материала, позволяет значительно упростить конструкцию коалесцирующей ступени и, следовательно, позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты.The installation of a coalescing stage inside the box allows, due to the enlargement of droplets of the liquid phase, to increase the efficiency of their separation. The conical shape allows you to evenly distribute the flow over the entire area of the coalescing stage and evenly distribute it over the diffuser and further along the duct, increasing its working surface, which ensures further reliable and efficient separation of gas from the dropping liquid. The installation of a coalescing stage box at the base of the diffuser, made in the form of a package of porous material, can significantly simplify the design of the coalescing stage and, therefore, can reduce capital and operating costs.

Распределительное устройство сепаратора представлено на чертежах, где на фиг.1 показано распределительное устройство сепаратора, общий вид, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3, фиг.4 - варианты коалесцирующей ступени конусообразной формы, на фиг.5, 6, 7 - варианты коалесцирующей ступени, выполненной в виде пакета пористого материала.The separator distribution device is shown in the drawings, in which Fig. 1 shows the separator distribution device, a general view, in Fig. 2 is the same top view, in Fig. 3, Fig. 4 are variants of a coalescing stage of a cone shape, in Fig. 5 , 6, 7 - variants of the coalescing stage, made in the form of a package of porous material.

Распределительное устройство сепаратора установлено в корпусе 1 сепаратора на уровне патрубка 2 тангенциального ввода потока и представляет собой короб 3, верхняя часть которого выполнена в виде раструба 4, примыкающего к внутренней поверхности корпуса 1 сепаратора, а нижняя часть короба 3 имеет отбортовку, выполненную в виде диффузора 5 (фиг.1), причем расстояние «а» (показано на фиг.1) между основанием диффузора 5 короба 3 и внутренней поверхностью сепаратора 1 составляет 0,05-0,3 диаметра сепаратора. В зависимости от диаметра входного патрубка между раструбом 4 и диффузором 5 может быть установлена соединительная вставка в виде цилиндра 6 (фиг.3) или в виде горообразного элемента 7 (фиг.4). Внутри короба установлена коалесцирующая ступень 8 конусообразной формы, полая внутри, образующие которой выполнены из пористого материала, и их торцы расположены в основании диффузора 5 короба 3 и соединены с его периметром. Между периметром основания диффузора 5 короба 3 и торцом коалесцирующей ступени 8 установлена кольцеобразная пластина 9, которая для отвода жидкости снабжена дренажным патрубком 10. Образующие коалесцирующей ступени 8 конусообразной формы могут быть выполнены в виде каскадно установленных цилиндров 11 (фиг.1, 3), нижние торцы которых заглушены, причем цилиндры 11 могут быть соединены между собой кольцами 12 прямолинейного (фиг.1) или конусообразного профиля (фиг.3). В основании диффузора 5 короба 3 может быть установлена коалесцирующая ступень 8, выполненная в виде полого конуса 13 (фиг.4) или в виде пакета пористого материала (фиг.5, 6, 7), который может примыкать к периметру основания диффузора 5 короба 3 (фиг.5) или находится на некотором расстоянии (фиг.6, 7). Любая из конструкций короба 3 (фиг.1, 3, 4) может использоваться с любой коалесцирующей ступенью 8.The separator switchgear is installed in the separator housing 1 at the level of the tangential inlet branch pipe 2 and is a box 3, the upper part of which is made in the form of a socket 4 adjacent to the inner surface of the separator body 1, and the lower part of the box 3 has a flare made in the form of a diffuser 5 (figure 1), and the distance "a" (shown in figure 1) between the base of the diffuser 5 of the box 3 and the inner surface of the separator 1 is 0.05-0.3 of the diameter of the separator. Depending on the diameter of the inlet pipe between the socket 4 and the diffuser 5, a connecting insert can be installed in the form of a cylinder 6 (figure 3) or in the form of a mountainous element 7 (figure 4). A coalescing step 8 of conical shape is installed inside the box, hollow inside, the generators of which are made of porous material, and their ends are located at the base of the diffuser 5 of the box 3 and are connected to its perimeter. Between the perimeter of the base of the diffuser 5 of the box 3 and the end face of the coalescing stage 8, an annular plate 9 is installed, which is equipped with a drainage pipe 10 for draining the liquid. The generators of the coalescing stage 8 of a conical shape can be made in the form of cascade mounted cylinders 11 (Figs. 1, 3), lower the ends of which are muffled, and the cylinders 11 can be interconnected by rings 12 of a rectilinear (figure 1) or conical profile (figure 3). At the base of the diffuser 5 of the duct 3 can be installed coalescing stage 8, made in the form of a hollow cone 13 (figure 4) or in the form of a package of porous material (figure 5, 6, 7), which can adjoin the perimeter of the base of the diffuser 5 of the duct 3 (figure 5) or is at some distance (6, 7). Any of the designs of the box 3 (figures 1, 3, 4) can be used with any coalescing stage 8.

Раструб 4 может примыкать к полотну 14 с сепарационными элементами 15, причем раструб 4 может примыкать как к самому краю полотна 14 (фиг.1), так и располагаться на некотором расстоянии от края (фиг.3). Полотно 14 снабжено дренажным патрубком 16 для отвода жидкости (показано на фиг.1).The bell 4 can adjoin the web 14 with the separation elements 15, and the bell 4 can adjoin both the very edge of the web 14 (FIG. 1) and be located at a certain distance from the edge (FIG. 3). The canvas 14 is equipped with a drainage pipe 16 for draining the fluid (shown in figure 1).

Распределительное устройство сепаратора работает следующим образом. Газожидкостный поток входит в сепаратор через патрубок 2 тангенциального ввода потока, далее двигается между коробом 3 и корпусом 1 по спирали вниз. Отделившаяся жидкость за счет центробежной силы оседает на стенке корпуса 1 и стекает в нижнюю часть сепаратора. Газовый поток с остатками жидкой фазы поступает в коалесцирующую ступень 8, в процессе прохождения газожидкостного потока по которой капли жидкости укрупняются и стекают в основание диффузора 5 короба 3 и далее через дренажный патрубок 10 отводятся. При технологической необходимости газовый поток может подаваться на дополнительную очистку в сепарационных элементах 15.The distribution device of the separator operates as follows. Gas-liquid flow enters the separator through the pipe 2 of the tangential inlet flow, then moves between the duct 3 and the housing 1 in a spiral downward. The separated liquid due to centrifugal force settles on the wall of the housing 1 and flows into the lower part of the separator. The gas stream with the remnants of the liquid phase enters the coalescing stage 8, during the passage of the gas-liquid stream through which the liquid droplets coarsen and flow into the base of the diffuser 5 of the box 3 and then are discharged through the drain pipe 10. With technological need, the gas stream can be supplied for additional cleaning in the separation elements 15.

Claims

1. The separator switchgear with a tangential flow inlet pipe, comprising a box installed at the level of the inlet pipe, the upper part of which is made in the form of a bell adjacent to the inner surface of the separator body, and in the lower part the box is equipped with a flange, characterized in that the flanging is made in the form diffuser, and a coalescing stage is installed inside the box.

2. The distributor of the separator according to claim 1, characterized in that the coalescing stage is conical in shape, the generators of which are made of porous material, and the ends are located at the base of the duct diffuser and connected to its perimeter.

3. The distributor of the separator according to claim 2, characterized in that the coalescing stage of the conical shape is made in the form of cascade mounted cylinders.

4. The distribution device of the separator according to claim 1, characterized in that the coalescing stage is made in the form of a package of porous material installed in the base of the duct diffuser.