RU2582314C1

RU2582314C1 - Gas-liquid separator

Info

Publication number: RU2582314C1
Application number: RU2014139320/05A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Крюков; Андрей Алексеевич Култыгин
Original assignee: Акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ"
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-04-20
Also published as: RU2014139320A

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention is intended for separating a gas-liquid mixture in a centrifugal force field, and can find commercial application in oil fields for separating gas-liquid mixture. Gas-liquid separator comprises a vertical cylindrical housing, inlet, outlet and drain pipes, separation package. Separation package is designed as a baffle plate mounted eccentrically mounted gas-liquid flow during rotation and presenting a perforated cylindrical shell with bottom portion and recess. Baffle plate positioned so that housing forms a slit nozzle channel bounded by side walls and directed into baffle plate recess. Minimum gap between baffle plate and housing is 3÷5 mm and contains a sealed lock, thus gap is located opposite slit nozzle. In centre of baffle plate is gas outlet pipe, and gap between baffle plate and housing is closed by a partition with holes to drain condensate.

EFFECT: simplified design of gas-liquid separator and higher reliability and strength swirling elements.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для разделения газожидкостной смеси в поле центробежных сил.The invention is intended for the separation of a gas-liquid mixture in the field of centrifugal forces.

Известен сепаратор, который включает вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную перегородку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из вертикальных плоских изогнутых сепарационных пластин. Для улучшения эффективности аппарата и увеличения его производительности по жидкой и газовой фазам изогнутые концы пластин направлены в разные стороны касательно к наружному и внутреннему диаметрам сепарационного пакета, осевая линия входного патрубка по горизонтали смещена относительно осевой линии корпуса аппарата на 1/2 диаметра входного патрубка, при этом диаметр входного патрубка не превышает 1/4 диаметра корпуса, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока, имеет максимально допустимое сечение, причем по ходу потока он сужается по горизонтали и возрастает по высоте, сохраняя при этом площадь поперечного сечения, в конце верхней суженной части дефлектора установлена дугообразная пластина, нисходящая по ходу газожидкостного потока и направленная по отношению к горизонтали под углом 15°-30°, по ходу вращения газожидкостного потока с зазором к внутренней стороне корпуса установлена изогнутая пластина, которая своим нижним концом заходит под нижнюю крышку дефлектора [патент РФ №2244584, кл. B01D 45/12, опубл. 20.01.2005 г. ].Known separator, which includes a vertical cylindrical body, horizontal partition, inlet, outlet, drain pipe, deflector, vertical separation package, consisting of vertical flat curved separation plates. To improve the efficiency of the apparatus and increase its productivity in the liquid and gas phases, the curved ends of the plates are directed in opposite directions with respect to the outer and inner diameters of the separation package, the axial line of the inlet pipe is horizontally offset relative to the axial line of the apparatus body by 1/2 of the diameter of the inlet pipe, the diameter of the inlet pipe does not exceed 1/4 of the diameter of the housing, the deflector installed along the rotation of the gas-liquid flow has the maximum allowable cross section, and along at the flow, it narrows horizontally and increases in height, while preserving the cross-sectional area, at the end of the upper narrowed part of the deflector an arched plate is installed that descends along the gas-liquid flow and is directed towards the horizontal at an angle of 15 ° -30 °, in the direction of rotation gas-liquid flow with a gap to the inner side of the casing is installed a curved plate, which its lower end goes under the bottom cover of the deflector [RF patent No. 2244584, class. B01D 45/12, publ. January 20, 2005].

Недостатком известной конструкции является сложное конструктивное исполнение.A disadvantage of the known design is the complex design.

Наиболее близким к заявляемому является сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока, вертикальный сепарационный пакет с плоским днищем, состоящий из плоских изогнутых сепарационных пластин, образующих щелевые каналы в зоне нахлестки и своими вертикальными изогнутыми концами направленных в разные стороны касательно относительно наружного и внутреннего диаметров сепарационного пакета, ложное днище, отличающийся тем, что в центре плоского днища сепарационного пакета и ложного днища выполнены сквозные отверстия, в которые вмонтирован пустотелый цилиндр, основание которого установлено на ложном днище, а верхняя кромка цилиндра приподнята относительно поверхности плоского днища, по наружному диаметру нижней поверхности ложного днища смонтирован цилиндрический вертикальный рассеиватель с просечками, а непосредственно под пустотелым цилиндром прикреплен диск [патент №2320395, МПК B01D 45/12, опубл. 27.03.2008 г. ].Closest to the claimed one is a separator containing a vertical cylindrical body, a horizontal cover, an inlet, outlet, drain pipe, a deflector installed in the direction of rotation of the gas-liquid flow, a vertical separation package with a flat bottom, consisting of flat curved separation plates forming slotted channels in the zone overlaps and their vertical curved ends directed in different directions with respect to the outer and inner diameters of the separation bag, false days more, characterized in that through holes are made in the center of the flat bottom of the separation package and the false bottom, into which a hollow cylinder is mounted, the base of which is mounted on the false bottom, and the upper edge of the cylinder is raised relative to the surface of the flat bottom, mounted on the outer diameter of the lower surface of the false bottom a cylindrical vertical diffuser with perforations, and a disk is attached directly under the hollow cylinder [patent No. 2320395, IPC B01D 45/12, publ. March 27, 2008].

Недостатком устройства является сложность конструктивного исполнения сепаратора, невысокая надежность устройства.The disadvantage of this device is the complexity of the design of the separator, the low reliability of the device.

Технический результат - упрощение конструкции газожидкостного сепаратора и повышение надежности и прочности конструкции элементов завихрения за счет замены их на более прочные и легкие в изготовлении и эксплуатации.The technical result is to simplify the design of the gas-liquid separator and increase the reliability and strength of the design of the swirl elements by replacing them with more durable and easier to manufacture and operate.

Указанный технический результат достигается тем, что в газожидкостной сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, входной, выходной и сливной патрубки, сепарационный пакет, имеет особенность выполнения, заключающуюся в том, что сепарационный пакет выполнен в виде эксцентрично установленного отбойника, установленного по ходу вращения газожидкостного потока и представляющего собой цилиндрическую обечайку с перфорацией в нижней части и вырезом, при этом отбойник установлен таким образом, что образует с корпусом канал щелевого сопла, ограниченного боковыми стенками и направленного в вырез отбойника, минимальный зазор между отбойником и корпусом содержит герметичный замок, при этом зазор расположен напротив щелевого сопла, по центру отбойника расположен патрубок выхода газа, а зазор между отбойником и корпусом закрыт перегородкой с отверстиями для слива конденсата.The specified technical result is achieved by the fact that in the gas-liquid separator containing a vertical cylindrical body, inlet, outlet and drain pipes, the separation bag has a design feature, namely that the separation bag is made in the form of an eccentrically mounted chipper installed along the rotation of the gas-liquid flow and which is a cylindrical shell with perforation in the lower part and a cutout, while the chipper is installed in such a way that it forms a channel with a housing of the nozzle bounded by the side walls and directed into the cutter hole, the minimum gap between the chipper and the body contains a tight lock, the gap being located opposite the slot nozzle, the gas outlet pipe is located in the center of the chipper, and the gap between the chipper and the body is closed by a partition with drain holes condensate.

Сепаратор состоит из цилиндрического корпуса 1 с входным патрубком 2 газожидкостной смеси и выходным патрубком 3 выхода газа, сепарационный пакет, выполненный в виде эксцентрично установленного отбойника 4, установленного по ходу вращения газожидкостного потока и представляющего собой цилиндрическую обечайку с вырезом 5 для входа газожидкостного потока внутрь отбойника 4, щелью 6 для отвода отделенной жидкости в верхней части и перфорацией 7 для отвода остатков отделенной жидкости в его нижней части. Отбойник 4 образует с корпусом 1 канал щелевого сопла 8, ограниченного боковыми стенками 9 и направленного в вырез 5 отбойника. Минимальный зазор между отбойником 4 и корпусом 1 составляет 3…5 мм и располагается напротив щелевого сопла 8. В минимальном щелевом зазоре имеется герметичный замок 10. В нижней части сепаратора расположен конденсатосборник 11 с патрубком выхода конденсата 12. Внутри отбойника 4 размещен патрубок выхода газа 3, располагающийся по оси отбойника 4. Межтрубное пространство между корпусом 1 и отбойником 4 в нижней его части ограничено перегородкой 13 с отверстием 14 для слива конденсата вдоль стенки корпуса 1 в конденсатосборник 11. Канал щелевого сопла 8 между корпусом 1 и отбойником 4 в нижней части закрыт перегородкой 13 с отверстиями для слива конденсата (фиг. 1 и фиг. 2).The separator consists of a cylindrical body 1 with an inlet pipe 2 of a gas-liquid mixture and an outlet pipe 3 of a gas outlet, a separation package made in the form of an eccentrically mounted chipper 4, installed along the rotation of the gas-liquid stream and representing a cylindrical shell with a cutout 5 for the gas-liquid stream to enter the chipper 4, a slot 6 for draining the separated liquid in the upper part and perforation 7 for draining the remains of the separated liquid in its lower part. The chipper 4 forms with the housing 1 the channel of the slotted nozzle 8, bounded by the side walls 9 and directed into the cutout 5 of the chipper. The minimum gap between the chipper 4 and the housing 1 is 3 ... 5 mm and is located opposite the slot nozzle 8. There is a tight lock 10 in the smallest gap. There is a condensate collector 11 with a condensate outlet 12 at the bottom of the separator. A gas outlet 3 is located inside the chipper 4 located along the axis of the baffle 4. The annular space between the housing 1 and the bump 4 in its lower part is limited by a partition 13 with an opening 14 for draining condensate along the wall of the housing 1 into the condensate collector 11. Channel slotted nozzle La 8 between the housing 1 and the chipper 4 in the lower part is closed by a partition 13 with holes for draining the condensate (Fig. 1 and Fig. 2).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газожидкостная смесь подается в газожидкостной сепаратор через входной патрубок 2 и ударяется в отбойник 4, при этом крупные капли осаждаются на отбойнике и коагулируются. Затем поток, двигаясь по каналу щелевого сопла 8 между корпусом 1 и отбойником 4, ускоряется, закручивается вдоль поверхности корпуса 1 и через вырез 5 в отбойнике 4 попадает на внутреннюю поверхность отбойника, где продолжает закручиваться в кольцевом канале, образованном отбойником 4 и патрубком выхода газа 3. Крупные капли в потоке под действием сил инерции, сохраняя прямолинейную направленность движения, попадают на стенку корпуса сепаратора и по ней пленкой стекают в щель между отбойником 4 и корпусом 1 скапливаясь возле замка 10 и стекая вдоль него в межтрубное пространство, образованное отбойником 4 и корпусом 1. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении потока в кольцевом канале между отбойником 4 и патрубком выхода газа 3, газожидкостная смесь разделяется на газ и жидкость. Осажденная жидкость удаляется с внутренней поверхности отбойника в межтрубное пространство через щель 6. Таким образом, большая часть жидкости улавливается и отводится в межтрубное пространство в начале сепарации, не контактируя с циркулирующим газовым потоком и не разбрызгиваясь в дальнейшем потоком газа из щелевого сопла 8. Дальнейшее вращение газового потока в кольцевом канале между отбойником 4 и патрубком выхода газа 3 способствует отделению оставшейся в потоке жидкости, которая оседает в виде пленки на отбойнике 4 и движется к нижней части отбойника, где имеются отверстия перфорации 7 прямоугольной формы, сквозь которые уловленная жидкость также отводится в межтрубное пространство между корпусом 1 и отбойником 4. Уловленная жидкость, попавшая в межтрубное пространство, стекает в конденсатосборник 11 через отверстие 14 в перегородке 13 по стенке корпуса 1. На выходе из кольцевого канала между отбойником 4 и патрубком выхода газа 3 поток расширяется, теряя свою скорость, при этом очищенный от жидкости газ находится ближе к центру потока, откуда он попадает в патрубок 3 выхода газа. Уловленная жидкость откачивается из конденсатосборника 11 через патрубок выхода конденсата 12.The gas-liquid mixture is fed into the gas-liquid separator through the inlet pipe 2 and hits the chipper 4, while large drops are deposited on the chipper and coagulated. Then, the flow, moving along the channel of the slotted nozzle 8 between the housing 1 and the chipper 4, is accelerated, twisted along the surface of the housing 1 and through the cutout 5 in the chipper 4 falls on the inner surface of the chipper, where it continues to twist in the annular channel formed by the chipper 4 and the gas outlet 3. Large droplets in the stream under the action of inertia forces, while maintaining a rectilinear direction of motion, fall on the wall of the separator body and flow through it into the gap between the chipper 4 and body 1 accumulating near the lock 10 and flowing into lengthwise into the annular space formed by the chipper 4 and the housing 1. Under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the flow in the annular channel between the chipper 4 and the gas outlet pipe 3, the gas-liquid mixture is separated into gas and liquid. The precipitated liquid is removed from the inner surface of the chipper into the annulus through slit 6. Thus, most of the liquid is trapped and diverted into the annulus at the beginning of separation, not in contact with the circulating gas stream and not subsequently sprayed by the gas stream from the slot nozzle 8. Further rotation the gas flow in the annular channel between the chipper 4 and the gas outlet pipe 3 contributes to the separation of the remaining liquid in the stream, which settles in the form of a film on the chipper 4 and moves to the lower parts of the chipper, where there are rectangular perforations 7, through which the trapped fluid is also diverted to the annulus between the body 1 and the chipper 4. The trapped fluid, which enters the annulus, flows into the condensate collector 11 through the hole 14 in the partition 13 along the wall of the housing 1 . At the outlet of the annular channel between the chipper 4 and the gas outlet pipe 3, the flow expands, losing its speed, while the gas purified from the liquid is closer to the center of the stream, from where it enters the outlet 3 yes gas. The trapped liquid is pumped out of the condensate collector 11 through the condensate outlet 12.

Таким образом, описанный газожидкостный сепаратор позволяет эффективно очищать поток газа как от капельной жидкости, находящейся в газе, так и от жидкости, которая может поступать в патрубок 2 входа газа в виде жидкостных пробок или уже выпавшей из газа жидкости, увлекаемой газом в виде пленки или ручья в сепаратор, без опасения ее разбрызгивания или повреждения элементов сепаратора.Thus, the described gas-liquid separator allows you to effectively clean the gas stream from the droplet liquid in the gas, as well as from the liquid that can enter the nozzle 2 of the gas inlet in the form of liquid plugs or the liquid already drained from the gas, entrained by the gas in the form of a film or stream into the separator, without fear of splashing or damage to the separator elements.

Предлагаемое изобретение находит промышленное применение на нефтяных промыслах для разделения газожидкостной смеси.The present invention finds industrial application in the oil fields for the separation of a gas-liquid mixture.

Claims

A gas-liquid separator comprising a vertical cylindrical body, an inlet, outlet and drain pipe, a separation bag, characterized in that the separation bag is made in the form of an eccentrically mounted chipper installed along the rotation of the gas-liquid stream and representing a cylindrical shell with perforation in the lower part and a cutout, at the same time, the chipper is installed in such a way that it forms a channel of the slotted nozzle bounded by the side walls and directed into the chipper cut-out with the housing; The gap between the chipper and the body contains an airtight lock, the gap being located opposite the slot nozzle, the gas outlet pipe is located in the center of the chipper, and the gap between the chipper and the body is closed by a partition with holes for condensate drain.