RU2236889C1

RU2236889C1 - Entrainment separator

Info

Publication number: RU2236889C1
Application number: RU2003118792/15A
Authority: RU
Inventors: А.А. Ишмурзин (RU); А.А. Ишмурзин; Д.В. Есин (RU); Д.В. Есин; В.Б. Калинина (RU); В.Б. Калинина
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2004-09-27

Abstract

FIELD: separation processes; oil and chemical engineering; removal of drops of light hydrocarbon fractions from gas flows; gas producing, gas refining and petrochemical industries.

SUBSTANCE: proposed entrainment separator has cylindrical housing, partition, two chambers, gas separating contact packing elements and gas cooler; chambers are communicated through outer tube which is used as natural cooler of gas; gas separating contact packing elements are located at inlet of each chamber and at separator outlet; forced gas cooler made in form of radiator is located before separating contact element at separator outlet; separator is also provided with disperser with holes widening in way of flow; gas separating contact packing elements are made in form of detachable cassettes with screen hose attachment; partition dividing housing into two chambers is solid.

EFFECT: enhanced efficiency of removal of drops from gas flow.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использовано для удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков в различных процессах нефтегазодобычи, нефтепереработки и нефтехимии.The invention relates to the oil and chemical engineering and can be used to remove droplets of wide fractions of light hydrocarbons from gas streams in various processes of oil and gas production, oil refining and petrochemicals.

Известна конструкция сепаратора [1], включающего каплеуловитель, каплеотбойник которого выполнен в виде вогнутых по ходу движения потока линз и наклонной перегородки с отверстиями для выхода газа.A known design of the separator [1], which includes a droplet eliminator, the droplet eliminator of which is made in the form of a lens concave in the direction of flow and an inclined partition with gas outlet openings.

Недостатком известного сепаратора с каплеуловителем является несовершенство формы контактного элемента. Вследствие увеличенной линейной скорости газового потока в центре вогнутых линз унос капельной жидкости потоком газа возрастает, что значительно снижает единичную мощность каплеотбойника и увеличивает коэффициент уноса капельной жидкости. Причем в каплеуловителе не создаются условия для перевода в жидкое состояние тех фракций легких углеводородов, которые содержатся в газовом потоке в газообразном состоянии.A disadvantage of the known separator with a droplet eliminator is the imperfection of the shape of the contact element. Due to the increased linear velocity of the gas stream in the center of the concave lenses, the entrainment of the droplet liquid by the gas stream increases, which significantly reduces the unit power of the droplet eliminator and increases the coefficient of entrainment of the droplet liquid. Moreover, in the droplet eliminator, conditions are not created for transferring into the liquid state those fractions of light hydrocarbons that are contained in the gas stream in a gaseous state.

Также известно устройство для отбоя капель жидкости из газовых потоков [2], содержащее корпус со штуцерами, внутри которого расположено основание в виде круга с отверстиями и размещенными в них газосепарационными насадочными модулями в виде цилиндрического корпуса с фланцем и газосепарационным насадочным элементом в виде намотанного в рулон вязаного сетчатого рукава.Also known is a device for eliminating liquid droplets from gas streams [2], comprising a housing with fittings, inside of which is a base in the form of a circle with holes and gas separation nozzle modules placed in them in the form of a cylindrical housing with a flange and a gas separation nozzle in the form of a wound into a roll knitted mesh sleeve.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, большая материалоемкость и связанная с этим низкая эффективность на единицу объема сепаратора-каплеотбойника.The disadvantages of the device are the design complexity, high material consumption and the associated low efficiency per unit volume of the separator-droplet separator.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является сепаратор [3], содержащий цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа. Недостатком прототипа является недостаточно полное использование объема сепаратора, что ограничивает сепарационные возможности аппарата по глубине отбора легких углеводородов.The closest technical solution to the claimed invention (prototype) is a separator [3], containing a cylindrical body, a partition, two chambers, gas separation contact nozzle elements, gas cooler. The disadvantage of the prototype is the insufficient full use of the volume of the separator, which limits the separation capabilities of the apparatus by the depth of selection of light hydrocarbons.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение эффективности и глубины отбора легких углеводородов из газа.The proposed technical solution is aimed at improving the efficiency and depth of selection of light hydrocarbons from gas.

Для этой цели в сепараторе-каплеотбойнике, содержащем цилиндрический корпус, перегородку, две камеры, газосепарационные контактные насадочные элементы, охладитель газа, согласно изобретению камеры сообщены между собой наружной трубкой, являющейся естественным охладителем газа, а газосепарациолнные контактные насадочные элементы расположены на входе каждой камеры и на выходе из сепаратрора, причем перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора расположены принудительный охладитель газа в виде радиатора и диспергатор с расширяющимися по ходу движения потока отверстиями, при этом газосепарационные контактные элементы выполнены в виде съемных кассет с сетчатой рукавной насадкой, а перегородка, разделяющая корпус на две камеры, выполнена сплошной.For this purpose, in a separator-droplet separator containing a cylindrical body, a partition, two chambers, gas separation contact nozzles, a gas cooler, according to the invention of the chamber are interconnected by an outer tube, which is a natural gas cooler, and gas separation contact nozzles are located at the inlet of each chamber and at the outlet of the separator, and in front of the gas separation contact element at the outlet of the separator there is a forced gas cooler in the form of a radiator and rgator with flared downstream flow apertures gazoseparatsionnye wherein the contact elements are designed as removable cassette with mesh tubular nozzle, a partition separating the housing into two chambers, is solid.

Сепаратор-каплеотбойник (фиг.1) состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, который включает в себя входной штуцер 2, выходной штуцер 3, а также состоит из камер 4 и 5. Камера 4 отделена от камеры 5 сплошной съемной перегородкой 6. Перегородка выполнена из листового металла и стянута болтами 7, соединена конденсатором 8, выполненным из трубы с двумя отводами. Внутри сепаратора расположены три каплеотбойника: каплеотбойник 9 на входе в камеру 4, каплеотбойник 10 на входе в камеру 5 и каплеотбойник 11 на выходе из сепаратора, выполненные из сетчатой рукавной насадки (НСР). Впереди каплеотбойника 11 установлены радиатор 12 и диспергатор 13, расположенные последовательно друг за другом. Радиатор подключен к холодной воде входными и выходными штуцерами. Для пропарки сепаратора внутри во всю длину расположен перфорированный трубопровод 14, закрепленный на металлических подставках к днищу сепаратора. Для осмотра и ремонта сепаратора в камере 5 расположен люк-паз 15. Для контроля перепада давления на корпусе 1 сепаратора до каплеотбойника и после расположены штуцера 16 и 17 для установки на них дифманометров, также расположен штуцер 18 для подключения газоуровнительной линии. Для слива жидкости на днище корпуса 1 расположен штуцер 19, а для полного опорожнения сепаратора установлен штуцер 20. К корпусу 1 сепаратора при помощи сварки крепятся монтажные опоры 21, а для монтажа сепаратора имеются монтажные проушины (не показаны).The separator-droplet separator (Fig. 1) consists of a cylindrical body 1, which includes an inlet fitting 2, an outlet fitting 3, and also consists of chambers 4 and 5. The chamber 4 is separated from the chamber 5 by a continuous removable partition 6. The partition is made of sheet metal and pulled together by bolts 7, connected by a capacitor 8 made of a pipe with two branches. Three separators are located inside the separator: a droplet eliminator 9 at the entrance to the chamber 4, a droplet eliminator 10 at the entrance to the chamber 5, and a droplet eliminator 11 at the outlet of the separator made of a mesh sleeve nozzle (NDS). In front of the drop eliminator 11, a radiator 12 and a dispersant 13 are installed, arranged in series one after another. The radiator is connected to cold water inlet and outlet fittings. For steaming the separator inside the entire length is a perforated pipe 14, mounted on metal supports to the bottom of the separator. For inspection and repair of the separator, a hatchway 15 is located in chamber 5. To control the differential pressure on the separator housing 1, before the drip tray and after are located nipples 16 and 17 for installing differential pressure gauges on them, nipple 18 for connecting the gas equalization line is also located. To drain the liquid, the nozzle 19 is located on the bottom of the housing 1, and the nozzle 20 is installed to completely empty the separator. Mounting supports 21 are attached to the separator housing 1 by welding, and there are mounting eyes (not shown) for mounting the separator.

Работа сепаратора-каплеотбойника состоит в следующем. Сепаратор-каплеотбойник с естественным и принудительным охлаждением газа служит для лучшего отделения и улавливания газового конденсата, легких углеводородов и унесенных частиц нефти с газовым потоком. Газ на входе в сепаратор-каплеотбойник проходит первичную очистку, проходя через каплеотбойник 9, изготовленный путем набора блоков из сетчатых насадок определенной ширины. После чего поток газа, ударяясь об перегородку 6 первой камеры, выполненной сплошной, и, отбивая капельки жидкости, направляется вверх, в трубу-конденсатор 8, затем в камеру 5. На выходе из конденсатора также установлен каплеотбойник, который улавливает сконденсировавшиеся при теплообмене с окружающей средой легкие углеводороды. Окончательное улавливание легких углеводородов происходит за счет охлаждения газа при прохождении его через радиаторы с холодной водой.The work of the separator-droplet separator is as follows. Separator-droplet eliminator with natural and forced gas cooling serves to better separate and trap gas condensate, light hydrocarbons and entrained oil particles with a gas stream. The gas at the inlet to the separator-droplet separator undergoes primary cleaning, passing through the droplet eliminator 9, made by a set of blocks of mesh nozzles of a certain width. After that, the gas flow striking the partition wall 6 of the first chamber, made continuous, and beating off droplets of liquid, is directed upward into the condenser pipe 8, then into the chamber 5. At the outlet of the condenser, a droplet collector is also installed, which catches condensed during heat exchange with the surrounding medium light hydrocarbons. The final capture of light hydrocarbons occurs due to the cooling of the gas as it passes through radiators with cold water.

Сплошная перегородка, разделяющая сепаратор на две части, также является отбойником капель жидкости. Капли жидкости, имеющие большую инерционную силу, чем газовый поток, ударяются об сплошную перегородку и за счет селективного смачивания прилипают к ней. Затем по мере накопления на ней стекают в нижнюю часть емкости. Газовый поток направляется вверх к наружной трубе, которая постоянно соприкасается с окружающей средой и поэтому служит теплообменником между газом и холодной окружающей средой.A solid partition dividing the separator into two parts is also a chipper for liquid droplets. Drops of liquid, having a greater inertial force than the gas stream, hit a solid partition and stick to it due to selective wetting. Then, as they accumulate, it flows into the lower part of the tank. The gas flow is directed upward to the outer pipe, which is constantly in contact with the environment and therefore serves as a heat exchanger between the gas and the cold environment.

При прохождении газожидкостной смеси через расширяющиеся по ходу потока отверстия происходит дробление потока. При дроблении потока по мере уменьшения диаметров жидких углеводородных капелек d увеличивается удельная поверхность S_уд, т.е. межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы потокаWhen the gas-liquid mixture passes through the holes expanding along the flow, the flow is crushed. When the flow is crushed, as the diameter of the liquid hydrocarbon droplets d decreases, the specific surface S _beats increases, i.e. interphase surface per unit volume of the dispersed phase of the flow

Известно, что увеличение межфазной поверхности приводит к интенсификации массообменного процесса и существенно сокращает время для достижения равновесного состояния системы при одних и тех же термодинамических условиях. Поэтому эффективное выделение жидкости из газа может быть только при мелкодисперсном состоянии газожидкостной смеси, которое обеспечивается диспергаторами форсуночного типа 13. Взвешенные частицы легких углеводородов оседают на поверхностях сеток каплеотбойника 11 и через дренажный штуцер 19 отводятся в отдельную дренажную емкость (не показана), которая соединена с газоуравнительной линией 18. Газоуровнительная линия служит для массообмена продуктов, находящихся в сепараторе-каплеотбойнике и в дренажной емкости.It is known that an increase in the interfacial surface leads to intensification of the mass transfer process and significantly reduces the time to achieve the equilibrium state of the system under the same thermodynamic conditions. Therefore, the effective release of liquid from gas can only be achieved in the finely dispersed state of the gas-liquid mixture, which is provided by nozzle-type dispersants 13. Suspended particles of light hydrocarbons settle on the surfaces of the screens of the droplet eliminator 11 and are discharged into a separate drainage tank (not shown), which is connected to gas equalizing line 18. The gas equalizing line is used for mass transfer of products located in the separator-droplet separator and in the drainage tank.

Через радиатор циркулирует холодная вода. При смывании холодного радиатора газовый поток дополнительно охлаждается, выделив при этом остатки газового конденсата, который оседает в каплеотбойнике 11. Кроме того, выделившееся в каплеотбойнике 11 тепло постоянно отводится газовым потоком, вследствие чего поверхностная энергия адсорбента (каплеотбойника) не уменьшается. Эффективность по глубине улавливания широких фракций легких углеводородов повышается. Это происходит за счет сохранения свободной энергии поверхностного слоя адсорбента.Cold water circulates through the radiator. When washing off a cold radiator, the gas stream is additionally cooled, while separating the remaining gas condensate that settles in the drop eliminator 11. In addition, the heat released in the drop eliminator 11 is constantly removed by the gas stream, as a result of which the surface energy of the adsorbent (drop eliminator) does not decrease. Efficiency in the depth of capture of wide fractions of light hydrocarbons increases. This is due to the conservation of free energy of the surface layer of the adsorbent.

Изобретение промышленно применимо и может быть использовано на установках подготовки нефти.The invention is industrially applicable and can be used in oil treatment plants.

Использование предложенного изобретения позволит повысит эффективность удаления капель широких фракций легких углеводородов из газовых потоков.Using the proposed invention will increase the efficiency of removing droplets of wide fractions of light hydrocarbons from gas streams.

ЛитератураLiterature

1. Каплеотбойное устройство. Патент RU 2038119, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.1. Kapleotboyny device. Patent RU 2038119, 6 B 01 45/08, BI No. 18, 1995.

2. Каплеотбойное устройство. Патент RU 2038120, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.2. Kapleotboyny device. Patent RU 2038120, 6 В 01 45/08, BI No. 18, 1995.

3. Сепаратор. Патент RU 2038121 RU, 6 В 01 45/08, БИ №18, 1995 г.3. The separator. Patent RU 2038121 RU, 6 В 01 45/08, BI No. 18, 1995.

Claims

1. Separator-droplet separator for removing droplets of wide fractions of light hydrocarbons from gas streams, containing a cylindrical body, a partition, two chambers, gas separation contact nozzle elements, a gas cooler, characterized in that the chambers are interconnected by an outer tube, which is a natural gas cooler, gas separation contact nozzles are located at the inlet of each chamber and at the outlet of the separator, and before the gas separation contact element at the outlet of the separator s forced gas cooler as a heat sink and a dispersant with flared downstream flow apertures.

2. The separator according to claim 1, characterized in that the gas separation contact elements are made in the form of removable cassettes with a mesh sleeve nozzle.

3. The separator according to claim 1, characterized in that the partition dividing the housing into two chambers is solid.