CS223825B2

CS223825B2 - Gas separation device

Info

Publication number: CS223825B2
Application number: CS764478A
Authority: CS
Inventors: Gyoergy Mika; Laslo Paczuk; Zoltan Nagy; Otto Szalai; Kazmer Gudrum; Denes Csako
Original assignee: Orszagos Kuolaj Es Gazipari Tr
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1983-11-25

Abstract

Vynalez se týká zařízení k odlučování kapaliny z plynu tvořeného odstředivým odlučovačem, v jehož stěně je vstupní tryska pro směs plynu a kapaliny a z jehož osového prostoru se odvádí plyn. Vynález řeší zkvalitnění odlučování o snížení investičních nákladů na odlučovací zařízení. Podstata vynálezu spočívá v tom, že odstředivý odlučovač je ve své stěně opatřen nejméně jedním výtokovým otvorem pro kapalinu, který je napojen na odlučovací nádrž, jejíž plynový prostor je propojen s osovým prostorem odstředivého odlučovače, přičemž ve výhodném provedení je výtokový otvor napojen prostřednictvím regulačního ventilu na plynový prostor odlučovací nádrže, napojený na výstupní trubku pro plyn, která vyúsťuje z osového prostoru odstředivého odlučovače.The invention relates to a device for separating liquid from gas formed by a centrifugal separator, in the wall of which there is an inlet nozzle for a gas-liquid mixture and from whose axial space the gas is discharged. The invention solves the problem of improving the quality of separation by reducing the investment costs for the separation device. The essence of the invention lies in the fact that the centrifugal separator is provided in its wall with at least one outlet opening for liquid, which is connected to a separation tank, the gas space of which is connected to the axial space of the centrifugal separator, while in a preferred embodiment the outlet opening is connected via a control valve to the gas space of the separation tank, connected to the outlet pipe for gas, which flows out of the axial space of the centrifugal separator.

Description

Vynalez se týká zařízení k odlučování kapaliny z plynu tvořeného odstředivým odlučovačem, v jehož stěně je vstupní tryska pro směs plynu a kapaliny a z jehož osového prostoru se odvádí plyn.The invention relates to a device for separating liquid from a gas formed by a centrifugal separator, in the wall of which there is an inlet nozzle for a mixture of gas and liquid and from whose axial space gas is discharged.

Vynález řeší zkvalitnění odlučování o snížení investičních nákladů na odlučovací zařízení.The invention solves the improvement of separation by reducing the investment costs of the separating device.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že odstředivý odlučovač je ve své stěně opatřen nejméně jedním výtokovým otvorem pro kapalinu, který je napojen na odlučovací nádrž, jejíž plynový prostor je propojen s osovým prostorem odstředivého odlučovače, přičemž ve výhodném provedení je výtokový otvor napojen prostřednictvím regulačního ventilu na plynový prostor odlučovací nádrže, napojený na výstupní trubku pro plyn, která vyúsťuje z osového prostoru odstředivého odlučovače.SUMMARY OF THE INVENTION The centrifugal separator is provided with at least one liquid outlet opening in its wall, which is connected to a separating tank, the gas space of which is connected to the axial space of the centrifugal separator, and preferably the outlet opening is connected via a control valve. to the gas space of the separator tank, connected to the gas outlet pipe which terminates from the axial space of the centrifugal separator.

Vynález se týká zařízení k odlučování kapaliny z plynu, zejména k odlučování těžkých uhlovodíků a/nebo vody.The invention relates to a device for separating liquid from a gas, in particular for separating heavy hydrocarbons and / or water.

Je známo odlučování kapalných částic ze spojité plynné fáze ve větších odlučovačích pracujících na principu nárazové gravitace, do kterých jsou zabudovány takzvané lapače mlhy k odloučení jemných kapek malého průměru. Na jejich povrchu se tvoří kapalinový film, který účinkem gravitace vtéká do kapalinového prostoru odlučovače.It is known to separate liquid particles from the continuous gas phase in larger impact gravity separators, in which so-called mist traps are incorporated to separate small droplets of small diameter. A liquid film forms on their surface, which flows into the liquid space of the separator by gravity.

Zařízení má sice vysoký stupeň účinnosti, avšak po překročení prahové hodnoty rychlosti proudění se kapalinový film stává hydrodynamicky nestabilní a proud plynu unáší kapalné částice. Tento jev nebylo možno eliminovat a proto byly vyvinuty odstředivé odlučovače, anebo takzvané cyklónové odlučovače, u kterých na kapalné částice působí velká odlučovací síla, tj. tlak na stěnu odlučovače zvýšený působením odstředivé síly při vírovém pohybu směsi kapaliny s plynem. U těchto odlučovačů různých konstrukcí se však kapalina odvádí v podstatě ve stejném směru jako plyn a nepodařilo se zabránit protékání kapaliny do trubky odvádějící plyn.Although the device has a high degree of efficiency, after exceeding the flow velocity threshold, the liquid film becomes hydrodynamically unstable and the gas stream entrains the liquid particles. This phenomenon could not be eliminated and therefore centrifugal separators, or so-called cyclone separators, have been developed in which the liquid particles are subjected to a large separating force, i.e. a pressure on the separator wall increased by the centrifugal force during vortex movement of the liquid-gas mixture. However, in these separators of different designs, the liquid is discharged in substantially the same direction as the gas, and liquid has not been prevented from flowing into the gas discharge tube.

Nedostaky známých zařízení k odlučování kapaliny z plynu jsou odstraněny u zařízení podle vynálezu opatřeného odstředivým odlučovačem, v jehož stěně je vstupní tryska pro směs plynu a kapaliny a z jehož osového prostoru se odvádí plyn.The deficiencies of the known liquid-gas separation devices are eliminated in a device according to the invention provided with a centrifugal separator, in the wall of which there is an inlet nozzle for the gas-liquid mixture and from whose axial space gas is discharged.

Padstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že odstředivý odlučovač je ve své stěně opatřen nejméně jedním výtokovým otvorem pro kapalinu, napojeným na odlučovací nádrž, jejíž plynový prostor je propojen s osovým prostorem odstředivého odlučovače. V jednom výhodném provedení výtokový otvor je napojen prostřednictvím regulačního ventilu na plynový prostor odlučovací nádrže, napojený na výstupní trubku pro plyn, která vyúsťuje z osového prostoru odstředivého odlučovače.The device according to the invention is characterized in that the centrifugal separator is provided in its wall with at least one liquid outlet opening connected to a separating tank, the gas space of which is connected to the axial space of the centrifugal separator. In one preferred embodiment, the outlet orifice is connected by means of a control valve to the gas space of the separator tank, connected to the gas outlet pipe which terminates from the axial space of the centrifugal separator.

Ve druhém výhodném provedení na plynový prostor odlučovací nádrže je napojeno plynové potrubí, které svým druhým koncem ústí dovnitř odstředivého odlučovače v oblasti jeho osového prostoru. Pro účinnější odvádění plynu zbaveného kapaliny a pro kvalitnější oddělování kapaliny od plynu je do osového prostoru odstředivého odlučovače u jeho konce vložena ponorná trubka souosá s vírovou trubkou odstředivého odlučovače, přičemž mezi stěnou vírové trubky a ponornou trubkou je vytvořen prstencový průtokový kanál, do něhož ústí vstupní tryska pro směs plynu a kapaliny, jejíž vzdálenost od konce ponorné trubky je 1,5 X větší, než je vnitřní průměr vírové trubky, který je nejvýše 5 X větší, než je nejmenší průměr ponorné trubky, přičemž je výhodné, když průtokový kanál má radiální délku 2 X menší, než je vnitřní průměr odstředivého odlučovače, který je vytvořen jako rotační těleso s maximálním průměrem od 10 mm do 400 mm, které se kolem ponorné trubky v části její délky kuželovité rozšiřuje, přičemž vrcholový úhel kužele této kuželovité části odstředivého odlučovače je nejvýše 20 stupňů.In a second preferred embodiment, a gas conduit is connected to the gas space of the separator tank and, at its other end, opens into a centrifugal separator in the region of its axial space. For more efficient evacuation of liquid-free gas and for better separation of liquid from gas, a submersible tube coaxial with the vortex tube of the centrifugal separator is inserted into the axial space of the centrifugal separator at its end, an annular flow channel is formed between the vortex tube wall and submersible tube. nozzle for a mixture of gas and liquid having a distance from the end of the immersion tube being 1.5 X greater than the inner diameter of the vortex tube, which is at most 5 X greater than the smallest diameter of the immersion tube, a length 2 X smaller than the inner diameter of the centrifugal separator, which is formed as a rotating body with a maximum diameter of 10 mm to 400 mm, which extends around the immersion tube in a conical portion of its length, the beam is at most 20 degrees.

Výhodou zařízení podle vynálezu v porovnání se známými zařízeními je, že investiční náklady jsou v důsledku malých rozměrů odstředivého odlučovače značně nižší. Za stejnou dobu je možno při libovolné vstupní rychlosti a libovolném poměru množství kapaliny a plynu dosáhnout účinnějšího a lepšího rozdělení plynu a kapaliny. Další předností je možnost účinného oddělování nemísitelných kapalinových fází.An advantage of the device according to the invention compared to known devices is that the investment costs are considerably lower due to the small size of the centrifugal separator. At the same time, a more efficient and better gas / liquid distribution can be achieved at any inlet velocity and at any ratio of liquid to gas. Another advantage is the possibility of effective separation of immiscible liquid phases.

Zařízení podle vynálezu je patrné z popisu a schematického výkresu, na němž jsou na obr. 1 a 2 znázorněna dvě příkladná provedení tohoto zařízení.The device according to the invention can be seen from the description and the schematic drawing, in which two exemplary embodiments of the device are shown in FIGS. 1 and 2.

Podle obr. 1 sa proud plynu obsahujícího kapalinu přivádí vstupní trubkou 1 do odstředivého odlučovače 2. Odstředivý odlučovač 2 sestává z vírové trubky 2a, z trysky 2b, z ponorné trubky 2c, z výpažnice 2d a z z průtokového kanálu 2e.Referring to Fig. 1, the liquid-containing gas stream is fed through the inlet pipe 1 to the centrifugal separator 2. The centrifugal separator 2 consists of a vortex tube 2a, a nozzle 2b, a dip tube 2c, a casing 2d and a flow channel 2e.

Ponorná trubka 2c odstředivého odlučovače 2 je napojena na výstupní trubku 3 pro odvádění plynu.The immersion tube 2c of the centrifugal separator 2 is connected to the outlet tube 3 for evacuating gas.

Na boční stěně odstředivého odlučovače 2 jsou vytvořeny výtokové otvory 4, 5, spojené přes regulační ventil 6 a kapalinové potrubí 7 s plynovým prostorem 8a odlučovací nádrže 8, odlučující kapalinu od plynu.On the side wall of the centrifugal separator 2, outflow openings 4, 5 are connected, connected via a control valve 6 and the liquid line 7 to the gas space 8a of the separating tank 8, separating the liquid from the gas.

Pod plynovým prostorem 8 a odlučovací nádrže 8 se nachází kapalinový prostor 8b. Plynový prostor 8a je spojen plynovým potrubím 9 s výstupní trubkou 3 odvádějící plyn z odstředivého odlučovače 2. Z kapalinového prostoru 8b odlučovací nádrže 8 vyúsťuje odváděči potrubí 11 opatřené ventilem 10.Below the gas space 8 and the separator tank 8 is a liquid space 8b. The gas space 8a is connected by a gas line 9 to an outlet pipe 3 to remove the gas from the centrifugal separator 2. A discharge line 11 provided with a valve 10 emerges from the liquid space 8b of the separation tank 8.

Výpažnice 2d odstředivého odlučovače 2 může být napojena čárkovaně znázorněnou trubkou, opatřenou ventilem na výstupní trubku 3 odvádějící plyn.The casing 2d of the centrifugal separator 2 may be connected by a dotted line, provided with a valve, to a gas outlet pipe 3.

Plyn obsahující kapalinu, přiváděný vstupní trubkou 1, proudí velkou rychlostí tryskou 2b do vírové trubky 2a odstředivého odlučovače. Kapalina odlučující se na stěně vírové trubky 2a odstředivého odlučovače 2 se odvádí výtokovými otvory 4, 5 pres regulační ventil 6 do kapalinového potrubí 7. Množství plynu odváděné spolu s kapalinou se nastavuje regulačním ventilem 6. Regulační ventil 6 je nutný z toho důvodu, že při turbulentním proudění vysoké rychlosti, povrch kapaliny točící se na stěně vírové trubky 2a, není geometricky definovatelný. Je však žádoucí, aby se pokud možno odstranila z vírové trubky 2a všechna kapalina, a to i v tom případě, kdy se přitom ztrácí určité množství plynu.The liquid-containing gas supplied by the inlet pipe 1 flows at high speed through the nozzle 2b into the vortex pipe 2a of the centrifugal separator. The liquid separating on the wall of the vortex tube 2a of the centrifugal separator 2 is discharged through the outlet openings 4, 5 via the control valve 6 into the fluid line 7. The amount of gas discharged with the liquid is adjusted by the control valve 6. The control valve 6 is necessary by the turbulent flow of high velocity, the surface of the liquid rotating on the wall of the vortex tube 2a is not geometrically definable. However, it is desirable to remove all liquid from the vortex tube 2a as far as possible, even when some gas is lost.

Odsátí kapaliny je způsobeno rozdílem tlaku v otáčejícím se proudu plynu. Rozdílu tlaku se využije tím, že proud, odváděný vý223823 tokovými otvory 4, 5, se spojuje přes plynový prostor 8a odlučovací nádrže 8, v níž se odděluje kapalina od plynu, s výstupní trubkou 3 odstředivého odlučovače 2. V důsledku víření vzniká na vnitřní stěně odstředivého odlučovače 2 vysoký tlak, který způsobuje vytlačování proudu kapaliny s plynem výtokovými otvory 4, S do plynového prostoru 8a odlučovací nádrže 8 a další proudění plynu do výstupní trubky 3 odvádějící z odstředivého odlučovače 2 plyn o nižším tlaku.The liquid suction is caused by the pressure difference in the rotating gas stream. The pressure difference is utilized by connecting the current discharged through the apertures 4, 5 through the gas space 8a of the separating tank 8, in which the liquid is separated from the gas, to the outlet pipe 3 of the centrifugal separator 2. of the centrifugal separator 2, high pressure, which causes the flow of gas liquid through the outlet openings 4, S to be pushed into the gas space 8a of the separator tank 8 and further gas flow into the outlet pipe 3 discharging the lower pressure gas from the centrifugal separator.

V odlučovací nádrži 8 se plyn zbavuje kapaliny a přichází do výstupní trubky 3 už bez kapalných částic a odtud se pak odvádí. Kapalina nahromaděná v odlučovací nádrži 8 se odstraní po otevření ventilu 10 odváděcím potrubím 11.In the separator tank 8, the gas is drained and enters the outlet pipe 3 without liquid particles and is then discharged. The liquid accumulated in the separation tank 8 is removed after opening the valve 10 via the discharge line 11.

» U zařízení podle obr. 1 činí vzdálenost mezi koncem ponorné trubky 2c pro odvádění plynu a rovinou trysky 2b l,5násobek vnitřního průměru vírové trubky 2a, přičemž nejmenší průměr ponorné trubky 2c je nejméně pětkrát menší než vnitřní průměr odstředivého odlučovače 2. Při takovém uspořádání nevzniká žádné parazitní proudění.In the device of FIG. 1, the distance between the end of the gas discharge pipe 2c and the nozzle plane 2b is 1.5 times the inside diameter of the swirl pipe 2a, the smallest diameter of the pipe 2c being at least five times smaller than the inner diameter of the centrifugal separator 2. there is no parasitic flow.

Odstředivý odlučovač 2 je účelně rotačním tělesem, jehož největší vnitřní průměr je 10 až 400 mm, vrcholový úhel jeho kuželového konce činí nejvýše 20° a radiální délka jeho průtokového kanálu 2e je poloviční oproti vnitřnímu průměru vírové trubky 2a.The centrifugal separator 2 is expediently a rotary body having a maximum inner diameter of 10 to 400 mm, a cone end angle of at most 20 ° and a radial length of its flow channel 2e being half that of the swirl tube 2a.

Tímto uspořádáním se dosáhne dvojího cíle. Jednak se hydrodynamická stabilita kapaliny zvýší tím, že se zřeďuje kapalinový film, jednak se zabrání protékání kapaliny do ponorné trubky 2c.This arrangement achieves a dual objective. On the one hand, the hydrodynamic stability of the liquid is increased by diluting the liquid film, and on the other hand, the flow of liquid into the immersion tube 2c is prevented.

V provedení podle obr. 2 ústí tryska 2b vstupní trubky 1 tangenciálně dovnitř vodorovné vírové trubky 2a u obvodu jejího uzavřeného čelního konce. Na opačné straně se vírová trubka 2a kuželovité rozšiřuje a za kuželovitým úsekem pokračuje válcová koncová část, která je na druhém čelním konci vírové trubky 2a uzavřena. Na této straně , zasahuje dovnitř vírové trubky 2a ponorná trubka 2c, jejíž vnitřní konec přečnívá uvnitř vírové trubky 2a do její válcové části v, ze menší průřez jejího kuželovitého úseku.In the embodiment of FIG. 2, the nozzle 2b of the inlet pipe 1 opens tangentially inside the horizontal vortex pipe 2a at the periphery of its closed front end. On the other hand, the vortex tube 2a widens conically and beyond the conical section continues a cylindrical end portion which is closed at the other front end of the vortex tube 2a. On this side, the immersion tube 2c extends inside the swirl tube 2a, the inner end of which extends inside the swirl tube 2a into its cylindrical portion v, from a smaller cross-section of its conical section.

Část ponorné trubky 2c, která je uvnitř kuželovitého úseku vírové trubky 2a, tvoří spoIu se svou shora uvedenou koncovou přečnívají částí souvislý kuželovitý úsek s vrcholovým úhlem kužele menším než je vrcholový úhel kužele kuželovitého úseku vírové trubky 2a. Uvnitř válcové koncové části vírové trubky 2a je tvar ponorné trubky 2c válcový.The portion of the dip tube 2c that is within the tapered section of the vortex tube 2a forms a continuous tapered portion with its aforementioned end portion with a cone tip angle less than the tapered cone angle of the tapered section of the vortex tube 2a. Inside the cylindrical end portion of the vortex tube 2a, the shape of the immersion tube 2c is cylindrical.

Z prstencového prostoru průtokového kanálu mezi ponornou trubkou 2c a vírovou trubkou 2a v její válcové koncové části vyúsťuje výtokový otvor 4, který je spojen kapalinovým potrubím 7 s plynovým prostorem 8a odlučovací nádrže 8.Out of the annular space of the flow channel between the immersion tube 2c and the vortex tube 2a in its cylindrical end portion, an outlet opening 4 is connected, which is connected by the liquid line 7 to the gas space 8a of the separating tank 8.

Směs plynu s kapalinou proudí vstupní trubkou 1 a je usměrňována tryskou 2b tangenciálně dovnitř odstředivého odlučovače 2. Kapalina obsažená v plynu naráží působením odstředivé síly na stěnu vírové trubky 2a. Potom teče kapalina spolu s částí plynu prstencovým průtokovým kanálem 2e a vytéká kapalinovým potrubím 7 do plynového prostoru Sa odlučovací nádrže 8. V odlučovací nádrži 8 se kapalina oddělí od plynu.The gas-liquid mixture flows through the inlet tube 1 and is directed through the nozzle 2b tangentially inside the centrifugal separator 2. The liquid contained in the gas impinges on the wall of the vortex tube 2a by centrifugal force. Thereafter, the liquid, together with a portion of the gas, flows through the annular flow channel 2e and flows through the liquid line 7 into the gas space SA of the separation tank 8. In the separation tank 8, the liquid is separated from the gas.

V odstředivém odlučovači 2 se spolu nemísitelné kapalinové fáze spojí a v odlučovací nádrži 8 se rozdělí. V kapalinovém prostoru 8b odlučovací nádrže 8 se mohou tyto kapalinové fáze rozdělit tím způsobem, že se do odlučovací nádrže 8, tj. do kapalinového prostoru 8b umístí nádržka 12, jejíž dno leží výše než dno kapalinového prostoru 8b odlučovací nádrže 3.In the centrifugal separator 2, the immiscible liquid phases are combined together and separated in the separator tank 8. In the liquid space 8b of the separating tank 8, these liquid phases can be separated by placing a reservoir 12, the bottom of which is higher than the bottom of the liquid space 8b of the separating tank 3, into the separating tank 8, i.e. the liquid space 8b.

Na nádržku 12 je napojeno přídavné odváděči potrubí 14 opatřené ventilem 13.An additional discharge line 14 provided with a valve 13 is connected to the reservoir 12.

Těžší kapalinová fáze protéká odváděcím potrubím 11 opatřeným ventilem 10, zatímco lehčí fáze protéká přídavným odváděcím potrubím 14 s přídavným ventilem 13.The heavier liquid phase flows through the discharge line 11 provided with the valve 10, while the lighter phase flows through the additional discharge line 14 with the additional valve 13.

Plynový prostor 8a odlučovací nádrže 8 je spojen s plynovým potrubím 9, které ústí svým druhým koncem dovnitř odstředivého odlučovače 2 v oblasti jeho osového prostoru.The gas space 8a of the separator tank 8 is connected to the gas line 9, which opens at its other end into the centrifugal separator 2 in the region of its axial space.

Proud kapaliny s plynem teče z odstředivého odlučovače 2 do odlučovací nádrže 8 a plyn zbavený zde kapaliny proudí pak plynovým potrubím 9 do osového prostoru odstředivého odlučovače 2. Pomocí tohoto zařízení se může oddělit například gazolin od zemního plynu.The gas-liquid stream flows from the centrifugal separator 2 to the separator tank 8 and the liquid-free gas then flows through the gas line 9 into the axial space of the centrifugal separator 2. By means of this device, for example, gazoline can be separated from natural gas.

Claims

Apparatus for separating a liquid from a gas consisting of a centrifugal separator, in the wall of which there is an inlet nozzle for a mixture of gas and liquid and from whose axial space gas is discharged, characterized in that the centrifugal separator (2) has at least one outlet opening ( 4, 5) for a liquid which is connected to a separation tank (8), the gas space (8a) of which is connected to the axial space of the centrifugal separator (2).

2. Equipment according to claim 1, characterized in that:

OF THE INVENTION that the outlet orifice (4, 5) is connected via a control valve (6J) to the gas space (8a) of the separator tank (8), which is connected to a gas outlet pipe (3) which extends from the axial space of the centrifugal separator (2).

Device according to claim 1, characterized in that a gas line (9) is connected to the gas space (8a) of the separating tank (8) and, at its other end, opens into the central separator (22) in the region of its axial space.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that an immersion tube (2cj) coaxial with the vortex tube (2a) of the centrifugal separator (2) is inserted into the axial space of the centrifugal separator (2) at its end. ) and an annular flow channel (2e) is formed in the submersible tube (2c), into which an inlet nozzle (2b) for the gas-liquid mixture opens, whose distance from the end of the submersible tube (2c) is

1.5X greater than the inner diameter of the vortex tube (2a), which is at most 5X greater than the smallest diameter of the immersion tube (2c).

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the flow channel (2e) has a radial length 2X smaller than the inner diameter of the centrifugal separator (2), which is designed as a rotating body with a maximum diameter of 10 mm to 400 mm. which extends conically along the submerged tube (2c) over a portion of its length, the cone angle of the conical portion of the centrifugal separator (2) being at most 20 °.

1 sheet of drawings