RU2060790C1

RU2060790C1 - Safety trap

Info

Publication number: RU2060790C1
Application number: RU94007337A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Диденко
Original assignee: Владимир Степанович Диденко
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: mounting bars of safety trap are placed horizontally one above another, separating members with similar gaps are disposed in inclined planes and are attached by some ends to mounting bars, other ends are linked with safety trap housing. In this case points of attaching separating members to mounting bars are higher as far as flow is concerned than points of attaching members to safety trap housing. Liquid trap is made as ring-shaped chute along lower part of housing wall of safety trap. Separating members disposed in different planes can be oriented in horizontal projection to each other at angle up to 10 deg. in order to increase catching capability. EFFECT: enhanced quality of gas cleaning (drying). 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сепарации капельной жидкости и может быть использовано во всех отраслях промышленности для повышения качества очистки (осушки) газа, например, в нефтяной отрасли на промысловых сепарационных установках. The invention relates to devices for the separation of droplet liquid and can be used in all industries to improve the quality of gas purification (dehydration), for example, in the oil industry in field separation plants.

Известен сепаратор капельной жидкости содержит корпус, каплеприемные воронки, соединенный с ними сливной патрубок и сепарирующие элементы, выполненные в виде прутков или струн, одни концы которых закреплены по периметру стержня, а другие по периметру корпуса, при этом точки крепления элементов к стержню расположены ниже по потоку точек крепления к корпусу. При движении газожидкостной смеси по сепаратору между стенкой корпуса и каплеприемными воронками капельки жидкости, осевшие на сепарирующих элементах, в виде пленки под действием гравитационных сил перемещаются внутрь каплеприемных воронок и стекают в сливной патрубок. При этом поток обтекает каплеприемные воронки, создавая внутри них зоны пониженного давления, благодаря чему предположительно интенсифицируется подсос жидкости с поверхности тел осаждения. A known drip liquid separator comprises a housing, droplet collection funnels, a drain pipe connected to them, and separating elements made in the form of rods or strings, some ends of which are fixed along the perimeter of the rod and others along the perimeter of the housing, while the points of attachment of the elements to the rod are located lower the flow of attachment points to the housing. When the gas-liquid mixture moves along the separator between the wall of the housing and the drop-receiving funnels, droplets of liquid deposited on the separating elements, in the form of a film, move under the influence of gravitational forces inside the drop-collecting funnels and flow into the drain pipe. In this case, the stream flows around the drop-through funnels, creating zones of reduced pressure inside them, due to which the liquid suction from the surface of the sedimentation bodies is supposedly intensified.

В этом сепараторе капельной жидкости каплеприемные воронки расположены вдоль центральной оси корпуса сепаратора и перекрывают часть его поперечного сечения, тем самым снижая площадь проходного сечения сепаратора. Сепарирующие элементы, выполненные в виде прутков или струн, имеют радиальное расположение, что не обеспечивает постоянного зазора между ними по длине (по радиусу сепаратора). Зазор между соседними струнами у стенки сепаратора и вблизи от каплеприемной воронки отличается в несколько раз. Это приводит к снижению улавливающей способности сепаратора в периферийной зоне и излишней загруженности струнами центральной зоны, что при отсутствии технологической целесообразности снижает площадь проходного сечения сепаратора и увеличивает сопротивление газовому потоку. Не принят во внимание и тот важный факт, что при ударе части потока газожидкостной смеси о периферийную внешнюю поверхность каплеприемной воронки направление движения этой части потока меняется на встречное по отношению к направлению перемещения пленки уловленной жидкости по струнам. В связи с этим дренирующая способность наиболее загруженных нижних концевых участков струн в итоге снижается, что приводит к уменьшению скорости стекания жидкости, утолщению пленки и возможному срыву ее с сепарирующего элемента. In this droplet separator, droplet collection funnels are located along the central axis of the separator body and overlap part of its cross section, thereby reducing the area of the separator through passage. The separating elements, made in the form of rods or strings, have a radial arrangement, which does not provide a constant gap between them along the length (along the radius of the separator). The gap between adjacent strings at the separator wall and close to the drip funnel differs several times. This leads to a decrease in the collecting ability of the separator in the peripheral zone and excessive load on the strings of the central zone, which, in the absence of technological feasibility, reduces the cross-sectional area of the separator and increases the resistance to gas flow. The important fact is not taken into account that when a part of the gas-liquid mixture stream hits the peripheral outer surface of the drop-receiving funnel, the direction of movement of this part of the stream changes to the direction opposite to the direction of movement of the trapped liquid film along the strings. In this regard, the drainage ability of the most loaded lower end sections of the strings eventually decreases, which leads to a decrease in the rate of liquid runoff, thickening of the film and its possible breakdown from the separating element.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности сепарации, расширение диапазона стабильности работы, увеличение производительности каплеуловителя. The objective of the invention is to remedy these disadvantages and increase the efficiency of separation, expanding the range of stability, increasing the productivity of the drip tray.

Это достигается тем, что в каплеуловителе, имеющем корпус, монтажные стержни, сепарирующие элементы, жидкостную ловушку, сливную трубу, монтажные стержни размещены горизонтально друг над другом, сепарирующие элементы с одинаковыми зазорами расположены в наклонных плоскостях и присоединены одними концами к монтажным стержням, другими к корпусу каплеуловителя, при этом точки присоединения сепарирующих элементов к монтажным стержням находятся выше по потоку точек присоединения элементов к корпусу каплеуловителя, а жидкостная ловушка выполнена в виде кольцевого желоба вдоль нижней части стенки корпуса каплеуловителя. Для повышения улавливающей способности сепарирующие элементы, расположенные в разных плоскостях, могут быть ориентированы в горизонтальной проекции друг к другу под углом до 10^о (по виду сверху).This is achieved by the fact that in a droplet eliminator having a housing, mounting rods, separating elements, a liquid trap, a drain pipe, mounting rods are placed horizontally one above the other, the separating elements with equal gaps are located in inclined planes and connected at one end to the mounting rods, the other to the case of the droplet eliminator, while the points of attachment of the separating elements to the mounting rods are upstream of the points of attachment of the elements to the body of the droplet eliminator, and the liquid trap filled in the form of an annular groove along the lower part of the wall of the droplet eliminator body. To increase the capture ability, separating elements located in different planes can be oriented in horizontal projection to each other at an angle of up to 10 ^about (top view).

Размещение монтажных стержней горизонтально друг над другом позволяет распределить сепарирующие элементы параллельно на одинаковом расстоянии друг от друга по всей их длине и таким образом создать равномерно заполненное сепарирующими элементами пространство, что обеспечивает качественно одинаковую улавливающую способность системы по всему объему каплеуловителя. Расположение сепарирующих элементов с уклоном от монтажных стержней к корпусу каплеуловителя позволяет использовать внутреннюю стенку корпуса для стока уловленной капельной жидкости в пленочном состоянии в жидкостную ловушку. Выполнение жидкостной ловушки в виде кольцевого желоба вдоль нижней части стенки корпуса каплеуловителя обеспечивает прием всей стекающей по стенке корпуса жидкости без уменьшения проходного рабочего сечения каплеуловителя, при этом используют лишь один каплеприемный элемент. Ориентация сепариру- ющих элементов, прикреплеенных к разным монтажным стержням, под углом друг к другу в горизонтальной проекции (по виду сверху), позволяет создать на пути потока сетчатое пространство, что усиливает улавливающую способность системы в целом. Placing the mounting rods horizontally one above the other allows you to distribute the separating elements in parallel at the same distance from each other along their entire length and thus create a space uniformly filled with separating elements, which ensures a qualitatively identical collecting capacity of the system throughout the entire volume of the droplet eliminator. The location of the separating elements with a slope from the mounting rods to the droplet eliminator body allows the inner wall of the housing to be used to drain the trapped droplet liquid in a film state into a liquid trap. Performing a liquid trap in the form of an annular groove along the lower part of the wall of the droplet eliminator body ensures reception of the entire liquid flowing down the wall of the droplet eliminator body without decreasing the flow area of the droplet eliminator, and only one dropping element is used. Orientation of the separating elements attached to different mounting rods, at an angle to each other in horizontal projection (as viewed from above), allows you to create mesh space in the flow path, which enhances the trapping ability of the system as a whole.

На фиг. 1 изображен общий вид каплеуловителя, смонтированного на газожидкостном нефтепромысловом сепараторе, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид сбоку. In FIG. 1 shows a General view of a droplet eliminator mounted on a gas-liquid oil field separator, section; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 side view.

Условные обозначения: Г газ, Ж жидкость. Legend: G gas, G liquid.

В приведенном примере каплеуловитель смонтирован на газовом патрубке газожидкостного нефтепромыслового сепаратора и подсоединен к газопроводу. Непосредственно каплеуловитель состоит из корпуса 1, монтажных стержней 2, сепарирующих элементов 3, жидкостной ловушки 4, сливной трубы 5 и опорных стоек 6. Поперечное сечение корпуса каплеуловителя может иметь разнообразные формы, например, круглую, квадратную и др. В приведенном примере представлена круглая форма. Монтажные стержни 2 крепят непосредственно к корпусу каплеуловителя или к опорным стойкам 6. Сепарирующие элементы 3 верхними концами жестко прикреплены к монтажным стержням 2 параллельными рядами на одинаковом расстоянии друг от друга в плоскостях, имеющих уклон в противоположные стороны от монтажных стержней. Угол уклона плоскостей определяют для каждого конкретного случая отдельно. Он зависит от свойств улавливаемой капельной жидкости, скорости газожидкостного потока, свойств сепарирующих элементов. Нижними концами сепарирующие элементы присоединены к стенке корпуса каплеуловителя 1. Сепарирующие элементы, расположенные в разных плоскостях могут быть сориентированы в виду сверху под небольшим углом (до 10^о) друг к другу. Это позволяет создать сеточную систему из сепарирующих элементов и повысить ее улавливающие свойства. В конкретном примере для простоты изображения этот угол принят равным 0^о.In the above example, a droplet eliminator is mounted on the gas pipe of the gas-liquid oilfield separator and connected to the gas pipeline. The droplet eliminator itself consists of a housing 1, mounting rods 2, separating elements 3, a liquid trap 4, a drain pipe 5, and support posts 6. The cross section of the droplet eliminator body may have various shapes, for example, round, square, etc. In the given example, a round shape . The mounting rods 2 are attached directly to the drip eliminator body or to the supporting posts 6. The separating elements 3 with their upper ends are rigidly attached to the mounting rods 2 in parallel rows at equal distances from each other in planes that slope in opposite directions from the mounting rods. The angle of inclination of the planes is determined for each specific case separately. It depends on the properties of the trap dropping liquid, the gas-liquid flow rate, and the properties of the separating elements. Lower ends of the separating elements are attached to the wall separating the housing 1. eliminator elements arranged in different planes may be oriented in the top view at a small angle ^(about 10) to each other. This allows you to create a grid system of separating elements and improve its trapping properties. In a specific example, for simplicity of the image, this angle is taken equal to 0 ^about .

При достаточной жесткости материала сепарирующие элементы могут не прикрепляться жестко к корпусу тем более, что их плотному контакту со стенкой будет способствовать подъемная сила газожидкостного потока (в отличие от известного устройства, где подъемная сила создает обратный эффект). Жидкостная ловушка 4 выполнена в виде желоба, одной из боковых стенок которого является стенка корпуса каплеуловителя. With sufficient rigidity of the material, the separating elements may not be attached rigidly to the housing, all the more so because the lifting force of the gas-liquid flow will contribute to their close contact with the wall (unlike the known device, where the lifting force creates the opposite effect). The liquid trap 4 is made in the form of a trough, one of the side walls of which is the wall of the droplet eliminator body.

Ширина ловушки незначительна (несколько миллиметров) и, как правило, укладывается в разницу радиусов газового патрубка нефтепромыслового сепаратора и корпуса каплеуловителя, а поэтому не создает дополнительного сопротивления газожидкостному потоку. Сливная трубу 5 одним концом прикреплена к газожидкостной ловушке, а другой ее конец предпочтительно должен входить под уровень жидкости или в зону низких скоростей газожидкостного потока. The width of the trap is insignificant (a few millimeters) and, as a rule, fits into the difference between the radii of the gas pipe of the oil field separator and the droplet eliminator body, and therefore does not create additional resistance to gas-liquid flow. The drain pipe 5 is attached at one end to a gas-liquid trap, and its other end should preferably enter below the liquid level or into the zone of low gas-liquid flow rates.

Каплеуловитель работает следующим образом. Drop eliminator works as follows.

При движении по каплеуловителю газового потока с содержанием капельной жидкости капельки, сталкиваясь с сепарирующими элементами 3, осаждаются на них, образуя пленку. Уловленная жидкость в виде пленки под действием гравитационных сил перемещается к стенке корпуса каплеуловителя 1. При этом при больших скоростях газожидкостного потока пленочная жидкость увлекается в кормовую часть сепарирующих элементов в зону пониженных давлений и в основной своей массе перемещается вниз к стенке в этой зоне. When moving along the drip trap of a gas stream with a droplet liquid content, droplets, colliding with the separating elements 3, are deposited on them, forming a film. Under the influence of gravitational forces, the trapped liquid in the form of a film moves to the wall of the droplet eliminator body 1. In this case, at high gas-liquid flow velocities, the film liquid is entrained in the aft part of the separating elements to the low pressure zone and in its bulk moves down to the wall in this zone.

Поэтому для таких случаев целесообразно использовать в качестве сепарирующих элементов тела обтекания с углублениями в кормовой части. Therefore, for such cases, it is advisable to use as a separating element of the body flow around the recesses in the stern.

При низких скоростях пленка может распределяться равномерно по поверхности сепарирующих элементов или иметь утолщение за счет действия гравитационных сил в нижней части. At low speeds, the film can be distributed evenly over the surface of the separating elements or have a thickening due to the action of gravitational forces in the lower part.

Для этих случаев могут использоваться сепарирующие элементы круглого профиля. Срыв пленки при низких скоростях газожидкостного потока и вторичный унос капельной жидкости предотвращают с помощью подбора диаметра и угла наклона сепарирующих элементов. Следует учесть, что толщина пленки увеличивается по длине от монтажного стержня до стенки корпуса каплеуловителя. Достигнув стенки корпуса, уловленная жидкость образует пленку на поверхности стенки и под действием гравитационных сил стекает в жидкостную ловушку, откуда через сливную трубу 5 возвращается в жидкостную зону рабочего аппарата, например, газожидкостного промыслового сепаратора, или в специальный накопитель уловленной жидкости. Нужно отметить, что дренирующую способность каплеуловителя усиливает низкочастотная вибрация его элементов, возникающая при движении неоднородного по структуре и режиму газожидкостного потока. For these cases, round profile separators can be used. Tearing of the film at low gas-liquid flow rates and secondary ablation of the dropping liquid is prevented by selecting the diameter and angle of inclination of the separating elements. It should be noted that the film thickness increases in length from the mounting rod to the wall of the droplet eliminator body. Having reached the body wall, the trapped liquid forms a film on the wall surface and, under the influence of gravitational forces, flows into a liquid trap, from where it returns through the drain pipe 5 to the liquid zone of the working apparatus, for example, a gas-liquid field separator, or to a special reservoir of trapped liquid. It should be noted that the drainage ability of the droplet eliminator is enhanced by the low-frequency vibration of its elements, which occurs when the gas-liquid flow is inhomogeneous in structure and mode.

Предлагаемый каплеуловитель устанавливают на выходе газа, несущего капельную жидкость, из аппарата, например, из нефтепромыслового сепаратора, перед поступлением газа из газопровода на компрессорную станцию и в других случаях, требующих очистки газа от капельной жидкости. The proposed droplet eliminator is installed at the outlet of the gas carrying the dropping liquid from the apparatus, for example, from the oil field separator, before the gas enters from the gas pipeline to the compressor station and in other cases requiring gas purification from the dropping liquid.

Claims

1. A droplet eliminator comprising a housing, mounting rods, separating elements, a liquid trap, a drain pipe, characterized in that the mounting rods are placed horizontally one above the other, the separating elements with equal gaps are located in inclined planes and connected at one end to the mounting rods, the other to the droplet eliminator body, wherein the attachment points of the separating elements to the mounting rods are upstream of the attachment points of the elements to the droplet eliminator body, and the liquid trap polyene in the form of an annular trough along the bottom wall of the casing eliminator.

2. Drop eliminator according to claim 1, characterized in that the separating elements located in different planes are oriented in a horizontal projection to each other at an angle of up to 10 ^o .