RU2096069C1

RU2096069C1 - Device for gas cleaning

Info

Publication number: RU2096069C1
Application number: RU96115804A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Запорожец; Б.С. Полей; Г.К. Зиберт
Original assignee: Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры"
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: cleaning of gas from liquid particles; applicable in oil and gas producing industry, gas processing, petrochemical, chemical and other industries. SUBSTANCE: the offered device consists of vessel with gas and liquid outlets, gas-liquid mixture inlet, collector and dispersion device made in form of Venturi nozzles. Cross-section area of throat of each successive nozzle is reduced relative to previous one and chamber having holes in nozzle throats are made between external surface of nozzle and collector body. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относиться к устройствам для очистки газа от жидких частиц и может быть использовано в нефтяной, газовой, газоперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to a device for cleaning gas from liquid particles and can be used in the oil, gas, gas processing, petrochemical, chemical and other industries.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является "Устройство для очистки газа" (авт. св. N 614805, кл. B 01 D 45/04, В 01 D 47/00), включающее емкость, в нижней части заполненную жидкостью, патрубки ввода и вывода газа, горизонтальную трубку с отверстиями для жидкости и коллектор, установленный коаксиально с внешней стороны трубки и имеющий в своей нижней части продольные щели, в каждой из которых установлены разгонные устройства (прототип). The closest in technical essence to the proposed technical solution is a "device for gas purification" (ed. St. N 614805, class B 01 D 45/04, 01 D 47/00), including a container filled with liquid in the lower part, gas inlet and outlet nozzles, a horizontal tube with fluid holes and a collector mounted coaxially on the outside of the tube and having longitudinal slots in its lower part, in each of which accelerating devices are installed (prototype).

В данном устройстве газожидкостная смесь направляется из коллектора по трубкам вниз в емкость, где под действием сил гравитации происходит разделение газа и жидкости. Однако при поступлении в этот сепаратор одной или серии жидкостных пробок со скоростью 20 30 м/с разгонные устройства и тупиковый коней коллектора испытывают гидродинамические удары, что приводит к разрушению коллектора, а истечение с высокой скоростью жидкости из коллектора в емкость приводит к сильному волнообразованию и уносу жидкости вместе с газом из устройства. In this device, the gas-liquid mixture is sent from the collector through the tubes down to the tank, where, under the influence of gravitational forces, gas and liquid are separated. However, when one or a series of liquid plugs arrives at this separator at a speed of 20-30 m / s, the accelerating devices and the dead end of the collector’s horses experience hydrodynamic shock, which leads to the destruction of the collector, and the outflow of the liquid from the collector to the tank at high speed leads to strong wave formation and entrainment liquids with gas from the device.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности устройства при очистке высокоскоростного газожидкостного потока, содержащего жидкостные пробки. The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of the device when cleaning a high-speed gas-liquid stream containing liquid plugs.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки газа, содержащем емкость с патрубками вывода газа и жидкости, патрубком ввода газожидкостной смеси, коллектором и разгонными устройствами, разгонные устройства выполнены в виде сопел Вентури, причем площадь поперечного сечения горловины каждого последующего сопла уменьшена относительно предыдущего, а между внешней поверхностью сопел и корпусом коллектора выполнены камеры, имеющие отверстия в горловинах сопел. This goal is achieved by the fact that in a gas purification device containing a container with gas and liquid outlet pipes, a gas-liquid mixture inlet pipe, a collector and booster devices, the booster devices are made in the form of Venturi nozzles, and the cross-sectional area of the neck of each subsequent nozzle is reduced relative to the previous one and between the outer surface of the nozzles and the collector body are made chambers having holes in the necks of the nozzles.

Выполнение разгонных устройств в коллекторе в виде сопел Вентури с камерами, расположенными между внешней поверхностью сопел и внутренней поверхностью коллектора и имеющих отверстия в горловинах сопел, позволяет уменьшить скорость течения по коллектору жидкостной пробки от сопла к соплу, так как кинетическая энергия жидкости расходуется на создание и поддержание вакуума в камерах, причем создаваемая глубина вакуума, а следовательно, и расход энергии потока жидкости пропорциональны величине начальной скорости жидкости. Диссипация кинетической энергии жидкости уменьшает гидродинамические нагрузки на конструкцию в целом и повышает ее надежность. The implementation of the accelerating devices in the manifold in the form of Venturi nozzles with chambers located between the outer surface of the nozzles and the inner surface of the collector and having openings in the nozzle necks allows reducing the flow velocity through the collector of the fluid plug from the nozzle to the nozzle, since the kinetic energy of the fluid is spent on creating and maintaining the vacuum in the chambers, and the created vacuum depth, and hence the energy consumption of the fluid flow are proportional to the value of the initial fluid velocity. The dissipation of the kinetic energy of a liquid reduces the hydrodynamic loads on the structure as a whole and increases its reliability.

Выполнение коллектора с соплами Вентури, площади поперечных сечений горловин которых последовательно уменьшаются от сопла к соплу, позволяет в каждом из сопел разгонять поток до величины скорости его движения в горловине первого сопла. The implementation of the collector with Venturi nozzles, the cross-sectional areas of the necks of which are successively decreasing from the nozzle to the nozzle, allows in each nozzle to accelerate the flow to the speed of its movement in the neck of the first nozzle.

Предлагаемая конструкция разгонных устройств в коллекторе позволяет снизить энергию жидкостной пробки, поступающей в коллектор вместе с газожидкостной смесью, до такой степени, что она не может вызвать ударного разрушающего воздействия на устройство для очистки газа. Жидкость, равномерно отводимая через отверстия коллектора, не вызывает образования брызг в основной емкости, которые могли бы подхватываться газом, поступающим в устройство следом за жидкостной пробкой, и уносится из устройства в выходные патрубки. The proposed design of the booster devices in the collector allows to reduce the energy of the liquid plug entering the collector together with the gas-liquid mixture to such an extent that it cannot cause shock damaging effect on the gas purification device. The liquid evenly discharged through the openings of the collector does not cause the formation of splashes in the main tank, which could be picked up by the gas entering the device after the liquid plug, and is carried away from the device to the outlet pipes.

Таким образом при очистке газа от жидкостных пробок увеличивается надежность и эффективность устройства. Thus, when cleaning gas from liquid plugs, the reliability and efficiency of the device increases.

Заявителю не известно из существующего уровня техники устройств для очистки газа, в которых выполнение разгонных устройств в коллекторе таким образом позволило бы повысить надежность и эффективность работы устройства. The applicant is not aware of the prior art gas purification devices in which the implementation of booster devices in the manifold in this way would improve the reliability and efficiency of the device.

На чертеже представлено устройство для очистки газа в продольном разрезе. The drawing shows a device for gas purification in longitudinal section.

Устройство для очистки газа состоит из емкости 1 с патрубками вывода очищенного газа 2, патрубком вывода жидкости 3, патрубком ввода газожидкостного потока 4, коллектора 5, имеющего в своей нижней части выходные отверстия 6, между которыми соосно с коллектором расположены разгонные устройства 7, выполненные в виде сопел Вентури. Внешняя поверхность каждого сопла и внутренняя поверхность коллектора образуют камеры 8, имеющие отверстия 9 в горловинах 10 сопел, а площадь поперечного сечения горловины каждого последующего сопла уменьшена относительно предыдущего. A gas purification device consists of a tank 1 with purified gas outlet pipes 2, a liquid outlet pipe 3, a gas-liquid stream inlet pipe 4, a manifold 5 having outlet openings 6 in its lower part, between which accelerating devices 7 are arranged coaxially with the collector, made in in the form of venturi nozzles. The outer surface of each nozzle and the inner surface of the collector form chambers 8 having openings 9 in the nozzle necks 10, and the cross-sectional area of the neck of each subsequent nozzle is reduced relative to the previous one.

Устройство для очистки газа работает следующим образом. Высокоскоростной газожидкостной поток, содержащий жидкостные пробки, поступает через входной патрубок 4 в коллектор 5 устройства для очистки газа. В коллекторе газожидкостная пробка попадает в первое разгонное устройство сопло Вентури 7. Так как горловина 10 сопла имеет площадь поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения коллектора, скорость движения жидкости, во время прохождения жидкостной пробки, возрастает, а давление в горловине падает. Вследствие снижения давления в горловине 10 сопла Вентури 7 через отверстие 9 из камеры 8 откачивается газ и в камере создается разряжение. На поддержание разряжения расходуется часть кинетической энергии движущейся жидкости. Кроме того, за счет снижения статического давления в горловине сопла снижается равновесное давление насыщенных паров жидкости. Из жидкости выделяются в виде газовых пузырьков легкокипящие компоненты, движение жидкости переходит в кавитационный режим, которому свойственна диссипация (рассеивание) кинетической энергии. Поскольку при прохождении горловины 10 сопла Вентури 7 происходит снижение кинетической энергии жидкостного потока, скорость движения жидкости вдоль коллектора после сопла уменьшается и часть жидкости под действием силы тяжести выводится из коллектора 5 через выходное отверстие 6, расположенное в нижней части коллектора, в емкость 1. A device for gas purification works as follows. A high-speed gas-liquid stream containing liquid plugs enters through the inlet pipe 4 to the manifold 5 of the gas purification device. In the manifold, the gas-liquid plug enters the first accelerating device of the Venturi nozzle 7. Since the nozzle neck 10 has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the manifold, the fluid velocity increases while the fluid plug is passing through, and the pressure in the neck drops. Due to the decrease in pressure in the neck 10 of the Venturi nozzle 7, gas is pumped out from the chamber 8 through the opening 9 and a vacuum is created in the chamber. A part of the kinetic energy of a moving fluid is spent on maintaining the vacuum. In addition, by reducing the static pressure in the neck of the nozzle, the equilibrium pressure of the saturated vapor of the liquid decreases. Low-boiling components are emitted in the form of gas bubbles, the movement of the liquid passes into the cavitation mode, which is characterized by the dissipation (dispersion) of kinetic energy. Since the kinetic energy of the fluid flow decreases when the throat 10 of the Venturi nozzle 7 passes, the velocity of the fluid along the collector after the nozzle decreases and part of the fluid is discharged from the collector 5 through the outlet 6 located at the bottom of the collector to the tank 1 under the action of gravity.

Движущаяся вдоль коллектора жидкостная пробка поступает во второе сопло Вентури. Несмотря на то что обьем жидкости уменьшился, скорость потока в горловине второго сопла возрастает до величины скорости движения в горловине первого сопла, так как площадь поперечного сечения горловины второго сопла меньше площади поперечного сечения горловины первого сопла. Во втором сопле повторяются те же процессы рассеивания кинетической энергии и торможения, что и в первом. Часть жидкости выводится из коллектора через выходное отверстие 6. The fluid plug moving along the manifold enters the second venturi nozzle. Despite the fact that the volume of liquid has decreased, the flow rate in the neck of the second nozzle increases to the velocity in the neck of the first nozzle, since the cross-sectional area of the neck of the second nozzle is less than the cross-sectional area of the neck of the first nozzle. In the second nozzle, the same processes of dissipation of kinetic energy and braking are repeated as in the first. Part of the fluid is discharged from the manifold through the outlet 6.

Последовательно проходя вдоль коллектора с соплами Вентури 7 и камерами 8, имеющими отверстия в горловинах сопел, площади поперечных сечений которых последовательно уменьшены, жидкостная пробка постепенно теряет свою кинетическую энергию, и в результате истечения через выходные отверстия 6 в коллекторе 5 жидкость равномерно отводится в емкость 1. Таким образом, полностью исключается ударное разрушающее воздействие на устройство для очистки газа, а жидкость, отводимая через выходные отверстия 6, в коллекторе не вызывает образования брызг, которые могут подхватываться и уноситься из емкости 1 в патрубки 2 с потокам газа. Passing sequentially along the manifold with Venturi nozzles 7 and chambers 8 having openings in the nozzle necks, the cross-sectional areas of which are successively reduced, the liquid plug gradually loses its kinetic energy, and as a result of the outflow through the outlet openings 6 in the manifold 5, the liquid is uniformly diverted to the tank 1 Thus, the shock destructive effect on the gas purification device is completely eliminated, and the liquid discharged through the outlet openings 6 in the collector does not cause spray formation, which can be picked up and carried away from the tank 1 into the nozzles 2 with gas flows.

Claims

A gas purification device comprising a container with gas and liquid outlet nozzles, a gas-liquid mixture injection nozzle, a collector and booster devices, characterized in that the booster devices are made in the form of Venturi nozzles, the cross-sectional area of the neck of each subsequent nozzle being reduced relative to the previous one, and between the outer surface of the nozzles and the collector body are chambers having holes in the nozzle necks.