RU2552438C2 - Gas separation method and device for its implementation - Google Patents
Gas separation method and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552438C2 RU2552438C2 RU2013138654/05A RU2013138654A RU2552438C2 RU 2552438 C2 RU2552438 C2 RU 2552438C2 RU 2013138654/05 A RU2013138654/05 A RU 2013138654/05A RU 2013138654 A RU2013138654 A RU 2013138654A RU 2552438 C2 RU2552438 C2 RU 2552438C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- separation
- liquid
- section
- inertial
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Группа изобретений относится к газовой, газоперерабатывающей, химической, нефтяной промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и механических примесей из газового потока, например, в схемах подготовки газа к транспорту, на промысловых объектах в период падающего пластового давления, подключения дожимных компрессорных станций (ДКС), в схемах отбора из подземных хранилищ газа (ПХГ).The group of inventions relates to the gas, gas processing, chemical, and petroleum industries and can be used in processes and apparatuses for separating liquids and solids from a gas stream, for example, in schemes for preparing gas for transport, at field facilities during a period of falling reservoir pressure, and connecting booster pumps compressor stations (BCS), in the schemes of extraction from underground gas storages (UGS).
Известны способ и устройства сепарации газа по монографии А.И. Гриценко, В.А. Истомин, А.Н. Кульков, Р.С. Сулейманов «Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России», Москва ОАО издательство «Недра» 1999 (стр. 341-345, рис. 7.21., 7.22.), стр. 474, по которому сырой газ до подачи на дожимные компрессорные станции подают последовательно на сепараторы первичные или сепараторы-пылеуловители, где производят грубое отделение пластовой жидкости (воды с примесями солей и углеводородного конденсата) и механических примесей, после чего газ подают на фильтр-сепараторы для тонкой очистки газа от мелкодисперсных капель жидкости и твердых частиц для исключения отложения солей на лопатках нагнетателя-компрессора газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16-55 и исключения их эрозии.A known method and device for gas separation according to the monograph of A.I. Gritsenko, V.A. Istomin, A.N. Kulkov, R.S. Suleymanov “Collection and field preparation of gas in the northern fields of Russia”, Moscow OJSC Nedra Publishing House 1999 (p. 341-345, fig. 7.21., 7.22.), P. 474, according to which the raw gas is supplied to booster compressor stations they are fed sequentially to primary or dust separators, where coarse separation of formation fluid (water with impurities of salts and hydrocarbon condensate) and mechanical impurities is performed, after which gas is fed to filter separators for fine gas purification from fine liquid droplets and solid parts to avoid salt deposits on the blades of the supercharger-compressor pumping unit GPA-C-16-55 and avoid their erosion.
Недостатками этого способа сепарации являются:The disadvantages of this separation method are:
- наличие двух ступеней сепарации - первичной и ступени фильтрации газа, что требует увеличенных площадей застройки, увеличения протяженности трубопроводной обвязки, дополнительной арматуры и приборов контроля и автоматики;- the presence of two stages of separation - the primary and the stage of gas filtration, which requires increased building areas, an increase in the length of the piping, additional fittings and control and automation devices;
- наличие ступени фильтрации, подверженной забиванию, для непрерывной работы установки требует применения резервной ступени фильтрации - резервных аппаратов, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты;- the presence of a filtration stage prone to clogging, for the continuous operation of the installation requires the use of a backup filtration stage - backup devices, which increases capital and operating costs;
- повышенное и изменяющееся от времени эксплуатации гидравлическое сопротивление фильтрующей ступени увеличивает энергетические затраты на сжатие газов;- the increased and changing from the operating time the hydraulic resistance of the filter stage increases the energy costs of gas compression;
- недостаточная эффективность сепарации требует применения промывочных аппаратов или секций для снижения содержания солей.- insufficient separation efficiency requires the use of washing devices or sections to reduce the salt content.
Известные устройства:Known devices:
- первичный сепаратор включает секции центробежной сепарации и секцию сепарации на объемной пористой структуре, например, сетчатых конических барабанов, рис. 7.21., 7.22. указанного аналога;- the primary separator includes centrifugal separation sections and a separation section on a porous volumetric structure, for example, mesh conical drums, Fig. 7.21., 7.22. the specified analogue;
- фильтр-сепаратор включает секцию фильтр-коалесценции на базе фильтр-коалесцирующих патронов, установленных на решетке для отделения механических частиц и коалесценции (укрупнения) мелкодисперсных капель жидкости, и последующую за ней ступень сепарации укрупненных мелкодисперсных капель, на базе прямоточных центробежных элементов или сетчатых отбойников, рис. 7.21., 7.22. указанного аналога.- the filter separator includes a filter coalescence section based on filter coalescing cartridges mounted on a grate for separating mechanical particles and coalescing (enlarging) finely divided liquid droplets, and the subsequent separation stage of coarse fine droplets, based on direct-flow centrifugal elements or mesh chippers , fig. 7.21., 7.22. specified analogue.
Недостатками этих устройств сепарации являются:The disadvantages of these separation devices are:
- наличие двух аппаратов первичного сепаратора и фильтр-сепаратора;- the presence of two devices of the primary separator and filter separator;
- наличие в фильтр-сепараторе фильтр-коалесцирующих патронов, которые требуют частой замены. Для непрерывной работы системы сепарации они требуют применения резервных аппаратов и применения на них быстрооткрывающихся затворов, а это увеличивает стоимость оборудования и эксплуатационные затраты;- the presence in the filter separator of filter-coalescing cartridges, which require frequent replacement. For continuous operation of the separation system, they require the use of backup devices and the use of quick-opening shutters on them, and this increases the cost of equipment and operating costs;
- повышенное и изменяющееся от времени эксплуатации гидравлическое сопротивление фильтр-сепаратора увеличивает энергетические затраты и снижает эффективность сепарации по мере загрязнения фильтр-коалесцирующих патронов;- the increased and changing from the operating time the hydraulic resistance of the filter separator increases energy costs and reduces the efficiency of separation as the filter-coalescing cartridges become dirty;
- недостаточная эффективность сепарации требует в свою очередь применения промывочных аппаратов или промывочных секций для снижения содержания солей.- insufficient separation efficiency, in turn, requires the use of washing devices or washing sections to reduce the salt content.
Известны устройства для сепарации газа с применением сепарационного и фильтрационного оборудования [см. КАТАЛОГ Технологическое оборудование и установки добычи, транспортировки, переработки и подземного хранения природного и попутного нефтяного газов, углеводородного конденсата и нефти. Москва 1996, (ИРЦ Газпром), стр. (22÷37)], с применением входных газосепараторов сетчатых или газосепараторов с центробежными элементами и установленными за этими аппаратами перед компрессорами фильтр-сепараторами.Known devices for gas separation using separation and filtration equipment [see CATALOG Technological equipment and installations for the extraction, transportation, processing and underground storage of natural and associated petroleum gases, hydrocarbon condensate and oil. Moscow 1996, (IRC Gazprom), pp. (22–37)], using inlet mesh gas separators or gas separators with centrifugal elements and filter separators installed behind these devices in front of compressors.
Основные недостатки этих устройств:The main disadvantages of these devices:
- наличие двух последовательно установленных аппаратов первичного сепаратора и фильтр-сепаратора, что требует дополнительных площадей застройки, увеличения протяженности трубопроводной обвязки, требует дополнительной арматуры, приборов контроля и автоматики;- the presence of two sequentially installed apparatus of the primary separator and filter separator, which requires additional building areas, increasing the length of the piping, requires additional fittings, control devices and automation;
- наличие фильтр-сепараторов, подверженных забиванию, для непрерывной работы установки требует применения резервных аппаратов, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты;- the presence of filter separators, prone to clogging, for the continuous operation of the installation requires the use of backup devices, which increases capital and operating costs;
- повышенное и изменяющееся от времени эксплуатации гидравлическое сопротивление фильтр-сепаратора увеличивает энергетические затраты на сжатие газов и снижает эффективность сепарации;- the increased and changing from the operating time the hydraulic resistance of the filter separator increases the energy costs of gas compression and reduces the separation efficiency;
- недостаточная эффективность сепарации требует применения промывочных аппаратов или промывочных секций для снижения содержания солей, особенно в период падающего пластового давления;- insufficient separation efficiency requires the use of flushing apparatuses or flushing sections to reduce the salt content, especially during the period of falling reservoir pressure;
- наличие в фильтр-сепараторе фильтр-коалесцирующих патронов, которые требуют частой замены, требует для непрерывной работы установки резервных аппаратов и применения быстрооткрывающихся затворов, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.- the presence in the filter separator of filter-coalescing cartridges, which require frequent replacement, requires the installation of backup devices and the use of quick-opening shutters for continuous operation, which increases capital and operating costs.
Известны первичные сепараторы, в которых частично устранены недостатки по их низкой эффективности за счет применения в них промывочной секции, т.е. секции промывки газа водой, в которых газ после центробежной сепарации направляют на контакт с промывочной жидкостью - водой без содержания солей и примесей, т.е. на массообменную секцию с тарелками на базе прямоточных центробежных массообменных элементов, установленных между секциями центробежной сепарации и секциями окончательной сепарации [см. Материалы научно-технического совета РАО «Газпром», стр. (145÷146), Москва 1997, (ИРЦ Газпром)].Primary separators are known in which the disadvantages of their low efficiency are partially eliminated due to the use of a washing section in them, i.e. sections for washing the gas with water, in which the gas after centrifugal separation is directed to contact with the washing liquid - water without salts and impurities, i.e. to the mass transfer section with plates on the basis of direct-flow centrifugal mass transfer elements installed between the centrifugal separation sections and the final separation sections [see Materials of the Scientific and Technical Council of RAO Gazprom, pp. (145 ÷ 146), Moscow 1997, (IRC Gazprom)].
Известен способ сепарации газа и аппарат для его осуществления по патенту РФ №2385756, МПК B01D 45/04 (2006/01) - прототип, включающий прямоточную подачу сырого газа (газожидкостной смеси) непосредственно в объемное инерционное газораспределительное устройство под углом (7÷10) градусов к его боковой стенке, что позволяет частицы механических примесей и капли жидкости, имеющие значительную массу, по сравнению с газом, направить за счет сил инерции в канал отбора примесей, а газовый поток через перфорацию (жалюзийно-направленные каналы) в боковых стенках объемного инерционного газораспределительного устройства. После первичной инерционной сепарации и распределения газа на множество разнонаправленных потоков они поступают на следующую ступень сепарации газа с содержанием жидкости в газе около 20% и менее от первоначального содержания в сыром газе.There is a known method of gas separation and apparatus for its implementation according to the patent of the Russian Federation No. 2385756, IPC B01D 45/04 (2006/01) - a prototype comprising a direct-flow supply of raw gas (gas-liquid mixture) directly into the inertial gas distribution device at an angle (7 ÷ 10) degrees to its side wall, which allows particles of mechanical impurities and liquid droplets having a significant mass, in comparison with gas, to direct due to inertia forces to the impurity extraction channel, and the gas flow through the perforation (louvres directed channels) to the side wall inertial volumetric Timing device. After the initial inertial separation and gas distribution into many multidirectional flows, they enter the next gas separation stage with a liquid content of about 20% or less of the initial content in the raw gas.
Прямоточная подача газожидкостной смеси непосредственно в объемное инерционное газораспределительное устройство на уровне подачи смеси снижает высоту корпуса аппарата и высвобождает объем корпуса для установки дополнительных секций. Выполнение объемного инерционного газораспределительного устройства в виде открытого перфорированного корпуса с расположением патрубка входа смеси по его оси не только повышает эффективность сепарации, но и обеспечивает доступ к внутренним устройствам и стенкам корпуса аппарата без установки дополнительных люк-лазов.The direct-flow supply of a gas-liquid mixture directly to the inertial volumetric gas distribution device at the level of the mixture supply reduces the height of the apparatus body and releases the body volume for installation of additional sections. The implementation of a volumetric inertial gas distribution device in the form of an open perforated casing with the mixture inlet nozzle along its axis not only increases the separation efficiency, but also provides access to internal devices and the walls of the apparatus without installing additional manholes.
Недостатками этого способа и устройства являются:The disadvantages of this method and device are:
- необходимость применения после них второй ступени сепарации - дополнительно фильтр-сепарационной ступени для укрупнения мелкодисперсных частиц жидкости и фильтрации из газа механических примесей, которая имеет ограниченный срок службы и требует периодической замены фильтр-коалесцирующих патронов с остановкой аппарата и имеет значительное и переменное по времени эксплуатации гидравлическое сопротивление и повышенные эксплуатационные расходы и требующая значительных капитальных затрат;- the need to use after them a second separation stage - an additional filter separation stage for enlarging finely dispersed liquid particles and filtering gas from mechanical impurities, which has a limited service life and requires periodic replacement of filter-coalescing cartridges with apparatus stopping and has a significant and time-varying operation hydraulic resistance and increased operating costs and requiring significant capital costs;
- системы предварительной сепарации газожидкостного потока требуют периодической очистки.- pre-separation systems for gas-liquid flow require periodic cleaning.
Технический результат группы изобретений заключается в создании эффективного способа и устройства сепарации газа без применения фильтр-коалесцирующих патронов (элементов) с самоочисткой системы предварительной сепарации.The technical result of the group of inventions is to create an effective method and device for gas separation without the use of filter-coalescing cartridges (elements) with self-cleaning of the preliminary separation system.
Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ достигается тем, что в способе сепарации газа, включающем подачу смеси через патрубок аппарата со скоростью больше или равной 10 м/с с однонаправленным переводом смеси в незамкнутое объемное инерционное газораспределительное устройство, направление капель жидкости и механических примесей с частью газа в каналы для отбора жидкости и примесей с веерным отбором предварительно отсепарированного газа из объемного инерционного газораспределительного устройства в направлении, ориентированном обратно движению подаваемого в него потока, с последующей подачей газа на следующую секцию сепарации, при этом скорость газожидкостного потока уменьшают многократно: сначала его направляют от однопоточного входа смеси к веерному многопоточному с одновременным отделением жидкости с примесями, затем направляют на жгутовую пористую насадку, где обеспечивают ее колебание, при этом жидкость отбирают по жгутам, а затем осуществляют центробежную сепарацию или центробежный массообмен с жидкостью, которую одновременно отделяют, после этого сепарируют посредством пропускания через насадки с косогофрированными поверхностями, затем на насадки с косорасположенными выступами.A single technical result when implementing a group of inventions on an object - the method is achieved by the fact that in a gas separation method comprising supplying a mixture through an apparatus nozzle at a speed greater than or equal to 10 m / s with unidirectional transfer of the mixture into an open volumetric inertial gas distribution device, the direction of liquid droplets and mechanical impurities with a part of the gas in the channels for the selection of liquids and impurities with fan selection of pre-separated gas from the inertial gas distribution unit devices in the direction oriented backward to the flow of the stream supplied to it, followed by gas supply to the next separation section, while the gas-liquid flow rate is reduced many times: first, it is directed from a single-flow inlet of the mixture to a multi-flow fan with simultaneous separation of the liquid with impurities, then sent to a tow a porous nozzle, where it is oscillated, while the liquid is taken along bundles, and then centrifugal separation or centrifugal mass transfer with the liquid is carried out, which they are simultaneously separated, then separated by passing through nozzles with oblique surfaces, then onto nozzles with oblique protrusions.
Минимальную рабочую скорость выходного газового потока на поперечное сечение аппарата W в м/с определяют из значений фактора скорости по газу по формулеThe minimum working speed of the outlet gas stream to the cross section of the apparatus W in m / s is determined from the values of the gas velocity factor by the formula
где ρ - плотность газа в рабочих условиях кг/м3. Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство достигается тем, что в устройстве для сепарации газа, включающем корпус с патрубками входа смеси, выхода разделенных фаз и расположенные внутри корпуса сепарационные секции и объемное инерционное газораспределительное устройство, выполненное в виде перфорированного клинообразного корпуса с каналами для прохода сепарируемой смеси с открытыми основанием и вершиной, в котором открытое основание клинообразного корпуса образует с патрубком входа смеси проходы для газов рециркуляции, а открытая вершина клинообразного корпуса закреплена в дренажном канале, последовательно установлены между патрубками входа газожидкостной смеси и выхода осушенного газа:where ρ is the gas density under operating conditions, kg / m 3 . A single technical result in the implementation of the group of inventions on the object - the device is achieved by the fact that in the device for gas separation, comprising a housing with nozzles for the inlet of the mixture, the output of the separated phases and the separation sections located inside the housing and a volumetric inertial gas distribution device made in the form of a perforated wedge-shaped housing with channels for passage of the separated mixture with an open base and a top, in which the open base of the wedge-shaped body forms with an inlet pipe with Mesi passages for recirculation gases, and the open top of the wedge-shaped body is fixed in the drainage channel, sequentially installed between the nozzles of the inlet of the gas-liquid mixture and the outlet of the dried gas:
- объемное инерционное газораспределительное устройство;- volume inertial gas distribution device;
- жгутовая пористая насадка, закрепленная жестко по концам объемного инерционного газораспределительного устройства;- a porous tourniquet fixed rigidly at the ends of a volumetric inertial gas distribution device;
- секция центробежной сепарации или массообмена с одновременной сепарацией тарельчатого типа;- centrifugal separation or mass transfer section with simultaneous plate-type separation;
- насадочные секции косогофрированные и (или) из листов с мелкоструктурированными выступами, выполнены с живыми сечениями для прохода газожидкостного потока, увеличивающимися от первой секции к последней секции.- nozzle sections oblique and (or) from sheets with finely structured protrusions, made with live sections for the passage of gas-liquid flow, increasing from the first section to the last section.
Объемное инерционное газораспределительное устройство выполнено с входным живым сечением, в пределах (13÷15)% превышающим живое сечение патрубка входа.The inertial gas distribution device is made with an inlet live section within (13–15)% higher than the live section of the inlet pipe.
Максимальное живое сечение на выходе из насадочных секций выполнено равным (85÷98)% поперечного сечения корпуса аппарата.The maximum live section at the exit of the packed sections is equal to (85 ÷ 98)% of the cross section of the apparatus body.
Уменьшение скорости газожидкостного потока многократно: сначала его направляют от однопоточного входа смеси к веерному многопоточному с одновременным отделением жидкости с примесями, затем направляют на жгутовую пористую насадку для отбора жидкости по жгутам, обеспечивая ее колебание, с последующим осуществлением центробежной сепарации или центробежного массообмена с жидкостью с одновременным ее отделением, а затем посредством сепарации, пропуская через насадки с косогофрированными поверхностями, а затем на насадки с косорасположенными выступами, позволило повысить эффективность способа сепарации газа без применения процесса фильтрации.The decrease in the gas-liquid flow rate is manifold: first, it is directed from a single-flow inlet of the mixture to a multi-flow fan with simultaneous separation of liquid with impurities, then it is sent to a porous tourniquet to collect liquid from bundles, ensuring its oscillation, followed by centrifugal separation or centrifugal mass transfer with liquid its simultaneous separation, and then by separation, passing through nozzles with oblique surfaces, and then onto nozzles with oblique nnym protrusions possible to increase the efficiency of gas separation method without using a filtration process.
Выбор скорости входного потока газовой смеси в патрубке больше или равной 10 м/с позволил за счет увеличенных сил инерции более эффективно отделять частицы жидкости и механических примесей.The choice of the velocity of the inlet stream of the gas mixture in the nozzle greater than or equal to 10 m / s made it possible, due to the increased inertia forces, to more effectively separate liquid particles and mechanical impurities.
Определение минимальной рабочей скорости выходного газового потока W в м/с из значений фактора скорости по газу по формулеDetermination of the minimum working speed of the outlet gas stream W in m / s from the values of the gas velocity factor by the formula
где ρ - плотность газа в рабочих условиях кг/м3,where ρ is the gas density under operating conditions kg / m 3 ,
позволило определить диапазон эффективной работы способа и аппарата.allowed to determine the range of effective operation of the method and apparatus.
Установление между патрубками входа газожидкостной смеси и выхода осушенного газа последовательно объемного инерционного газораспределительного устройства; жгутовой пористой насадки, закрепленной жестко по концам; секции центробежной сепарации или массообмена с одновременной сепарацией тарельчатого типа; насадочных секций косогофрированных и (или) из листов с мелкоструктурированными выступами и выполнение их с живыми сечениями для прохода газожидкостного потока, увеличивающимися от первой секции к последней, позволило обеспечить осуществление заявляемого способа сепарации газа и достижение единого технического результата.The establishment between the nozzles of the inlet of the gas-liquid mixture and the outlet of the dried gas in series volume inertial gas distribution device; a porous tourniquet fixed rigidly at the ends; centrifugal separation or mass transfer sections with simultaneous plate-type separation; nozzle sections oblique and (or) from sheets with finely structured protrusions and their execution with live sections for the passage of gas-liquid flow, increasing from the first section to the last, made it possible to implement the inventive method of gas separation and achieve a single technical result.
Выполнение объемного инерционного газораспределительного устройства с живым сечением на входе, в интервале (13÷15)% превышающим живое сечение патрубка входа, позволило получить эффективность этого устройства не менее 80%.The implementation of a volumetric inertial gas distribution device with a live section at the inlet, in the interval (13 ÷ 15)% higher than the live section of the inlet pipe, made it possible to obtain an efficiency of this device of at least 80%.
Выполнение максимального живого сечения на выходе из насадочных секций равным (85÷98)% поперечного сечения корпуса аппарата позволило снизить унос жидкости с газом до 5 мг/м3 газа и менее.The maximum living section at the exit of the packed sections equal to (85 ÷ 98)% of the cross section of the apparatus body allowed to reduce the entrainment of liquid with gas to 5 mg / m 3 gas or less.
Авторам не известны способы сепарации газа и устройства для их осуществления, в которых повышение эффективности сепарации газа достигалось бы подобным образом.The authors are not aware of gas separation methods and devices for their implementation, in which an increase in gas separation efficiency would be achieved in a similar way.
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ сепарации газа.In FIG. 1 is a diagram illustrating a gas separation method.
На фиг. 2 представлено устройство для осуществления способа сепарации газа.In FIG. 2 shows a device for implementing a gas separation method.
На фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 2.In FIG. 3 is a section along AA of FIG. 2.
На фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 2.In FIG. 4 is a section BB of FIG. 2.
Объект - способ сепарации жидкости и механических примесей из газового потока осуществляется по схеме, представленной на фиг. 1, состоящей из следующих технологических секций:Object — a method for separating liquid and solids from a gas stream is carried out according to the scheme shown in FIG. 1, consisting of the following technological sections:
I - секция сбора отсепарированной жидкости и примесей;I - section for collecting the separated liquid and impurities;
II - секция инерционной сепарации и распределения газа;II - section of inertial separation and gas distribution;
III - секция коалесценции и динамической сепарации;III - section of coalescence and dynamic separation;
IV - секция центробежной сепарации или массообмена газа с жидкостью и одновременной сепарации газа от контактируемой жидкости;IV - section of centrifugal separation or mass transfer of gas with liquid and simultaneous separation of gas from the contacted liquid;
V - секция сепарации на косогофрированных поверхностях;V - separation section on oblique surfaces;
VI - секция сепарации на поверхностях с косонаправленными пористыми выступами.VI - separation section on surfaces with oblique porous protrusions.
Газожидкостный поток G0 с механическими примесями определенной скорости (фиг. 1) направляют в секцию инерционной сепарации и распределения газа II, где его разделяют на частично очищенные потоки газа g0, а жидкость и частицы механических примесей с удельной массой более удельной массы газа за счет сил инерции в прямотоке с частью газа направляют потоком L1 в секцию I сбора жидкости и механических примесей. Применение инерционной системы сепарации позволяет исключить ее забивание, т.е. исключает процесс ее очистки.The gas-liquid flow G 0 with mechanical impurities of a certain speed (Fig. 1) is sent to the inertial separation and gas distribution section II, where it is divided into partially purified gas flows g 0 , and the liquid and particles of mechanical impurities with a specific gravity of more than the specific gravity of the gas due to the inertia forces in the direct flow with a part of the gas are directed by a stream L 1 to the section I for collecting liquid and mechanical impurities. The use of an inertial separation system eliminates clogging, i.e. excludes the process of cleaning it.
Основной поток газа в секции инерционной сепарации и распределения газа, разделенный на множество потоков g0, веерообразно разворачивают в направлении, ориентированном в противоположную сторону движения поступающего газожидкостного потока, и тем самым уменьшают его скорость. Часть газового потока gp с каплями жидкости подают обратно на инерционную сепарацию и распределение газа (на рециркуляцию). Затем скорость потоков газа g0 уменьшают в секции коалесценции и динамической сепарации III, на которой мелкодисперсные капли жидкости укрупняются и с механическими примесями стряхиваются в секцию I сбора жидкости и механических примесей. Отбор жидкости происходит под действием сил тяжести, при вибрации (колебании) жгутов набегающим газовым потоком. Это позволяет производить самоочистку секции коалесценции и динамической сепарации III. Затем для дальнейшего уменьшения скорости потоки g1 очищенного газа направляют на секцию центробежной сепарации или секцию центробежного массообмена с жидкостью и одновременной сепарации газа от контактируемой жидкости IV, на которой производят, например, отмывку газа с каплями жидкости от растворимых солей или отдувку метанола из его водного раствора.The main gas stream in the inertial separation and gas distribution sections, divided into many streams g 0 , fan-shaped is turned in the direction oriented in the opposite direction of the incoming gas-liquid stream, and thereby reduce its speed. Part of the gas stream g p with drops of liquid is fed back to inertial separation and gas distribution (for recirculation). Then, the gas flow rate g 0 is reduced in the section of coalescence and dynamic separation III, in which fine droplets of liquid are coarsened and shaken with mechanical impurities in section I of the collection of liquid and mechanical impurities. The selection of fluid occurs under the influence of gravity, during vibration (oscillation) of the tows by the oncoming gas stream. This allows self-cleaning of the coalescence section and dynamic separation III. Then, to further reduce the speed, the purified gas flows g 1 are directed to the centrifugal separation section or the centrifugal mass transfer section with the liquid and the gas is simultaneously separated from the contacted liquid IV, on which, for example, gas is washed with drops of liquid from soluble salts or methanol is blown out of its aqueous solution.
После секции центробежной сепарации или центробежного массообмена с сепарации газ подают потоками g2 на сепарацию в насадочную секцию с косогофрированными поверхностями V, в которой скорость газового потока опять уменьшают за счет увеличения живого сечения для прохода газа по сравнению с секцией центробежной сепарации, после чего газ с незначительными примесями (следами) жидкости потоками g3 подают на секцию сепарации на поверхностях с косонаправленными пористыми выступами или с косогофрированными поверхностями VI, где осуществляют окончательную сепарацию. Далее очищенный газ G подают на компрессорные агрегаты или потребителю.After the centrifugal separation section or centrifugal mass transfer with separation, the gas is supplied by g 2 streams for separation to the nozzle section with oblique surfaces V, in which the gas flow rate is again reduced by increasing the living cross section for gas passage compared to the centrifugal separation section, after which the gas minor impurities (traces) of the fluid flows g 3 served on the separation section on surfaces with oblique porous protrusions or oblique surfaces VI, where they carry out approx final separation. Further, the purified gas G is supplied to the compressor units or to the consumer.
Жидкость из секции инерционной сепарации и распределения газа II, коалесценции и динамической сепарации на пористой жгутовой насадке III, центробежной сепарации или массообмена газа с жидкостью при одновременной сепарации газа от контактируемой жидкости L0 IV, сепарации на косогофрированных поверхностях V, сепарации на поверхностях с косонаправленными пористыми выступами VI потоками: L1, L2, L3, L4, L5 соответственно подают в секцию сбора отсепарированной жидкости и примесей I, откуда потоком L ее выводят.Liquid from the section of inertial separation and gas distribution II, coalescence and dynamic separation on a porous bundle nozzle III, centrifugal separation or mass transfer of gas with liquid while simultaneously separating gas from the contacted liquid L 0 IV, separation on oblique surfaces V, separation on surfaces with oblique porous protrusions VI flows: L 1, L 2 , L 3 , L 4 , L 5 respectively served in the section for collecting the separated liquid and impurities I, from where it is removed by stream L.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Расход газа, нм3/ч - 450000;Gas consumption, nm 3 / h - 450,000;
Расход жидкости на единицу газа, г/нм3 - (1,5÷0,9) без подачи промывочной жидкости;Fluid flow rate per gas unit, g / nm 3 - (1.5 ÷ 0.9) without supply of flushing fluid;
Расход промывочной жидкости, кг/ч - 80;Flushing fluid consumption, kg / h - 80;
Давление газа, МПа - (2,0÷2,4);Gas pressure, MPa - (2.0 ÷ 2.4);
Температура газа, °C - (8,6÷15);Gas temperature, ° C - (8.6 ÷ 15);
Перепад давления, кПа - (1,9÷2,7);Pressure drop, kPa - (1.9 ÷ 2.7);
Содержание жидкости в отсепарированном газе, мг/нм3 - (0,6÷3,4);The liquid content in the separated gas, mg / nm 3 - (0.6 ÷ 3.4);
Фактор скорости по газу в корпусе аппарата, м/с·кг/м3)0,5 - 5.The gas velocity factor in the apparatus body, m / s · kg / m 3 ) 0.5 - 5.
Объект устройство - сепаратор газа для осуществления способа сепарации жидкости и примесей из газового потока (фиг. 2) содержит:The object device is a gas separator for implementing the method of separation of liquid and impurities from the gas stream (Fig. 2) contains:
- корпус 1;-
- патрубок входа газожидкостной смеси 2;- the inlet pipe of the gas-
- патрубок выхода очищенного газа 3;- outlet pipe of the purified gas 3;
- патрубок подачи жидкости на массообмен с газом 4;- a pipe for supplying liquid for mass transfer with gas 4;
- патрубок выхода отсепарированной жидкости и примесей 5;- outlet pipe of the separated liquid and impurities 5;
- объемное инерционное газораспределительное устройство 6 (фиг. 3), которое выполнено в виде перфорированного клинообразного корпуса 7 с жалюзийными каналами 8 для прохода сепарируемой смеси с открытым основанием 9 (фиг. 3, 4) и вершиной 10 (фиг. 3), а открытое основание 9 клинообразного корпуса 7 образует с патрубком входа смеси 2 проходы для газов рециркуляции 11 (фиг. 3, 4), открытая вершина 10 клинообразного корпуса 7 закреплена в дренажном канале 12 (фиг. 2, 3);- volumetric inertial gas distribution device 6 (Fig. 3), which is made in the form of a perforated wedge-shaped
- насадка 13, выполненная в виде вертикально ориентированной микроструктуры (фиг. 3), натянута против жалюзийных каналов 8;-
- прямоточная центробежная тарелка 14 (фиг. 2) установлена в корпусе 1 над объемным инерционным газораспределительным устройством 6. При отключении подачи жидкости через патрубок 4 прямоточная центробежная тарелка 14 выполняет роль сепарационной ступени, а при подачи жидкости через патрубок 4 - роль массообменной ступени с одновременной сепарацией от капель подаваемой жидкости;- direct-flow centrifugal plate 14 (Fig. 2) is installed in the
- насадки 15 выполнены из косогофрированных поверхностей и установлены над прямоточной центробежной тарелкой 14;- nozzles 15 are made of oblique surfaces and mounted above a direct-flow centrifugal plate 14;
- насадки 16, выполненные из листов с косорасположенными мелкоструктурированными выступами или из косогофрированных поверхностей;- nozzles 16 made of sheets with oblique finely structured protrusions or of oblique surfaces;
- перелив (ы) 17.- overflow (s) 17.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Основной поток газа подают через патрубок 2 в корпус сепаратора газа 1 (фиг. 2, 3) на объемное инерционное газораспределительное устройство 6 через его открытое основание 9 (фиг. 3) в перфорированный клинообразный корпус 7 с жалюзийными каналами 8 для прохода сепарируемой смеси, в котором поток газа, делящийся на множество потоков g0 (фиг. 1) и веерообразно разворачивающийся в направлении, ориентированном в противоположную сторону движения газожидкостного потока, уменьшает скорость. Открытое основание 9 клинообразного корпуса 7 (фиг. 4) образует с патрубком входа смеси 2 проходы 11 для рециркуляции газовых потоков. Через открытую вершину 10 (фиг. 3) клинообразного корпуса 7, закрепленную в дренажном канале 12, производят отвод жидкости и механических примесей. Затем потоки газа g0 (фиг. 1) подают на насадку 13 (фиг. 3), на которой мелкодисперсные капли жидкости укрупняются и с механическими примесями стряхиваются в секцию сбора жидкости и механических примесей, находящуюся в нижней части корпуса 1 (фиг. 2), и отводятся через патрубок выхода отсепарированной жидкости и примесей 5. Отбор жидкости происходит под действием сил тяжести из-за колебания насадки 13, которое происходит от поперечных сил набегающего на них газа. Это позволяет производить самоочистку насадки 13. Насадка 13, выполненная в виде вертикально ориентированной микроструктуры с увеличенным живым сечением для прохода газожидкостной смеси по сравнению с живым сечением жалюзи 8, обеспечивает уменьшение скорости газового потока. Для дальнейшего увеличения живого сечения для прохода частично очищенной газожидкостной смеси и дальнейшего уменьшения скорости потоков g1 (фиг. 1) частично очищенного газа направляют на прямоточную центробежную тарелку 14 (фиг. 2) с живым сечением, большим, чем живое сечение насадки 13. При отключении подачи жидкости через патрубок 4 (фиг. 2) на прямоточную центробежную тарелку 14 она выполняет роль сепарационной ступени, а при подаче жидкости через патрубок 4 (фиг. 2) - роль массообменной ступени с одновременной сепарацией от капель подаваемой жидкости, на которой производят, например, отмывку газа с каплями жидкости от растворимых солей или отдувку метанола из его водного раствора.The main gas stream is supplied through the
Дальнейшее увеличение живого сечения для прохода частично очищенного потока газа и уменьшения его скорости происходит на насадках 15, выполненных из косогофрированных поверхностей, а затем на установленных над ними насадках 16, выполненных из листов с косорасположенными мелкоструктурированными выступами или из косогофрированных поверхностей, живое сечение которых составляет (85÷98)% поперечного сечения корпуса аппарата. На насадках 16 секции окончательной сепарации газа, на которых газ с незначительными примесями (следами) жидкости направляется потоками g3 (фиг. 1), осуществляют окончательную сепарацию. Затем очищенный газ через патрубок выхода очищенного газа 3 (фиг. 2) отводится из корпуса 1 сепаратора и подается на компрессорные агрегаты или потребителю. Жидкость с насадок 15 и 16 подают на тарелку с центробежными прямоточными элементами 14, откуда ее отводят по переливу (ам) 17 (фиг. 2), а затем с нижней части корпуса 1 сепаратора через патрубок выхода отсепарированной жидкости и примесей 5.A further increase in the living cross section for the passage of a partially purified gas stream and reducing its speed occurs on nozzles 15 made of oblique surfaces, and then on nozzles 16 installed above them, made of sheets with oblique finely structured protrusions or from oblique surfaces, the live section of which is ( 85 ÷ 98)% of the cross section of the apparatus. On nozzles 16 of the final gas separation section, on which gas with minor impurities (traces) of liquid is directed by g 3 flows (Fig. 1), the final separation is carried out. Then the purified gas through the outlet pipe of the purified gas 3 (Fig. 2) is discharged from the
Таким образом, уменьшение скорости газожидкостного потока во время его очистки в сепараторе газа достигается поэтапным увеличением живого сечения для прохода газожидкостной смеси в каждом элементе, установленном в корпусе сепаратора газа от входного патрубка до выходного, при этом осуществляется единый технический результат, заключающийся в создании эффективного способа и устройства сепарации газа, без применения фильтрующих элементов.Thus, a decrease in the velocity of the gas-liquid flow during its purification in the gas separator is achieved by a gradual increase in the living cross section for the passage of the gas-liquid mixture in each element installed in the gas separator body from the inlet to the outlet, while a single technical result is achieved, which consists in creating an effective method and gas separation devices, without the use of filter elements.
Claims (5)
Ф=W·ρ0,5=(4,0÷6,0),
где ρ - плотность газа в рабочих условиях, кг/м3.2. The method of gas separation according to claim 1, characterized in that the minimum working speed of the outlet gas stream W in m / s is determined from the values of the gas velocity factor by the formula:
Ф = W · ρ 0.5 = (4.0 ÷ 6.0),
where ρ is the gas density under operating conditions, kg / m 3 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138654/05A RU2552438C2 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Gas separation method and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138654/05A RU2552438C2 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Gas separation method and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013138654A RU2013138654A (en) | 2015-02-27 |
RU2552438C2 true RU2552438C2 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53279260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138654/05A RU2552438C2 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Gas separation method and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2552438C2 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB900266A (en) * | 1959-11-16 | 1962-07-04 | American Air Filter Co | Apparatus for separating dust from a gas stream |
US4455157A (en) * | 1981-01-23 | 1984-06-19 | Latoka Engineering, Inc. | Absorber for dehydrating gas |
US4661130A (en) * | 1986-04-07 | 1987-04-28 | Ebeling Harold O | Absorber for dehydrating gas using desiccants |
SU1643030A1 (en) * | 1989-03-31 | 1991-04-23 | Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры | Gas flow distribution apparatuses |
RU2279302C1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-07-10 | Генрих Карлович Зиберт | Method for separation of a liquid from a gas and the device for its realization |
RU2385756C1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-04-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Gas separator |
RU2472570C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" | Gas separator |
RU2481144C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Gas separator |
-
2013
- 2013-08-21 RU RU2013138654/05A patent/RU2552438C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB900266A (en) * | 1959-11-16 | 1962-07-04 | American Air Filter Co | Apparatus for separating dust from a gas stream |
US4455157A (en) * | 1981-01-23 | 1984-06-19 | Latoka Engineering, Inc. | Absorber for dehydrating gas |
US4661130A (en) * | 1986-04-07 | 1987-04-28 | Ebeling Harold O | Absorber for dehydrating gas using desiccants |
SU1643030A1 (en) * | 1989-03-31 | 1991-04-23 | Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры | Gas flow distribution apparatuses |
RU2279302C1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-07-10 | Генрих Карлович Зиберт | Method for separation of a liquid from a gas and the device for its realization |
RU2385756C1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-04-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Gas separator |
RU2472570C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" | Gas separator |
RU2481144C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Gas separator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013138654A (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2686830C1 (en) | Mist extractor | |
RU2015116165A (en) | MULTI-PHASE FLOW SEPARATION SYSTEM | |
CN203777881U (en) | Steam cleaning filter | |
RU2403983C2 (en) | Separator | |
RU2385756C1 (en) | Gas separator | |
KR100769281B1 (en) | Wer scrubbing apparatus and method | |
SE530684C2 (en) | Scrubber device for purification of gases | |
RU154658U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING AND DISPOSAL OF WASTE SMOKE GASES | |
RU2480267C1 (en) | Filter-separator | |
RU2552438C2 (en) | Gas separation method and device for its implementation | |
RU2650967C1 (en) | Method for purifying gases and device therefor | |
RU2481144C1 (en) | Gas separator | |
RU2472570C1 (en) | Gas separator | |
RU2656771C1 (en) | Unit of integrated cleaning of natural gas | |
RU170646U1 (en) | PLANT SEPARATION INSTALLATION | |
RU48277U1 (en) | SEPARATOR | |
RU2509886C1 (en) | Natural gas cleaning separator | |
RU2647171C1 (en) | Air cleaner for ship power planes | |
RU211920U1 (en) | SEPARATOR | |
RU2469770C1 (en) | Separator for gas purification | |
RU78089U1 (en) | HORIZONTAL SEPARATOR | |
RU111023U1 (en) | GAS DRYING SEPARATOR FROM DROP MOISTURE | |
RU54529U1 (en) | GAS-LIQUID SEPARATOR | |
RU2540567C1 (en) | Gas scrubber | |
RU156757U1 (en) | GAS-LIQUID FLOW SEPARATOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170822 |