RU2655361C2 - Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof - Google Patents

Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2655361C2
RU2655361C2 RU2016130675A RU2016130675A RU2655361C2 RU 2655361 C2 RU2655361 C2 RU 2655361C2 RU 2016130675 A RU2016130675 A RU 2016130675A RU 2016130675 A RU2016130675 A RU 2016130675A RU 2655361 C2 RU2655361 C2 RU 2655361C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
shell
impurities
separator
purification
Prior art date
Application number
RU2016130675A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016130675A (en
Inventor
Михаил Владимирович Немов
Владимир Валерьевич Панин
Александр Петрович Ромашов
Павел Алексеевич Чуркин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Газпром" filed Critical Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2016130675A priority Critical patent/RU2655361C2/en
Publication of RU2016130675A publication Critical patent/RU2016130675A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655361C2 publication Critical patent/RU2655361C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to a method and a separator for purifying gas from a liquid and impurities at gas, petroleum and petrochemical industries and can be used in gas and oil fields, as well as at compressor stations of main gas pipelines. Above method includes supplying raw gas through the inlet pipe to the separator, purification of gas in the preliminary stage with simultaneous rotary motion, feeding the gas to an additional stage of purification and then to the final stage of purification and removal of the purified gas and separated liquids and impurities. At the same time, at an additional stage of purification, the gas is sent to the shell, made in the form of a truncated cone and turned with a base in the upper part of the separator, through gas distribution nozzles, one of which is installed in the intermediate section of the shell, and the other at the base of the shell. Next, the separated impurities are directed along the outer wall of the shell into a collector of film liquid attached to its apex and they are removed through a drain pipe installed in the bottom of the separator, installed in the film liquid collector.
EFFECT: group of inventions provides an increase in the degree of gas purification and an increase in the efficiency of the separator.
14 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области очистки газа от жидкости и примесей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использована на газовых и нефтяных промыслах, а также на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Более конкретно, изобретения относятся к технологическому оборудованию, а именно устройству сепаратора в котором очистка газа от жидкости и примесей осуществляется в несколько ступеней.The group of inventions relates to the field of gas purification from liquids and impurities at gas, oil and petrochemical industries and can be used in gas and oil fields, as well as at compressor stations of gas pipelines. More specifically, the invention relates to technological equipment, namely a separator device in which the gas is cleaned of liquid and impurities in several stages.

Нефтегазовые месторождения северных регионов России характеризуются высоким содержанием конденсата, небольшой его плотностью и высокой влагонасыщенностью газа. В связи с этим предъявляются определенные требования к созданию основного технологического оборудования для подготовки газа.Oil and gas fields in the northern regions of Russia are characterized by a high condensate content, its low density and high moisture saturation of the gas. In this regard, certain requirements are set for the creation of the main technological equipment for gas treatment.

Традиционный способ очистки газа от жидкости и примесей в многоступенчатом сепараторе заключается в том, что неочищенный газ подают через патрубок входа на узел предварительной ступени очистки, далее газ направляют на следующие ступени очистки, количество и оснащение конструктивными элементами которых зависит от конкретных условий применения сепаратора, после финальной ступени очистки выводят очищенный газ и отделившиеся жидкость и примеси из соответствующих патрубков [1].The traditional way of gas purification from liquids and impurities in a multi-stage separator is that the raw gas is fed through the inlet pipe to the unit of the preliminary purification stage, then the gas is sent to the next purification stages, the amount and equipment of which depends on the specific conditions of use of the separator, after the final stage of purification remove the purified gas and the separated liquid and impurities from the corresponding nozzles [1].

Однако актуальной проблемой остается разработка новых технических решений высокоэффективных сепарационных устройств, позволяющих обеспечить требуемую степень очистки газа в одном аппарате, а также усовершенствованных узлов аппаратов и оптимизации технологических параметров эксплуатации оборудования.However, the development of new technical solutions for highly efficient separation devices, which ensure the required degree of gas purification in one apparatus, as well as improved apparatus units and optimization of technological parameters of equipment operation, remains an urgent problem.

Известен газожидкостный сепаратор (патент RU №80767 U1, опубл. 27.02.2009), в котором происходит многократное фазовое разделение исходной смеси. Устройство содержит корпус с патрубками входа газожидкостной смеси и выхода газа и жидкости. В корпусе размещены коагулятор, каплеотбойник, установленный перед патрубком выхода газа, газораспределительный элемент. Между каплеотбойником и коагулятором установлена перегородка в виде перевернутого вверх дном стакана, расположенного на расстоянии от стенки корпуса, закрепленного нижними кромками к основанию коагулятора, дно стакана выполнено с отогнутыми элементами, направленными вверх. Газораспределительный элемент выполнен в виде трубки с завихрителем и зауженным концом, направленным по ходу движения газожидкостной смеси.Known gas-liquid separator (patent RU No. 80767 U1, publ. 02.27.2009), in which there is a multiple phase separation of the initial mixture. The device comprises a housing with nozzles for the inlet of the gas-liquid mixture and the outlet of gas and liquid. A coagulator, a droplet eliminator installed in front of the gas outlet pipe, and a gas distribution element are placed in the housing. Between the drop eliminator and the coagulator, a partition is installed in the form of a glass turned upside down, located at a distance from the body wall, fixed with lower edges to the base of the coagulator, the bottom of the glass is made with bent elements directed upward. The gas distribution element is made in the form of a tube with a swirl and a narrowed end directed along the gas-liquid mixture.

Это устройство имеет такие недостатки, как:This device has disadvantages such as:

- расположение перегородки в виде перевернутого вверх дном стакана на определенном расстоянии от стенки корпуса обуславливает образование нерабочих (незадействованных в процессе сепарации) зон, а также приводит к увеличению диаметра аппарата;- the location of the partition in the form of a glass turned upside down at a certain distance from the wall of the body causes the formation of non-working (not involved in the separation process) zones, and also leads to an increase in the diameter of the apparatus;

- неравномерное распределение газожидкостной нагрузки на первую ступень сепарации;- uneven distribution of gas-liquid load on the first stage of separation;

- условия отвода жидкости с финальной ступени сепарации затруднены вследствие образования вихревых зон по периметру каплеотбойника.- the conditions for draining the liquid from the final stage of separation are difficult due to the formation of vortex zones around the perimeter of the droplet eliminator.

Известен другой сепаратор (патент RU №2321442 C1, опубл. 10.04.2008), в котором осуществляется очистка газа от жидкости и мехпримесей. Он включает корпус, патрубки входа газожидкостной смеси и выхода газа и примесей. В верхней части корпуса размещена финальная ступень очистки газа, представляющая собой смонтированные между верхней и нижней решеткой циклонные элементы, под нижней решеткой расположена тарелка (бункер сбора примесей). Возле патрубка входа газа смонтировано устройство для предварительной очистки газа, одновременно обеспечивающее организованное вращательное движение газа, ниже патрубка входа газа над сборником примесей смонтирован защитный лист. Образованная между защитным листом и тарелкой полость является зоной дополнительной очистки газа.Another separator is known (patent RU No. 2321442 C1, publ. 10.04.2008), in which the gas is cleaned from liquids and solids. It includes a housing, nozzles for the inlet of the gas-liquid mixture and the outlet of gas and impurities. In the upper part of the casing there is a final gas cleaning stage, which is a cyclone element mounted between the upper and lower gratings; a plate is located under the lower grate (impurity collection hopper). A device for preliminary gas purification is mounted near the gas inlet pipe, while simultaneously providing organized rotational movement of gas, a protective sheet is mounted below the gas inlet pipe over the impurity collector. The cavity formed between the protective sheet and the plate is a zone for additional gas purification.

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

- неравномерное распределение газожидкостной нагрузки на циклонные элементы вследствие закрутки очищаемого потока устройством предварительной очистки газа;- uneven distribution of gas-liquid load on the cyclone elements due to swirling of the cleaned stream by the gas pre-treatment device;

- затруднено (конструктивно не оптимизировано) удаление примесей в зоне под нижней тарелкой бункера минициклонов - обеспечено только стекание по стенкам аппарата;- it is difficult (structurally not optimized) to remove impurities in the area under the lower plate of the minicyclone hopper - only draining along the walls of the apparatus is ensured;

- полость дополнительной очистки газа представляет собой свободный объем аппарата и используется для дополнительного отделения примесей, однако его эффективность зависит от скорости газового потока и достаточного объема свободной зоны для закрутки потока входным устройством.- the cavity for additional gas purification is the free volume of the apparatus and is used for additional separation of impurities, however, its effectiveness depends on the speed of the gas stream and the sufficient volume of the free zone for swirling the flow by the input device.

Известен сепаратор для осушки газа (патент RU №2252813 С1, опубл. 27.05.2005), в котором также происходит процесс очистки газа от примесей, преимущественно различного рода жидких сред. Сепаратор содержит корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе входную и выходную фильтрующие секции. Входная фильтрующая секция выполнена в виде установленной над патрубком входа газа тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами и размещенным под ней газораспределительным устройством, выполненным в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которого установлены направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия. Выходная фильтрующая секция выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка. Расстояние между фильтрующими секциями составляет от 0,7 до 1,0 внутреннего диаметра корпуса.Known separator for drying gas (patent RU No. 22252813 C1, publ. 27.05.2005), in which the process of gas purification from impurities, mainly various kinds of liquid media, also takes place. The separator includes a housing with nozzles for the inlet of the crude gas, the outlet of the purified gas and the outlet of the liquid and the inlet and outlet filter sections located in the housing. The inlet filter section is made in the form of a plate mounted above the gas inlet pipe with direct-flow centrifugal separation elements and a gas distribution device placed under it, made in the form of a truncated cone or a truncated pyramid expanding from the bottom up, in the inlet and intermediate section of which there are guide rails with rectangular or square holes, while the guide grilles are made of vertically mounted flat plates, the height of which is equal to the length of one sides of the square hole or smaller side of the rectangular opening. The output filter section is made in the form of at least two collapsible plates located one above the other with ring mesh nozzles, and a gas distribution grill is located between the plates. The distance between the filter sections is from 0.7 to 1.0 of the inner diameter of the housing.

Такой сепаратор имеет ряд недостатков. Повышение эффективности работы сепаратора осуществляется только за счет организации более рациональной подачи газа в сепарационные элементы. Однако, в том случае если скорость подачи газожидкостной смеси будет увеличена, возможна недозагрузка по газу периферийных центробежных сепарационных элементов. Расположение направляющей решетки во входном и промежуточном сечении конусного газораспределительного устройства может ухудшать газораспределение при больших скоростях газожидкостного потока и создавать излишнее гидравлическое сопротивление, кроме этого не обеспечивать равномерную нагрузку на периферийные сепарационные элементы, установленные над ним. Указанная высота пластин направляющих решеток не является оптимальной. Расстояние между входной и выходной фильтрующими секциями от 0,7 до 1,0 внутреннего диаметра корпуса сепаратора увеличивает массогабаритные параметры аппарата и металлоемкость. Отсутствует организованный слив жидкости на входной ступени, и, следовательно, жидкость, которая образуется на внешней поверхности конуса, будет подхватываться газовым потоком и направляться на центробежные сепарационные элементы. Это приводит к снижению эффективности и ухудшению качества очистки газа.Such a separator has several disadvantages. Increasing the efficiency of the separator is carried out only by organizing a more rational gas supply to the separation elements. However, in the event that the feed rate of the gas-liquid mixture is increased, it is possible to under-load the peripheral centrifugal separation elements by gas. The location of the guide grid in the inlet and intermediate sections of the conical gas distribution device can degrade gas distribution at high gas-liquid flow rates and create excessive hydraulic resistance, in addition, it cannot provide a uniform load on the peripheral separation elements installed above it. The indicated height of the guide rail plates is not optimal. The distance between the inlet and outlet filter sections from 0.7 to 1.0 of the inner diameter of the separator housing increases the weight and size parameters of the apparatus and the metal consumption. There is no organized discharge of liquid at the inlet stage, and, therefore, the liquid that forms on the outer surface of the cone will be picked up by a gas stream and sent to centrifugal separation elements. This leads to a decrease in efficiency and deterioration in the quality of gas purification.

Технической задачей, на решение которой направлена настоящая группа изобретений, является создание сепарационного устройства, в котором осуществляется способ очистки газа от жидкости и примесей в несколько ступеней, с повышенными требованиями по показателям эффективности и надежности работы, при сохранении массогабаритных параметров существующих в настоящее время аппаратов или их возможном уменьшении.The technical problem to which the present group of inventions is directed is to create a separation device in which the method of gas purification from liquid and impurities is carried out in several stages, with increased requirements in terms of efficiency and reliability, while maintaining the weight and size parameters of currently existing devices or their possible reduction.

Поставленная задача решается за счет нового способа очистки газа от жидкости и примесей, в котором такие известные технологические приемы, как подача неочищенного газа через патрубок входа в сепаратор, очистка газа на предварительной ступени с одновременной организацией вращательного движения, направление газа на дополнительную ступень очистки и далее на финальную ступень очистки, вывод очищенного газа, вывод отделившихся жидкости и примесей, имеет следующие отличительные особенности. На дополнительной ступени очистки газ направляют в обечайку, выполненную в виде усеченного конуса и обращенную основанием в верхнюю часть сепаратора, через по меньшей мере две газораспределительные насадки, одну из которых устанавливают в промежуточном сечении обечайки, а другую в основании обечайки, отсепарированные примеси направляют по внешней стенке обечайки в прикрепленный к ее вершине сборник пленочной жидкости и далее организуют их отвод по установленной в сборнике пленочной жидкости по меньшей мере одной трубе слива, направленной в нижнюю часть сепаратора.The problem is solved by a new method of cleaning gas from liquids and impurities, in which such well-known technological methods as supplying untreated gas through the inlet port of the separator, gas purification at a preliminary stage with the simultaneous organization of rotational motion, directing gas to an additional purification stage and further to the final stage of purification, the conclusion of the purified gas, the output of the separated liquid and impurities, has the following distinctive features. At an additional purification stage, the gas is sent to the shell, made in the form of a truncated cone and turned with the base to the upper part of the separator, through at least two gas distribution nozzles, one of which is installed in the intermediate section of the shell, and the other at the base of the shell, the separated impurities are directed externally the wall of the shell in the collector of film fluid attached to its apex and then organize their removal through at least one drain pipe installed in the film fluid collector, to the direction to the bottom of the separator.

Кроме этого, поставленная задача будет решена, если:In addition, the task will be solved if:

- на финальной ступени очистки газ направляют через тарелку, на которую устанавливают центробежные или контактно-сепарационные элементы;- at the final stage of purification, gas is directed through a plate onto which centrifugal or contact separation elements are installed;

- на дополнительной ступени очистки газ направляют через газораспределительные насадки, которые выполняют в виде перфорированных отверстиями тарелок с вертикально установленными на них пластинчатыми регулярными решетками;- at an additional cleaning stage, the gas is directed through gas distribution nozzles, which are made in the form of perforated plates with plates with vertically mounted plate regular grilles;

- на дополнительной ступени очистки газ направляют через газораспределительные насадки, в которых каждое отверстие в тарелке располагают соосно с каналом ячейки, образованным установленной сверху пластинчатой регулярной решеткой.- at an additional purification stage, the gas is directed through gas distribution nozzles, in which each hole in the plate is aligned with the cell channel formed by a regular plate grating installed on top.

Также поставленная задача выполняется с помощью предлагаемого устройства сепаратора, который содержит корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа, выхода жидкости и примесей, узел предварительной ступени очистки газа, сборник жидкости и примесей, размещенный в нижней части корпуса, защитный лист, установленный над сборником жидкости и примесей, расположенные выше защитного листа дополнительную ступень очистки и далее финальную ступень очистки. Отличия устройства заключаются в том, что дополнительная ступень очистки включает обечайку, выполненную в виде усеченного конуса, обращенную основанием в верхнюю часть корпуса, при этом в обечайке расположены по меньшей мере две газораспределительные насадки, одна из которых установлена в промежуточном сечении обечайки, а другая в основании обечайки, к вершине обечайки прикреплен сборник пленочной жидкости, в котором установлена по меньшей мере одна труба слива, направленная в сборник жидкости и примесей.Also, the task is carried out using the proposed device of the separator, which contains a housing with nozzles of the inlet of the crude gas, the outlet of the purified gas, the exit of liquid and impurities, the site of the preliminary stage of gas purification, a collection of liquids and impurities located in the lower part of the housing, a protective sheet mounted above a liquid and impurity collector located above the protective sheet an additional cleaning step and then the final cleaning step. The differences of the device are that the additional cleaning stage includes a shell made in the form of a truncated cone, facing the base in the upper part of the housing, while at least two gas distribution nozzles are located in the shell, one of which is installed in the intermediate section of the shell and the other in the base of the shell, to the top of the shell is attached a collector of film fluid in which at least one drain pipe is installed, directed into the collector of fluid and impurities.

Кроме этого, поставленная задача будет решаться, если отдельные конструктивные элементы или их взаимное расположение друг с другом будут иметь частную форму выполнения, а именно:In addition, the task will be solved if the individual structural elements or their relative position with each other will have a private form of execution, namely:

- обечайка выполнена в виде усеченной пирамиды;- the shell is made in the form of a truncated pyramid;

- газораспределительные насадки выполнены в виде перфорированных отверстиями тарелок с вертикально установленными на них пластинчатыми регулярными решетками;- gas distribution nozzles are made in the form of perforated plates with openings with vertically mounted regular plate gratings;

- отверстия в тарелках выполнены предпочтительно круглой, или квадратной, или прямоугольной формы;- the holes in the plates are preferably made of round, or square, or rectangular shape;

- высота пластинчатых регулярных решеток составляет от 1,0 до 3,0 длины основания, образующей канал ячейки решетки;- the height of the regular plate gratings is from 1.0 to 3.0 of the length of the base forming the channel of the grid cell;

- свободное проходное сечение тарелки составляет не менее 30% от площади тарелки и не менее сечения штуцера входа газожидкостной смеси в сепаратор;- the free passage section of the plate is at least 30% of the area of the plate and not less than the section of the nozzle of the entrance of the gas-liquid mixture into the separator;

- каждое отверстие в тарелке расположено соосно с каналом ячейки, образованным установленной сверху пластинчатой регулярной решеткой;- each hole in the plate is aligned with the channel of the cell formed by a regular plate grid installed on top;

- сборник пленочной жидкости выполнен в виде тарелки с отбортовкой, направленной вверх;- a collection of film liquid is made in the form of a plate with a flanging directed upwards;

- финальная ступень очистки газа содержит тарелку с расположенными на ней центробежными или контактно-сепарационными элементами.- the final gas purification stage contains a plate with centrifugal or contact separation elements located on it.

- угол между стенкой корпуса и образующей обечайки составляет не менее 30°.- the angle between the wall of the housing and the generatrix of the shell is at least 30 °.

Технический результат, полученный от изобретений, заключается в повышении эффективности работы сепаратора за счет увеличения степени очистки газа (уменьшения количества примесей в газе на выходе).The technical result obtained from the inventions is to increase the efficiency of the separator by increasing the degree of gas purification (reducing the amount of impurities in the gas at the outlet).

Более подробно изобретения поясняются с помощью чертежей, на которых схематично проиллюстрировано следующее:In more detail, the invention is explained using the drawings, which schematically illustrate the following:

фиг. 1 - общий вид сепаратора;FIG. 1 - general view of the separator;

фиг. 2 - фрагмент газораспределительной насадки (вид сверху).FIG. 2 - a fragment of a gas distribution nozzle (top view).

Сепаратор, в котором осуществляется способ очистки газа от жидкости и примесей, включает корпус 1 с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа, выхода жидкости и примесей. Внутри корпуса в верхней части размещена финальная ступень 2 очистки газа, которая может содержать сепарационные секции с насадками различного функционального назначения, в зависимости от условий применения сепаратора. Например, это может быть тарелка с расположенными на ней центробежными или контактно-сепарационными элементами. Отвод жидкости с финальной ступени 2 очистки газа предусмотрен по трубе слива 10. Возле патрубка входа газа установлен узел 3 предварительной ступени очистки газа, обеспечивающий отклонение (закручивание) входящего потока и отвод части инерционно отделенных от газа жидкости и примесей в нижнюю часть аппарата. Узел 3 может представлять собой отклоняющую (отбойную) пластину с карманом (ловушкой) отвода примесей и установленный далее по потоку коагулятор. В нижней части сепаратора расположен сборник 4 жидкости и примесей. Ниже патрубка входа газа над сборником 4 жидкости и примесей установлен защитный лист 5. Зона 11 свободного пространства, образованная между защитным листом 5 и финальной ступенью 2 очистки газа, является дополнительной ступенью очистки газа. В ней расположена обечайка 6, выполненная в виде усеченного конуса и обращенная основанием вверх корпуса. Внутри обечайки 6 расположены по меньшей мере две газораспределительные насадки 7, одна из которых установлена в промежуточном сечении, а другая в основании обечайки. К вершине обечайки 6 прикреплен сборник 8 пленочной жидкости, в котором установлена по меньшей мере одна труба слива 9, направленная в сборник 4 жидкости и примесей. Сборник 8 пленочной жидкости может быть выполнен в виде тарелки с отбортовкой, направленной вверх. Объем сборника 8 пленочной жидкости и диаметр трубы слива 9 определяются исходя из конструктивной и технологической целесообразности.The separator, in which the method of purification of gas from liquids and impurities is carried out, includes a housing 1 with nozzles for the inlet of the crude gas, the outlet of the purified gas, the exit of liquid and impurities. Inside the housing in the upper part there is a final gas purification stage 2, which may contain separation sections with nozzles of various functional purposes, depending on the conditions of use of the separator. For example, it can be a plate with centrifugal or contact separation elements located on it. Liquid drainage from the final stage of gas purification 2 is provided through a drain pipe 10. Near the gas inlet pipe, a unit 3 of the preliminary gas purification stage is installed, which ensures the deviation (swirling) of the incoming flow and the removal of part of the liquid and impurities inertially separated from the gas to the lower part of the apparatus. The node 3 may be a deflecting (fender) plate with a pocket (trap) for removing impurities and a coagulator installed downstream. At the bottom of the separator is a collection of 4 liquids and impurities. A protective sheet 5 is installed below the gas inlet pipe over the liquid and impurity collector 4. The free space zone 11 formed between the protective sheet 5 and the final gas purification stage 2 is an additional gas purification stage. A shell 6 is located in it, made in the form of a truncated cone and facing upwards of the body. At least two gas distribution nozzles 7 are located inside the shell 6, one of which is installed in an intermediate section, and the other at the base of the shell. A collector 8 of film liquid is attached to the top of the shell 6, in which at least one drain pipe 9 is installed, directed to the collector 4 of liquid and impurities. The collection 8 of the film fluid can be made in the form of a plate with a flanging, directed upwards. The volume of the collection 8 of the film fluid and the diameter of the drain pipe 9 are determined on the basis of constructive and technological feasibility.

Как вариант конструктивного исполнения, обечайка 6 может быть выполнена в виде усеченной пирамиды, расположение и выполнение остальных элементов 7, 8 и 9 остается прежним.As an embodiment, the shell 6 can be made in the form of a truncated pyramid, the location and execution of the remaining elements 7, 8 and 9 remains the same.

Газораспределительные насадки 7 могут быть выполнены в виде перфорированных отверстиями тарелок с установленными на них направляющими регулярными решетками. Направляющие регулярные решетки содержат вертикально установленные плоские пластины. Форма отверстий тарелок может быть выполнена, например, круглой, квадратной, прямоугольной или любой другой, конструктивно и технологически обоснованной. Газораспределительные насадки 7 характеризуются такими основными геометрическими параметрами, как высота Н пластинчатых регулярных решеток и длина h основания, образующей канал ячейки решетки (показано на фиг. 2). Высота Н пластинчатых регулярных решеток составляет от 1,0 до 3,0 длины h основания, образующей канал ячейки решетки. Рекомендованное свободное проходное сечение тарелки составляет не менее 30% от площади тарелки и не менее сечения штуцера входа газожидкостной смеси в сепаратор. Предпочтительно, если каждое отверстие в тарелке расположено соосно с каналом ячейки, образованным установленной сверху пластинчатой регулярной решеткой. Также наиболее оптимальным геометрическим параметром будет являться угол между стенкой корпуса и образующей обечайки, составляющий не менее 30°.Gas distribution nozzles 7 can be made in the form of perforated plates with holes mounted on them with regular guide rails. Regular guide rails contain vertically mounted flat plates. The shape of the holes of the plates can be made, for example, round, square, rectangular or any other, structurally and technologically justified. Gas distribution nozzles 7 are characterized by such basic geometric parameters as the height H of regular plate gratings and the length h of the base forming the channel of the grating cell (shown in Fig. 2). The height H of the plate-shaped regular grids is from 1.0 to 3.0 of the length h of the base forming the channel of the grid cell. The recommended free passage section of the plate is at least 30% of the plate area and not less than the section of the nozzle for the entrance of the gas-liquid mixture into the separator. Preferably, if each hole in the plate is aligned with the channel of the cell formed by a plate-shaped regular grid mounted on top. Also, the most optimal geometric parameter will be the angle between the wall of the housing and the generatrix of the shell, which is at least 30 °.

Сепаратор, в котором осуществляется способ очистки газа от жидкости и примесей работает следующим образом.The separator in which the method of purification of gas from liquids and impurities is carried out as follows.

Исходная газожидкостная смесь поступает в корпус 1 на предварительную ступень очистки газа через радиально расположенный патрубок на отбойную пластину и сетчатый коагулятор узла 3. При отклонении потока отбойной пластиной за счет центробежных сил происходит осаждение части капель жидкости и мехпримесей из газа на внутренней поверхности корпуса, которые отводятся в карман (ловушку) сбора примесей, откуда с частью газа направляются под защитный лист 5 в сборник 4 жидкости и примесей. Жидкость и примеси, не отсепарированные на узле 3, поднимаются с газовым потоком в зону 11 под сепарационные секции финальной ступени 2 очистки газа. Предварительно очищенный газ проходит ступень дополнительной очистки. Под действием центробежных сил из закрученного потока на внутреннюю стенку корпуса дополнительно осаждается часть примесей, которые под действием силы тяжести в виде пленки стекают под защитный лист 5. Далее по ходу движения газожидкостный поток направляется в проход нижнего сечения конусной обечайки 6, при этом часть мелкодисперсной жидкости осаждается на внешней поверхности обечайки 6 и под действием силы тяжести в виде пленки стекает в сборник 8 пленочной жидкости. Затем по трубе слива 9 отводится в сборник 4 жидкости и примесей. При прохождении газожидкостного потока через газораспределительные насадки 7 происходит выравнивание градиента скоростей по сечению вследствие уменьшения скорости потока при прохождении конусного расширения и стабилизирующего действия направляющих решеток.The initial gas-liquid mixture enters the preliminary stage of gas purification through a radially located pipe on the baffle plate and the mesh coagulator of the assembly 3. When the baffle plate deviates from the flow due to centrifugal forces, a part of the liquid droplets and solids from the gas are deposited on the inner surface of the casing, which are discharged into a pocket (trap) for collecting impurities, from where with a part of the gas are directed under the protective sheet 5 into the collector 4 of liquids and impurities. The liquid and impurities that are not separated on the node 3, rise with the gas stream into the zone 11 under the separation sections of the final stage 2 of gas purification. The pre-purified gas goes through an additional purification stage. Under the action of centrifugal forces, a part of the impurities is additionally deposited from the swirling flow onto the inner wall of the housing, which, under the action of gravity in the form of a film, flows under the protective sheet 5. Further along the course of the gas-liquid flow is directed into the passage of the lower section of the conical shell 6, while part of the finely dispersed liquid is deposited on the outer surface of the shell 6 and, under the action of gravity in the form of a film, flows into the collector 8 of the film fluid. Then, the drain pipe 9 is discharged into the collection 4 of liquid and impurities. When the gas-liquid flow passes through the gas distribution nozzles 7, the velocity gradient is aligned over the cross section due to a decrease in the flow velocity during the passage of the conical expansion and the stabilizing action of the guide grids.

Дополнительно очищенный газ равномерно поступает на сепарационные секции финальной ступени 2 очистки газа, где происходит окончательная очистка газа от жидкости. Финальная ступень 2 очистки газа состоит из технологически обоснованных устройств, например, тарелки с центробежными или контактно-сепарационными элементами.The additionally purified gas uniformly enters the separation sections of the final stage 2 of gas purification, where the final gas purification from the liquid takes place. The final stage 2 of gas purification consists of technologically sound devices, for example, plates with centrifugal or contact separation elements.

Очищенный газ выводится из сепаратора через патрубок выхода газа, а жидкость отводится через сливную трубу 10 в кубовую часть сепаратора под минимально допустимый уровень.The purified gas is discharged from the separator through the gas outlet pipe, and the liquid is discharged through the drain pipe 10 into the bottom part of the separator to the minimum permissible level.

Расположение одной из газораспределительных насадок 7 в основании конусной обечайки 6 позволяет равномерно распределить газ по всему сечению непосредственно перед сепарационной секцией финальной ступени 2 очистки газа, что обеспечивает повышение эффективности работы как периферийной, так и центральной зоны этой ступени.The location of one of the gas distribution nozzles 7 at the base of the conical shell 6 allows you to evenly distribute the gas over the entire cross section immediately before the separation section of the final gas purification stage 2, which improves the efficiency of both the peripheral and central zones of this stage.

Организация отвода уловленных жидкости и примесей из сборника 8 пленочной жидкости по трубе слива 9 в нижнюю часть сепаратора в сборник 4 жидкости и примесей дополнительно снижает жидкостную нагрузку на вышестоящую финальную ступень 2 очистки газа, что способствует повышению степени очистки газа.The organization of the removal of trapped liquid and impurities from the film fluid collector 8 through a drain pipe 9 to the lower part of the separator into the fluid and impurity collector 4 further reduces the liquid load on the higher final gas purification stage 2, which increases the degree of gas purification.

Размещение конусной обечайки 6 с газораспределительными насадками 7, сборником 8 пленочной жидкости и трубой слива 9 между защитным листом 5 и сепарационной секцией финальной ступени 2 очистки газа, согласно настоящему изобретению позволяет рационально и максимально эффективно использовать зону свободного пространства внутри сепаратора в качестве дополнительной ступени очистки. При этом массогабаритные параметры сепаратора не увеличиваются.The placement of the conical shell 6 with gas distribution nozzles 7, a film fluid collector 8 and a drain pipe 9 between the protective sheet 5 and the separation section of the final gas purification stage 2, according to the present invention, makes it possible to use the free space zone inside the separator rationally and as efficiently as an additional cleaning stage. In this case, the mass and size parameters of the separator do not increase.

Высота пластинчатых регулярных решеток газораспределительных насадок, составляющая от 1,0 до 3,0 длины основания, образующей канал ячейки решетки, является наиболее оптимальным геометрическим параметром, позволяющим достичь наибольшего эффекта, что основано на результатах проведенных газодинамических исследований и компьютерного моделирования.The height of regular plate-shaped gratings of gas distribution nozzles, ranging from 1.0 to 3.0 of the length of the base that forms the channel of the grating cell, is the most optimal geometric parameter that allows to achieve the greatest effect, which is based on the results of gas-dynamic studies and computer simulation.

Для обеспечения равномерного газораспределения после насадок необходимо обеспечить определенное гидравлическое сопротивление газовому потоку. Это реализуется наличием равномерно распределенных перфорированных отверстий в тарелках насадок, но с общим проходным сечением не менее площади штуцера входа газа в сепаратор для предотвращения излишнего сопротивления потоку.To ensure uniform gas distribution after the nozzles, it is necessary to provide a certain hydraulic resistance to the gas flow. This is realized by the presence of uniformly distributed perforated holes in the nozzle plates, but with a common bore cross section of at least the area of the gas inlet fitting to the separator to prevent excessive flow resistance.

Оптимальное распределение поля скорости потока обеспечивается, если каналы, образованные сторонами ячеек пластинчатых регулярных решеток, имеют в своем основании отдельное отверстие для подачи потока газа в канал.The optimal distribution of the flow velocity field is ensured if the channels formed by the sides of the cells of the plate regular gratings have at their base a separate hole for supplying a gas stream to the channel.

Сборник 8 пленочной жидкости обеспечивает отвод жидкости, стекающей по внешней поверхности обечайки 6, и предотвращает ее попадание во входное сечение конуса. Также он должен обеспечивать возможность приема жидкости по всему периметру нижнего сечения конусной обечайки, и таким образом, может быть выполнен в виде тарелки с отбортовкой, направленной вверх, в которой может накопиться определенный объем жидкости для последующего стекания по трубе слива 9.The collection of 8 film fluid provides the drainage of fluid flowing down the outer surface of the shell 6, and prevents it from falling into the inlet section of the cone. It should also provide the ability to receive fluid around the entire perimeter of the lower section of the conical shell, and thus, can be made in the form of a plate with a flanging, directed upwards, in which a certain amount of liquid can accumulate for subsequent draining along the drain pipe 9.

Для обеспечения свободного объема в зоне 11, достаточного для эффективного инерционного отделения жидкости от газа, угол между стенкой корпуса сепаратора и образующей обечайки рекомендован не менее 30°.To ensure a free volume in zone 11 sufficient for effective inertial separation of liquid from gas, the angle between the wall of the separator body and the forming shell is recommended at least 30 °.

Предложенный сепаратор прост по конструкции и не требует больших материальных затрат на его изготовление, а все признаки технических решений, согласно настоящим изобретениям, могут быть реализованы в технологических операциях по очистке газа от жидкости и примесей, а также в конкретных конструктивных элементах (деталях, сборочных единицах) сепаратора с использованием традиционных технологий изготовления.The proposed separator is simple in design and does not require large material costs for its manufacture, and all the signs of technical solutions, according to the present invention, can be implemented in technological operations for cleaning gas from liquids and impurities, as well as in specific structural elements (parts, assembly units ) separator using traditional manufacturing techniques.

Более того, изобретения могут успешно применяться в сепараторах различного типа и назначения, например, входном, промежуточном, низкотемпературном.Moreover, the invention can be successfully applied in separators of various types and purposes, for example, inlet, intermediate, low temperature.

Таким образом, изобретения обеспечивают более эффективную и надежную работу сепаратора по сравнению с аналогами, позволяют достичь более высокой степени очистки газа.Thus, the inventions provide a more efficient and reliable operation of the separator compared to analogues, can achieve a higher degree of gas purification.

Источники информацииInformation sources

1. Сборник научных трудов. ДОАО «ЦКБН» ОАО «Газпром» - 55 лет/Под ред. Г.К. Зиберта, Ю.А. Кащицкого и др. - М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006, стр. 226-231.1. Collection of scientific papers. DOAO TsKBN OAO Gazprom - 55 years / Ed. G.K. Siebert, Yu.A. Kashchitsky et al. - M: Nedra-Business Center LLC, 2006, pp. 226-231.

Claims (14)

1. Способ очистки газа от жидкости и примесей, включающий подачу неочищенного газа через патрубок входа в сепаратор, очистку газа на предварительной ступени с одновременной организацией вращательного движения, направление газа на дополнительную ступень очистки и далее на финальную ступень очистки, вывод очищенного газа, вывод отделившихся жидкости и примесей, отличающийся тем, что на дополнительной ступени очистки газ направляют в обечайку, выполненную в виде усеченного конуса и обращенную основанием в верхнюю часть сепаратора, через по меньшей мере две газораспределительных насадки, одну из которых устанавливают в промежуточном сечении обечайки, а другую в основании обечайки, отсепарированные примеси направляют по внешней стенке обечайки в прикрепленный к ее вершине сборник пленочной жидкости и далее организуют их отвод по установленной в сборнике пленочной жидкости по меньшей мере одной трубе слива, направленной в нижнюю часть сепаратора.1. A method of cleaning gas from liquids and impurities, including the supply of untreated gas through the inlet port of the separator, gas purification at the preliminary stage with the simultaneous organization of rotational movement, the direction of the gas to an additional purification stage and then to the final purification stage, the output of the purified gas, the output separated liquid and impurities, characterized in that at an additional stage of purification, the gas is sent to the shell, made in the form of a truncated cone and facing the base in the upper part of the separator, through at least two gas distribution nozzles, one of which is installed in the intermediate section of the shell and the other at the base of the shell, the separated impurities are directed along the outer wall of the shell to the collection of film fluid attached to its top and then organize their discharge along the film fluid installed in the collection at least one drain pipe directed to the bottom of the separator. 2. Способ очистки газа от жидкости и примесей по п. 1, отличающийся тем, что на финальной ступени очистки газ направляют через тарелку, на которую устанавливают центробежные или контактно-сепарационные элементы.2. The method of purifying gas from liquid and impurities according to claim 1, characterized in that at the final stage of purification, the gas is directed through a plate onto which centrifugal or contact separation elements are installed. 3. Способ очистки газа от жидкости и примесей по п. 1, отличающийся тем, что на дополнительной ступени очистки газ направляют через газораспределительные насадки, которые выполняют в виде перфорированных отверстиями тарелок с вертикально установленными на них пластинчатыми регулярными решетками.3. The method of purifying gas from liquids and impurities according to claim 1, characterized in that at an additional purification stage the gas is directed through gas distribution nozzles, which are made in the form of perforated plates with vertically mounted plate plates on them. 4. Способ очистки газа от жидкости и примесей по п. 3, отличающийся тем, что на дополнительной ступени очистки газ направляют через газораспределительные насадки, в которых каждое отверстие в тарелке располагают соосно с каналом ячейки, образованным установленной сверху пластинчатой регулярной решеткой.4. A method for cleaning gas from liquids and impurities according to claim 3, characterized in that at an additional purification step, the gas is directed through gas distribution nozzles, in which each hole in the plate is aligned with the channel of the cell formed by a regular plate grating installed on top. 5. Сепаратор, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа, выхода жидкости и примесей, узел предварительной ступени очистки газа, сборник жидкости и примесей, размещенный в нижней части корпуса, защитный лист, установленный над сборником жидкости и примесей, расположенные выше защитного листа дополнительную ступень очистки и далее финальную ступень очистки, отличающийся тем, что дополнительная ступень очистки включает обечайку, выполненную в виде усеченного конуса и обращенную основанием в верхнюю часть корпуса, при этом в обечайке расположены по меньшей мере две газораспределительные насадки, одна из которых установлена в промежуточном сечении обечайки, а другая в основании обечайки, к вершине обечайки прикреплен сборник пленочной жидкости, в котором установлена по меньшей мере одна труба слива, направленная в сборник жидкости и примесей.5. A separator comprising a housing with nozzles for the inlet of the raw gas, the outlet of the purified gas, the exit of liquid and impurities, the site of the preliminary stage of gas purification, a collector of liquid and impurities located in the lower part of the housing, a protective sheet mounted above the collector of liquid and impurities located above a protective sheet an additional cleaning step and then the final cleaning step, characterized in that the additional cleaning step includes a shell, made in the form of a truncated cone and facing the base in the upper hour housing, while in the shell there are at least two gas distribution nozzles, one of which is installed in the intermediate section of the shell, and the other at the base of the shell, a film fluid collector is attached to the top of the shell, in which at least one drain pipe is installed, directed to collection of liquids and impurities. 6. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что обечайка выполнена в виде усеченной пирамиды.6. The separator according to claim 5, characterized in that the shell is made in the form of a truncated pyramid. 7. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что газораспределительные насадки выполнены в виде перфорированных отверстиями тарелок с вертикально установленными на них пластинчатыми регулярными решетками.7. The separator according to claim 5, characterized in that the gas distribution nozzles are made in the form of perforated plates with plates with vertically mounted plate-like regular grids. 8. Сепаратор по п. 7, отличающийся тем, что отверстия в тарелках выполнены предпочтительно круглой, или квадратной, или прямоугольной формы.8. The separator according to claim 7, characterized in that the holes in the plates are preferably made of round, or square, or rectangular shape. 9. Сепаратор по п. 7, отличающийся тем, что высота пластинчатых регулярных решеток составляет от 1,0 до 3,0 длины основания, образующей канал ячейки решетки.9. The separator according to claim 7, characterized in that the height of the regular plate gratings is from 1.0 to 3.0 of the length of the base forming the channel of the grating cell. 10. Сепаратор по п. 7, отличающийся тем, что свободное проходное сечение тарелки составляет не менее 30% от площади тарелки и не менее сечения штуцера входа газожидкостной смеси в сепаратор.10. The separator according to claim 7, characterized in that the free passage section of the plate is at least 30% of the area of the plate and at least a section of the nozzle of the gas-liquid mixture inlet to the separator. 11. Сепаратор по п. 7, отличающийся тем, что каждое отверстие в тарелке расположено соосно с каналом ячейки, образованным установленной сверху пластинчатой регулярной решеткой.11. The separator according to claim 7, characterized in that each hole in the plate is aligned with the channel of the cell formed by a plate-shaped regular grid mounted on top. 12. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что сборник пленочной жидкости выполнен в виде тарелки с отбортовкой, направленной вверх.12. The separator according to claim 5, characterized in that the collection of film liquid is made in the form of a plate with a flanging directed upward. 13. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что финальная ступень очистки газа содержит тарелку с расположенными на ней центробежными или контактно-сепарационными элементами.13. The separator according to claim 5, characterized in that the final stage of gas purification comprises a plate with centrifugal or contact separation elements located on it. 14. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что угол между стенкой корпуса и образующей обечайки составляет не менее 30°.14. The separator according to p. 5, characterized in that the angle between the wall of the housing and the generatrix of the shell is at least 30 °.
RU2016130675A 2016-07-26 2016-07-26 Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof RU2655361C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130675A RU2655361C2 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130675A RU2655361C2 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016130675A RU2016130675A (en) 2018-01-31
RU2655361C2 true RU2655361C2 (en) 2018-05-25

Family

ID=61174011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016130675A RU2655361C2 (en) 2016-07-26 2016-07-26 Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655361C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1737811A1 (en) * 1989-06-28 1995-03-20 Мурманское высшее инженерное морское училище им.Ленинского комсомола Steam-and-water mixture separator
RU2252813C1 (en) * 2004-01-19 2005-05-27 ООО "Ямбурггаздобыча" Gas drying separator
RU2321442C1 (en) * 2006-06-23 2008-04-10 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" (ДОАО ЦКБН ОАО "Газпром") Separator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1737811A1 (en) * 1989-06-28 1995-03-20 Мурманское высшее инженерное морское училище им.Ленинского комсомола Steam-and-water mixture separator
RU2252813C1 (en) * 2004-01-19 2005-05-27 ООО "Ямбурггаздобыча" Gas drying separator
RU2321442C1 (en) * 2006-06-23 2008-04-10 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" (ДОАО ЦКБН ОАО "Газпром") Separator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016130675A (en) 2018-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7270690B1 (en) Separator with vane assembly and filter arrangement
US9005340B2 (en) Fiber bed assembly including a re-entrainment control device for a fiber bed mist eliminator
US20110209446A1 (en) Wet gas separator
EP2941318B1 (en) Cyclone, cyclone mist eliminator and method of use
EP0195464A1 (en) Column for removing liquid from a gas
US5112375A (en) Radial vane demisting system in a separator for removing entrained droplets from a gas stream
RU133750U1 (en) OIL AND GAS SEPARATOR
RU2320391C2 (en) Device and method of cleaning of fluid medium
JPS6099321A (en) Apparatus for treating mixture of liquid and gas
RU2469771C1 (en) Separator for gas purification
RU2612741C1 (en) Liquid-gas separator
US20170080372A1 (en) Method For Extending Turndown In A Gas-Liquid Separator
RU2655361C2 (en) Method for cleaning gas from liquids and impurities and device implementation thereof
US3616610A (en) Apparatus for separating dust from a gas
CN101479029A (en) Three phase vapor distributor
RU2252813C1 (en) Gas drying separator
RU2446001C1 (en) Gas drying separator
KR930020485A (en) Apparatus for removing aerosols of air in the reactor airtight chamber
RU48277U1 (en) SEPARATOR
RU2509886C1 (en) Natural gas cleaning separator
RU165515U1 (en) SEPARATOR
US3273316A (en) Industrial waste gas purifier method
RU2299757C2 (en) Screen-separator
CN218755312U (en) Separation deoiling three-phase cyclone coalescer
JP2019515242A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20180206

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20180321