RU2790121C1 - Method for separation of the flow of a multicomponent medium - Google Patents
Method for separation of the flow of a multicomponent medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2790121C1 RU2790121C1 RU2022113840A RU2022113840A RU2790121C1 RU 2790121 C1 RU2790121 C1 RU 2790121C1 RU 2022113840 A RU2022113840 A RU 2022113840A RU 2022113840 A RU2022113840 A RU 2022113840A RU 2790121 C1 RU2790121 C1 RU 2790121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- medium
- multicomponent
- multicomponent medium
- section
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам низкотемпературной сепарации потока многокомпонентной среды.The invention relates to methods for low-temperature separation of the flow of a multicomponent medium.
Из уровня техники известен способ работы и устройство газожидкостного сепаратора, содержащего корпус с перегородками, разделяющими его на камеры ввода и вывода газа и камеры накопления и слива жидкости, сепарационный элемент с завихрителем, сообщающий камеру ввода газа с камерой вывода газа и камерой накопления жидкости, и сливную трубу, сообщающуюся камеру накопления жидкости с камерой слива жидкости, снабженного дополнительными сепарационными элементами с завихрителями, сообщающими камеру ввода газа с камерой вывода газа и камерой накопления жидкости, при этом сепарационные элементы или часть их со стороны камеры ввода газа снабжены управляемыми клапанами, приводы которых выведены за корпус, при этом при сепарации для переключения клапанов снимают заглушку и, вращая вал кривошипа, приводят колпак в возвратно-поступательное движение, перемещаясь вверх, колпак перекрывает прорези в корпусе сепарационного элемента, а при перемещении вниз открывает их, при этом сепаратор патрубком подключают в линию сбора газа, за счет тангенциального ввода газа через патрубок в камере ввода газа предварительно отделяют капельную жидкость и механические включения, например песок, при этом на входе в сепарационные элементы газ на завихрителях закручивают вновь и производят окончательную очистку газа, при этом очищенный газ подают в камеру вывода газа и далее в отводящий патрубок, отделенную жидкость в виде пленки через кольцевой зазор направляют в камеру накопления жидкости, при этом наличие нескольких сепарационных элементов с клапанами обеспечивает плавную регулировку сепаратора на любой расход газа, высокое качество очистки которого обеспечивается практически при любом количестве подключенных к сепаратору скважин (Патент RU №2162727, МПК B01D 45/12, В04С 3/06, 2001).From the prior art, a method of operation and arrangement of a gas-liquid separator is known, comprising a housing with partitions dividing it into gas inlet and outlet chambers and liquid accumulation and discharge chambers, a separation element with a swirler that communicates the gas inlet chamber with the gas outlet chamber and the liquid accumulation chamber, and a drain pipe connecting the liquid accumulation chamber with the liquid discharge chamber, equipped with additional separation elements with swirlers connecting the gas inlet chamber with the gas outlet chamber and the liquid accumulation chamber, while the separation elements or part of them from the side of the gas inlet chamber are equipped with controlled valves, the actuators of which are brought out of the body, while during separation to switch the valves, the plug is removed and, by rotating the crank shaft, the cap is brought into reciprocating motion, moving up, the cap closes the slots in the body of the separation element, and when moving down, opens them, while the separator is connected by a branch pipe are fed into the gas collection line, due to the tangential gas inlet through the pipe in the gas inlet chamber, the dropping liquid and mechanical inclusions, such as sand, are preliminarily separated, while at the inlet to the separation elements, the gas is swirled again on the swirlers and the final gas purification is performed, while the purified gas is fed into the gas outlet chamber and further into the outlet branch pipe, the separated liquid in the form of a film through the annular gap is sent to the liquid accumulation chamber, while the presence of several separating elements with valves ensures smooth adjustment of the separator for any gas flow rate, the high quality of purification of which is ensured at almost any the number of wells connected to the separator (Patent RU No. 2162727, IPC B01D 45/12,
К основным недостаткам известного способа работы газожидкостного сепаратора относятся низкая эффективность сепарации, обусловленная отсутствием возможности отделения жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+ от общего газового потока, низкая эффективность закручивания газового потока в завихрителях, а также сложность одновременного управления приводами клапанов.The main disadvantages of the known method of operation of a gas-liquid separator include low separation efficiency due to the inability to separate the liquid fraction of propane, butane and heavier C 5+ hydrocarbons from the total gas flow, low efficiency of swirling the gas flow in swirlers, as well as the complexity of simultaneous control of valve actuators.
Известно устройство и способ работы газодинамического сепаратора, в котором газожидкостной поток после придания ему дополнительной тангенциальной составляющей скорости в завихрителе и прохождения через конфузор подают в регулируемое отверстие диффузора для выхода газожидкостной смеси, приподнимая регулятор, который, таким образом, парит в восходящем потоке, при этом в щели между регулятором и диффузором создается критическое сечение, жидкость, движущуюся в виде капель по периферии сопла и жидкость, в виде пленки сконденсировавшуюся на стенках сопла, направляют в щели, а затем в патрубки, при этом очищенный от влаги газ подают вверх через диффузор, при снижении напора газожидкостной смеси на входе в сопло регулятор опускают ниже под действием силы тяжести, автоматически уменьшая критическое сечение сопла, а при увеличении напора, регулятор приподнимают, увеличивая критическое сечение, причем оптимальное значение массы регулятора для каждого напора газожидкостной смеси определяют по номограмме и либо используют готовый регулятор подходящей массы из набора, либо утяжеляют/облегчают имеющийся регулятор, что позволяет варьировать массу регулятора, изменяя площадь критического сечения сопла (Патент RU №149911, МПК B01D 45/12, 2015).A device and a method of operation of a gas-dynamic separator are known, in which the gas-liquid flow, after giving it an additional tangential velocity component in the swirler and passing through the confuser, is fed into the adjustable diffuser opening to exit the gas-liquid mixture, raising the regulator, which, thus, soars in the upward flow, while a critical section is created in the gap between the regulator and the diffuser, the liquid moving in the form of drops along the periphery of the nozzle and the liquid condensed in the form of a film on the walls of the nozzle are directed into the slots, and then into the nozzles, while the gas purified from moisture is fed upward through the diffuser, when the pressure of the gas-liquid mixture at the inlet to the nozzle decreases, the regulator is lowered lower under the action of gravity, automatically reducing the critical section of the nozzle, and when the pressure increases, the regulator is raised, increasing the critical section, and the optimal value of the mass of the regulator for each pressure of the gas-liquid mixture is determined by the nomo grams and either use a ready-made regulator of a suitable mass from the kit, or make the existing regulator heavier / lighter, which allows you to vary the mass of the regulator by changing the area of the critical section of the nozzle (Patent RU No. 149911, IPC B01D 45/12, 2015).
Основными недостатками известного способа являются создание регулятором дополнительного сопротивления газожидкостному потоку, низкая эффективность улавливания сконденсировавшейся фракции, а также существование возможности запирания критического сечения сопла.The main disadvantages of the known method are the creation by the regulator of additional resistance to the gas-liquid flow, the low efficiency of capturing the condensed fraction, and the existence of the possibility of locking the critical section of the nozzle.
Известен термогазодинамический сепаратор, способ работы которого заключается в подаче через патрубок исходного многокомпонентного углеводородного газа на завихритель для закручивания потока, после чего многокомпонентный углеводородный газ направляют в сопло Лаваля, а затем в сепарационную камеру, где конденсируют и отделяют углеводородные компоненты от газовой фазы за счет центробежной силы, после чего конденсат отводят в сборник конденсата, из которого газовую фазу отбирают через патрубки в эжекторную камеру, а очищенный газовый поток подают в диффузор для снижения скорости и восстановления давления, при этом термогазодинамический сепаратор дополнительно содержит поперечные перегородки, каждая из которых выполнена из двух частей, первая из которых жестко соединена с корпусом, вторая расположена внутри первой и выполнена съемной, а сопло, сепарационная камера и диффузор установлены последовательно внутри вторых частей поперечных перегородок и выполнены съемными для обеспечения возможности их замены, что позволяет изготавливать проточную часть термогазодинамического сепаратора, состоящую из сопла, сепарационной камеры и диффузора, с геометрическими размерами, соответствующими каждой конкретной производительности (Патент RU №74308, МПК B01D 45/12, B01D 53/26, 2008).A thermogasdynamic separator is known, the method of operation of which consists in supplying the source multicomponent hydrocarbon gas through the nozzle to the swirler to swirl the flow, after which the multicomponent hydrocarbon gas is sent to the Laval nozzle, and then to the separation chamber, where hydrocarbon components are condensed and separated from the gas phase due to centrifugal force, after which the condensate is diverted to the condensate collector, from which the gas phase is taken through the nozzles into the ejector chamber, and the purified gas flow is fed into the diffuser to reduce the velocity and restore pressure, while the thermogasdynamic separator additionally contains transverse partitions, each of which is made of two parts, the first of which is rigidly connected to the body, the second is located inside the first and is made removable, and the nozzle, separation chamber and diffuser are installed in series inside the second parts of the transverse partitions and made removable to ensure possible the possibility of replacing them, which allows to manufacture the flow part of a thermogasdynamic separator, consisting of a nozzle, a separation chamber and a diffuser, with geometric dimensions corresponding to each specific capacity (Patent RU No. 74308, IPC B01D 45/12, B01D 53/26, 2008).
Недостатками известного способа работы термогазодинамического сепаратора является необходимость длительного останова оборудования с целью его реорганизации при изменении параметров газового потока, сложность регулирования производительности, обусловленная полной заменой проточной части, низкая эффективность отвода сконденсировавшейся фракции.The disadvantages of the known method of operation of the thermogasdynamic separator are the need for a long shutdown of the equipment in order to reorganize it when the parameters of the gas flow change, the difficulty in controlling the performance due to the complete replacement of the flow path, and the low efficiency of the removal of the condensed fraction.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится способ сепарации многокомпонентной среды, заключающийся в подаче упомянутого потока в устройство, содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубками с выполненным в нем профилированным каналом подачи потока с конфузорным, диффузорным и расположенным между ними цилиндрическим участками, устройство закручивания потока среды, установленное в канале, узел отбора капель и/или твердых частиц, установленный в выходной части диффузорного участка, при этом устройство для закручивания потока среды выполняют в виде конического шнека, который размещают в конфузорной части канала, при этом внутри указанного устройства закручивания устанавливают с возможностью осевого перемещения в цилиндрическое сечение упомянутого канала и обратно профилированное центральное тело, которое выполняют в виде цилиндра с профилированной конической выходной частью, причем поверхность конической выходной части выполняют эквидистантной поверхности указанного конфузорного участка канала, при этом в отводящем патрубке, в выходной части участка диффузорного канала с кольцевым зазором между внутренней поверхностью диффузорного канала и внутренней поверхностью отводящего патрубка с образованием кольцевой полости устанавливают полый конус, причем упомянутую полость соединяют с полостью узла отбора капель и/или твердых частиц и полостью, образованной входным участком профилированного канала, предпочтительно, цилиндрическим, при этом при сепарации потоку многокомпонентной среды придают ускорение и вращательное движение путем пропускания его через лопатки конического шнека, установленного в конфузорной части, после чего вращающийся поток направляют через цилиндрический участок профилированного канала подачи потока, который выполняют таким образом, что в нем скорость многокомпонентного газового потока повышается до сверхзвуковых значений, при этом статическое давление достигает минимальных значений, а статическая температура понижается до значений ниже температуры точки росы, и обеспечивают конденсацию в дисперсном многокомпонентном газовом потоке жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+, после чего производят расширение газа и выделение жидкой фракции тяжелых углеводородов в виде капель жидкости в пристеночный слой на периферии соплового канала сепарации за счет центробежных сил, при этом отсепарированный газ направляют далее по центральной части канала, а жидкую фракцию тяжелых углеводородов, движущуюся в пристеночном слое, направляют в кольцевой зазор узла отбора капель и/или твердых частиц, после чего скопившуюся жидкость удаляют из выходной полости, причем обеспечивают непрерывную циркуляцию части газового потока из канала отбора жидкой фракции в область цилиндрического участка профилированного канала газового потока и обеспечивают унос жидкости из узла отбора жидкой фракции в выходной патрубок, предотвращая запирание жидкости в упомянутом канале, при этом изменяющиеся параметры потока многокомпонентной среды обеспечивают в требуемых заданных пределах путем изменения местоположения в цилиндрической части канала профилированного центрального тела (Патент RU №2736135, МПК F25J 3/00, F15D 1/02, 2020 - прототип).The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and adopted as a prototype is a method for separating a multicomponent medium, which consists in supplying the said flow into a device containing a housing with inlet and outlet nozzles with a profiled flow supply channel made in it with a confuser, diffuser and located between cylindrical sections, a device for swirling the flow of the medium installed in the channel, a unit for collecting drops and / or solid particles installed in the outlet part of the diffuser section, while the device for swirling the flow of the medium is made in the form of a conical screw, which is placed in the confuser part of the channel, with At the same time, inside the specified twisting device, a back-shaped central body is installed with the possibility of axial movement in the cylindrical section of the said channel and a back-shaped central body, which is made in the form of a cylinder with a profiled conical outlet part, and the surface of the conical outlet the bottom part is made equidistant to the surface of the specified confuser section of the channel, while in the outlet pipe, in the outlet part of the diffuser channel section with an annular gap between the inner surface of the diffuser channel and the inner surface of the outlet pipe to form an annular cavity, a hollow cone is installed, and the mentioned cavity is connected to the cavity of the node selection of drops and/or solid particles and a cavity formed by the inlet section of the profiled channel, preferably cylindrical, while during separation, the multicomponent medium flow is accelerated and rotated by passing it through the blades of a conical screw installed in the confuser part, after which the rotating flow is directed through the cylindrical section of the profiled flow supply channel, which is performed in such a way that the speed of the multicomponent gas flow in it rises to supersonic values, while the static pressure reaches the minimum values, and the static temperature drops to values below the dew point temperature, and provide condensation in the dispersed multicomponent gas flow of the liquid fraction of propane, butane and heavier hydrocarbons С 5+ , after which the gas is expanded and the liquid fraction of heavy hydrocarbons is released in the form of liquid drops in the near-wall layer on the periphery of the separation nozzle channel due to centrifugal forces, while the separated gas is sent further along the central part of the channel, and the liquid fraction of heavy hydrocarbons moving in the near-wall layer is sent to the annular gap of the droplets and/or solid particles selection unit, after which the accumulated the liquid is removed from the outlet cavity, and a part of the gas flow from the liquid fraction selection channel is continuously circulated to the area of the cylindrical section of the profiled gas flow channel and the liquid is carried away from the liquid fraction selection unit to the outlet pipe, preventing the liquid from being blocked in the mentioned analyte, while changing the flow parameters of the multicomponent medium are provided within the required specified limits by changing the location in the cylindrical part of the channel of the profiled central body (Patent RU No. 2736135, IPC
К основным недостаткам известного способа относятся малый диапазон регулирования производительности, негативное влияние введения профилированного центрального тела в цилиндрический участок соплового канала на расчетный режим работы устройства для сепарации, создание дополнительного сопротивления предварительно закрученному потоку и последующее снижение эффективности разделения посредством введения линии рециркуляции непосредственно в цилиндрический участок соплового канала.The main disadvantages of the known method include a small range of capacity control, the negative impact of the introduction of a shaped central body into the cylindrical section of the nozzle channel on the design mode of operation of the separation device, the creation of additional resistance to the pre-swirling flow and the subsequent decrease in separation efficiency by introducing a recirculation line directly into the cylindrical section of the nozzle channel. channel.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании способа сепарации потока многокомпонентной среды, в котором отсутствуют указанные недостатки, и при его использовании имеется возможность регулирования производительности сепаратора в широком диапазоне при изменении исходных рабочих параметров многокомпонентной среды, при этом не требуется введение профилированного центрального тела в сопловой аппарат, в процессе регулирования производительности нет необходимости в длительном останове оборудования, а также отсутствуют дополнительные сопротивления газовому потоку, оказывающие негативное влияние на расчетный режим работы устройства для сепарации.The task to be solved by the claimed invention is to create a method for separating the flow of a multicomponent medium, which does not have these disadvantages, and when using it, it is possible to control the performance of the separator in a wide range when the initial operating parameters of the multicomponent medium change, without the need to introduce a profiled of the central body into the nozzle apparatus, there is no need for a long shutdown of the equipment in the process of capacity control, and there are no additional resistances to the gas flow that have a negative impact on the design mode of operation of the separation device.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном способе сепарации потока многокомпонентной среды, заключающемся в том, что при сепарации поток многокомпонентной среды подают в устройство для сепарации, содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубками с выполненным в нем профилированным каналом подачи потока с конфузорным, диффузорным участками и расположенным между ними критическим сечением, устройство закручивания потока среды, установленное в канале, узел отбора капель и/или твердых частиц, установленный в выходной части диффузорного участка, при этом при сепарации поток многокомпонентной среды закручивают и придают ускорение путем пропускания через конфузорный участок, после чего поток многокомпонентной среды пропускают через критическое сечение сверхзвукового сепаратора, в котором увеличивают скорость потока многокомпонентной среды до звуковых значений в данной среде, после чего поток многокомпонентной среды подают в диффузорный участок, в котором обеспечивают значение скорости упомянутого потока выше скорости звука в данной среде, при этом в упомянутом потоке снижают статическое давление до минимальных значений, а статическую температуру - до значений ниже температуры точки росы, и организуют конденсацию в дисперсном потоке многокомпонентной среды жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+ в виде капель жидкости, обеспечивают его расширение, согласно изобретению, устройство для сепарации выполняют состоящим из, как минимум, двух профилированных каналов подачи потока, геометрические размеры проточных частей которых выполняют из условия обеспечения требуемых параметров течения потока очищаемой многокомпонентной среды, причем упомянутые профилированные каналы располагают, предпочтительно, параллельно и, преимущественно, вокруг общей оси вращения, исходя из условия расположения входных частей в одной плоскости, при этом на входе в устройство для сепарации размещают с возможностью вращения диск с каналами для направления потока в определенный профилированный канал, при этом на входе в устройство для сепарации устанавливают входной коллектор с подводящим патрубком, а на выходе устанавливают отводящий коллектор с отводящим патрубком конденсата и связанные с профилированными каналами отводящие патрубки очищенного потока, при этом диффузорный участок выполняют с переходом от меньшего угла раствора к большему, причем в части с большим углом раствора диффузорного участка, на выходе из профилированного канала, устанавливают полый конус, внутри которого выполняют конфузорно-диффузорный переход, при этом, при сепарации поток многокомпонентной среды подают во входной коллектор, из которого направляют в профилированный канал, геометрия проточной части которого выбрана из условия обеспечения исходных параметров потока, причем открытие профилированного канала предварительно осуществляют поворотом упомянутого диска вокруг оси, при этом в профилированном канале организуют завихрение потока многокомпонентной среды с более высокой периферийной пристеночной плотностью, окружной скоростью и радиальным градиентом давления, по сравнению с аналогичными параметрами в приосевой области, и придают ускорение посредством пропускания через конфузорный участок, а, после расширения упомянутого потока в диффузорном участке, направляют отсепарированную жидкую фракцию тяжелых углеводородов в пристеночный периферийный слой диффузорного участка за счет центробежных сил, а затем - в кольцевую полость с частью газа и далее - в полость отводящего коллектора, из которого ее отбирают через отводящий патрубок конденсата, при этом основной отсепарированный газовый поток направляют в конфузорно-диффузорный переход полого конуса, откуда через отводящий патрубок очищенного потока его отбирают для дальнейшего использования.The solution of the problem is achieved by the fact that in the proposed method for separating the flow of a multicomponent medium, which consists in the fact that during separation, the flow of a multicomponent medium is fed into a separation device containing a housing with inlet and outlet nozzles with a profiled flow supply channel made in it with a confuser, diffuser sections and a critical section located between them, a device for swirling the flow of the medium installed in the channel, a droplet and / or solid particles selection unit installed in the outlet part of the diffuser section, while during separation, the flow of the multicomponent medium is twisted and accelerated by passing through the confusing section, after which the flow of the multicomponent medium is passed through the critical section of the supersonic separator, in which the flow velocity of the multicomponent medium is increased to sonic values in this medium, after which the flow of the multicomponent medium is fed into the diffuser section, in which the value of the speed of the mentioned flow is higher than the speed of sound in this medium, while in the mentioned flow the static pressure is reduced to the minimum values, and the static temperature is reduced to values below the dew point temperature, and condensation is organized in the dispersed flow of the multicomponent medium of the liquid fraction of propane, butane and heavier C 5+ hydrocarbons in the form of liquid droplets, provide its expansion, according to the invention, the separation device is made consisting of at least two profiled flow supply channels, the geometric dimensions of the flow parts of which are performed in order to ensure the required flow parameters of the flow of the purified multicomponent medium, and said profiled channels are arranged, preferably, in parallel and, mainly, around a common axis of rotation, based on the condition of the location of the inlet parts in the same plane, while at the inlet to the separation device, a disk with channels is placed with the possibility of rotation to direct outflow into a certain profiled channel, at the same time, an inlet manifold with an inlet pipe is installed at the inlet to the separation device, and an outlet collector with a condensate outlet pipe and outlet pipes of the purified flow connected with the profiled channels are installed at the outlet, while the diffuser section is made with a transition from a smaller angle of the opening to a larger one, and in the part with a large opening angle of the diffuser section, at the outlet of the profiled channel, a hollow cone is installed, inside which a confuser-diffuser transition is made, while, during separation, the flow of a multicomponent medium is fed into the inlet manifold, from which it is sent to profiled channel, the geometry of the flow part of which is selected from the condition of providing the initial parameters of the flow, and the opening of the profiled channel is preliminarily carried out by rotating the said disk around the axis, while in the profiled channel the flow of the multicomponent medium is swirled with more higher peripheral wall density, circumferential velocity and radial pressure gradient, compared with similar parameters in the near-axial region, and give acceleration by passing through the confuser section, and, after expanding the mentioned flow in the diffuser section, the separated liquid fraction of heavy hydrocarbons is sent to the near-wall peripheral layer of the diffuser section due to centrifugal forces, and then - into the annular cavity with part of the gas and then - into the cavity of the outlet manifold, from which it is taken through the outlet pipe of the condensate, while the main separated gas flow is sent to the confuser-diffuser transition of the hollow cone, from where through the discharge pipe of the purified stream, it is taken for further use.
В варианте применения предложенного способа устройство для сепарации дополнительно оснащают емкостью с ингибитором и струйным насосом, причем подводящий патрубок входного коллектора устройства соединяют со струйным насосом, при этом организуют процесс рециркуляции газа, заключающийся в смешивании части газа, отбираемого из отводящего патрубка конденсата, с потоком многокомпонентной среды в струйном насосе, при этом в струйный насос из емкости дополнительно направляют ингибитор, при этом регулируют расход упомянутых ингибитора и части газа, отбираемого на рециркуляцию.In the application of the proposed method, the separation device is additionally equipped with a container with an inhibitor and a jet pump, and the inlet pipe of the inlet manifold of the device is connected to the jet pump, while the gas recirculation process is organized, which consists in mixing part of the gas taken from the condensate outlet pipe with a multicomponent flow media in the jet pump, while an inhibitor is additionally sent from the container to the jet pump, while the flow rate of the mentioned inhibitor and part of the gas taken for recirculation is regulated.
В варианте применения предложенного способа устройство для сепарации дополнительно оснащают емкостью с ингибитором, и струйным насосом, причем подводящий патрубок входного коллектора соединяют со струйным насосом, а входной коллектор устройства для сепарации оснащают форсунками, которые располагают соосно профилированным каналам, и дополнительным диском с каналами, который соосно и симметрично имеющемуся диску располагают на внутренней стороне входного коллектора, при этом смешивают часть газа, отбираемого из отводящего патрубка конденсата с потоком многокомпонентной среды в струйном насосе, а ингибитор подают в форсунки, при этом посредством вращения дополнительного диска открывают или перекрывают подачу ингибитора из указанных форсунок, причем требуемый расход ингибитора из входного коллектора осуществляют через линию сброса обратно в емкость, при этом регулируют расход ингибитора и части газа, отбираемого на рециркуляцию.In the application of the proposed method, the separation device is additionally equipped with a container with an inhibitor and a jet pump, and the inlet manifold of the inlet manifold is connected to the jet pump, and the inlet manifold of the separation device is equipped with nozzles that are located coaxially with profiled channels, and an additional disk with channels, which coaxially and symmetrically to the existing disk is placed on the inner side of the inlet manifold, while a part of the gas taken from the condensate outlet pipe is mixed with the flow of a multicomponent medium in the jet pump, and the inhibitor is fed into the nozzles, while by rotating the additional disk, the supply of the inhibitor from the indicated nozzles, and the required consumption of the inhibitor from the inlet manifold is carried out through the discharge line back to the tank, while regulating the consumption of the inhibitor and part of the gas taken for recirculation.
В варианте применения предложенного способа каналы в диске располагают с возможностью одновременной подачи потока многокомпонентной среды в два и более профилированных канала.In an embodiment of the proposed method, the channels in the disk are arranged with the possibility of simultaneously supplying the flow of a multicomponent medium into two or more profiled channels.
В варианте применения предложенного способа вращение диска осуществляют при помощи электродвигателя, преимущественно, шагового.In an embodiment of the proposed method, the rotation of the disk is carried out using an electric motor, mainly a stepper one.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 показан продольный разрез устройства для реализации предложенного способа сепарации многокомпонентной среды; на фиг. 2 показан поперечный разрез А-А устройства для реализации предложенного способа; на фиг. 3 показан поперечный разрез Б-Б устройства для реализации предложенного способа; на фиг. 4 показан выносной элемент В - разрез диффузорного участка профилированного канала с установленным в нем полым конусом; на фиг. 5 показан продольный разрез устройства для сепарации, снабженного струйным насосом и емкостью с ингибитором, при условии подачи ингибитора в струйный насос, на фиг. 6 показан продольный разрез устройства для сепарации, снабженного струйным насосом, форсунками и емкостью с ингибитором, при условии подачи ингибитора в форсунки.The essence of the invention is illustrated by drawings, where: in Fig. 1 shows a longitudinal section of a device for implementing the proposed method for separating a multicomponent medium; in fig. 2 shows a cross section A-A of a device for implementing the proposed method; in fig. 3 shows a B-B cross-section of a device for implementing the proposed method; in fig. 4 shows the remote element B - a section of the diffuser section of the profiled channel with a hollow cone installed in it; in fig. 5 shows a longitudinal section of a separation device equipped with a jet pump and a container with an inhibitor, provided that the inhibitor is supplied to the jet pump, FIG. 6 shows a longitudinal section of a separation device equipped with a jet pump, nozzles and a container with an inhibitor, provided that the inhibitor is supplied to the nozzles.
Предложенный способ может быть реализован при помощи устройства, имеющего следующие конструктивные особенности.The proposed method can be implemented using a device having the following design features.
Устройство для сепарации многокомпонентной среды содержит, как минимум, два профилированных канала 1 подачи потока с конфузорными 2, диффузорными 3 и расположенными между ними критическими сечениями 4, устройства 5 для закручивания потока среды, установленные в каналах. На входе в устройство для сепарации установлен диск 6 с каналами для направления потока в определенный профилированный канал, а также закреплен входной коллектор 7 с подводящим патрубком 8. В выходной части диффузорных участков 3, в части с большим углом раствора, установлены полые конусы 9 с кольцевыми зазорами 10 между внутренней поверхностью диффузорных участков и наружными поверхностями упомянутых конусов 9. Внутри полых конусов 9 выполнены конфузорно-диффузорные переходы 11. При этом на выходе из упомянутого устройства закреплен отводящий коллектор 12 с отводящим патрубком 13 конденсата и связанные с профилированными каналами 1 отводящие патрубки 14 очищенного потока.The device for separating a multicomponent medium contains at least two profiled
В варианте исполнения (фиг. 5) устройство дополнительно снабжено емкостью 15 с ингибитором и струйным насосом 16. Полость отводящего патрубка 13 конденсата, а также емкость 15 с ингибитором соединены магистралями со входной частью струйного насоса 16, при этом в упомянутых магистралях установлена запорно-регулирующая арматура, соответственно, 17 и 18.In the embodiment (Fig. 5), the device is additionally equipped with a
В варианте исполнения (фиг. 6) устройство дополнительно снабжено емкостью 15 с ингибитором, насосом 19 ингибитора и струйным насосом 16. Входной коллектор 7 оснащен форсунками 20, которые установлены соосно профилированным каналам 1, и дополнительным диском 21 с каналами, который установлен соосно и симметрично имеющемуся диску 6. Полость отводящего патрубка 13 конденсата соединена магистралью со входной частью струйного насоса 16, а емкость 15 с ингибитором соединена магистралью с насосом 19 ингибитора и форсунками 20, при этом в упомянутых магистралях установлена запорно-регулирующая арматура, соответственно, 17 и 18, при этом входной коллектор 7 соединен линией сброса 22 с емкостью 15 с ингибитором.In the embodiment (Fig. 6), the device is additionally equipped with a
В варианте исполнения устройства диск соединен с валом электродвигателя 23, преимущественно, шагового.In the version of the device, the disc is connected to the shaft of the
Предложенный способ сепарации потока многокомпонентной среды реализуется следующим образом.The proposed method for separating the flow of a multicomponent medium is implemented as follows.
Поток многокомпонентной среды под действием входного давления подают через подводящий патрубок 8 во входной коллектор 7, из которого упомянутый поток направляют в один или более профилированные каналы 1, геометрия проточной части которых выбрана из условия обеспечения исходных параметров потока. Открытие определенного канала предварительно осуществляют поворотом диска 6 вокруг оси. В профилированном канале 1, при помощи завихрителя 5, осуществляют завихрение потока многокомпонентной среды с более высокой периферийной пристеночной плотностью, окружной скоростью и радиальным градиентом давления, по сравнению с аналогичными параметрами в приосевой области, после чего придают ускорение путем пропускания через конфузорный участок 2, затем поток многокомпонентной среды пропускают через критическое сечение 4, в котором увеличивают скорость потока многокомпонентной среды до звуковых значений в данной среде. Далее упомянутый поток направляют в диффузорный участок 3, в котором обеспечивают значение скорости упомянутого потока выше скорости звука в данной среде, при этом в потоке многокомпонентной среды снижают статическое давление до минимальных значений, а статическую температуру - до значений ниже температуры точки росы, и организуют конденсацию в дисперсном потоке многокомпонентной среды жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+ в виде капель жидкости, обеспечивают его расширение, после чего направляют отсепарированную жидкую фракцию тяжелых углеводородов в пристеночный периферийный слой диффузорного участка 3 за счет центробежных сил, а затем - в кольцевую полость 10 с частью газа и далее - в полость отводящего коллектора 12. Отбор жидкой фракции тяжелых углеводородов из отводящего коллектора 12 осуществляют через отводящий патрубок 13 конденсата. Основной отсепарированный газовый поток из диффузорного участка 3 подают в конфузорно-диффузорный переход 11 полого конуса 9, после чего отбирают для дальнейшего использования через отводящий патрубок 14 очищенного потока.The flow of the multicomponent medium under the action of the inlet pressure is fed through the
В варианте применения предложенного способа (фиг. 5) при сепарации организуют процесс рециркуляции газа, при котором часть газа, отбираемого из отводящего патрубка 13 конденсата смешивают в струйном насосе 16 с потоком многокомпонентной среды. С целью предотвращения гидратообразования, из емкости 15 в струйный насос 16 подают ингибитор. При этом регулирование расхода части газа, отбираемого на рециркуляцию, осуществляют при помощи запорно-регулирующей арматуры 17, а регулирование расхода ингибитора - при помощи запорно-регулирующей арматуры 18.In the embodiment of the proposed method (Fig. 5), during separation, a gas recirculation process is organized, in which part of the gas taken from the
В варианте применения предложенного способа (фиг. 6) при сепарации организуют процесс рециркуляции газа, при котором часть газа, отбираемого из отводящего патрубка 13 конденсата смешивают в струйном насосе 16 с потоком многокомпонентной среды. С целью предотвращения гидратообразования, из емкости 15 при помощи насоса 19 в форсунки 20 подают ингибитор, при этом посредством вращения дополнительного диска 21 открывают или перекрывают подачу ингибитора из указанных форсунок 20, причем требуемый расход ингибитора из входного коллектора осуществляют через линию сброса 22 обратно в емкость 15. Регулирование расхода части газа, отбираемого на рециркуляцию, осуществляют при помощи запорно-регулирующей арматуры 17, а регулирование расхода ингибитора - при помощи запорно-регулирующей арматуры 18.In the application of the proposed method (Fig. 6) during separation, a gas recirculation process is organized, in which part of the gas taken from the
В варианте применения предложенного способа вращение диска осуществляют при помощи электродвигателя 23, преимущественно, шагового.In the application of the proposed method, the rotation of the disk is carried out using an
Применение предложенного способа сепарации потока многокомпонентной среды позволит обеспечить возможность регулирования производительности сепаратора в широком диапазоне при изменении исходных рабочих параметров многокомпонентной среды, при этом не требуется введение профилированного центрального тела в сопловой аппарат, в процессе регулирования производительности нет необходимости в длительном останове оборудования, а также отсутствуют дополнительные сопротивления газовому потоку, оказывающие негативное влияние на расчетный режим работы устройства для сепарации.The use of the proposed method for separating the flow of a multicomponent medium will make it possible to control the performance of the separator in a wide range when the initial operating parameters of the multicomponent medium change, while it does not require the introduction of a profiled central body into the nozzle apparatus, in the process of regulating the performance there is no need for a long shutdown of the equipment, and there are no additional resistance to the gas flow, which has a negative impact on the design mode of operation of the separation device.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2790121C1 true RU2790121C1 (en) | 2023-02-14 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013108C1 (en) * | 1990-02-12 | 1994-05-30 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method and device for separating liquid from gas-liquid flow |
| RU2016630C1 (en) * | 1991-03-20 | 1994-07-30 | Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.Н.Э.Баумана | Gas cleaning separation plant |
| WO1999001194A1 (en) * | 1997-07-02 | 1999-01-14 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Removing a gaseous component from a fluid |
| RU2538992C1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-01-10 | 3S Газ Текнолоджис Лимитед | Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it |
| US9034082B2 (en) * | 2009-02-05 | 2015-05-19 | Twister B.V. | Multistage cyclonic fluid separator |
| RU2731448C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Device for separation of multicomponent medium |
| RU2736135C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of separating a multicomponent medium |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013108C1 (en) * | 1990-02-12 | 1994-05-30 | Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method and device for separating liquid from gas-liquid flow |
| RU2016630C1 (en) * | 1991-03-20 | 1994-07-30 | Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.Н.Э.Баумана | Gas cleaning separation plant |
| WO1999001194A1 (en) * | 1997-07-02 | 1999-01-14 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Removing a gaseous component from a fluid |
| US9034082B2 (en) * | 2009-02-05 | 2015-05-19 | Twister B.V. | Multistage cyclonic fluid separator |
| RU2538992C1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-01-10 | 3S Газ Текнолоджис Лимитед | Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it |
| RU2731448C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Device for separation of multicomponent medium |
| RU2736135C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of separating a multicomponent medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4389307A (en) | Arrangement of multiple fluid cyclones | |
| EP1131588B1 (en) | Method and Apparatus for liquefying a gas | |
| US4859347A (en) | Centrifugal separator | |
| CA2654511C (en) | Cyclonic liquid degassing separator and method for degassing a fluid mixture | |
| RU2490050C2 (en) | Separation system with vortex valve | |
| KR890000527B1 (en) | Cyclone separators | |
| KR102114713B1 (en) | Apparatus for cyclone separation of a fluid flow into a gas phase and a liquid phase and vessel provided with such an apparatus | |
| EA015603B1 (en) | Cyclonic separator and method for degassing a fluid mixture | |
| EA039480B1 (en) | Hydrocarbon-water separator | |
| RU2790121C1 (en) | Method for separation of the flow of a multicomponent medium | |
| US9248385B2 (en) | Centrifuge separator | |
| RU2790120C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium | |
| RU2750231C1 (en) | Zlochevsky's unit for separation and fractionation of impurities from aero-hydraulic flow (options) | |
| RU2736135C1 (en) | Method of separating a multicomponent medium | |
| RU2796844C1 (en) | Device for separation of multi-component medium | |
| RU2773182C1 (en) | Method for separation of a flow of a multi-component medium (options) | |
| RU2626356C1 (en) | Bubbling-vortex device with parabolic swirler for wet gas cleaning | |
| RU2796850C1 (en) | Method for separation of flow of a multicomponent medium | |
| RU2782072C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium (options) | |
| RU2747403C1 (en) | In-line separator | |
| RU2731448C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium | |
| RU2799745C1 (en) | Device for flow separation of multi-component medium | |
| RU2799746C1 (en) | Device for flow separation of multi-component medium | |
| EA044454B1 (en) | IN-TUBE SEPARATOR | |
| RU2664670C1 (en) | Air lift vortex apparatus with parabolic swirler for wet gas cleaning |