RU91884U1

RU91884U1 - GAS-LIQUID SEPARATOR

Info

Publication number: RU91884U1
Application number: RU2009144367/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Леонидович Левченко; Игорь Михайлович Достовалов; Юрий Борисович Любимов; Виктор Иванович Кохан; Валентин Митрофанович Мазур
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Аккорд Эстейт"
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2010-03-10

Abstract

1. Газожидкостный сепаратор, содержащий корпус, выполненный в виде внешнего цилиндра, расположенный в нем внутренний цилиндр с отверстиями для отвода газа и установленный между ними спиральный элемент с винтовой поверхностью, образующий спиральный канал, в верхней части внешнего цилиндра размещено средство подвода газожидкостной смеси, а в нижней части - средство отвода жидкости, отличающийся тем, что уклон винтовой поверхности выбран из условия обеспечения самотечного течения газожидкостной смеси. ! 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в верхней части внутреннего цилиндра размещено средство для отвода газа из сепаратора.1. A gas-liquid separator comprising a housing made in the form of an external cylinder, an inner cylinder located therein with gas exhaust openings, and a spiral element with a screw surface forming a spiral channel mounted between them, means for supplying a gas-liquid mixture are placed in the upper part of the external cylinder, and in the lower part there is a liquid removal means, characterized in that the slope of the helical surface is selected from the condition of ensuring the gravity flow of the gas-liquid mixture. ! 2. The separator according to claim 1, characterized in that in the upper part of the inner cylinder is a means for venting gas from the separator.

Description

Полезная модель относится к устройствам для выделения свободных газовых включений из потока жидкости и может быть использована, в частности, для отделения газа от нефти.The invention relates to devices for separating free gas inclusions from a fluid stream and can be used, in particular, for separating gas from oil.

Существует газожидкостный сепаратор, представляющий собой прямолинейный отрезок трубы, имеющий уклон в направлении течения по нему жидкости. Сепаратор требует длинный участок для своего размещения.There is a gas-liquid separator, which is a straight pipe segment having a slope in the direction of fluid flow through it. The separator requires a long section for its placement.

Этого недостатка лишен газожидкостный сепаратор, в котором канал течения газожидкостной смеси выполнен в виде спирали (RU 2185872 С2, 27.07.2002). Сепаратор выполнен в виде винтовой поверхности, расположенной между двумя цилиндрами. При этом пленка жидкости с распределенными пузырьками газа стекает вниз по винтовой траектории, заданной совместным действием центробежной и гравитационной сил. Это содействует отделению пузырьков газа, распределенных в пленке жидкости. Выделяющийся из жидкости газ выводится через отверстия в центральном цилиндре. Жидкость отбирается насосом из нижней части сепаратора.This disadvantage is deprived of the gas-liquid separator, in which the flow channel of the gas-liquid mixture is made in the form of a spiral (RU 2185872 C2, 07.27.2002). The separator is made in the form of a helical surface located between two cylinders. In this case, a liquid film with distributed gas bubbles flows down a spiral path defined by the combined action of centrifugal and gravitational forces. This facilitates the separation of gas bubbles distributed in the liquid film. The gas released from the liquid is discharged through openings in the central cylinder. Liquid is drawn by the pump from the bottom of the separator.

Спиральный канал при той же эквивалентной длине сепарации, что и в прямолинейной наклонной трубе, имеет значительно меньшие габариты. Кроме того, из-за криволинейного движения жидкости в спиральном канале возникает центробежное ускорение, которое складываясь с земной гравитацией повышает выталкивающую силу, действующую на газовые включения, что, в свою очередь, ускоряет процесс вывода свободного газа, а следовательно позволяет дополнительно уменьшить габариты устройства.The spiral channel with the same equivalent separation length as in a straight inclined pipe has significantly smaller dimensions. In addition, due to the curvilinear motion of the liquid in the spiral channel, centrifugal acceleration occurs, which, combined with Earth's gravity, increases the buoyant force acting on gas inclusions, which, in turn, accelerates the process of free gas removal, and therefore allows to further reduce the dimensions of the device.

Однако в известном сепараторе не гарантируется эффективное выделение пузырьков газа из жидкости, поскольку не обеспечена реализация самотечного течения газожидкостной смеси ни на одном участке винтовой поверхности. Самотечный расход однозначно определяется параметрами винтового канала, (внутренним и внешним диаметрами, шагом винтовой поверхности, определяющими уклон винтовой поверхности), а для известного винтового сепаратора не указано, каким должно быть соотношение между параметрами винтового канала (самотечным расходом) и рабочим расходом. Если расход по винтовому каналу будет выше самотечного, и все сечение канала будет заполнено жидкостью, то перемещаемые к оси потока пузыри газа не будут всплывать, а будут уноситься вниз по течению, и не будет происходить их отделение.However, in the known separator is not guaranteed the effective separation of gas bubbles from the liquid, since it is not ensured the implementation of the gravity flow of gas-liquid mixture in any part of the screw surface. The gravity flow is uniquely determined by the parameters of the screw channel (internal and external diameters, the pitch of the screw surface, which determine the slope of the screw surface), and for a known screw separator it is not indicated what the relationship between the parameters of the screw channel (gravity flow) and the working flow should be. If the flow rate on the screw channel is higher than gravity, and the entire channel section is filled with liquid, then gas bubbles moving to the axis of the flow will not float, but will be carried away downstream and will not be separated.

Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение эффективности выделения газовых включений из жидкости.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of separation of gas inclusions from a liquid.

Технический результат достигается тем, что в газожидкостном сепараторе, содержащем корпус, выполненный в виде внешнего цилиндра, расположенный в нем внутренний цилиндр с отверстиями для отвода газа и установленный между ними спиральный элемент с винтовой поверхностью, образующий спиральный канал, в верхней части внешнего цилиндра размещено средство подвода газожидкостной смеси, а в нижней части - средство отвода жидкости, предложено уклон винтовой поверхности выбрать из условия самотечного течения газожидкостной смеси, при котором прирост гидростатического давления по длине спирального канала при течении по нему газожидкостной смеси с рабочим расходом превышает гидравлические потери.The technical result is achieved in that in a gas-liquid separator containing a housing made in the form of an external cylinder, an inner cylinder located therein with gas exhaust holes and a spiral element between them with a helical surface forming a spiral channel located between them, means is placed in the upper part of the external cylinder the supply of a gas-liquid mixture, and in the lower part - a means of draining the liquid, it is proposed that the slope of the helical surface be selected from the condition of the gravity flow of the gas-liquid mixture, in which the growth of hydrostatic pressure along the length of the spiral channel during the flow through it of a gas-liquid mixture with a working flow exceeds hydraulic losses.

Кроме того, в верхней части внутреннего цилиндра целесообразно поместить средство для отвода газа из сепаратора.In addition, in the upper part of the inner cylinder, it is advisable to place a means for removing gas from the separator.

На чертеже показан предложенный сепаратор в разрезе.The drawing shows the proposed separator in the context.

Спиральный канал сепаратора формируется винтовой поверхностью спирального элемента 3, расположенного между двумя цилиндрами 1 и 2 (внешним и внутренним, соответственно). Газожидкостная смесь поступает в верхнюю часть спирального канала через патрубок 4 подвода газожидкостной смеси в верхней части внешнего цилиндра 1, являющегося корпусом сепаратора. Газ, выделяющийся из жидкости, через отверстия 7 во внутреннем цилиндре 2, расположенные непосредственно под спиральным элементом 3, поступает во внутреннюю полость внутреннего цилиндра 2, а затем через патрубок 5 в верхней части внутреннего цилиндра 2 отводится из сепаратора.The spiral channel of the separator is formed by the helical surface of the spiral element 3 located between the two cylinders 1 and 2 (external and internal, respectively). The gas-liquid mixture enters the upper part of the spiral channel through the nozzle 4 for supplying the gas-liquid mixture in the upper part of the outer cylinder 1, which is the separator body. Gas released from the liquid through the holes 7 in the inner cylinder 2, located directly below the spiral element 3, enters the inner cavity of the inner cylinder 2, and then through the pipe 5 in the upper part of the inner cylinder 2 is discharged from the separator.

Величина уклона винтовой поверхности (внутренний и внешний диаметр и шаг винтовой поверхности) спирального элемента 3 подбирается таковой, что при необходимых расходах жидкости происходит самотечное течение (гидравлические потери ниже гидростатического приращения давления), при этом образуется участок течения с неполным заполнением сечения. При наличии в жидкости, протекающей по этой трубе, газовых включений, они поднимаются и образуют газовую полость над зеркалом жидкости. Выведенный из жидкости в газовую полость свободный газ отбирается из сепаратора патрубком 5, сообщающимся с газовой полостью. Дегазированная жидкость отводится из сепаратора через патрубок 6 отвода дегазированной жидкости, выполненный ниже места замыкания течения с неполным заполнением сечения, то есть в зоне, где течение с неполным заполнением сечения перешло в течение с полным заполнением сечения.The slope of the helical surface (inner and outer diameter and pitch of the helical surface) of the spiral element 3 is selected such that a gravity flow occurs at the required liquid flow rates (hydraulic losses below the hydrostatic pressure increment), and a section of the flow is formed with incomplete filling of the cross section. If there are gas inclusions in the liquid flowing through this pipe, they rise and form a gas cavity above the liquid mirror. The free gas removed from the liquid into the gas cavity is taken from the separator by a nozzle 5 in communication with the gas cavity. Degassed liquid is discharged from the separator through the degassed liquid discharge pipe 6, made below the point of closure of the flow with incomplete filling of the cross-section, that is, in the area where the flow with incomplete filling of the cross-section has passed during the flow with full filling of the cross-section.

В таблице приведены параметры сепаратора с различным уклоном винтовой поверхности и соответствующее им пороговое значение самотечного расхода, выше которого течение жидкости в винтовом канале замыкается, и газовая полость не образуется.The table shows the parameters of the separator with different slopes of the helical surface and the corresponding threshold value of the gravity flow, above which the fluid flow in the screw channel closes, and the gas cavity is not formed.

ТаблицаTable Внутренний диаметр, мInner diameter m Внешний диаметр, мOuter diameter m Шаг, мStep, m Самотечный расход, л/секGravity flow, l / s 0,10.1 0,30.3 0,1250.125 2222 0,050.05 0,20.2 0,10.1 11eleven 0,050.05 0,20.2 0,080.08 88 0,10.1 0,30.3 0,050.05 55

Самотечный расход вычислялся по формуле [Идельчик И.Е., Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992, стр.281] для расхода по змеевику прямоугольного течения при постоянном давлении по каналу змеевика (равенство гидродинамических потерь приросту гидростатического давления на каждом витке).Gravity flow rate was calculated by the formula [Idelchik I.E., Handbook of hydraulic resistance, M. - 3rd ed., Rev. and add. - M .: Mashinostroenie, 1992, p. 281] for flow rate over a rectangular flow coil at constant pressure along the coil channel (equal hydrodynamic losses to the growth of hydrostatic pressure at each turn).

Для фактического рабочего расхода газожидкостной смеси выбирают параметры сепаратора, т.е. величину уклона винтовой поверхности, для которых пороговое значение самотечного расхода выше фактического рабочего расхода. При этом обеспечивается самотечное течение жидкости, неполное заполнение канала сепаратора и, следовательно, эффективное отделение газовых включений за счет образования газовой полости.For the actual working flow rate of the gas-liquid mixture, the separator parameters are selected, i.e. the slope of the helical surface, for which the threshold value of the gravity flow is higher than the actual working flow. This ensures a gravity flow of liquid, incomplete filling of the separator channel and, therefore, efficient separation of gas inclusions due to the formation of a gas cavity.

Claims

1. A gas-liquid separator comprising a housing made in the form of an external cylinder, an inner cylinder located therein with gas exhaust openings, and a spiral element with a screw surface forming a spiral channel mounted between them, means for supplying a gas-liquid mixture are placed in the upper part of the external cylinder, and in the lower part there is a liquid removal means, characterized in that the slope of the helical surface is selected from the condition of ensuring the gravity flow of the gas-liquid mixture.

2. The separator according to claim 1, characterized in that in the upper part of the inner cylinder is a means for venting gas from the separator.