Сепаратор для циклонного сепарирования газообразных и жидких фракций
Формула / Реферат
Сепаратор для циклонного сепарирования газообразных и жидких фракций из многофазной жидкостной смеси, включающий
сосуд для циклонного сепарирования, имеющий нижнюю секцию, верхнюю секцию и цилиндрическую среднюю секцию, расположенную на центральной оси;
подводящий трубопровод для тангенциального впрыскивания многофазной жидкостной смеси в сосуд;
трубопровод для выпуска газа с входным отверстием, размещенным по центральной оси или рядом с ней, для удаления газообразной фракции из верхней части этого сосуда;
трубопровод для выпуска жидкости, выполненный с отверстиями, расположенными в ряду по вертикали;
трубку контроля содержания воды, установленную коаксиально с трубопроводом для выпуска жидкости и с возможностью вращения относительно неподвижной нижней секции и выполненную с несколькими рядами отверстий, размещенными вертикально и имеющими различную длину.
Текст
009424 Настоящее изобретение относится к сепаратору для циклонного сепарирования жидкостной смеси. Такой аппарат известен из международной публикации патентных заявок WO 00/74815 и WO 00/055575. Известные сепараторы включают в себя сосуд для циклонного сепарирования, который содержит вертикальную вихревую трубку, в которую впрыскивается многофазная жидкостная смесь через тангенциальный подводящий трубопровод. Тангенциальное впрыскивание побуждает жидкостную смесь образовывать завихрение при движении внутри вихревой трубки таким образом, что центробежные силы индуцируют циклонное сепарирование жидкой фракции, которая образует жидкую пленку на внутренней поверхности вихревого трубопровода, и газообразную фракцию, которая концентрируется по центральной оси вихревой трубки или рядом с ней. В известных сепараторах газообразная фракция выпускается через центральное отверстие для выпуска газа, которое проходит через верхнюю секцию сосуда для сепарирования по указанной выше центральной оси или рядом с ней, в то время как жидкая фракция выпускается через одно или несколько отверстий для выпуска жидкости, которые расположены рядом с днищем сосуда для сепарирования. В сепараторе, известном из WO 00/055575, жидкая фракция собирается в резервуаре для сепарирования жидкости в нижней его части, где тяжелые и более легкие жидкие фракции, такие как вода и масло или конденсаты, сепарируются методом гравитационного сепарирования, и выпускаются через раздельные трубопроводы для выпуска жидкости для дальнейшего сепарирования. В сепараторе, известном из WO 00/74815, жидкая фракция выпускается через секцию для сбора жидкости, суживающуюся внутри в центральное отверстие для выпуска жидкости в нижней части сосуда для циклонного сепарирования. Затем жидкая фракция перетекает в резервуар для гравитационного сепарирования по перфорированной панели для создания равномерной скорости распределения потока жидкости, который протекает через резервуар для сепарирования, что улучшает сепарирование смеси жидкостей на воду и нефтепродукты. Преимуществом этого известного сепаратора является то, что, когда жидкость набирается в секцию для сбора жидкости, суживающуюся внутри, жидкие фракции с высокой и низкой плотностью стремятся к тому, чтобы вылиться порциями в центральное отверстие. Это вызвано образованием слоя жидкости высокой плотности в нижней части секции для сбора жидкости, суживающейся внутри, и слоя жидкости низкой плотности в верхней части этой секции так, что первоначально только фракция высокой плотности будет выливаться в отверстие для выпуска жидкости в нижней части до тех пор, пока граница раздела между фракциями с высокой и низкой плотностью не достигнет отверстия для выпуска жидкости, и не выльется порция жидкости с низкой плотностью. Затем следующая подача жидкости высокой плотности вновь образует слой жидкости с высокой плотностью в нижней части, и упомянутый выше цикл поочередного выливания порций с высокой и низкой плотностью через центральное в нижней части отверстие для выпуска жидкости автоматически повторится. Поочередное выливание порций жидкостей высокой и низкой плотности усложняет сепарирование жидкостей с высокой и низкой плотностью в оборудовании для сепарирования жидкостей для разделения жидких фракций с низкой и высокой плотностью, которое может включать в себя осмотические или другие мембраны, сосуды для гравитационного или циклонного сепарирования и/или центрифуги. В сепараторе, известном из WO 00/055575, жидкие фракции с высокой и низкой плотностью разделяются в резервуаре для гравитационного сепарирования в нижней части вихревой трубки и выливаются через раздельные отверстия для выпуска жидкостей с высокой и низкой плотностью, но это предусматривает применение большого, сложного, тяжелого и дорогостоящего элемента оборудования, в особенности, если он сооружен в виде сосуда высокого давления. Задача настоящего изобретения состоит в создании сепаратора для циклонного сепарирования многофазных жидкостных смесей, в котором отсутствует громоздкий сосуд для гравитационного сепарирования в нижней части вихревой трубки, и который не производит чередующихся порций жидкостей с высокой и низкой плотностью. Циклонный сепаратор согласно настоящему изобретению включает в себя сосуд для циклонного сепарирования, имеющий нижнюю секцию, верхнюю секцию и цилиндрическую среднюю секцию, расположенную на одной оси с центральной осью; подводящий трубопровод для впрыскивания многофазной жидкостной смеси в этот сосуд в направлении, по существу, касательном по отношению к упомянутой выше центральной оси; трубопровод для выпуска газа, имеющий входное отверстие, которое размещается по центральной оси или рядом с ней для удаления газообразной фракции из верхней части этого сосуда; большое количество выпускных отверстий для жидкости, предназначенных для удаления жидкой фракции из внутренней полости нижней секции этого сосуда в трубопровод для выпуска жидкости, отверстия которого расположены на разных уровнях по вертикали, и через которые потребляемая жидкость выпускается в трубопровод для выпуска жидкости так, что жидкие компоненты с разной плотностью перемешиваются, по существу, в однородную жидкую фракцию. Предпочтительным является то, что выпускные отверстия представляют собой отверстия перфорированной впускной секции трубопровода для выпуска жидкости, расположенные на определенном рас-1 009424 стоянии друг от друга в осевом направлении. Эта секция распространяется по направлению вверх в нижнюю часть внутренней полости сосуда для сепарирования и снабжена системой отверстий, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в продольном направлении. Кроме того, предпочтительным является то, что эта перфорированная впускная секция трубопровода для выпуска жидкости имеет ряд отверстий, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в продольном направлении, и расположена на одной оси с трубкой контроля содержания воды, которая может вращаться относительно неподвижной нижней секции и которая имеет несколько рядов отверстий, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в продольном направлении и имеющих различную длину, так что количество отверстий трубопровода для выпуска жидкости и трубки для контроля содержания воды, размещенных на одной линии, меняются при вращении указанной трубки по отношению к трубопроводу для выпуска жидкости. Перфорированная впускная секция трубопровода для выпуска жидкости может быть большей частью расположена на одной оси с центральной осью цилиндрической средней секции сосуда для сепарирования, которая может иметь, по существу, вертикальное направление. На фиг. 1 показано схематическое пространственное сечение сосуда для циклонного сепарирования газа и жидкости согласно настоящему изобретению, снабженного перфорированным трубопроводом для выпуска жидкости; и на фиг. 2 - увеличенное изображение верхней секции перфорированного трубопровода для выпуска жидкости сосуда для циклонного сепарирования согласно фиг. 1, на которой часть окружающей трубки для контроля содержания воды вырезана. На фиг. 1 показан сосуд для сепарирования 1, предназначенный для циклонного сепарирования газообразных и жидких фракций многофазной жидкостной смеси согласно настоящему изобретению. Сосуд 1 содержит цилиндрическую среднюю секцию 2, верхнюю секцию 3 куполообразной формы и нижнюю секцию 4, суживающуюся внутри. Цилиндрическая средняя секция большей частью расположена на одной оси с вертикальной осью 5. Многофазная жидкостная смесь, включающая газообразную и жидкую фракции, впрыскивается через подводящий трубопровод 6 для жидкости в цилиндрическую среднюю секцию 2 в направлении, по существу, касательно к центральной оси 5, как представлено стрелкой 7. Стрелка 7 также показывает, как впрыскиваемая жидкость вынуждена образовывать завихрение при движении по направлению вниз по внутренней поверхности цилиндрической средней секции 2 так, что газообразная и жидкая фракции разделяются циклонным сепарированием, и тяжелая жидкая фракция образует жидкую пленку, растекающуюся по упомянутой выше внутренней поверхности, а легкая газообразная фракция концентрируется в зоне центральной оси 5. Верхняя секция 3 куполообразной формы снабжена трубопроводом 8 для выпуска газа, который располагается на одной оси с центральной осью 5, и двумя трубами 9 для выпуска газа, предназначенными для выпуска осушенной газообразной фракции из внутренней полости сосуда 1. Перфорированный трубопровод 10 для выпуска жидкости, содержащий одинарный ряд отверстий 11, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении, проходит вверх во внутреннюю полость сосуда 1. Трубопровод 10 для выпуска жидкости располагается на одной оси с центральной осью 5 и надежно прикреплен к нижней секции 4 сосуда 1. Трубка 12 для контроля содержания воды расположена коаксиально вокруг трубопровода 10 для выпуска жидкости. Трубка 12 для контроля содержания воды содержит несколько параллельных рядов 13 А, 13 В и 13 С отверстий, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении, которые расположены на таком же расстоянии между осями, что и отверстия 11 трубопровода 10 для выпуска жидкости, расположенные на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении. В представленном расположении самый длинный ряд отверстий 13 А совпадает с отверстиями 11, так что жидкость со всех уровней сосуда 1 для сепарирования просачивается в трубопровод 10 для выпуска жидкости. Трубка 12 для контроля содержания воды оборудована двумя рукоятками 14, которые позволяют вручную осуществлять вращение трубки 12 для контроля содержания воды относительно трубопровода 10 для выпуска жидкости во время осмотра или текущего ремонта сосуда 1. В результате такого вращения можно совместить более короткий ряд отверстий 13 В или 13 С с отверстиями 11 трубопровода 10 для выпуска жидкости. Эти более короткие ряды отверстий 13 В или 13 С начинаются на более высоком уровне над днищем сосуда 1. Чтобы зафиксировать положение трубки 12 для контроля содержания воды по отношению к трубопроводу 10 для выпуска жидкости, в какую-либо пару совмещенных отверстий 11 и 13 А, В или С можно вставить штифт (не показан). Жидкость, которая накапливается на днище сосуда 1, по меньшей мере, частично разделена гравитационной сепарацией на жидкую фракцию 15 с высокой плотностью, как, например, вода (H2O, жидкую фракцию 16 с низкой плотностью, которая растекается сверху жидкой фракции 15 с высокой плотностью. Фракция 16 с низкой плотностью может содержать углеводороды (CxHy), такие как нефтепродукты, конденсаты, гидраты, минеральный воск и парафины. Поскольку отверстия 13 А располагаются по всей высоте столба жидкости в сосуде 1, жидкая фрак-2 009424 ция 16 с низкой плотностью будет вытекать в трубопровод 10 для выпуска жидкости, как показано стрелкой 18, одновременно с жидкой фракцией 15 с высокой плотностью, как показано стрелкой 19. Жидкие фракции 15 и 16 с низкой и высокой плотностью перемешиваются, по существу, в однородную жидкую смесь внутри трубопровода 10 для выпуска жидкости. Эта смесь большей частью не имеет чередующихся порций жидких фракций 15 и 16 с низкой и высокой плотностью и может быть беспрепятственно разделена в осмотическом, мембранном, гравитационном, циклонном или любом другом вторичном сепараторе жидкости (не показано). Отсутствие циклических порций жидкостей с высокой и низкой плотностью предоставляет возможность оптимальной работы вторичного сепаратора жидкости и избавляет от необходимости применения отдельного устройства для улавливания порций в трубопроводе 10 для выпуска жидкости. Отношение между фракциями 15 и 16 с высокой и низкой плотностью или, другими словами, содержание воды в пластовой жидкости жидкой смеси, которая втекает в трубопровод 10 для выпуска жидкости, может регулироваться посредством вращения трубки контроля содержания воды таким образом, чтобы более короткий ряд отверстий 13 В или 13 С совместился в трубопроводе 10 для выпуска жидкости с рядом отверстий 11, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Сепаратор для циклонного сепарирования газообразных и жидких фракций из многофазной жидкостной смеси, включающий сосуд для циклонного сепарирования, имеющий нижнюю секцию, верхнюю секцию и цилиндрическую среднюю секцию, расположенную на центральной оси; подводящий трубопровод для тангенциального впрыскивания многофазной жидкостной смеси в сосуд; трубопровод для выпуска газа с входным отверстием, размещенным по центральной оси или рядом с ней, для удаления газообразной фракции из верхней части этого сосуда; трубопровод для выпуска жидкости, выполненный с отверстиями, расположенными в ряду по вертикали; трубку контроля содержания воды, установленную коаксиально с трубопроводом для выпуска жидкости и с возможностью вращения относительно неподвижной нижней секции и выполненную с несколькими рядами отверстий, размещенными вертикально и имеющими различную длину.
МПК / Метки
МПК: B04C 5/14, B04C 5/181
Метки: сепарирования, газообразных, сепаратор, циклонного, фракций, жидких
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/5-9424-separator-dlya-ciklonnogo-separirovaniya-gazoobraznyh-i-zhidkih-frakcijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Сепаратор для циклонного сепарирования газообразных и жидких фракций</a>
Предыдущий патент: Получение полиолефина с использованием высокой концентрации олефина
Следующий патент: Игровой автомат
Случайный патент: Способ получения моющей композиции