Сепараційний елемент

1. Сепараційний елемент, який містить обладнаний завихрювачем та зливальним карманом вхідний циліндричний патрубок, в якому виконані тангенціальні щілини для попередньої сепарації рідини, що виконані відкритими в зливальний карман, встановлений над верхньою частиною вхідного циліндричного патрубка двосекційний сепаратор, що складається з верхньої та нижньої секцій, сполучених встановленим коаксіально проміжним циліндричним патрубком та розділених перегородкою, вище якої у стінках верхньої секції виконана перфорація, який відрізняється тим, що на двосекційному сепараторі коаксіально встановлений принаймні один додатковий циліндричний патрубок, над верхньою частиною якого розташований додатковий сепаратор, що має перфоровані в нижній частині стінки. 2. Сепараційний елемент за п.1, який відрізняється тим, що діаметри верхньої секції двосекційного сепаратора та проміжного циліндричного патрубка дорівнюють 0,7-0,95 діаметрів нижньої секції двосекційного сепаратора та вхідного циліндричного патрубка. 3. Сепараційний елемент за п.1, який відрізняється тим, що діаметри додаткового сепаратора та додаткового циліндричного патрубка дорівнюють 0,7-0,95 діаметрів верхньої секції двосекційного сепаратора та проміжного циліндричного патрубка. 4. Сепараційний елемент за п.1, який відрізняється тим, що проміжний циліндричний патрубок та додатковий циліндричний патрубок обладнані завихрювачами. Корисна модель відноситься до осьових вихрових сепараційних елементів, які призначені для відокремлення рідини від газового потоку, уловлення аерозольних, дрібнодисперсних і твердих часток із газового потоку в полі дм відцентрових сил. Корисна модель може бути використана в газовій, нафтовій, хімічній, машинобудівній та харчовій промисловості, на інших підприємствах, де є необхідність відділення газу від рідини, дрібнодисперсних рідких та твердих часток при коливаннях навантажень апаратів в широкому діапазоні. Відомий сепараційний елемент, який містить обладнаний завихрювачем вхідний циліндричний патрубок, встановлений над верхньою частиною вхідного циліндричного патрубка двохсекційний Недоліком відомого сепараційного елемента є низька ефективність сепарації внаслідок наявності лише двох ступенів сепарації. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є сепараційний елемент, який містить обладнаний завихрювачем та зливальним карманом вхідний циліндричний патрубок, в якому пророблені тангенціальні щілини для попередньої сепарації рідини, що виконані відкритими в зливальний карман, встановлений над верхньою частиною вхідного циліндричного патрубка двохсекційний сепаратор, що складається з верхньої та нижньої' секцій, сполучених встановленим коаксіальне проміжним циліндричним патрубком та розділених перегородкою, вище якої в стінках верх СО о ш строю є обмеженість діапазону навантажень по газовій та рідинній фазам. При збільшенні навантаження на сепараційний елемент по рідині вище розрахункового, частина рідинної плівки зривається з внутрішньої поверхні циліндричного патрубка і сепаратора та виноситься з сепараційного елементу. При зменшенні навантаження - зменшується коагуляція дрібнодисперсних крапель рідини на поверхні патрубків внаслідок руйнування на цій поверхні рідинної плівки. При збільшенні навантаження вище розрахункового на сепараційний елемент по газу - збільшується швидкість газу в робочому перетині елемента, що сприяє більш інтенсивному подрібненню крапель рідини в потоці з утворенням туману, при зменшенні - зменшується кутова швидкість газорідинної суміші в робочій порожнині сепараційного елемента і, відповідно, зменшується відцентрова сила, яка притискує краплі рідини до внутрішньої* поверхні циліндричного патрубка і сепаратора. Внаслідок цього частина рідинної фази виноситься з сепараційного елемента, що зменшує ефективність сепарації. Наведені аналоги неможливо використовувати на невеликих родовищах газу, тривалість розробки яких невелика. Особливістю розробки таких родовищ є значна швидкість зміни тиску та кількості газу, що видобувається, від великих значень до низьких. Це призводить до необхідності частої заміни сепараційних елементів, що збільшує собівартість видобутого газу. Наведені аналоги неможливо використовувати при значних коливаннях навантаження сепараційних елементів по газу та рідині. Задачею технічного рішення є підвищення ефективності сепарації газу та збільшення робочого діапазону навантаження сепараційного елемента по рідині та газу із збереженням максимальної ефективності сепарації. Задача досягається тим, що у відомому сепараційному елементі, який містить обладнаний завихрювачем та зливальним карманом вхідний циліндричний патрубок, в якому пророблені тангенціальні щілини для попередньої сепарації рідини, що виконані відкритими в зливальний карман, встановлений над верхньою частиною вхідного циліндричного патрубка двохсекційний сепаратор, що складається з верхньої та нижньої секцій, сполучених встановленим коаксіальне проміжним циліндричним патрубком та розділених перегородкою, вище якої в стінках верхньої секції виконана перфорація, згідно з технічним рішенням, що заявляється, на двохсекційному сепараторі коаксіальне встановлений принаймні один додатковий циліндричний патрубок, над верхньою частиною якого розташований додатковий сепаратор, що має перфоровані в нижній частині стінки. В окремому варіанті виконання діаметри верх Можливий варіант виконання, в якому проміжний циліндричний патрубок та додатковий циліндричний патрубок обладнані завихрювачами. Технічним результатом корисної моделі є підвищення ефективності сепарації та розширення з 7-§-10% до ЗОн-40% діапазону навантажень по газовій і рідинній фазам із збереженням цієї характеристики в пробковому режимі надходження рідинної фази за рахунок організації багатоступеневої сепарації в полі відцентрових сил. На фіг.1 зображено поздовжній переріз сепараційного елемента, на фіг.2 - поздовжній переріз сепараційного елемента обладнаного додатковими завихрювачами. Сепараційний елемент містить вхідний циліндричний патрубок 1, всередині якого встановлено завихрювач 2. Вхідний циліндричний патрубок 1 має тангенціальні щілини 3 для попередньої сепарації рідини, які виконані відкритими в зливальний карман 4. Над верхньою частиною вхідного циліндричного патрубка 1 встановлений двохсекційний сепаратор 5, який складається з верхньої' 6 та нижньої 7 секцій. Секції 6 та 7 розділені перегородкою 8 та сполучені між собою встановленим коаксіальне проміжним циліндричним патрубком 9. На двохсекційному сепараторі 5 коаксіальне встановлений додатковий циліндричний патрубок 10, над верхньою частиною якого розташований додатковий сепаратор 11. Нижня частина стінок додаткового сепаратор 11 виконана з перфорацію 12, а верхня секція 6 двохсекційного сепаратора 5 виконана з перфорацією 13, що розташована вище перегородки 8. В окремому варіанті виконання діаметри верхньої секції 6 двохсекційного сепаратора 5 та проміжного циліндричного патрубка 9 дорівнюють 0,70,95 діаметрів нижньої секції 7 двохсекційного сепаратора 5 та вхідного циліндричного патрубка 1. В іншому варіанті виконання діаметри додаткового сепаратора 11 та додаткового циліндричного патрубка 10 дорівнюють 0,7-н 0,95 від діаметрів верхньої секції 6 двохсекційного сепаратора 5 та проміжного циліндричного патрубка 9. Також можливий варіант виконання, в якому проміжний циліндричний патрубок 9 та додатковий циліндричний патрубок 10 обладнані завихрювачами 14 та 15 відповідно (див. фіг.2). Сепараційний елемент працює наступним чином. Газорідинну суміш подають знизу у вхідний циліндричний патрубок 1, далі, рухаючись вгору, вона закручується завихрювачем 2. Під дією відцентрових сил закрученого потоку краплі рідини, рухаючись по КОНІЧНІЙ спіралі, притискаються до внутрішньої' стінки вхідного циліндричного патрубка 1. Найбільші краплі рідини швидко досягають внутрішньої стінки циліндричного патрубка 1 і, рідини зривається з краю вхідного цилін, патрубка 1 і під дією відцентрової сили пі на внутрішню поверхню нижньої секції 7 ційного сепаратора 5. Перегородка 8 пере проникненню рідини у верхню секцію 6. гравітаційної сили рідина з внутрішньої секції 7 і зовнішньої поверхні вхідного ціного патрубка 1 виводиться з сепараційк менту. Аналогічно відбувається сепарація бі бних крапель рідини в верхній секції 6 сег 5 за допомогою проміжного циліндричногс ку 9. Відсепарована рідина виводиться з г через перфорацію 13. Ще більш дрібнії рідини відокремлюються від газу в дод 11093 патрубка дорівнюють 0,7 -г- 0,95 від діаметрів верхка, що дозволяє зменшити навантаження на сепаньої секції двохсекційного сепаратора та проміжратор по рідинній фази та, відповідно, збільшити ного циліндричного патрубка. ефективність сепарації. Недоліком відомого приМожливий варіант виконання, в якому проміжстрою є обмеженість діапазону навантажень по ний циліндричний патрубок та додатковий циліндгазовій та рідинній фазам. При збільшенні наванричний патрубок обладнані завихрювачами. таження на сепараційний елемент по рідині вище розрахункового, частина рідинної плівки зриваєтьТехнічним результатом корисної моделі є підся з внутрішньої поверхні циліндричного патрубка і вищення ефективності сепарації та розширення з сепаратора та виноситься з сепараційного елеме7 -І- 10%до ЗО + 40% діапазону навантажень по нту. При зменшенні навантаження - зменшується газовій і рідинній фазам із збереженням цієї хараккоагуляція дрібнодисперсних крапель рідини на теристики в пробковому режимі надходження ріповерхні патрубків внаслідок руйнування на цій динної фази за рахунок організації багатоступенеповерхні рідинної плівки. При збільшенні навантавої сепарації в полі відцентрових сил. ження вище розрахункового на сепараційний елеНа фіг. 1 зображено поздовжній переріз сепамент по газу - збільшується швидкість газу в робораційного елемента, на фіг.2 - поздовжній переріз чому перетині елемента, що сприяє більш сепараційного елемента обладнаного додатковиінтенсивному подрібненню крапель рідини в потоці ми завихрювачами. з утворенням туману, при зменшенні - зменшуєтьСепараційний елемент містить вхідний цилінся кутова швидкість газорідинної суміші в робочій дричний патрубок 1, всередині якого встановлено порожнині сепараційного елемента і, відповідно, завихрювач 2. Вхідний циліндричний патрубок 1 зменшується відцентрова сила, яка притискує крамає тангенціальні щілини 3 для попередньої сепаплі рідини до внутрішньої поверхні циліндричного рації рідини, які виконані відкритими в зливальний патрубка і сепаратора. Внаслідок цього частина карман 4. Над верхньою частиною вхідного цилінрідинної фази виноситься з сепараційного елемедричного патрубка 1 встановлений двохсекційний нта, що зменшує ефективність сепарації. сепаратор 5, який складається з верхньої 6 та нижньої 7 секцій. Секції 6 та 7 розділені перегородНаведені аналоги неможливо використовувати кою 8 та сполучені між собою встановленим коакна невеликих родовищах газу, тривалість розробки сіальне проміжним циліндричним патрубком 9. На яких невелика. Особливістю розробки таких рододвохсекційному сепараторі 5 коаксіальне встановвищ є значна швидкість зміни тиску та кількості лений додатковий циліндричний патрубок 10, над газу, що видобувається, від великих значень до верхньою частиною якого розташований додатконизьких. Це призводить до необхідності частої вий сепаратор 11. Нижня частина стінок додаткозаміни сепараційних елементів, що збільшує собівого сепаратор 11 виконана з перфорацію 12, а вартість видобутого газу. Наведені аналоги немоверхня секція 6 двохсекційного сепаратора 5 викожливо використовувати при значних коливаннях нана з перфорацією 13, що розташована вище навантаження сепараційних елементів по газу та перегородки 8. рідині. Задачею технічного рішення є підвищення В окремому варіанті виконання діаметри верхефективності сепарації газу та збільшення робочоньої секції 6 двохсекційного сепаратора 5 та прого діапазону навантаження сепараційного елеменміжного циліндричного патрубка 9 дорівнюють 0,7та по рідині та газу із збереженням максимальної 0,95 діаметрів нижньої секції 7 двохсекційного сеефективності сепарації. паратора 5 та вхідного циліндричного патрубка 1. Задача досягається тим, що у відомому сепаВ іншому варіанті виконання діаметри додатраційному елементі, який містить обладнаний закового сепаратора 11 та додаткового циліндричновихрювачем та зливальним карманом вхідний циго патрубка 10 дорівнюють 0,7 + 0,95 від діаметрів ліндричний патрубок, в якому пророблені верхньої секції 6 двохсекційного сепаратора 5 та тангенціальні щілини для попередньої сепарації проміжного циліндричного патрубка 9. рідини, що виконані відкритими в зливальний карТакож можливий варіант виконання, в якому ман, встановлений над верхньою частиною вхідпроміжний циліндричний патрубок 9 та додатковий ного циліндричного патрубка двохсекційний сепациліндричний патрубок 10 обладнані завихрюваратор, що складається з верхньої та нижньої чами 14 та 15 відповідно (див. фіг.2). секцій, сполучених встановленим коаксіальне Сепараційний елемент працює наступним чипроміжним циліндричним патрубком та розділених ном. перегородкою, вище якої в стінках верхньої секції Газорідинну суміш подають знизу у вхідний виконана перфорація, згідно з технічним рішенциліндричний патрубок 1, далі, рухаючись вгору, ням, що заявляється, на двохсекційному сепаравона закручується завихрювачем 2. Під дією відторі коаксіальне встановлений принаймні один центрових сил закрученого потоку краплі рідини, додатковий циліндричний патрубок, над верхньою рухаючись по конічній спіралі, притискаються до частиною якого розташований додатковий сепаравнутрішньої стінки вхідного циліндричного патрубтор, що має перфоровані в нижній частині стінки. ка 1. Найбільші краплі рідини швидко досягають В окремому варіанті виконання діаметри верхвнутрішньої стінки циліндричного патрубка 1 і, ньої секції двохсекційного сепаратора та проміжутворюючи на його внутрішній поверхні тонку плівного циліндричного патрубка дорівнюють 0,7 •- 0,95 « ку, переміщуються вгору по спіралі. Рухаючись діаметрів нижньої секції двохсекційного сепаратовгору, частина рідини, що утворила плівку, віддіра та вхідного циліндричного патрубка. ляється тангенціальними щілинами 3 для попередньої сепарації у зливальний карман 4. Частина В іншому варіанті виконання діаметри додатрідини, яка не затрималась тангенціальними щіликового сепаратора та додаткового циліндричного 11093 нами 3, продовжує рух по спіралі вгору та переливається через край вхідного циліндричного патрубка 1 на його зовнішню поверхню Інша частина рідини зривається з краю вхідного циліндричного патрубка 1 і під дією відцентрової сили потрапляє на внутрішню поверхню нижньої секції 7 двохсекційного сепаратора 5 Перегородка 8 перешкоджає проникненню рідини у верхню секцію 6 Під ДІЄЮ гравітаційної сили рідина з внутрішньої поверхні секції 7 і зовнішньої поверхні вхідного циліндричного патрубка 1 виводиться з сепараційного елементу Аналогічно відбувається сепарація більш дрібних крапель рідини в верхній секції 6 сепаратора 5 за допомогою проміжного циліндричного патрубку 9 Відсепарована рідина виводиться з пристрою через перфорацію 13 Ще більш дрібніші краплі рідини відокремлюються від газу в додатковому сепараторі 11 за допомогою додаткового циліндричного патрубка 10 Відсепарована рідина виводиться через перфорацію 12 Внаслідок виконання верхньої секції 6 сепаратора 5 з діаметром меншим ніж діаметр нижньої секції 7 сепаратора 5, виконання додаткового сепаратора 11 з діаметром меншим ніж діаметр верхньої секції 6 сепаратора 5, а також виконання додаткового циліндричного патрубка 10 з діаметром меншим ніж діаметр проміжного циліндричного патрубка 9 суттєво збільшується швидкість закрученого потоку газу і ВІДПОВІДНО збільшується відцентрова сила Це створює умови для остаточного відділення найдрібніших крапель рідини від газу При зменшенні витрати газорідинної суміші, яка подається в сепараційний елемент, ВІДПОВІДНО зменшуються швидкості рідини та газу Внаслідок цього оптимальна ефективність сепарації зміщується з двохсекційного сепаратора 5 на розташований вище додатковий сепаратор 11, що дозволяє збільшити діапазон навантаження з ефективною роботою сепараційного елемента Встановлення додаткових завихрювачів 14, 15 дозволяє збільшити ступінь закручування потоку, що додатково збільшує ефективність сепарації 15 Фіг 2 Фіг 1 Комп'ютерна верстка А Рябко Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601