Пристрій для очищення природного та попутного газу в газопроводах

Изобретение относится к устройствам, применяемым в качестве конденсатоуловителей на магистральных и промысловых газопроводах в газовой и нефтяной промышленности для очист-* ки природного и попутного газов, и позволяет повысить эффективность очистки транспортируемого газа и снизить металлоемкость устройства. Устройство для очистки природного и попутного газов от жидких и твердых включений в газопроводах содержит корпус-коллектор 4 с патрубками 5 и 8 отбора очищенного газа и включен і ft / ний, отбойники 6 и козырьки 9, при этом соотношение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа и диаметров предыдущих патрубков равно (1,3-1,6)ь1 , размеры каждого из отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса, а площади каждого из i-x сегментных сечений F с е г . , ограниченных снизу кромками отбойников определяются по формуле FСгГ + d о г Б , где К - коэффициент запаса, равный 1 -10; d 0 Т £ ( - диаметр і-го патрубка отбора газа (і=1,2,3...)гм; D к .k - диаметр корпуса-коллектора устройства> м; F к _ к - площадь поперечного сечения корпуса-коллектора, 2 м . С целью более полного задержания мелкодисперсных и пленочных включений и обеспечения их стока в зону ламинарного пограничного слоя газового потока и в коллектор-сборник загрязнений отбойники 6 под патрубками от-; бора очищенного газа и оси этих пат Фиг і О О 1400647 к горизонтали. Устройство позволяет рубков размецены под углом 30-60° к повысить гидравлическую эффективность вертикали, по кромке отбойников 6 газопроводов, снизить энергозатраты расположены лотки, а козырьки 9 над на компримирование газа. 2 з.п. ф-лы, патр>бками отбора включений (загряз5 ил. нений) расположены под углом 5-10° 1 Между камерой 10 и продувочным патИзобретение относится к устройструбком 11 размещен кран 13. Через вам для очистки некондиционного припатрубки 5 газ поступает в коллектор родного и попутного газов от жидких 14, а затем через участок 2 газопрои твердых включений, предназначеннывода в основной газопровод 3. При ми для установки в качестве конденсаработе устройства секущий кран 15, тоуловителей на магистральных и проустановленный на газопроводе 3, намысловых газопроводах, на их подвоходится в закрытом положении. дах и отводах, на газопроводах-коммуникациях компрессорных и газорасУстройство работает следующим об10 разом. пределительных станциях (КС и ГРС) , станциях подземного хранения газа Неочищенный газ поступает из ос(ПХГ) в газовой и нефтяной промышновного газопровода 3 через подводяленности, на газопроводах промпредщий участок 1 в корпус-коллектор 4, приятий химической и других отраслей в первой секции которого за счет уве15 личения диаметра и уменьшения скороспромышленности. ти потока газа происходит первая стаЦель изобретения - снижение медия его очистки. При движении газа таллоемкости устройства, повышение эффективности очистки газа, более по корпусу-коллектору 4 за счет отполное задержание мелкодисперсньгс вода части газа через патрубки 5 20 скорость движения газа уменьшается. и пленочных включений и обеспечение их стока в зону ламинарного пограничМелкодисперсные жидкие и твердые ного слоя газового потока и в коллеквключения за счет воздействия гравитор-сборник загрязнений. тационно-инерционных сил активно осаждаются. Пленочный конденсат стеНа фиг. 1 изображена конструктив- 25 кает в нижнюю часть корпуса-коллекная схема устройства; на фиг. 2 тора 4, а скопления жидкости в наразрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 чале корпуса 4 через патрубки 8 ударазрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - . ляются в камеру 10. расчетная схема і-й секции устройстОчищенный газ через патрубки 5 ва; на фиг. 5 - разрез В~В на фиг.4. 30 подается в коллектор 14 и через от• Между проводящим участком 1 газоводящий участок 2 газопровода в оспровода и отводящим участком 2, подновной газопровод Ъ. Для предотвраключенным к основному газопроводу 3, щения повторного уноса мелкодисперсразмещен корпус-коллектор 4 с патрубных частиц и пленочных загрязнений ками 5 отбора очищенного газа, под 35 с очищенным газом используют распокоторыми внутри корпуса 4 расположеложенные под углом р=30-60° отбойны отбойники 6 с лотками 7 и с патники 6 с лотками 7, из которых жидрубками 8 отбора тяжелых фракций кие загрязнения стекают я пристенную (конденсата), над которыми установламинарную зону и в патрубки 8. Данлены козырьки 9. Патрубки 8 соединены 40 ный диапазон изменения реличины угла с камерой-сборником 10 загрязнений, наклона выбран на основе результатов которая соединена с продувочным патэкспериментальных исс ледовзний, из рубком 11 (для удаления твердых закоторых следует, что пои таких углах грязнений) и с автоматической систенаклона наблюдается наиболее быстрый мой 12 удаления жидких загрязнений. 45 400647 сток капель уловленной жидкости и обеспечиваются более полное задержание и сток мелкодисперсных и пленочных включений (по предварительным расчетам на 15-20%, а на основе экспериментальных данных в среднем на 12-17%). Почти горизонтальное расположение (о^= 5-10°) козырьков 9 над патрубками 8 предотвращает повторный ю унос скоплений жидкости и локальное повышение скорости газа, что способствует повышению степени очистки транспортируемого газа, особенно при колебаниях скорости движения газово- 15 го потока. Угол наклона козырька к горизонтали в зависимости от диаметра определяется конструктивно, при этом с увеличением диаметра корпуса-коллек- 20 тора угол увеличивается. С целью снижения металлоемкости устройства при одновременном повышении эффективности очистки газа, транспортируемого по газопроводу, патруб-25 ки отбора очисщенного газа выполняются различного диаметра, при этом диаметры последующих патрубков относятся к диаметрам предыдущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):1, а раз- зо меры отбойников под ними увеличиваются к концу корпуса. Площади каждого из сегментных сечений Fсег , ограниченных снизу кромками отбойников, определяются по формуле 35 л V F СЕГ. где К Н n-rfi . V „ „ n-i С целью снижения металлоемкости устройства и повышения эффективности очистки газа диаметры последующих патрубков отбора очищенного газа относятся к диаметру предыдущих патрубков в соотношении (1,3-1,6):1. Среднее значение соотношения патрубков-отводов определяется конструктивно в зависимости от диаметра газопровода, на котором устанавливается устройство. Принимая среднее соотношение патрубков (1,45:1), получают = d; -1,45. (3) Подставляя в выражение (2) значение диаметров патрубков отводов в соответствии с формулой (3), получают і d 1 + (d,. 1,45)* + (dt- 1,45 1,45) 2 + + (d, d*.^. Тогда, принимая диаметр газопровода равным dr. fta= 1000 мм, получают d, = 244 мм, d^ = 354 мм, d ? = 5i3 мм, d 4 - 743 мм. Площадь і-го сегментного прохода определяется из условия равенства скорости движения газа в сечении сегментного прохода Fter и в сечении корпуса-коллектора (фиг. 4) под сегментным проходом F к_к - F с е г - коэффициент запаса, равный 40 1 10; - диаметр і-го патрубка от~ F ccr бора газа, м; сг е - диаметр корпуса-коллектора После преобразований получают устройства, м; 45 - площадь поперечного сечек-lc •р _ 3_Slii — .р ния корпуса-коллектора,мг. Площадь сечения газопровода устанавливается равной или меньше сумРасход газа в і-ом сечении корпумарной площади сечений патрубковса-коллектора под срезом і-го отбой50 ника определяется из выражения отводов с целью непревышения скорости движения газа в отводящих патTV1 рубках над скоростью движения газа в газопррводе. Тогда "Pi = ч >_» 1ч 55 или Расход газа пропорционален площади сечений патрубков и корпуса-коллектора, поэтому 1400647 вине корпуса-коллектора, а затем и во второй его части. Постепенное увеличение размеров отбойников 6 и площади каждого из = D сегментных сечений, определяемый по формуле (5), из условия уменьшения скорости потока газа в сегментном где d сечении по сравнению со скоростью - эквивалентны;! диаметр газового потока под отбойником засечения корпуса-коллекмедляет и предотвращает повторный тора под срезом і-го унос включений. Эти конструктивные отбойника; отличия приводят к сокращению общего D - диаметр корпуса-коллекуноса мелкодисперсных включений на тора; 15 15-25%. - диаметр і-го патрубка от 6 Устройство для очистки природного отбора газа. о Подставив в формулу (4) значение и попутного газов в газопроводах позэквивалентного диаметра сечения корволяет увеличить степень очистки пуса-коллектора под срезом і-го оттранспортируемого газа по сравнебойника, получают 20 н и ю с известными устройствами на 57% и снизить удельную металлоемкость DT£ устройства на 15-25%, повысить коэфСЄГ; К-К фициент гидравлической эффективности об т последующих участков газопроводов на 25 2-4%, что обеспечивает снижение энерПосле преобразования получают гозатрат на компримирование газа на 1,-1,5%, за счет повышения степени К d ЪТ$ і очистки газа. ~л~і "«г D2 К-к , А г ~~ * F К-к В 1 (5) где К (4) кк 30 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Устройство для очистки природного и попутного газов в газопроводах, содержащее корпус-коллектор с патрубками отбора очищенного газа и включений, размещенными соответственно в верхней и нижней частях корпусаколлектора и смещенными относительно друг друга не менее чем наполовину диаметра корпуса-коллектора, а также отбойники, размещенные над патрубками отвода очищенного газа, и козырьки, размещенные над патрубками отбора конденсата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения металлоемкости устройства и повышения эффективности очистки газа, соотношение диаметра каждого последующего патрубка отбора очищенного газа к диаметру предыдущего патрубка составляет (1,31,6): 1, а отбойники выполнены увеличивающимися в размерах по ходу газа, при этом площади каждого из 1-х сегментных сечений F c e r , ограниченных снизу кромками отбойников, определя - коэффициент запаса, равный 1,Ю; 35 (введен в размере 10% для компенсации отклонений при строительно-монтажных работах) ; - диаметр і-го патрубка отбо- 40 отб"; ра газа, м; - диаметр корпуса-коллектора кк устройства, м; - площадь поперечного сечекк ния корпуса-коллектора,м2 45 ( F K . K = 0,785 D ^ k ) . Постепенное увеличение диаметров последующих патрубков отбора очищенного газа по отношению к диаметру предыдущего патрубка в указанных со- 50 отношениях приводит к тому, что через і-й патрубок отбор газа вместе с мелкодисперсными частицами уменьшается в 4 раза по сравнению с известным устройством, а через второй 55 ются по формуле патрубок на 48,5%, что обеспечивает более активную коагуляцию и более К d0I эффективное (на 15-25%) осаждение мелкодисперсных частиц в первой поло 1 d вт к, 1400647 где К d - коэффициент запаса, равный , ' 8 ного пограничного слоя газового потока ч в коллектор-сборник загрязнений, отбойники под патрубками отбора очищенного газа и оси этих патрубков размещены под углом 30-60 к вертикали» а кромки отбойников снабжены лотками. - диаметр і-го патрубка отбора газа (i=1,1,2,3...)м; D - диаметр корпуса-коллекторра устройства, м; Fk - площадь поперечного сече2 ния корпуса-коллектора,м . 3. Устройство по п.1, о т л и 2. Устройство по п.1, о т л и 10 ч а ю щ е е с я тем, что козырьки ч а ю щ е е с я тем, что, с целью над патрубками отбора конденсата более полного задержания мелкодисрасположены под углом 5-10 к гориперсных и пленочных включений и зонтали. обеспечения их стока в зону ламинар А-А . 6-6 8 10 Фиг Z ФигЗ 1400647 в-в Фиг.5 Редактор 0.Головач Составитель В.Лукьянов Техред М.Дидык Корректор А.Тяско Заказ 2693/7 Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4