Насадочный сепаратор
Сепарация газа – это процесс, заключающийся в разделении газовой, жидкой и твердой фаз потока с последующим извлечением из твердой и жидкой фазы газовой.
В настоящее время высокоэффективными сепараторам, которые используются нефтегазовых месторождениях являются:
- Насадочный сепаратор.
- Комбинированный сепаратор.
- Низкотемпературный сверхзвуковой сепаратор.
Насадочные сепараторы, относительно других видов, просты по своей конструкции, поэтому широко применяются в процессе очистки газа, если в нем отсутствует твердая фаза. Для газа с высокой степень запыленности используется мокрая очистка, подразумевающая орошение насадки. Схема насадочного сепаратора изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема насадочного сепаратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Через штуцер (2) подается газ с дисперсной фазой. На выходе из него располагаются отбойники, задача которых заключается в улавливании крупнодисперсных фаз. Полученная фаза попадает в нижнюю часть сепаратора (9) и оттуда выводится через патрубок (11). После предварительной очистки газ через распределительную решетку (6) попадает в слой насадки (4). Этот слой орошается водой из оросителя (13), с целью увеличения эффективности очистки. Жидкость из слоя удаляется через трубу (7) в нижнюю часть аппарата (10) и выводится через патрубок (12). Секция 5 выполняет роль каплеуловителя. Очищенный газ выводится через штуцер (3).
Дисперсная фаза – это совокупность твердых, однородных мелких частиц, пузырьков газа и капелек жидкости, которые равномерно распределены в дисперсной среде.
В таком сепараторе используются насадки с удельной поверхностью 200 квадратных метров на кубометр, а их свободный объем равен 0,95. С такой насадкой сепаратор может иметь гидравлическое сопротивление до 3000 Па, а степень очистки составляет 97 %.
Комбинированные сепараторы
Процесс осаждения взвешенных частиц подразделяется на следующие механизмы:
- Электростатический.
- Гравитационный.
- Центробежный.
- Инерционный.
- Диффузионный.
- Механизм зацепления.
Частицы размером менее 50 микрометров эффективно улавливаются в центробежных сепараторах и различных фильтрах. За счет центробежных сил могут улавливаться также частицы до 1 микрометра, а в фильтрах до 0,001 микрометра. Учитывая данные факты, ведется активная разработка новых сепараторов, сочетающие в себе фильтрацию и центробежные силы.
Эта задача может решаться следующим образом. В состав сепаратора включается корпус с патрубками, предназначенных для входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости, а также входные и выходные секции. Входная секция изготавливается в виде тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами, которые в свою очередь находятся под ней и газораспределительным агрегатом, который выполнен в виде расширяющегося снизу-вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды. Выходная секция изготавливается в виде минимум двух разборных тарелок, расположенных одна над другой с кольцевыми сетчатыми насадками. Между тарелками находится газораспределительная решетка. Расстояние между секциями может составлять от 0,7 до 1 внутреннего диаметра корпуса сепаратора. Сетчатая кольцевая насадка изготавливается в виде набора кассет с кольцевыми сетчатыми элементами. Такой сепаратор используется на объектах ООО «Ямбурггаздобыча» и показывает положительные результаты.
Еще одним сепаратором является сепаратор осушки газа от капельной влаги, который обеспечивает высокую степень очистки. Достигается это счет установки внутренней трубы, в которой находятся сетчатый демистер, трубки с завихрителем, решетка-секция нерегулярных металлических насадок. Такой сепаратор используется на в основном на химической и нефтехимической промышленностях. Эффективность его очистки составляет минимум 99%, для капель размером меньше 5 микрометров.
Низкотемпературный сверхзвуковой сепаратор
Самым широко применяемым низкотемпературным сверхзвуковым сепаратором является 3S. Принципиальная схема этого сепаратора изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Низкотемпературный сверхзвуковой сепаратор 3S. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 – закручивающее устройство; 2 – сверхзвуковое сопло; 3 – рабочая секция; 4 – устройство для отбора сжиженных компонентов; 5 – спрямляющее устройство со звуковым и дозвуковым диффузорами.
Входной поток закручивается в форкамере и попадает на сопло, где возрастает его скорость, а температура и давление снижаются. Из-за сильного охлаждения образуются капли жидкости. Эти капли постепенно нарастают за счет коагуляции. Рост капель продолжается в рабочей секции, где образовывается пограничный газожидкостный слой, который обогащен жидкими составляющими. Центральный потоком таким образом очищается от целевых компонентов. Потом потоки проходят через диффузоры, в которых их скорость гасится, а давление увеличивается. Таким образом из сепаратора 3S выходит два потока: газожидкостный и поток товарного газа.
