1.7 Разработка конструкции усовершенствованного узла газового

Сепаратора. Патентные исследования.

Патентные исследования проводятся с целью определения возможных путей усовершенствования конструкции сетчатого сепаратора для устранения существующих недостатков.

Технический уровень и тенденции развития газовых сепараторов приведены в таблице 3.

После анализа приведенных патентов, для осуществления поставленных задач следует модернизировать сетчатый сепаратор путем замены сетчатых насадок на сепарационные элементы выполненные из гидрофильного и гидрофобного материалов. Данная модернизация позволит повысить коэффициент сепарации жидкости до 0,985 и снизить вероятность отказа при работе в условиях отрицательных температур в связи с независимостью сепарационных элементов, т.е. отказ одного элемента не ведет за собой выход из строя всего блока. Удельная металлоемкость их в 2,5 раза ниже удельной металлоемкости жалюзийных и в 5 раз ниже, чем у гравитационных сепараторов.

1.7.1 Конструктивное исполнение

Наиболее полно основным требованиям, предъявляемым к сепарационным элементам (простота изготовления, высокая пропускная способность по газу, надежность, приемлемое гидравлическое сопротивление), отвечают сепарационные элементы выполненные из гидрофильного и гидрофобного материалов, газосепаратор с такими сепарационными элементами представлен на рисунке 6.

Таблица 3 – Технический уровень и тенденции развития газовых сепараторов

Основные тенденции развития данного вида техники и направление поиска ведущих фирм	Источники информации подтверждающие тенденции и направление поиска	Средства реализации тенденций
		В объектах ведущих организаций (фирм)	В объекте разработки
Применение элементного конструирования	СССР Г. И. Рабинович и др. а.с. 474176 18.04.88–15.07.90 [6]	Использование сетчатых газосепараторов	Внедрение контактных элементов устройством для отвода жидкой пленки выполненных из гидрофильного и гидрофобного материалов
Применение элементного конструирования	СССР Б.А. Баринов и др. а.с. 512775 03.05.86–07.01.89 [7]	Использование газосепаратора с тангенциальным вводом газа и установленной контактной тарелкой	Внедрение центробежных сепарационных элементов каскадного типа
Применение элементного конструирования	Россия С.И.Бойко и др. пат. 2052272 28.01.91–20.01.96 [8	Использование газосепараторов с жалюзийными скрубберными насадками	Замена жалюзийных насадок на блок центробежных сепарационных элементов

Газосепаратор содержит цилиндрический корпус 1, закрепленную внутри него контактную тарелку 2, дополнительную тарелку 3, сливную трубу 4, штуцеры 5-7, соответственно для входа газа, выхода газа и отвода отсепарированной жидкости.

На тарелках герметично закреплены цилиндрические патрубки 8. В нижней части каждого патрубка имеются тангециальные прорези 9, а в верхней части – отбойные кольца 10 с конической отражающей поверхностью и стенкой 11, выполненной из пористого материала. На тарелке 3 установлены патрубки 12,сообщающие полость между тарелками 2 и 3 со штуцером 6 выхода газа. Пористые стенки 11 цилиндрических патрубков 8 выполнены из двух секций, при этом верхняя секция выполнена из гидрофильного материала, а нижняя – из гидрофобного.

В качестве гидрофобного материала используется, например, пористый фторопласт или полиэтилен. В качестве гидрофильного – пористая керамика или стекло.

Газосепаратор работает следующим образом.

Газожидкостный поток через тангециально установленный штуцер 5 поступает в нижнюю часть корпуса, где основная масса жидкости в виде крупных капель отделяется от основного потока. Частично очищенный от жидкости газ, содержащий мелкие капли, приобретает вращательное движение, проходя тангециальные прорези 9 патрубков 8. Отсепарированная к стенке патрубка жидкость движется в виде пленки по стенке вверх под действием сил трения газового потока.

Основная часть газа выходит через штуцер 6. При этом в каналах патрубков 12 и в полости 13 создается разрежение. Под действием перепада давления остальная часть газа и жидкость проникают через пористые стенки 11 в полость 13. Жидкость по тарелке 2 и сливной трубе 4 поступает в нижнюю часть сепаратора.

Для предотвращения прорыва газожидкостного потока через сливную трубу 4 уровень жидкости в нижней полости должен быть выше нижнего среза трубы 4.

Газ через всасывающие патрубки 12 отводится в зону высоких скоростей основного газового потока в штуцере 6.

Если жидкая фаза состоит взаимно нерастворимых составляющих, то углеводородная фаза фильтруется через нижнюю гидрофобную секцию, а водный раствор через верхнюю гидрофильную. При этом обе составляющие фильтруются в режиме смачивания, что улучшает отвод жидкости с внутренней поверхности пористой двухсекционной стенки. Пористые стенки позволяют за счет снижения удельного расхода и равномерного распределения газового потока через пористую стенку увеличить расход газа через сепаратор.

Таким образом, в предлагаемом газовом сепараторе достигается увеличение производительности, эффективности сепарации и повышение извлечения целевых компонентов (С₃₊) из газа. Техническая характеристика сепараторов с сепарационными элементами выполненными из гидрофобного и гидрофильного материалов представлена в таблице 4.[6 ]