Сепарационное оборудование

Тема № 6

Сепарация природного газа

На установках предварительной подготовки газа в основном проводят процесс отделения капельной жидкости (сепарация газа в І ступени), на установках комплексной подготовки газа сепарацию газа проводят в две ступени:

І ступень: отделение капельной и мелкодисперсной жидкости из газового потока;

ІІ ступень: доведение продукта до требований качества, предъявляемых к природному газу.

Подбор сепарационного оборудования в первой и второй ступенях сепарации проводят в зависимости от технологического режима работы скважин месторождения, компонентного состава природного газа и количественного содержания капельной жидкости в газовом потоке.

Сепарационное оборудование

Сепарацией называется процесс разделения (отделения, фильтрования, разъединения) твердой, жидкой и паровой фаз в потоке.

Аппараты, в которых происходит отделение твердой или жидкой фазы от газовой (паровой), называются сепараторами.

Сепараторы, используемые на газоконденсатных промыслах, можно классифицировать по различным признакам, сепараторы подразделяются:

· - по назначению на: а) рабочие; б) замерные;

· - по геометрической форме на: а) цилиндрические; б) шаровые;
в) сложной формы;

· - по положению в пространстве на: а) вертикальные; б) горизонтальные;
в) наклонные;

· - по способу разделения фаз на: а) механические, б) жидкостные,
в) электрические.

Сепараторы с механическим способом разделения фаз подразделяются по характеру сил, используемых для разделения, на:

- гравитационные, в которых капельки жидкости и частицы породы оседают за счет сил тяжести;

- инерционные, в которых указанные частицы оседают за счет сил инерции;

- насадочные, в которых используются силы адгезии (прилипания);

- сепараторы смешанного типа, в которых для отделения частиц используют совместное влияние трех вышеперечисленных сил.

Степень эффективности работы сепаратора по жидкости определяется отношением фактически отсепарированной жидкости к общему объему капельной жидкости, находящейся в газе:

(1)

где q₁ – содержание жидкости (массовое содержание тяжелых углеводородов и влагосодержание природного газа) в потоке газа, поступающего на сепарацию;

q₂ – содержание жидкости (массовое содержание тяжелых углеводородов и влагосодержание природного газа) в отсепарированном потоке газа.

Очевидно, что чем меньше q₂, тем эффективнее работает сепаратор. В практике наиболее эффективными являются сепараторы насадочного (жалюзийного, сеточного) типа и смешанного типа.

Поскольку отделение жидкости в гравитационных сепараторах основано на действии сил тяжести на каплю жидкости, достичь большой эффективности их работы можно только за счет увеличения пути пролета капли через полость сепаратора, т.е. за счет увеличения размера сепаратора, что влечет за собой увеличение металлоемкости и значительную себестоимость.

Поэтому наибольшее распространение в практике эксплуатации месторождений в установках подготовки газа получили сепараторы инерционного и насадочного типа.

Сбор отделенной из газового потока жидкости может проводиться как в вертикальном сборнике в теле корпуса сепаратора, так и в выносном горизонтальном сборнике.

В инерционных сепараторах эффект осаждения из газа капелек жидкости и частиц породы достигается за счет использования центробежных сил, такие сепараторы называют – сепараторами циклонного типа (рисунок 1).

Газожидкостный поток в таком сепараторе с большой скоростью вводится в тангенциальный патрубок 6, расположенный под углом к горизонтали. За счет центробежной силы тяжелые капельки жидкости осаждаются на стенке корпуса циклона 3, и в виде пленки стекают вниз в конденсатосборник 7, а более легкий газ отжимается к центру циклона. В циклонном сепараторе предусмотрено резкое снижение скорости жидкости, не успевшей осесть в корпусе циклона 3 и унесенной потоком газа по трубке 4, которая оседает и по сливной трубе 2 направляется в конденсатосборник 7.

Ниже на рисунке 2 приведены схемы сепаратора насадочного типа с жалюзийной насадкой.

Принцип работы: Газ поступает сначала на патрубок 1, затем попадает на перфорированную перегородку 3, служащую для выравнивания скорости потока. Затем газ проходит жалюзийную насадку 5, в которой задерживается основная масса капель жидкости, несущихся потоком газа. На жалюзи прилипшие капельки жидкости образуют пленку, которая стекает в поддон, а затем через сливной патрубок 7 попадает под уровень конденсатосборника 8. Во избежание колебания уровня жидкости в поплавковой камере 10 устанавливается глухая перегородка 9. Жидкость из кондесатосборника 8 сбрасывается через исполнительный механизм 11, а газ – через газоотводный патрубок 6.

а) общий вид б) расчетная схема

1 корпус, 2 сливная трубка, 3 – корпус циклона, 4 – вывод газа из корпуса циклона, 5 – камера разрыва, 6 – тангенциальный ввод газожидкостной смеси, 7 – конденсатосборник

Рисунок 1 – Принципиальная схема сепаратора циклонного типа

с разрывом струи

а) общий вид;

б) схема жалюзийной насадки

1 – патрубок, 2 – корпус сепаратора; 3 – перфорированная перегородка; 4 – люк для монтажа насадки; 5 – насадка жалюзийная; 6 – газоотводный патрубок; 7 – сливной патрубок; 8 – конденсатосборник; 9 – перегородка-уровнемер; 10 – поплавковая камера; 11 – исполнительный механизм

Рисунок 2 – Общий вид сепаратора природного газа с жалюзийной насадкой и ее принципиальная схема

На рисунке 2-б, приведен вид сверху двух пластин жалюзийной насадки и траектория капли жидкости, движущейся между этими пластинами.

Частицы жидкости, содержащиеся в потоке газа, проходящем между пластинами ударяются о них и прилипают. По мере накопления капелек на пластинах, жидкость в виде пленки стекает в нижнюю часть сепаратора. Пластины жалюзи не должны создавать больших гидравлических сопротивлений потоку и, кроме того, должны иметь достаточно развитую поверхность для максимального улавливания капельной жидкости. Чем больше скорость потока газа между пластинами, тем эффективнее улавливаются капельки жидкости. Однако чрезмерное увеличение скорости приводит к срыву капель жидкости и ее вторичному уносу из полости сепаратора, поэтому устанавливают ее ограничение до 0,7 м/с.

Поиск по сайту: