Центробежный сепаратор

О П И С А Н И Е (1 н 740263ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскикСоциалистическихРеспублик Дополнительное к авт. свкд-ву -(22) Заявлено 24. 12, 76 (21) 24345 19/23 26 51)М 45/12 с прн енкеи заявки емите орнтет -бликовано 15 Я 6.80, Бюллетень М СССР лием язебретен и открыта(71) Заявительн исследовательским работам в нефтянойпромышленности ф Ъпроаостокнефтьф РОЮЖНЫЙ СЕПАРАТ 5 яной .польэо е относится к н ышленностн н может бытьдля раэделення газа и жидн твердых частиц, нефти ин твердых частиц в аппара н подготовки нефти, водыже в других отраслях промдля разделения неднородны пром вано газа воды сброс а так йости тем. н водытах и газа ышленх сисние у произ ва ра ь достигается тем аппарат установлен Поставленна цилнндричес Известен центробежный сепаратор, включающий корпус с размещенным внут рн него аппаратом, соединенным с при водом вращения, что предотвращает от рицательное влияние перепада давления во входной части сепаратора 111,Недостатком известного сепаратора является малая интенсивность дейс ня центробежных сил.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежный сепаратор, включающий корпус с патрубкамн подвода смеси фаэ и отвода продуктов разделения, установлвнный внутри корпуса на валу цнлнндрйческнй аппарат, соединенный с приводом Я.Недостатком сепаратора данной конструкции является соедннение вала привода 5с цилиндрическим аппаратом соосно с осью симметрии аппарата. В результате этого вращательное движение фаэ осущест вляется вследствие вязкого трения между Овнутренней поверхностью аппарата н частицами фаз и прн вращений аппарата происходят отставанне частиц от вращения аппарата. По этой причине уменьшается скорость вращения частиц фаз по сравнению со скоростью вращения аппарата 1 что сннжает производительность сепаратора, интенсивность и качество разделен и я фазеЦелью нзобретення является устране казанного недостатка и повышениеводительности сепаратора и качестзделения фаз0263. . . 4аппарата вследствие его эксцентричногодвижения.Исходные данные:Производительностьсепаратора по нефти,О,м /сут (см%/с ) 500 ( 58 10 )Радиус аппарата,й, см 25Высота аппарата,Н, см 100Твк как в газонефтяных сепараторахосновная масса свободного газа отделяется легко на входе в аппарат, то основной задачей сепаратора следует считать выделение из слоя нефти газа, на- .ходящегося в нефти в виде пузырьков.Известно, что хорошее качество .сенарации может быть достигнуто при выделении из нефти пузырьков газа диаметром 100 мкм - 0,01 см.Так как в центробежном сепараторевыделение пузырьков происходит из слоянефти, то нашей задачей будет определенйе необходимой скорости всплытияпузырьков газа из слоя нефти определен 5ной толщиныи в течение времени движения нефти в аппарате. Э угде ) - толщина слоя жидкости на стенках аппарата,Технологическая особенность предлагаемого устройства заключается в томчто при эксцентричном вращении цилиндрического аппарата со смесью фаз начастицы фаз действует момент. силы,обусловленный не только силами вязкого,трения, но и момент силы, обусловленный воздействием на частицы фаз стенокаппарата вследствие его эксцентричноговращения.На приведенном чертеже изображенапринципиальная схема предлагаемогоцентробежного сепаратора.Сепаратор состоит из корпуса 1, патрубков подвода смеси фаз 2, отводалегкой 2фазы З,.отвода тяжелой фазы 4, цилиндрического аппарата 5, опоры 6; привода7 ивала 8,Цилиндрический аппарат 5, смонтирован на валу 8 эксцентрично и снабжен 2уравновешивающим Грузом 9,Работает предлагаемый центробежныйсепаратор следующим образом,Вращение от привода 7 через вал 8передается цилиндрическому аппарату 5 30иаппарат приобретает эксцентричноевращение, которое уравновешиваетсягрузом 9.Смесь фаэ поступает в цилиндрический аппарат 5 по патрубку 2 и приобре- : 35тает чо стенкам аппарата вращательное.движение.Аппарат 5 участвует в двух движениях:вращательном относительно оси симметрии%0и поступательном, переносном но окруж-ности относительно эксцентричйого"вала8, Вращательное движение частиц фаэпо стенкам аппарата складывается издвух вращений; относительного по рвдиу%5су В, аппарата с угловой скоростью, равной угловой скорости М, относительноговращения аппарата вокруг его оси симмет-.метрии, т. е. вращения за счет сил вязкого трения, и переносного постунательного вращения по радиусу Р-Г, где г 50радиус эксцентричности расположения аппарата относительно оси вала привода, сугловой скоростью Ю , равной угловойскорости поступательного переносного55движения аппарата по окружности радиуса Г вокруг оси вала 8, т, е. вращениипод действием момента сил, обусловленного воздействием на частицы фаз стенок 3 74 параллельно оси вала с эксцентричностью, равной Скорость всплытия пузырьков газав поле центробежных сил находят по формуле Стокса с учетом ускорения от действия центробежной силы,у.Хн Ьг))Юн 9где с - диаметр газового пузырька,см;-удельный вес газа, г/смя. с;р- вязкость нефти, г/см, с;Ц - окружная скорость гвзонефтяной смеси ча стенках аппарата, см/сВ - радиус аппарата; см;Д - ускорение силы тяжести,см/с, Д -981 см/сф .Зададимся теперь параметрами нефтии газаф,- 850 г/см . с2- 10 г/сы. с (при рабочем движеФнии сепарации);И.- 0,5 г/см . с,Теперь найдем окружную скоростьО,Исходя из того, что разделение газожидкостной смеси эффективно приа - Оф 400000 см /с 3) определим=РА=ГЙЙО 25 =10 10:З,1610 емс, йс ийащю 4 йй+ ю 9 Ф 7402 Число оборотов аппарата составит: П= 10 Ю = 10-у =10=1270 00 иин 1)Ч 5.16 1025Скорость всплытия пузырьков газа диаметром С,01 см будет равнао5г у - М1 ВР КооР (оооо)(ол 6 о )- 5,3 си/с16 0,5 981 25При скорости движения нефти по стенкам аппарата и выводе нефти из аппарата - 200 см/с, а также. с учетом того, что.жидкость в аппарате движется в вице кольцевого слоя, толщина слоя составитО 5 В 10олк гоо 1 о,ц 25 (о щй 20 Центробежный сепаратор, включающийкорпус с патрубками подвода смеси фази отвода продуктов разделения, установленный внутрк корпуса на валу цилиндри ческий аппарат, соединенный с приводом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительности сепаратора и качества разделения фвз, цилиндрический аппарат установлен параллельно оск вала с эксцентричностью,равной Э Й,"где- толщина слоя жидкости на стенках аппарата.Источники информации,принятые во внимание прк экспертизе1, Романков П, Г., Плюшкин С. А.Жидкостные сепараторы. Л., Машиностроение", 1976, с,72, Патент США3282031,кл. 55-203, 1966. ЦНИИПИ Заказ 3075/5 Тираж 809 Подписное филиал ППП Пвтеито, г. Ужтород",ул. Проектная, 4 Итак, мы имеем скорость всплытияпузырьков газа О -3,8 см/с, толщинуслоя нефти ) -1,9 см. Тогда необходимое время всплытия пузырьков газа 25должно быть равно(= - = - =о,ос (7)Л 1,9У 3,8Таким образом, нефть должна двигать"30ся по стенкам аппарата не менее 0,5 с.При высоте аппарата Нсм искорости движения или отбора нефтиО -200 см/с время движения нефти(= - = - Йооо .(8) 351 ф 1То есть скорость движения нефтиравна скорости всплытия пузырьков газа,, что обеспечит нужное качество сепврации, 4 цТаким образом, при выбранном режиме сепарации нефти и газа, а также конструктивных размерах аппарата толщинаслоя равна 1,9 см,Очевидно, что если мы теперь уста зновим аппарат эксцентрично на э 1,9 сми пустим его в работу, то производительность его увеличится в два раза и в него можно для сепарации подать уже не5000 мф/сут нефти, а 10000 м//сут. 50При этом в аппарате соответственно увеличится к окружная скорость нефти в2 раза О -23,1610 см/с и скоростьотвода отсепарироваиной нефти составит 63 6уже не 200 см/с, а 400 см/с, А вот толщина слоя жидкости останется равной 1,9 см, т. е, как и в известном сепараторе,Здесь следует также отметить, что увеличив производительность центробежногоь сепаратора в 2 раза, мы увеличим ускорение от действия центробежной силы в 4 раза.- )-о ооооао ом/со 25 Однако, учитывая то, что и скоростьотводажидкости увеличивается в 2 раза,время действия центробежных сил сокращается в 2 .раза. Отсюда можно сделатьвывод, что эффект от действия центробежных сил в центробежном сепаратореповышается только в 2 раза,Значит, в предлагаемом центробежном сепараторе увеличиваются в два раза производительность и интенсивностьсепарации,Таким образом, выше было показано,что проведя технологический расчет сепарации, можно определить оптимальнуютолщину слоя нефти Ь и эксцентричностьаппарата Э, которая должка быть равнаили больше толщины слоя нефти ). Формула изобретения