Устройство для отделения твердой фазы от жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6472 02, 21/28 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 1294365, кл. В 01 О 21/24,1987 публ.Заявка Японии М 60-6702, кл. В 03 В 5/70, 1985.ФАвторское свидетельство СССР М 1648533, кл. В 01 О 24/32, 1991, ф 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ОТ ЖИДКОСТИ(57) Сущность изобретения: устройство для отделения твердой фазы отжидкости содерИзобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системах сбора и подготовки нефти, газа и воды, а также в других отраслях народного хозяйства, где используются процессы отделения твердой фазы от жидкости,Цель изобретения - повышение эффективности процессов разделения фаз за счет использования энергии жидкой фазы и организации движения потока.Такое размещение и выполнение отдельных узлов позволяет повысить эффективность процессов разделения фаз за счет того, что поток, подаваемой в устройство системы меняет направление движения на 180, Отделению и отстаиванию твердой .фазы способствует также центробежная составляющая вынуждающей силы круговых колебаний вибровозбудителя, например, гидравлического. При этом угол вибрации. (угол между направлением вибрации и нормально к оси отстойника) выбирают, преджит шнек, размещенный вертикально во , внутреннем корпусе отстойника, наружный корпус состоит из цилиндрической и конусной частей. Шнек снабжен радиальными ло= "патками и поплавком, закрепленными соответственно в верхней и нижней частях.Внутренняя "поверхность цилиндрической части наружного корпуса отстойника снабжена винтовой перегородкой, а к наружной поверхности конусной части корпуса крепится вибровозбудитель круговых колебаний. При, этом подводящие патрубки расположены в верхней части внутреннего корпуса отстойника, а отводящий патрубок - в верхней части наружного корпуса, 1 ил. почтительно, равным углу наклона винтовой перегородки, который составляет 10 - 20 с углом наклона витка шнека.Такое соотношение угла вибрации и углов наклона витков винтовой перегородки и шнека обеспечит интенсификацию осаждения твердой фазы на поверхность витков шнека и сползание в бункер твердых частиц осажденных на винтовой перегородке. Кроме того, вибровоздействие, направленное против потока в винтовой перегородке, предотвратит увлечение основным потоком промежуточного слоя нефти с мельчайшими бср0,37 мм) частицами песка к отводящему патрубку.На чертеже представлена схема устройства для отделения твердой фазы от жидкости. Устройство содержит шнек 1, который размещен вертикально во внутреннем корпусе 2 отстойника, образованного цилиндрической обечайкой. Наружный корпус состоит иэ цилиндрической 3 и конусной 4частей, причем цилиндрическая часть снабжена кольцом 5, к которому крепится обечайка 2. Внутренний корпус снабжен двумя подводящими патрубками 6 и 7, служащими для подачи жидкости в режиме отделения твердой фазы от жидкости, и в режиме очистки витков шнека от песка, Шнек снабжен радиально расположенными лопатками 8 и поплавком 9, жестко закрепленными соответственно в верхней и нижней его частях, Шнек содержит снизу упор 10 и установлен на наружной опоре 11, а сверху снабжен упором 12, посредством которого стыкуется с опорой 13 крышки 14, которая установлена на патрубке 15, в свою очередь закрепленным на крышке 16, снабженной патрубком сброса газа 17, В верхней части цилиндрического наружного корпуса отстойника установлен патрубок вывода жидкости 18, Внутренняя поверхность цилиндрической 3 части корпуса снабжена .винтовой направляющей 19, а к наружной поверхности конусной части 4. корпуса прикреплен гидравлический вибровозбудитель 20 круговых колебаний, к которому подведен патрубок 21, соединенный с нижней конусной частью корпуса.Устройство работает следующим образом,Жидкость с взвешенными в ней.твердыми частицами например, высоковязкая нефть с частицами песка) через патрубок 6 (или 7) поступает во внутренний корпус 2 отстойника и попадает на радиальные лопатки 8, По мере наполнения отстойника, состоящего из корпусов 2, 3 и 4, шнек 1 при помощи поплавка 9, размещенного в конусной части 4, всплывает, после чего приобретает вращательное движение за счет воздействия потока жидкости по лопатке 8. При этом нижний упор шнека 10 отрывается от нижней опоры 11 и происходит касание верхней опоры 12 с верхним упором 13. При подаче жидкости через патрубок 6 происходит вращение шнека по направлению потока - режим отделения твердой фазы от жидкости и отстаивание рабочий режим),При подаче потока через патрубок 7 происходит вращение шнека в противоположную сторону - режим смещения накопившейся на витках шнека твердой фазы в конусную часть 4.. Выведенная с помощью шнека из внутреннего цилиндрического корпуса отстойника твердая фаза устремляется вниз к конусной части 4, а жидкая фаза меняет направление движения на 180 и попадает на винтовую перегородку 19, размещенную в осадительномканале, образованном внугренней поверхностью цилиндрической части 3 наружного корпуса отстойника и внутренним корпусом. Жидкость перемещается снизу вверх и подкручивается в направлении, противоположном вращению потока по виткам шнека врабочем режиме (режиме разделения фаз и5 отстаивания). В результате вращательногодвижения жидкость освобождается от твердых частиц и выводится через патрубок 18.При этом из водного пространства конуснойчасти вода отводится через патрубок 21 и"0 попадает на гидравлический вибровозбудитель круговых колебаний 20, Следует подчеркнуть, что круговые колебаниявибровозбудителя 20 в рабочем режимешнека направлены по направлению потока15 в витках шнека 1, способствуя тем самым,осаждению песка, и в противоположном -движению потока жидкости по винтовой перегородке 19, удерживая тем самым облегченный промежуточный слой - смесь20 жидкости с мельчайшими фракциями песка(бр0,37 мм), препятствуя подъему его повинтовой перегородке и способствуя осаждению увлеченных жидкостью мелких фракций песка на винтовой перегородке. а такжесмещению осевших частиц в конусную часть4, Смещение обеспечивается также угломнаклона винтовой перегородки, составляющим 22,5-30. Газ, выделившийся в процессе сепарации, удаляется через патрубок 17,30 Был изготовлен опытный образец предлагаемого устройства,Объем отстойника 0,6 м, диаметр бункера 0,5 м с углом конусности 45, диаметром корпуса шнека 0,3 м. Параметры шнека:35 число витков и = 10, шаг витка 0,15 м, Уголнаклона винтовой линии шнека 14, Уголнаклона винтовой направляющей 30, шагвинтовой направляющей 0,15 м. Устройствовыполнено из жести толщиной 1 мм. Шнек40 снабжен 8 радиальными лопатками размером 014 х 014 ммЭксперименты проводились на высоковязких нефтях. Температура нефти 60 С, кинематическая вязкость м= 0,68 10" м/с,45 плотность песка р = 2100 кг/м, плотностьзнефти рн= 945 кг/мз, обводненность 20.Содержание песка 3,2 вес. ,. Размер фракций песка от 0,005 до 2 мм. Вводные и выводные патрубки б = 0,06 м были снабженырегулирующими вентилями,Характеристика потока: скорость навходе в устройство 0.15 м/с. Скорость потока в шнеке 0,1 м/с. В рабочем режиме числооборотов шнека 0,8 об/с, в режиме вывода55 твердой фазы число оборотов оказалосьравным 0,5 об/с.Параметры вибровозбудителя: частотаколебаний 45 - 50 Гц, амплитуда колебаний -0,2-0,3 мм.1816412 Оценка эффективности работы предлагаемого устройства приво 4 ится по разнице содержания твердых частиц в потоке на входе и выходе, Количественная оценка твердой фа зы (потока) определяется взвешиванием сухого остатка.В качестве базы сравнения взято "устройство для отделения твердой фазы от жидкости" (прототип), 10 Испытания проводились на стенде.Результаты сравнительных испытанийприведены в таблице,Иэ таблицы видно, что содержание песка в нефти при использовании предлагаемого устройства снизилось с 3,2 до0,22, т.е. в 14,5 раза, а при использовании устройства-прототипа с 3,2 до 0,86,т.е, в 3,7 раза,Причем содержание фракций пескабср = 0,075-0,17 снизилось соответственнос 9,09 до 0,81 и с 9,09 до 3,24, т.е, предло.женное техническое решение в этой области эффективнее прототипа в четыре 25, раза. Результаты стендовых испытаний по оценке эффективности предлагаемого изобретения Вес с хого статка, гНаименование в исходной систе- на выходе изме предлагаемого уст оиствд на выходе из устройства - и рото- типа 1,23(35) 0,69(20) 0,56(16) 0,76(22) 0,24(7)0(0) 0(0) 0,32(36) 0,17(19) 0,14(16) 0,18(20) 0;08(9)0(0) 0(0) 2,62(20,2) 1,65(12,7).1,76(13,5) 3,06(23,5) 1,65(12,7) 1,19(9,2) 1,07(8,2) 13(100) 3,48(100) 0,89(100) 0,86 0,22 3,2 Размер фракций песка в нефти(мм) д/Оса.0,01-0,005/0,0750,05-0,01/0,030,01-0,05/0,07"0,25-0,1/0,170,5-0,25/0,371-0 5/0,752-1/1;5 0,05-2/0,31Со е жаниепескавне ти, вес. Формула изобретения Устройство для отделения твердой фазы от жидкости, содержащее цилинроконический корпус, вертикальный шнек с радиальными лопатками в верхней части и поплавком в нижней части, патрубки ввода очищаемой жидкости и вывода очищенной жидкости, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения фаз, оно снабжено цилиндрической обечайкой, коаксиально установленной в корпусе с образованием между ними осадительного канала, винтовой перегородкой, прикрепленной к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса, и закрепленным на наружной поверхности конусной части корпуса вибровозбудителем круговых колебаний, например, гидравлическим, колебания которого направлены по направлению потока в витках шнека и против направления потока в витках винтовой перегородки, при этом шнек размещен внутри цилиндрической обечайки, патрубки ввода . очищаемой жидкости расположены в верхней части обечайки, а патрубок вывода очищенной жидкости - в верхней части корпуса,. Кос Редакто Производственно-издательский комбинат "П г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 каэ 1692 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5