Диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости

Изобретение относится к технике и технологии сбора и транспорта газожидкостных смесей и может быть преимущественно использовано при совместном сборе и транспорте продукции нефтяных газоконденсатных месторождений.

Диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости включает корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенном непосредственно в корпусе.

Трубопровод перед соплом снабжен сеткой, выполненной в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения потока, а сопло выполнено в виде косого среза трубопровода, сориентированного по направлению потока жидкости.

Диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости и выполненным с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно корпуса, а диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием. Каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.

Предлагаемое диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости позволяет повысить качество диспергации газа в жидкости и интенсифицировать перемешивание газожидкостной смеси, благодаря:

- регулируемым процессам диспергации газа в жидкости и перемешивания газожидкостной смеси в зависимости от их химико-физических свойств, осуществляемым за счет установки дополнительно корпуса с поперечными диафрагмами, имеющего возможность осевого перемещения и фиксации относительно корпуса;

- диафрагмам, снабженным центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, что исключает образование «мертвых зон» за диафрагмами;

- значительной и равномерной площади подачи газа, так как косой срез сопла сориентированный по направлению потока жидкости охватывает почти все поперечное сечение корпуса;

Все это позволяет повысить эффективность совместного транспорта нефти и газа.

4 ил. на 1 л.

Предложение относится к технике и технологии сбора и транспорта газожидкостных смесей и может быть преимущественно использовано при совместном сборе и транспорте продукции нефтяных газоконденсатных месторождений.

Известно устройство для смешивания газа с жидкостью (патент РФ №2041735, МПК 7 В01F 11/00, опубл. в бюл. №23 от 20.08.1995 г.), включающее рабочий сосуд, фильтр с закрепленными на ней лопатками, вибропривод, содержащий шток, подшипник и эксцентрик, а также элементы для подвода и отвода газа и жидкости, причем жидкость подается через патрубок, а интенсификация процесса смешивания осуществляется за счет создания сложного движения фильтра.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием вибропривода, содержащего шток, подшипник и эксцентрик, а значит значительные материальные и финансовые затраты на изготовление данного устройства.

Наиболее близким является способ совместного использования нефти и газа (авторское свидетельство №970038, МПК 7 F17D 1/16, опубл. в бюл. №40 от 30.10.1982 г.), включающий дробление газа на отдельные газовые пузырьки и ведение их в поток жидкости, при этом газовые пузырьки равномерно распределяют и перемешивают в диспергирующем устройстве, а полученный эмульсионный поток транспортируют при давлении не выше давления насыщения газом жидкости.

Данный способ содержит диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости, включающее корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с боковым соплом, расположенном непосредственно в корпусе.

Недостатками данного диспергирующего устройства является следующее:

- во-первых, наличие «мертвых зон» за диафрагмами приводит к снижению качественной диспергации газа в жидкости и к низкой интенсифицикации перемешивание газожидкостной смеси;

во-вторых, нерегулируемые процессы диспергирования газовой фазы в жидкости и перемешивания в зависимости от физико-химических свойств газа и жидкости;

в-третьих, незначительная площадь подачи газа, то есть сопло небольшое в сравнении с поперечным сечением диспергирующего устройства.

Эти недостатки снижают качество диспергации газа в жидкости и интенсивность перемешивания газожидкостной смеси, а, следовательно, снижается эффективность совместного транспорта нефти и газа.

Задачей полезной модели являются повышения качества диспергации газа в жидкости и интенсивности перемешивания газожидкостной смеси в устройстве.

Поставленная задача решается диспергирующим устройством для смешивания газа в жидкости, включающим корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенном непосредственно в корпусе.

Новым является то, что трубопровод перед соплом снабжен сеткой, выполненной в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения потока, а сопло выполнено в виде косого среза трубопровода, сориентированного по направлению потока жидкости, при этом диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости и выполненным с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно корпуса, а диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.

На фигуре 1 изображено предлагаемое диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости.

На фигуре 2 и 3 изображены, соответственно поперечные сечения А-А и В-В корпуса.

На фигуре 4 изображено поперечное сечение А-А трубопровода по сетке.

Диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости включает корпус 1 (см. фиг.1), трубопровод 2 для подачи газа с соплом 3, размещенным в корпусе 1.

Трубопровод 2 перед соплом 3 снабжен сеткой 4 для равномерного распределения потока газа по всей площади поперечного сечения корпуса 1 (см. фиг.1). Внутри корпуса 1 расположен дополнительный корпус 5 с поперечными диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6ⁿ. Дополнительный корпус 5 установлен в корпусе 1 после сопла 3 по направлению потока жидкости с возможностью продольного перемещения и фиксации с помощью стопорного винта 7 относительно корпуса 1.

Диафрагмы 6; 6'; 6"; ...6ⁿ снабжены центральным щелевым отверстием 8; 8'; 8"; ...8ⁿ (см. фиг.1, 2, 3), при этом каждое щелевое отверстие 8; 8'; 8"; ...8ⁿ последующей диафрагмы 6; 6'; 6"; ...6ⁿ смещено на незначительный угол - (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.

Устройство работает следующим образом.

Перед монтажем устройства в магистрали 7 (см. фиг.1) перемещением дополнительного корпуса 5 относительно корпуса 1 устанавливают дополнительный корпус 5 на расстоянии - Н от трубопровода 2, причем расстояние Н - зависит от физико-химических свойств (вязкость, плотность и т.д.) жидкости и газа и определяется опытным путем. После чего производят фиксацию дополнительного корпуса 5 относительно корпуса 1, например с помощью стопорного винта 7 (на фиг. не показано). Далее в магистраль 9 на фланцах 10 устанавливают предлагаемое диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости.

Жидкость (например, нефть) подается в корпус 1 по магистрали 9 со стороны трубопровода 2 для подачи газа, а газ подается в корпус 1 по трубопроводу 2 через сетку 4 и сопло 3, выполненное в виде косого среза трубопровода 2 и сориентированное по направлению движения жидкости в корпусе 1, при этом на выходе из сопла 3 происходит равномерное дробление и распределения газа в потоке жидкости, поэтому внутри корпуса 1 на входе в дополнительный корпус 5 газовая фаза находится в жидкости в виде газовых пузырьков по всему сечению корпуса 1, благодаря тому, что косой срез сопла 3 охватывает почти полностью поперечное сечение корпуса 1.

Далее газ, смешанный в жидкости в виде газожидкостного потока, проходит сквозь щелевые отверстия 8; 8'; 8"; ...8 ⁿ соответствующих диафрагм 6; 6'; 6"; ...6 ⁿ дополнительного корпуса 5, при этом газ продолжает диспергироваться в жидкости, интенсивно перемешиваясь за счет резкого сужения в диафрагмах 6; 6'; 6"; ...6ⁿ и резкого расширения за диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6 ⁿ. Благодаря тому, что каждое щелевое отверстие 8; 8'; 8"; ...8ⁿ последующей диафрагмы 6; 6'; 6"; ...6ⁿ смещено на незначительный угол - (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки исключаются «мертвые зоны» за диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6ⁿ, что приводит к более качественной диспергации газа в жидкости и интенсификации перемешивание газожидкостной смеси по сравнению с прототипом.

Далее газ, смешанный в жидкости в виде газожидкостного потока проходит сквозь диафрагмы 6 дополнительного корпуса 5, при этом газ продолжает диспергироваться в жидкости, интенсивно перемешиваясь за счет резкого сужения в диафрагмах 6 и резкого расширения за диафрагмами 6, в результате за дополнительным корпусом 5, в следствии сильной турбулизации потока в корпусе 1 за дополнительным корпусом 5, образуется эмульсионная структура газожидкостной смеси, которая из корпуса 1 попадает трубопровод 7, по которому транспортируется на сборный пункт (на фиг. не показано).

Дополнительный корпус 5 имеет возможность продольного перемещения и фиксации в корпусе 1, поэтому в случае изменения химико-физических свойств газа и нефти демонтируют устройство с магистрали 9. После чего перемещением дополнительного корпуса относительно корпуса изменяют расстояние - H₁ (на фиг. не показано) и вновь фиксируют дополнительный корпус 5 относительно корпуса 1. Далее монтируют устройство в магистраль 9, как описано выше, и запускают устройство в эксплуатацию.

Предлагаемое диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости позволяет повысить качество диспергации газа в жидкости и интенсифицировать перемешивание газожидкостной смеси, благодаря:

- регулируемым процессам диспергации газа в жидкости и перемешивания газожидкостной смеси в зависимости от их химико-физических свойств, осуществляемым за счет установки дополнительно корпуса с поперечными диафрагмами, имеющего возможность осевого перемещения и фиксации относительно корпуса;

- диафрагмам, снабженным центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, что исключает образование «мертвых зон» за диафрагмами;

- значительной и равномерной площади подачи газа, так как косой срез сопла сориентированный по направлению потока жидкости охватывает почти все поперечное сечение корпуса;

Все это позволяет повысить эффективность совместного транспорта нефти и газа.

Диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости, включающее корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенном непосредственно в корпусе, отличающееся тем, что трубопровод перед соплом снабжен сеткой, выполненной в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения потока, а сопло выполнено в виде косого среза трубопровода, сориентированного по направлению потока жидкости, при этом диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости и выполненным с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно корпуса, а диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.