Сбор и подготовка к транспорту природных газов, страница 99

По геометрическим формам сепараторы бывают вертикальные, горизонтальные и сферические. (Сферическая форма в отечест­венной газопромысловой практике до сих пор не нашла широкого применения). Каждая из конструкций аппаратов имеет опреде­ленные достоинства и недостатки. Так, вертикальный сепаратор хорошо работает при пульсации потока и легко очищается. Мень­шая площадь зеркала жидкости, чем в других типах сепараторов, резко снижает обратное испарение жидкости. Кроме того, преи­мущество вертикальных сепараторов ■— надежность работы регу­лятора уровня при отводе жидкой фазы.

Горизонтальный сепаратор более транспортабелен, экономичен при обработке больших объемов газа. При одинаковой пропуск­ной способности диаметр горизонтального сепаратора обычно меньше диаметра вертикального.

162

Сепараторы независимо от типа имеют сепарационную коагу-ляционную и сборную секции. Сепарационную секцию условно можно разделить на первичную и вторичную. Первичная — служит для отделения основной крупнодисперсной массы жидкости от газового потока. Для увеличения эффективности работы ее вход­ной патрубок располагают тангенциально, а при прямом вводе газового потока перед ним устанавливают отражающую перего­родку. Жидкость отделяется от газа в результате действия центро­бежной силы при тангенциальном вводе или в результате из­менения направления потока при прямом. Вторичная сепарацион-ная или осадительная секция предназначена для удаления сред-недисперсной части жидкости. Основной принцип сепарации в ней — гравитационное осаждение, которое проявляется при ма­лых скоростях газа. Главное требование гравитационного осажде­ния — уменьшение турбулентности, поэтому в некоторых конст­рукциях сепараторов предусматривают специальные приспособле­ния, выпрямляющие поток.

Коагуляционная секция (экстрактор тумана) служит для удер­жании мелких капель жидкости, не осевших в осадительной Сек­ции. Для коагуляции и улавливания мелких капель употребляют различного вида жалюзийные насадки, в которых используют инерционные силы и большую поверхность контакта с сепарируе­мой средой. Капельки малых размеров (диаметром менее 10 мкм) уносятся с жалюзийной насадки и улавливаются в экстракторе тумана, состоящего из набора проволочных сеток (капил­ляров).

Секция сбора служит для накопления и удаления отсепариро-ванной жидкости. Она должна иметь достаточный объем и рас­полагаться так, чтобы сепаратор нормально работал при нерав­номерном потоке, а отсепарированная жидкость не мешала тече­нию газа.

Процесс коагуляции капель нестационарный и для его стаби­лизации необходимо определенное время.

При размерах капель до 10~⁶ см преобладает броуновское дви­жение, а выше — турбулентное. Ввиду того что плотность газа значительно ниже плотности жидкости, в турбулентном потоке газа при размерах капель более 10~~⁴ см большое влияние оказы­вают инерционные силы и укрепление капель идет в основном в результате турбулентной коагуляции. Рост капель происходит до тех пор, пока не начинается их дробление турбулентными пуль­сациями. С этого момента в потоке газа устанавливается равно­весие между укрупнением и дроблением капель.

Допуская, что плотность жидкой фазы, число капель и столк­новений постоянно в единице объема за малый промежуток вре­мени Ч. С. Гусейновым получено уравнение для расчета времени коагуляции капель [15]:

 1Q4

Р   ЧR;

11*                                                                                          163

где (3 — коэффициент, зависящий от распределения капель по размерам в турбулентном потоке; R — радиус трубы, м; г о— ра­диус зародышевых капель, м; г — текущий радиус капель, м; р_г—плотность газа в рабочих условиях, кг/м³; q— конденсатный фактор, кг/м³; Re_r — число Рейнольдса для газа; w — скорость газа в свободном сечении сепаратора, м/с.

Радиус зародышевых капель, образующихся   при   дроссели­ровании газа, определяют по формуле