Газoвый эжектoр
Автoры:Назмутдинoв Ахтям Ахнафoвич, Курбатoв Леoнид Михайлoвич
Эжектoр предназначен для прoмыcлoвoй пoдгoтoвки газа и газoвoгo кoнденcата в cocтаве уcтановок низкотемпературной cепарации газа c эжекторами для утилизации газа дегазации конденcата. Газовый эжектор cодержит корпуc c патрубками выcоконапорного, низконапорного и cмеcи газов и cооcно размещенные в корпуcе cопло, камера cмешения c примыкающей к ней втулкой диффузора, причем патрубок низконапорного газа сопряжен с камерой смешения через суживающуюся кольцевую полость, выходной участок полости низконапорного газа имеет тороидальную форму, начальный участок стенки камеры смешения выполнен с кольцевой термоизолирующей прослойкой, а положение камеры смешения в корпусе зафиксировано с помощью прилегающей к буртику корпуса втулки диффузора. Эжектор обеспечивает снижение металлоемкости газового эжектора и повышение его надежности на режимах с гидратообразованием. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для промысловой подготовки газа и газового конденсата на газоконденсатных или нефтегазоконденсатных месторождениях в составе установок, использующих способ низкотемпературной конденсации (сепарации) для осушки газа по влаге и тяжелым углеводородам и способ ступенчатой дегазации конденсата для его частичной стабилизации, включая эжекторы для утилизации газа дегазации. Известны газовые эжекторы, в которых давление низконапорного (НН) газа, газа дегазации, увеличивают за счет смешения этого потока с потоком высоконапорного (ВН) газа на входе в низкотемпературный сепаратор установки промысловой подготовки газа. Газовые эжекторы обычно выполняют по схемам с осевым или радиальным подводом к корпусу ВН газа, с радиальным подводом НН газа и осевым выходом из корпуса смеси газов. [Патент России №2151920, Кл. F04F 5|14, опубл. 2000 г.].
Известные газовые эжекторы имеют следующие недостатки:
- большая металлоемкость вследствие использования, при больших избыточных давлениях ВН и НН сред, нормализованных фланцевых разъемов корпуса и присоединительных патрубков,
- недостаточная надежность на режимах с гидратообразованием, особенно при наличии положительной разности температур между НН и ВН потоками.
Ближайшим прототипом настоящего изобретения является эжектор типа ЭГ-9 ООО «ВНИИГАЗ», состоящий из корпуса с патрубками высоконапорного, низконапорного и смеси газов и соосно размещенных в корпусе сопла, камеры смешения с прилегающей к ней втулкой диффузора, причем патрубок низконапорного газа сопряжен с камерой смешения через суживающуюся кольцевую полость. [Царев И.Н., Сидор П.Г. Инструкция по эксплуатации эжекторов. ВНИИГАЗ, М., 1982 г., 27 стр.].
Для технологических линий промысловой подготовки газа с пропускной способностью 5 млн нм3/сут масса эжектора ЭГ-9 составляет более 700 кг, что затрудняет его обслуживание вне зоны действия стационарных грузоподъемных устройств.
Технической задачей предложенного устройства является снижение металлоемкости газового эжектора и повышение его надежности на режимах с гидратообразованием.
Поставленная задача достигается тем, что газовый эжектор содержит корпус с патрубками высоконапорного, низконапорного и смеси газов и соосно размещенные в корпусе сопло, камеру смешения с примыкающей к ней втулкой диффузора, причем патрубок низконапорного газа сопряжен с камерой смешения через суживающуюся кольцевую полость, при этом выходной участок полости низконапорного газа имеет тороидальную форму, начальный участок стенки камеры смешения выполнен с кольцевой термоизолирующей прослойкой, а положение камеры смешения в корпусе зафиксировано с помощью прилегающей к буртику корпуса втулки диффузора.
Кроме того, крепление патрубков к корпусу может быть выполнено с помощью накидных гаек.
Предложенное устройство может быть реализовано в конструкции газового эжектора, показанной на Фиг.1. Крепление патрубков к корпусу, место I, Фиг.1, показано на Фиг.2. Продольное сечение начального участка стенки камеры смешения показано на Фиг.3.
Газовый эжектор содержит цилиндрический корпус 1, Фиг.1, с подключенными к нему патрубками 2 и 3 для подачи соответственно ВН и НН газа и патрубком отвода из корпуса смеси газов 4. Крепление патрубков к корпусу выполняют с помощью резьбовых накидных гаек 5, 6 с уплотнением стыков кольцами 7, Фиг.2.
Во внутренней полости корпуса соосно, по ходу газа, размещены съемные корпус сопла 8 с соплом 9 конической формы, а также цилиндрическая камера смешения 10 с коническим диффузором 11. Положение камеры смешения в корпусе относительно кольцевого буртика корпуса 12 зафиксировано с помощью фланцевой втулки диффузора 13 и шпилек 14.
Начальный участок камеры смешения, примыкающий к кольцевой полости подачи НН газа 15, выполнен с кольцевой термоизолирующей прослойкой 16, образованной двойными стенками 17, 18 камеры смешения, Фиг.3. Сопряженные поверхности корпуса сопла, сопла и камеры смешения образуют суживающийся в сторону камеры смешения канал 19 тороидальной формы для подачи НН газа в камеру смешения.
Устройство работает следующим образом. Эжектирующий высоконапорный газ по патрубку 2 подают в сопло 9, где осуществляется преобразование статического давления газа в скоростной напор с понижением температуры газа. Эжектируемый НН газ по патрубку 3 и через кольцевые полости 15, 19 поступает в камеру смешения 10 и диффузор 11, где осуществляется взаимодействие потоков и их торможение. При этом давление смеси газов увеличивается. Смесь газов отводят по патрубку 4.
Тороидальная форма канала 19, крепление камеры смешения в корпусе 1 с помощью втулки диффузора 13 относительно буртика корпуса 12 и крепление патрубков 2, 3, 4 к корпусу с помощью накидных гаек 5, 6 улучшают габаритные и весовые характеристики устройства. Для рассматриваемых условий масса газового эжектора снижается по сравнению с прототипом в 6 раз.
Выполнение начального участка стенки камеры смешения с кольцевой термоизолирующей газовой прослойкой 16 увеличивает температуру стенки камеры смешения со стороны камеры подачи НН газа, что снижает вероятность отложения на стенке кристаллогидратов и льда и повышает надежность устройства.
Работоспособность устройства проверена на установке комплексной подготовки газа к транспорту Северо-Уренгойского газоконденсатного месторождения. Типичные параметры эксплуатации газового эжектора приведены в таблице.
Таблица
Параметры эксплуатации газового эжектора на Северо-Уренгейском месторождении
 | Параметр | Величина |
| 1 | Расход высоконапорного газа, тыс. нм3/ч | 108 |
| 2 | Давление высоконапорного газа, МПа | 8,9 |
| 3 | Температура высоконапорного газа, °С | минус 12 |
| 4 | Расход низконапорного газа, тыс. нм3/ч | 7,0 |
| 5 | Давление низконапорного газа, МПа | 2,1 |
| 6 | Температура низконапорного газа, °С | 0 |
| 7 | Давление смеси газов на выходе, МПа | 5,4 |
| 8 | Температура смеси газов на выходе, °С | минус 31 |
| 9 | Степень сжатия низконапорного газа | 2,5 |
| 10 | Коэффициент эжекции, % | 6,5 |
| 11 | Плотность ВН газа в стандартных условиях, при 0,1013 МПа и 20°С | 0,735 |
