Вихревое сепарационно-контактное устройство
Изобретение относится к области тепло-, массообменной техники и может найти применение для разделения газожидкостных смесей путем сепарации и конденсации паров легколетучих жидкостей при осушке газа, а также при разделении газожидкостных смесей, содержащих быстрозастывающие компоненты. Цель - расши-- рение диапазона рабочих характеристик устройства и снижение энергетических затрат на процесс очистки. Вихревое сепарационно-контактное устройство содержит цилиндрический корпус; соосные патрубки, один для входа газа с расположенным в нем завихрителем, а другой для выхода газа с расположенными в нем сепаратором и отсекателем; патрубки для слива конденсата, расположенные в двух уровня.х; приемную камеру, образованную стенками корпуса и сепарационного стакана-коллектора , выполненного в виде змеевика из упругого материала с патрубками для входа и выхода рабочей жидкости, причем один конец коллектора жестко скреплен с корпусом, а другой соединен с органом регулирования величины зазоров между витками; соединительную трубку, соединяющую приемную камеру и полость коллектора, а также усеченный конус с зубчатыми краями. Коллектор по высоте выполнен переменного диаметра, на конце соединительной трубки установлена распределительная камера, нижнее основание которой выполнено проницаемым , а поверхность усеченного конуса выполнена с проселками, зубья которых отогнуты в направлении движения жидкости. 4 ил. i СЛ 4 ОО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН г
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4168742/23-26 (22) 27.10.86 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (71) Рязанский нефтеперерабатывающий завод (72) Н. А. Николаев, А. А. Колесник, А. Б. Сергеев, Ю. А. Головастиков, А. К. Тафорин, Л. В. Колтовский и А. Г. Кондратович (53) 66.015.23 (088.8) (56) Страус В. Промышленная очистка газов. — М.: Химия, 1981, с. 235 — 237. (54) ВИХРЕВОЕ СЕПАРАЦИОННО-КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области тепло-, массообменной техники и может найти применение для разделения газожидкостных смесей путем сепарации и конденсации паров легколетучих жидкостей при осушке газа, а также при разделении газожидкостных смесей, содержащих быстрозастывающие компоненты. Цель — расширение диапазона рабочих характеристик устройства и снижение энергетических затрат на процесс очистки. Вихревое сепаÄÄSUÄÄ 1430051 А 1 (51) 4 В Ol D 3/26 рационно-контактное устройство содержит цилиндрический корпус; соосные патрубки, один для входа газа с расположенным в нем завихрителем, а другой для выхода газа с расположенными в нем сепаратором и отсекателем; патрубки для слива конденсата, расположенные в двух уровнях; приемную камеру, образованную стенками корпуса и сепарационного стакана-коллектора, выполненного в виде змеевика из упругого материала с патрубками для входа и выхода рабочей жидкости, причем один конец коллектора жестко скреплен с корпусом, а другой соединен с органом регулирования величины зазоров между витками; соединительную трубку, соединяющую приемную камеру и полость коллектора, а также усеченный конус с зубчатыми краями.
Коллектор по высоте выполнен переменного диаметра, на конце соединительной трубки установлена распределительная камера, нижнее основание которой выполнено проницаемым, а поверхность усеченного конуса выполнена с просечками, зубья которых отогнуты в направлении движения жидкости.
4 ил.
i 1,)()051
Изобретсll! Ic отн<>сигеsl к cl ) < -, ч>)(<ообмC !IIIОЙ техl<ик(. II мож(. I <)Ы III Ifм(IIC !IО д. (я ра 3де, (ения газОжи.<к<)с Гн! )х < 3)(с(Й с конденсацией паров легкол(ту IHx жидкост(н и принудительным отводом и. I IIO. f(f Цель изобретения — рас:пиренис,lèàïàзон; рабочих характеристик устройства за счет повышения эффективности тепло-, массообмена путем рациональной организации Движения потоков по аппарату, снижение энергетических затрат за счет улучшения взаимодействия жидкости с материалами ((онструкций этого устройства и газом. На фиг. 1 изображена принципиалш<ая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-< распределительная камера с направляющим конусом, разрез; на фиг. 3 — то же, об(ций вид; на фиг. 4 — фрагмент направ.)як)ц(его конуса. Устройство содержит цилиндрический кор-! )ус и соосные llàòðóáêè для входа га- 20 За 2 с расположенным I3 нем завихрителем 3 и выхода газа 4 с расположенными в нем сепаратором 5 и отсекателем 6. Патрубки для отвода кон feffcaTa рас положенных на трех уровнях: верхний патрубок 7 предназначен для исклк)чения 25 fl(. рсл ива жидкости из камеры 8 в рабочее пространство коллектора 9. Патрубок 10 обеспечивает отвод основной части конденсата, патрубок 11 служит для регулирования уровня жи. Ll(ocTH в аппарате при избытке последней. Стенками корпуса 1 и коллектора 9 с патрубками 12 для прохода рабочей жидкости образована приемная камера 8, которая служит для накопления части уловленного конденсата. Коллектор 9 для поддержания крутки и скорости газа по высоте аппарата постоянными выполнен переменного сечения по высоте. В нижн(и части коллектор 9 жестко прикре((лен к корпусу, а в верхней части соединен с оргHном 13 для регулирования зазоров путем сжатия или растяжения коллектора 9, выполненного из упругого и смачиваемого конденсатом материала с зазорами !4 между витками, изменяющимися по высоте коллектора. Приемная камера 8 соединена с полостью коллектора трубкой 15, Ifa конце которой установлена распределительная камера 16, Нижнее основание 17 камеры выполнено проницаемым, например норис) ым или перфорированным, а под этим основанием расположен усеченный конус 18, поверхность которого выполнена прссечной, а зхбья !9 просечки отогнуты в направлении движения жидкости. Устройство распределительной камеры с проницаемым нижним основанием предназначено для равномерного распределения жидкости по поверхности усеченного конуса 18, а поверхность усеченного конуса просечной и с отогнутымии зубьями для объем ного орошения газа. Устройство работает следую<цим образом. При больших расходах, т. е. когда скорость газа составляет 8 — 10 х)/с и выше, газ, содер)кащий пары легкоиспаряющейся жидкости, подается на вход в устройство через патрубок 2. Приобретая вращательное движение при прохождении через завихритель 3, газ (пар) контактирует с охлаждаемой рабочей жидкостью поверхностью коллектора 9, выполненной в нижней его части без зазоров и смачиваемой конденсатом. Скапливаясь на коллекторе, за счет высокой скорости движения газа, кондеkfcBT пленкой поднимается по стенке коллектора и достигает щелей небольшого размера между витками коллектора. Заполняя эти щели под действием капиллярного давления, а также центробежного, конденсат отводится в накопительную камеру. Малая пропускная способность ниж-!!Ha щелей и постоянное их заполнение конденсатом препятствует проникновению га)в в приемную камеру 8. Остальная часть выделенного конденсата в виде пленки двигается вверх по коллектору и постепенно От(зодится в IlpH(. v)ffvK) ка))ер> 8. 110 мере увеличения размера щелей газ начинает проникать вверх приемной камеры 8, поддавливая накопившуюся там жидкость. При большом объеме конденсата, по<ледний отводится через сепаратор 5. а павлеllffe id3а передается в камеру 8 I p(!II(ли сепаратора 5 и отсекателя 6. <) )пшенный (осун)енный) газ выводите» !»3 аппарата через патрубки 4, а ко!)д< <спт. уловленный в устройстве, распрел)(f;!(<(я по соединительной трубке 15, IIO которой <)II направляется в ороситель,;! также <врез патрубок 10 отводится пз аппарата для дальнейшего использования. К<>плен I.f, скопи(3п)ийся в IlpHC)(ной f(kf)lcp(<<. I!0 тр< бK(! 5 подается в распрсделительнуl0 к<)3)еру 16, из которой через lipOIIIIIIHcмос <)< <0ванне 17 равномерно растекается по с<-ченному конусм 18. Конструкц. я и< c(!c:fnего и, в частности, просе»па» "< в(рх— IIOCTb С ЗХ ОЬЯ МИ 19 ПОЗВО,.! Яс т j)<)<3! по объему аппарата îðî!HàTь пр<>< гран "-3<> и подавлять (улавливать) образо))авп;,<й и от переохлаждения газа Tv31 Капли, подхватываясь потоком, возвращаются в пленку конденсата. Кроче того, наличие орошения способствует; лавл и ванию мелких капель, срывающихся с греоней пленки. Стаоильность орошения обеспечивается устройством патруоков (ля слива конденсата в трех уровнях. Через патрубок 10, поддерживающий уровень конденсата в приемной камере 8. отводится основная часть конденсата. а тля того, чтобы в трубку 15 конденсат поступал в коли1480051 з честве, необходимом для орошения, нижнее основание камеры 6 имеет проницаемое основание. Для предотвращения перелива конденсата в коллектор патрубок 7 выполнен большим, чем патрубок 10, что обеспечивает широкий диапазон устойчивой работы устройства при образовании избытка конденсата. В этом же случае отвод части конденсата через патрубок 11 не только обеспечивает устойчивую работу устройства но и дает возможность регулирования уровня конденсата в приемной камере 8. Выполнение направляющего конуса несмачиваемым конденсатом обеспечивает его капельное распределение, так как по несмачиваемому материалу жидкость стекает каплями. Капельному же распределению способствует и наличие просечки с зубьями. При малых расходах (скорость газа (пара) менее 8 — 10 м/с) газ конденсируется по всей поверхности змеевика, а пленка движется вниз. Благодаря тому, что коллектор выполнен смачиваемым, а в нижней части его расположены капиллярные щели конденсат через последние, благодаря капиллярному давлению, засасывается и стекает в приемную камеру 8. При недостатке конденсата на, орошение для улавливания тумана уровень последнего может поддерживаться путем подачи легкоиспаряющейся жидкости через патрубки 10, 11. В этом случае устройство может работать в режиме предотвращения потерь легкоиспярякиц(!.О(11 компонента путем его циркуляции меж:1 устройством и аппаратом, из которого этот компонент постх пает. При диффузионном расходе (скорость газа (пара) 0,1 м/с и менее) устройство будет работать эффективно и без оро!Ненни только за счет конденсации. При ооразовании тумана в устройство может быть подана жидкость для орошения. П р ц мс и I!He и «>бр(теl IH H ноз во.(ц т I I <), учить значите lb!i(!if якOH<>i!0 ФО/7.)I I/.70 II: <<)<) 7(Т<. Н1(. ВНхрсВ0с сспяря!Гщ>нно-к()нтяктнос устройство, содержащее цилиндрический корпус и соосные патруокн для входя газа с за1О вихрителем и выходя газа с сепаратором н отсекателем для сл н на кон 1 c Il(. атя, и р иемнук> камеру, ÎбрязовяннуIO стенками к0рпуса и сена рацион ного ста к;(ня- h() 1,1(к. гора, выполненного в вид. змеевика из унр -! 5 ГОГО х! ЯтеРиял Я <. i!;lт!7УОНЯ х! и дг!и !1!)Охода рабочей жидкости. нр(! им один к<и(ll коллектора жестко зякре!(лен с корпусом. я Д!7УГОИ OC ДИНСН (. ОРГ(1НО М Р(. I У. .! И РОВ(11! HH зазоров между витками, с()((if ll«1(. (ьнi 1<) трубку, соединяющую приемнук> камеру и ll<)locTI> коллектора, усеченный конус с зу<>чатыми краями, от.111ча)ои(есг<1 тем, что, с целью расширеш(я диапазона рябо шх характеристик устройства зя счет повышения эффективности тс!!г!ох(1(ссоо(1х!ена путем ряциОнальНОЙ орГII IIH3 ill HH ЛВИжсНИЯ ГIОТОКОВ по аппарату, CHifwcIIIIH энергетических затрат за счет улучи(ения взаимодействия жидкости с материа10м конструкций этого устройства и газом, коллектор по высоте f3ып0, (нен пе1>ехl(нllоГО д(l ам(.ТРЯ с 31130Р11:<(и 0 между cã0 виткамн переменного размера, соединительная трубка снабжена установленной ня ее кон (е распределительной камерой, нижнее основание которой выполнено проницасмым, а поверхность усеченного конуса выполнена с просечкамц, зуоья 35 которых отогнуты в направлении движения жидкости, при этом змеевик выполнен из смачиваемого жидкостью материала, а усеченный конус — из несмачиваемого материала. 1430051 риг. 2 Ыиг. I Составитель С. Трифонов Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор В. Гирняк Заказ 51б9!б Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
