Устройство для отделения жидкости от потока газа

 

Использование: для очистки газов от жидких и твердых частиц. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, установленный под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка, входной патрубок 2, патрубки вывода очищенного газа 3 и жидкости 4, 5, емкость 6, перегородку 8, короткую наклонную полку 10, изогнутые лопатки 13. На поверхности наклонной полки 10 установлены каплеотбойные пластины 14. Над и под наклонной полкой 10 размещены разделительные полки 16. Под патрубком вывода очищенного газа 3 установлен сепарационный пакет 21. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технике очистки газов от жидких и механических примесей и может быть использовано в трубопроводном транспорте газа, а также на промысловых установках комплексной подготовки газа.

Известно устройство для удаления жидкости из потока газа, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, наклонную полку, прикрепленную нижним основанием к передней крышке корпуса над входным патрубком и к боковым поверхностям корпуса, а верхний конец полки выполнен загнутым и расположен с зазором к задней крышке корпуса. Устройство снабжено расположенными в зазоре изогнутыми лопатками переменной длины, каплеотбойными пластинами, расположенными на поверхности наклонной полки, жалюзи, закрепленным в верхней части корпуса и выполненными в виде вогнутых пластин с выходными кромками, отогнутыми в направлении каплеотбойных пластин, сепарирующим элементом полусферической формы, установленным под патрубком вывода очищенного газа.

Наклонная полка расположена под углом 8-30^о к оси симметрии корпуса, каплеотбойные пластины выполнены изогнутыми и установлены под углом 30-60^о к поверхности наклонной полки навстречу движению потока, при этом они установлены в виде "елочки" и смещены одна относительно другой на половину шага. Выходные кромки пластин жалюзи отогнуты под углом 10-20^о к горизонтали. Корпус установлен под углом 2-4^о к горизонтали.

Недостатком этого устройства является то, что сепарирующий элемент, представляющий собой пакет вязаных гофрированных сеток с высотой гофр 8-10 мм, не обладает достаточной удельной поверхностью. К тому же в процессе эксплуатации происходит уменьшение свободного объема за счет изменения первоначальной формы гофр. Все это снижает эффективность сепарирующего элемента за счет вторичного уноса. В этом устройстве применены длинные диффузоpы, в них происходит равномерное распределение газа в аппарате, осуществляется устойчивый режим, безотрывное течение газовой среды. В ряде случаев применение длинных диффузоров не всегда приемлемо, особенно в тех случаях, где требуется ограниченность габаритов и тем самым металлоемкости. В тех случаях, когда по конструктивным или другим соображениям (например, с целью уменьшения габаритов) невозможно применить длинный диффузор, можно пользоваться коротким диффузором с углом раскрытия 30-100^о с применением разделительных стенок.

Известно также устройство для отделения жидкости от потока газа, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, вертикальную перегородку, отклоняющую поток воздуха или газа и расположенную на некотором расстоянии от основания корпуса, нижний край которой отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости и направляющие лопатки.

Недостатком этого устройства является невысокая степень сепарации, обусловленная тем, что процесс выделения капель жидкости происходит практически в постоянном цилиндрическом объеме без существенного расширения объема газожидкостной смеси. Таким образом, происходит неполное выделение капельной жидкости, что объясняется недостаточным воздействием инерционных сил.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса сепарации и уменьшение габаритов корпуса устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, вертикальную перегородку, верхний край которой закреплен на корпусе между входным патрубком и патрубком вывода очищенного газа, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости, изогнутые направляющие лопатки, соединенную с нижним краем перегородки наклонную полку и сепарационный пакет, согласно изобретению корпус снабжен дополнительными разделительными полками, установленными над и под наклонной полкой, при этом разделительные полки выполнены в виде набора Г-образных пластин и поддона, прикрепленных к боковым поверхностям корпуса, наклонная полка выполнена выпуклой вверх, ее выпуклая поверхность снабжена каплеотбойными пластинами, сепарационный пакет выполнен в виде набора сеток, размер ячеек которых увеличивается в направлении к патрубку вывода очищенного газа, элементы переплетений сеток выполнены спиралеобразными.

Угол наклона нижнего отогнутого края вертикальной перегородки к горизонтальной плоскости равен 30-60^о.

Г-образные пластины установлены прямым углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другой, образуя ловушки.

Каплеотбойные пластины установлены наклонно в сторону движения газа.

Наклон Г-образных пластин нижней разделительной полки выполнен по ходу движения газа, а верхней - навстречу газовому потоку.

Корпус установлен под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка.

Спиралеобразные элементы снабжены по крайней мере одним сердечником из растительного волокна.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; на фиг. 6 - вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг. 7 - узел II на фиг. 1; на фиг. 8 - узел III на фиг. 7.

Устройство содержит корпус 1, установленный под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка, входной патрубок 2, патрубки вывода очищенного газа 3 и жидкости 4, 5, последние соединены с емкостью 6. Над патрубком вывода жидкости 4 установлен козырек 7. В корпусе 1 установлена перегородка 8, образуя в нем полость 9 грубой очистки газа. Верхний край перегородки закреплен на корпусе между входным патрубком 2 и патрубком вывода очищенного газа 3, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости. К нижнему краю перегородки 8 и к боковым поверхностям корпуса 1 прикреплена под тем же углом (α = 30-60^о) к оси симметрии корпуса короткая наклонная полка 10, разделяющая его на две короткие диффузорные полости: нижнюю 11 и верхнюю 12, служащие вторичными сепарационными полостями очистки газового потока. Полость 9 грубой очистки газа связана с нижней короткой диффузорной полостью 11 посредством зазора, образованного выемкой перегородки 8, а нижняя полость 11 связана с верхней диффузорной полостью 12 посредством зазора, образованного верхним концом наклонной полки 10 и задней крышкой корпуса 1, в котором размещены изогнутые лопатки 13 переменной длины, расстояние между которыми уменьшается в направлении движения потока газа.

На поверхности короткой наклонной полки 10 установлены наклонно в сторону движения газового потока каплеотбойные пластины 14. В наклонной полке 10 выполнены на ее боковых поверхностях отверстия 15, к которым присоединены патрубки 5. Над и под наклонной полкой 10 установлены дополнительные разделительные полки 16, выполненные в виде набора Г-образных пластин и поддонов 17, 18 обтекаемой формы. При этом Г-образные пластины установлены прямом углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другом, образуя ловушки. На нижней разделительной полке они установлены с наклоном по ходу движения газового потока, а на верхней - навстречу потоку. Для стока отсепарированной жидкости с нижней разделительной полки служат дренажные трубки 19, а с верхней - трубки 20. Под патрубком вывода очищенного газа 3 установлен сепарационный пакет 21 полусферической формы, выполненный из нескольких рядов листовых сеток 22. Первый лист сетки выполнен с ячейками меньшего размера. Размер ячеек каждого последующего листа сетки увеличивается в сторону патрубка вывода очищенного газа. Элементы переплетений листов сеток 22 выполнены спиралеобразными, например свитыми из отдельных металлических проволочек или прядей, и снабжены по крайней мере одним сердечником 23 из растительного волокна.

Верхняя полость 12 корпуса и верхняя часть емкости 6 соединены байпасной линией 24. Для удаления собранной жидкости из емкости 6 служит автоматическая система 25.

Устройство работает следующим образом.

Поток загрязненного газа поступает через входной патрубок 2 в полость 9 корпуса 1, где за счет изменения направления потока и уменьшения его скорости под действием инерционно-гравитационных сил происходит коагуляция частиц жидкости, отделение от газового потока основной крупнодисперсной массы и перевод ее в пленочное состояние. Таким образом, здесь происходит предварительная очистка газа от тяжелых фракций.

Очищенный от тяжелых фракций поток газа затем проходит через зазор между нижней частью перегородки 8 и днищем корпуса 1, в результате чего скорость его движения увеличивается. Затем поток попадает в нижнюю короткую диффузорную полость 11, где за счет дополнительной разделительной полки 16, разделяющей ее на диффузорные секции, раздваивается. В секциях нижней короткой диффузорной полости за счет снижения скорости осуществляется гравитационного потока жидкая фаза в виде пленки движется по днищу корпуса 1 и через патрубок 4 отводится в емкость 6.

Установка корпуса под острым углом к горизонтали позволяет создавать оптимальные условия стока отсепарированной жидкости в емкости 6.

Козырек 7 препятствует проскоку капель жидкости мимо патрубка 4 и уносу ее в верхнюю полость 12.

Выпавшие на разделительной полке 16 капли жидкости стекает в ловушки, образованные Г-образными пластинами, с последующим их отводом по выпуклому поддону 17 к боковым стенкам корпуса 1, а с него по дренажным трубкам 19 в емкость 6. Далее поток газа проходит через уменьшающиеся зазоры между изогнутыми лопатками 13, за счет чего скорость его движения снова увеличивается.

В верхней короткой диффузорной полости 12, разделенной полкой 16 на диффузорные секции, происходит дальнейшая коагуляция капельной жидкости, которая, двигаясь в сторону каплеотбойных пластин 14 и пластин разделительной полки 16, ударяется о поверхности полок 10, 16 под углом к ним и оседает. В результате этого уменьшается число брызг, в то же время улучшаются условия осаждения капель. Образующиеся после удара мелкие капли улавливаются каплеотбойными пластинами 14 и пластинами разделительной полки 16.

Осевшие на разделительной полке 16 капли жидкости стекают по поддону 18 к боковым поверхностям корпуса 1 и по дренажным трубкам 20 на укороченную наклонную полку 10, с которой капли также стекают к боковым поверхностям корпуса 1, а с них по дренажным трубкам 5 в емкость 6. Очищенный таким образом от крупных капель жидкости газ поступает в сепарационный пакет 21, где осуществляется дальнейшее улавливание наиболее мелких частиц жидкости диаметром менее 10 мкм. В сепарирующем пакете 21 захват капель жидкости происходит за счет инерционного столкновения и эффекта касания. Кроме того, расположение листов сеток в пакете 21 с увеличивающимся размером ячеек в сторону патрубка 3 создает условия равномерного расширения газового потока в ячейках, сопровождающегося снижением скорости, аналогично движению газа в диффузорах, благодаря чему и увеличивается эффективность сепарации.

Осажденные на спиралеобразных поверхностях переплетений листов сеток 22 капли жидкости укрупняются, сливаясь между собой, и в виде пленки перетекают на противоположную по ходу газа сторону переплетений, где жидкость и накапливается. Кроме того, углеводородный конденсат, содержащийся в отсепарированной жидкости, по отношению к металлическим поверхностям является гидрофобным и плохо на этих поверхностях удерживается.

Углеводородный конденсат попадает сквозь щели в переплетениях на сердечник 23 из растительного волокна, например пеньковый, по которому осуществляется дренаж на наклонную полку 10. Накопившиеся на спиралеобразных переплетениях сеток 22 капли жидкости сливаются между собой и под действием гравитационных сил отводятся на наклонную полку 10, а оттуда через дренажные трубки в емкость 6. Сепарационный пакет коагулирует лишь незначительную часть жидкости, т.е. самые мелкие капли, и поэтому захлебывания его не происходит. Очищенный газ выводится через патрубок 3.

Байпасная линия 24 позволяет выравнять разницу давлений между верхней полостью 12 корпуса 1 и верхней частью емкости 6. После заполнения емкости 6 отсепарированной жидкостью она удаляется в наземный резервуар для приема конденсата при помощи автоматической системы 25. Принцип продувки жидкости из емкости 6 основан на сжатии газа в стакане и импульсной трубке столбом накапливающейся жидкости и воздействия избыточного давления на мембрану прибора.

Таким образом, изобретение за счет увеличения удельной поверхности сепарационного пакета и расположения в нем сеток с увеличивающимся в них размером ячеек в сторону выходного патрубка повышает эффективность сепарации путем исключения вторичного уноса или позволяет достигнуть той же эффективности в аппарате меньшего диаметра, а следовательно, меньшей металлоемкости. Кроме того, применение короткой наклонной полки с установкой ее под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости позволяет уменьшить габариты аппарата на 10-14%.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ПОТОКА ГАЗА, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, перегородку, верхний край которой закреплен на корпусе между входным патрубком и патрубком вывода очищенного газа, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости, изогнутые направляющие лопатки, соединенную с нижним краем перегородки наклонную полку, сепарационный пакет, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации и уменьшения габаритов, корпус снабжен дополнительными разделительными полками, установленными над и под наклонной полкой, при этом разделительные полки выполнены в виде набора Г-образных пластин и поддона, прикрепленных к боковым поверхностям корпуса, наклонная полка выполнена выпуклой вверх, ее выпуклая поверхность снабжена каплеотбойными пластинами, сепарационный пакет выполнен в виде набора сеток, размер ячеек которых увеличивается в направлении к патрубку вывода очищенного газа, элементы переплетений сеток выполнены спиралеобразными.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол наклона нижнего отогнутого края перегородки к горизонтальной плоскости составляет 30 - 60^o.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что Г-образные пластины установлены прямым углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другой, образуя ловушки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каплеотбойные пластины установлены наклонно в сторону движения газа.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что наклон Г-образных пластин нижней разделительной полки выполнен по ходу движения газа, а верхней - навстречу газовому потоку.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус установлен под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиралеобразные элементы дополнительно снабжены по крайней мере одним сердечником из растительного волокна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8