Устройство для разделения гетерофазных систем

 

Использование: в устройствах для отделения влаги и механических примесей от газов в колонных массообменных аппаратах для контакта газов с жидкостями в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности при очистке промышленных газов. Сущность изобретения: для повышения эффективности разделения гетерофазных систем за счет увеличения поверхности контакта и усиления коалесцирующих свойств поверхности устройство выполняется в виде набора пластин из пористо-ячеистого никеля, уложенных в виде не менее двух слоев, установленных параллельно друг другу без промежутков между ними под углом к вертикальной оси корпуса не ниже угла оттекания жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для отделения влаги и механических примесей от газов в колонных массообменных аппаратах для контакта газов с жидкостями и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности при очистке промышленных газов.

Известно устройство для разделения гетерофазных систем в колонном массообменном аппарате, предназначенном для контакта газа с жидкостью [1] В известном устройстве брызгоуловитель, расположенных над оросителем, выполнен в виде установленного в корпусе пакета наклонных металлических пластин с сегментными вырезами с одной стороны, размещенных в корпусе так, что вырезы в соседних пластинах расположены диаметрально противоположно. При этом первая снизу пластина имеет вырез в верхней части, а последняя в нижней. Нижние поверхности пластин снабжены размещенными в шахматном порядке лункообразными выемками с образующей, являющейся частью окружности. Лункообразные выемки сориентированы сферической поверхностью по ходу газа. Вырез лунок обеспечивает подкрутку потока, создающую центробежную составляющую потока, в результате чего жидкость и твердые частицы, содержащиеся в газе, направляются вниз. Они стекают по сферической поверхности и далее по наклонной плоскости брызгоулавливающих пластин, затем по отводящим каналам вдоль стенок аппарата, собираясь в нижней его части. Отводящие каналы выполняются с учетом возможности приема стекающей жидкости с первой, третьей, пятой и т.д.

Недостатками известного устройства являются снижение эффективности процесса брызгоулавливания при нарастающих нагрузках на аппарат и сложность конструкции.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки газового потока от капельной жидкости в массообменных аппаратах [2] Это устройство содержит корпус и установленный в нем газопроницаемый ячеистый блок со сквозными каналами, выполненными наклонными с углом наклона к горизонтали 20-80^o Капли жидкости, содержащиеся в потоке газа, взаимодействуя с шероховатой пористой поверхностью наклонных сквозных каналов блока каплеуловителя, поглощаются пористой структурой этого блока. Жидкость, поглощенная пористой структурой блока каплеуловителя, под действием силы тяжести по мере насыщения жидкостью пористого блока коалесцирует в нижней пористой его части в капли, которые по мере их увеличения падают вниз.

Однако это устройство не обеспечивает отсутствия каплеуноса в режимах повышенных нагрузок по газовому потоку и увеличения в нем концентрации капель. Кроме того, контактная поверхность для коалесценции капель влаги в данном устройстве сравнительно невелика.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения гетерофазных систем за счет увеличения поверхности контакта и усиления коадесцирующих свойств поверхности.

Это достигается тем, что предлагаемое брызгоулавливающее устройство выполняется в виде пакета пластин пористоячеистого никеля, уложенных в виде не менее двух слоев, установленных параллельно друг другу без промежутков между ними под углом к вертикальной оси корпуса не ниже угла оттекания жидкости.

Способность устройства эффективно разрушать стабилизирующие оболочки капель тумана (дисперсной фазы) является функцией удельной поверхности, форм порового пространства используемого материала и гидродинамического движения потока в поровом пространстве.

На фиг. 1 изображен продольный разрез верхней части массообменного аппарата, общий вид; на фиг. 2 вид А на фиг. 1 Аппарат содержит корпус 1 и установленный в нем блок 2, состоящий из набора пластин 3 коалесцирующего материала, в качестве которого используют пористо-ячеистый никель.

Многочисленные продольные и поперечные перегородки в структуре материала обеспечивают за счет взаимных многочисленных перекрытий образование открытых пор и ячей различной конфигурации и размера. Кроме того, материал имеет специфический рельеф поверхности, формируемый в ходе технологии при его производстве, обеспечивая одновременно гидрофобные и леофильные (или противоположные) свойства. Удельная поверхность массообмена в процессе брызгоулавливания на пакете из пластин пористо-ячеистого никеля, как минимум, на порядок выше по сравнению с прототипом. Кроме того, турбулентность потока, а следовательно, и уровень воздействия импульсных нагрузок на капли тумана (дисперсной фазы) намного выше.

Все перечисленные особенности обеспечивают развитую поверхность коалесценции для капель различной степени дисперсности, исключая полностью брызгоунос при различных режимах по промышленным нагрузкам на аппарат.

Брызгоулавливающий пакет при высокой объемной пористости имеет низкое сопротивление, обладает высокопрочностными характеристиками в рабочих средах, тем самым обеспечивает длительный срок службы. При необходимости регенерации, что требуется крайне редко, устройство легко промывается, продувается воздухом или пропаривается.

Компоновка брызгоулавливающего пакета производится следующим образом. Каждый коалесцирующий слой 1 набирается из пластин 2 материала одинаковой характеристики по плотности и размерам ячей и пор, уложенных в одной плоскости по форме рабочего сечения аппарата. Необходимое количество слоев устанавливается параллельно друг другу без промежутков между ними под углом к вертикальной оси аппарата не ниже угла оттекания жидкости. Количество слоев в брызгоулавливающем устройстве может быть любым не ниже двух и зависит от интенсивности и характера обводненного газового потока, степени дисперсности капель жидкости и прочности стабилизирующих оболочек дисперсной фазы. Слоистый пакет ограничивается металлическими опорными решетками и устанавливается над оросителем 3, перекрывая рабочее сечение аппарата.

Брызгоулавливающее устройство работает следующим образом. Очищенный увлажненный газ вместе с каплями выносимого рабочего раствора проходит через коалесцирующий пакет. На массообменной поверхности пористо-ячеистой структуры пластин материала происходит деформация и разрушение стабилизирующих оболочек капель раствора, коалесценция их и стекание по перегородкам под действием скорости газового потока и угла наклона пластин в направлении к стенке аппарата. Высокая скорость оттекания жидкости с пластин брызгоуловителя исключает ее зависание и, в конечном итоге, каплеунос. Стекающий по стенке аппарата рабочий раствор объединяется с потоком жидкости и циркулирует в системе. Механические частицы, попадающие на поверхность брызгоулавливающего пакета, смываются влагой, стекающей непрерывно, не задерживаясь.

Таким образом, устройство позволяет максимально повысить эффективность разделения гетерогенных фаз с полным исключением брызгоуноса при работе на максимальных нагрузках по газу на аппарат. Устройство компактно, простой конструкции, обладает низким сопротивлением и высокими прочностными характеристиками в рабочих средах, практически не нуждается в регенерации, а при необходимости ее, легко промывается, продувается воздухом или пропаривается.

Формула изобретения

Устройство для разделения гетерофазных систем, содержащее корпус и размещенный в нем газопроницаемый ячеистый блок, отличающееся тем, что блок состоит из набора пластин из пористо-ячеистого никеля, уложенных в виде не менее двух слоев, установленных параллельно друг другу без промежутков между ними под углом к вертикальной оси корпуса не ниже угла оттекания жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2