Центробежный сепаратор

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Центробежный сепаратор установлен в корпусе 1 колонны и содержит входной патрубок 2, соединенный с распределительным коробом 3, например, прямоугольного сечения. Распределительный короб разделен на части при помощи одной или нескольких перегородок 4, при этом каждая часть соединена с соответствующим ей коробом 5. Каждый короб 5 имеет плавно изогнутую форму с Г-образным сечением и состоит из боковых внешней 6 и внутренней 7 стенок и верхней крышки 8. Участок 9 крышек 8 имеет постоянную ширину, а на участках 10 и 11 ширина крышек 8 монотонно уменьшается в диапазонах соответственно 1-3 мм и 1-2 мм на каждый градус азимутального угла корпуса колонны. Сепаратор обеспечивает высокую равномерность парожидкостного потока по сечению колонны. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано в ректификационных колоннах установок первичной переработки нефти.

Из предшествующего уровня техники известен центробежный сепаратор, содержащий соединенные с тангенциальными патрубками подачи исходной парожидкостной смеси короба, каждый из которых снабжен верхней крышкой, внешней и внутренней боковыми стенками, при этом на внутренней стороне внешних боковых стенок закреплены горизонтальные пластины переменной длины [1]. Кроме того, короба выполнены плавноизогнутыми и установлены навстречу друг другу, причем один из коробов расположен по периферии корпуса колонны, а другой смещен к его центру. В известном сепараторе происходит равномерное распределение отсепарированной жидкости по всей длине коробов за счет того, что горизонтальные пластины имеют разную длину по периметру коробов.

Недостаток известного центробежного сепаратора заключается в том, что при его использовании не обеспечивается равномерное распределение паров нефтепродуктов по сечению колонны, поскольку верхние крышки коробов имеют постоянную ширину по всей длине коробов.

Известен также центробежный сепаратор, взятый в качестве прототипа и содержащий соединенные с патрубками подачи исходной парожидкостной смеси короба, каждый из которых снабжен верхней крышкой, ширина которой монотонно уменьшается, а также внешней и внутренними боковыми стенками и днищем, при этом короба выполнены плавноизогнутыми [2]. Кроме того, внутренняя боковая стенка каждого короба содержит нижнюю и верхнюю части, причем верхняя внутренняя боковая стенка каждого короба выполнена из составных частей с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, при этом каждая последующая от входа короба составная часть имеет меньший вес по сравнению с предыдущей на постоянную величину, пропорциональную общему числу составных частей.

Недостаток известного центробежного сепаратора заключается в том, что короба имеют сложную конструкцию, а расположение коробов навстречу друг другу приводит к недостаточно эффективной сепарации парожидкостной смеси, поскольку происходящее на выходе из коробов взаимное столкновение потоков приводит к брызгоуносу капель отсепарированной жидкости и ее "захлебыванию".

В основу изобретения поставлена цель разработать центробежный сепаратор, в котором за счет конструктивного выполнения узла подачи исходной смеси, взаимного расположения коробов, а также изменения размеров верхней крышки по длине короба обеспечивалось бы повышение степени сепарации при одновременном упрощении конструкции и высокой равномерности парожидкостного потока по сечению колонны.

Поставленная цель достигнута тем, что центробежный сепаратор, содержащий патрубок для подачи исходного парожидкостного потока, по крайней мере два изогнутых короба, каждый из которых включает внешнюю и внутреннюю боковые стенки и верхнюю крышку, ширина которой изменяется в направлении потока, согласно изобретению дополнительно содержит распределительный короб, вход которого соединен с патрубком, выход его сопряжен с входными участками коробов, причем внутри распределительного короба установлена по крайней мере одна перегородка для разделения парожидкостного потока, а каждая верхняя крышка выполнена с участком постоянной ширины, расположенным между участками, ширина которых монотонно уменьшается в направлении потока.

Кроме того, внешние боковые стенки коробов выполнены с горизонтальными ребрами, обращенными к оси корпуса колонны, а ширина верхней крышки на участке между распределительным коробом и участком крышки, имеющим постоянную величину, изменяется в диапазоне 1 - 3 мм, а на конечном участке в диапазоне 1 - 2 мм на каждый градус азимутального угла корпуса колонны.

Такое выполнение центробежного сепаратора обеспечивает не только упрощение конструкции (за счет использования для ввода исходного парожидкостного потока в колонну одного патрубка, а также выполнение верхних крышек с участком, имеющим постоянную ширину и расположенным между участками, ширина которых монотонно уменьшается) и более равномерное распределение парожидкостного потока по сечению колонны (за счет возможности разделения исходного потока в таких соотношениях, при которых на единицу площади поперечного сечения колонны приходится примерно одинаковое количество паров и жидкости), но и повышение степени сепарации за счет исключения взаимного столкновения потоков на выходах коробов.

На фиг. 1 изображен центробежный сепаратор (исполнение - тангенциальный ввод парожидкостной смеси в колонну), вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - центробежный сепаратор (исполнение - радиальный ввод парожидкостной смеси в колонну), вид сверху; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.4.

Центробежный сепаратор установлен в корпусе 1 колонны и содержит входной патрубок 2, соединенный с распределительным коробом 3, например, прямоугольного сечения. Распределительный короб разделен на части при помощи одной или нескольких перегородок 4, при этом каждая часть соединена с соответствующим ей коробом 5. Каждый короб 5 имеет плавно изогнутую форму с Г-образным сечением и состоит из боковых внешней 6 и внутренней 7 стенок и верхней крышки 8. Участок 9 крышек 8 имеет постоянную ширину, а на участках 10 и 11 ширина крышек 8 монотонно уменьшается в диапазонах соответственно 1-3 мм и 1-2 мм на каждый градус азимутального угла ϕ корпуса колонны. На внутренних поверхностях внешних боковых стенок 6 выполнены горизонтальные ребра 12. Количество коробов 5, а следовательно, количество и расположение перегородок в распределительном коробе 3 зависит от величины проходного сечения колонны, а также от расхода сырья. При этом, чем больше диаметр колонны, тем больше должно быть перегородок и коробов из условия равномерного распределения отсепарированных паров и жидкости по сечению колонны. Кроме того, количество устанавливаемых перегородок 4 и коробов 5 увеличивается и при большем расходе сырья в колонну для разделения сырьевой смеси на несколько потоков с целью увеличения поверхности раздела фаз.

В случае если конструктивные особенности колонны (небольшой диаметр, наличие других устройств) не позволяют установить необходимое количество коробов в одной плоскости, то для экономии площади короба располагаются смещенными относительно друг друга по вертикальной оси, при этом соответствующие им перегородки 4 размещены в распределительном коробе 3 наклонно или горизонтально.

Центробежный сепаратор работает следующим образом.

Парожидкостная смесь через входной патрубок 2 поступает в распределительный короб 3, где разделяется с помощью одной или нескольких перегородок 4 на потоки, каждый из которых продолжает свое движение в соответствующем коробе 5. Поступив в короб 5, парожидкостный поток под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности внешней боковой стенки 6. Жидкая фаза скапливается у внешних стенок коробов и, огибая ребра 12, направляется на контактное устройство, а паровая фаза с внутренней боковой стенки 7 поступает в основное пространство колонны. Уменьшение ширины верхних крышек 8 на участке 10 позволяет поддерживать на заданном уровне количество паровой фазы, поступающей в основное пространство колонны, иными словами, позволяет компенсировать резкое снижение расхода и кинетической энергии паров, движущихся на начальном участке коробов 5. При дальнейшем движении паров по коробам 5 кинетические параметры потока меняются незначительно, что позволяет выполнить верхние крышки 8 на участке 9 с постоянной шириной. При движении паров на конечных участках коробов стабилизация количества паров, поступающих в основное пространство колонны, обеспечивается дальнейшим уменьшением ширины верхних стенок 8, при этом на участке 11 ширина крышек коробов сужается менее интенсивно, чем на участке 10. Соотношение длин участков 9, 10 и 11 подбирается экспериментально, при этом длина участков 10 и 11 не должна превышать длины участка 9.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1498538, кл. B 01 D 45/12, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1562012, кл. B 01 D 45/12, 1990.

Формула изобретения

1. Центробежный сепаратор, содержащий патрубок для подачи исходного парожидкостного потока, по крайней мере два изогнутых короба, каждый из которых включает внешнюю и внутреннюю боковые стенки и верхнюю крышку, ширина которой изменяется в направлении потока, отличающийся тем, что он дополнительно содержит распределительный короб, вход которого соединен с патрубком, выход его сопряжен с входными участками коробов, причем внутри распределительного короба установлена по крайней мере одна перегородка для разделения парожидкостного потока, а каждая верхняя крышка выполнена с участком постоянной ширины, расположенным между участками, ширина которых монотонно уменьшается в направлении потока.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внешние боковые стенки коробов выполнены с горизонтальными ребрами, обращенными к оси корпуса колонны.

3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ширина верхней крышки на участке между распределительным коробом и участком крышки, имеющим постоянную величину, изменяется в диапазоне 1 - 3 мм, а на конечном участке - в диапазоне 1 - 2 мм на каждый градус азимутального угла корпуса колонны.

РИСУНКИ

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