Сепаратор тонкодисперсной капельной жидкости

 

Изобретение предназначено для очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости и может быть использовано для улавливания аэрозолей компрессорного масла в сжатых газах и воздухе, а также для тонкой сепарации газового конденсата и подготовки природных и попутных нефтяных газов на промыслах к дальнему транспорту. Для повышения эффективности сепарации тонкодисперсной капельной жидкости из высокоскоростного газового потока в сепараторе, содержащем цилиндрический корпус с входным патрубком газожидкостного потока, фильтроэлемент, установленный на разделительной трубной доске, с длиной, равной 5-50 диаметрам его выходного отверстия, и выполненный из лиофильного, металлического и/или металлокерамического материала с фронтальным по потоку тонкопористым мембранным слоем, нанесенным на грубопористую мембранную основу, два сливных патрубка, установленных выше и ниже разделительной трубной доски и соединенных с емкостями для слива жидкости, цилиндрический разделительный патрубок переменного сечения, расположенный соосно с фильтроэлементом напротив его выходного отверстия на оптимальном расстоянии, сливные патрубки установлены по оси корпуса, а фильтроэлемент выполнен в виде набора одинаковых параллельных фильтроэлементов с цилиндрическим разделительным патрубком каждый, которые установлены расширением в сторону их выходных отверстий, а по внутренней полости каждого фильтроэлемента установлен соосно дополнительный цилиндрический разделительный патрубок с перфорированной боковой поверхностью по всей длине фильтроэлемента, выход которого соединен через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок с входным отверстием цилиндрического разделительного патрубка, при этом напротив его выходного отверстия соосно установлен цилиндрический уловитель капель с перфорированным конусообразным основанием, перпендикулярным оси цилиндрического разделительного патрубка, причем расстояние между основанием цилиндрического уловителя капель и торцом цилиндрического разделительного патрубка составляет 0,5-4,0 диаметра его выходного отверстия. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости, и может быть использовано для улавливания аэрозолей компрессорного масла в сжатых газах и воздухе, а также для тонкой сепарации газового конденсата и подготовки природных и попутных нефтяных газов на промыслах к дальнему транспорту.

Известно устройство для очистки газового потока от жидких частиц, выполненное в виде центробежного сепаратора, содержащего цилиндрический корпус с тангенциальным патрубком ввода очищаемого потока и спиральными, направленными в сторону закрутки потока канавками на внутренней поверхности по всей его высоте, причем нижняя часть корпуса выполнена конической с вырезами вдоль образующей на нижнем выходном торце, патрубок вывода очищенного потока газа и емкость для слива уловленной капельной жидкости (Патент РФ N 2022618, кл. В 01 D 45/12, В 04 С 5/08, 1994 [1]).

Устройство, как и другие центробежные сепараторы, например циклон, характеризуется малой эффективностью улавливания Е тонкодисперсных капель диаметром d=0,1-5 мкм, поскольку коэффициент осаждения тонкодисперсных капель, определяемый центробежным эффектом, пропорционален d². Например, для капель диаметром менее 1 мкм эффективность улавливания составляет не более 60%, а при d<0,5 мкм величина Е<15% (В Страус. Промышленная очистка газов. - М.: Химия, глава 6, с. 292, 1981, 616 с [2], П. Райст. Аэрозоли. - М.: Мир, глава 7, с. 100, 1987, 280 с. [3]).

Известен прямоточный сепаратор, содержащий корпусную трубу с соплом и разделительный патрубок, размещенный ниже по потоку сопла и коаксиально ему, при этом выходное отверстие разделительного патрубка выведено через боковую стенку трубы корпуса, а расстояние между выходным отверстием сопла и входным отверстием разделительного патрубка составляет 0,25 - 4 диаметра выходного отверстия сопла (Патент РФ N 2079342, кл. В 01 D 45/04, 1997 [4]).

Недостатком данного устройства является малая эффективность улавливания тонкодисперсных капель и существенный вторичный унос капель уловленной жидкости.

Известно также устройство для разделения гетерофазных систем, содержащее корпус и размещенный в нем газопроницаемый ячеистый блок, выполненный 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 (Патент РФ N 2065317, кл. B 01 D 45/04, 1996 [5]).

Недостатком устройства является малая эффективность улавливания тонкодисперсных капель, обрастание пористо-ячеистых многослойных металлических пластин вязкими компонентами уловленной жидкости в условиях пониженных температур, что приводит к существенному их газодинамическому сопротивлению, а также значительный вторичный унос капель накопленной жидкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для сепарирования тонкодисперсной капельной жидкости из газового потока, содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком газожидкостного потока, фильтроэлемент, установленный на разделительной трубной доске, с длиной равной 5-50 диаметрам его выходного отверстия, и выполненный из лиофильного, металлического и/или металлокерамического материала с фронтальным по потоку тонкопористым мембранным слоем, нанесенным на грубопористую мембранную основу, два сливных патрубка, установленные выше и ниже разделительной трубной доски и соединенные с емкостями для слива жидкости, цилиндрический разделительный патрубок переменного сечения, расположенный соосно фильтроэлементу напротив его выходного отверстия на оптимальном расстоянии (Патент РФ N 2163163, кл. В 01 D 46/00, 2001 [6]).

Недостатком вышеописанного устройства является существенный вторичный унос капель, образующихся при распылении высокоскоростным потоком газа накопленной жидкости в результате коалесценции уловленных капель, а также ограниченный объемный расход фильтруемого газа.

Технической задачей данного изобретения является повышение эффективности сепарации тонкодисперсной капельной жидкости из высокоскоростного газового потока путем обеспечения существенного уменьшения вторичного уноса уловленной жидкости и увеличения с варьированием в широких пределах объемного расхода фильтруемого газа.

Указанный результат достигается тем, что в сепараторе тонкодисперсной капельной жидкости, содержащем цилиндрический корпус с входным патрубком газожидкостного потока, фильтроэлемент, установленный на разделительной трубной доске, с длиной, равной 5-50 диаметрам его выходного отверстия, и выполненный из лиофильного, металлического и/или металлокерамического материала с фронтальным по потоку тонкопористым мембранным слоем, нанесенным на грубопористую мембранную основу, два сливных патрубка, установленные выше и ниже разделительной трубной доски и соединенные с емкостями для слива жидкости, цилиндрический разделительный патрубок переменного сечения, расположенный соосно фильтроэлементу напротив его выходного отверстия на оптимальном расстоянии, сливные патрубки установлены по оси корпуса, фильтроэлемент выполнен в виде набора одинаковых параллельных фильтроэлементов с разделительным патрубком каждый, которые установлены расширением в сторону их выходных отверстий, причем во внутренней полости каждого фильтроэлемента установлен соосно дополнительный цилиндрический разделительный патрубок с перфорированной боковой поверхностью по всей длине фильтроэлемента, выход которого соединен через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок с входным отверстием цилиндрического разделительного патрубка, а напротив его выходного отверстия соосно установлен цилиндрический уловитель капель с перфорированным конусообразным основанием, перпендикулярным оси цилиндрического разделительного патрубка, при этом расстояние между основанием цилиндрического уловителя капель и торцом цилиндрического разделительного патрубка составляет 0,5-4,0 диаметра его выходного отверстия.

Установка на разделительной трубной доске набора одинаковых параллельных фильтроэлементов, напротив выходных отверстий которых соосно установлены цилиндрические разделительные патрубки переменного сечения с расширением в сторону их выходных отверстий, а также соосное размещение во внутренней полости каждого фильтроэлемента дополнительного цилиндрического разделительного патрубка с перфорированной боковой поверхностью по всей длине фильтроэлемента и соединение его выхода через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок с входным отверстием цилиндрического разделительного патрубка, напротив выходного отверстия которого соосно установлен цилиндрический уловитель капель с перфорированным конусообразным основанием, перпендикулярным оси цилиндрического разделительного патрубка, позволяет не только увеличить и варьировать в широких пределах объемный расход фильтруемого газа, но и одновременно существенно увеличить эффективность его очистки за счет уменьшения вторичного брызгокаплеуноса накопленной и коалесцированной жидкости из внутренней полости фильтроэлементов.

Многослойный цилиндрический фильтроэлемент по патенту РФ N 2044090, 1995 и многослойный фильтрующий материал, изготовленный по технологии, описанной в патенте РФ N 2070873, 1996 [7, 8]), обеспечивает эффективность улавливания тонкодисперсных капель E₀= 99,9-99,9999% (в зависимости от технологических требований) Их высокоэффективное осаждение происходит в фронтальном тонкопористом слое в основном за счет диффузиионного механизма захвата и зацепления, а также инерции при существенной скорости очистки газа. В процессе длительной фильтрации или при большой массовой концентрации капель имеет место накопление и коалесценция капельной жидкости в тонких порах с образованием сплошной и/или островковой пленок. Под действием газодинамического давления - силы трения о ее поверхность - жидкость непрерывно движется в крупные поры с образованием пленки на тыльной по отношению к потоку газа грубопористой поверхности армирующей основы с последующим ее течением к выходу фильтроэлемента.

В прототипе же основная масса собранной пленочной жидкости из внутренней полости фильтроэлемента выносится через его выходное отверстие в виде брызг и капель (тонкодисперсных в том числе. В заявленном сепараторе основная ее часть (около 90% по массе) стекает вдоль внутренней поверхности фильтроэлемента под действием силы тяжести и силы трения сопутствующего газового потока в пограничном слое, а далее ее удаляют через дополнительный кольцеобразный патрубок и нижний сливной патрубок в емкость для накопления чистой жидкости.

Небольшую часть пленки (около 10% по массе) частично диспергируют газовым потоком внутри фильтроэлемента при истечении газа из грубопористых пор с образованием грубодисперсных капель. Установка внутри фильтроэлемента дополнительного разделительного цилиндрического патрубка с перфорированной боковой поверхностью позволяет за счет инерционного механизма эффективно улавливать капли. Далее осуществляют слив коалесцированных капель в виде пленки жидкости вдоль внутренней боковой поверхности дополнительного разделительного патрубка и ее последующее удаление через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок и нижний сливной патрубок в емкость сбора отфильтрованной жидкости.

На выходе из дополнительного разделительного патрубка (на выходе из фильтроэлемента) имеет место как и в прототипе частичное диспергирование жидкости с образованием грубодисперсных капель с размером более 10 мкм. Для их улавливания высокоскоростной поток направляют в разделительный патрубок с переменным расширяющимся к выходу сечением для уменьшения его газодинамического сопротивления за счет уменьшения скорости течения газа, а далее вектор скорости течения газа поворачивают на 180^o. За счет центробежных сил и собственной инерции грубодисперсные капли осаждают на поверхность цилиндрического уловителя капель с конусообразным перфорированным основанием. Уловленные капли коалесцируют и под действием силы тяжести стекают через перфорированные отверстия конусообразного основания в емкость сбора фильтрованной жидкости.

Многочисленные эксперименты с тонкодисперсными аэрозолями воды, диэтиленгликоля, турбинного и трансформаторного масел (d=0,15-0,3 и d=1-3 мкм) показали, что наиболее эффективное улавливание тонкодисперсных капель и регенерация разработанного фильтроэлемента путем непрерывного удаления газовым потоком коалесцированной жидкости из пор к выходному отверстию с ее частичным грубодисперсным распылением имеет место, когда длина фильтроэлемента равна 5-50 диаметрам его выходного отверстия, а последующее эффективное улавливание грубодисперсных капель необходимо осуществлять при условии, что расстояние между основанием цилиндрического уловителя капель и торцом цилиндрического разделительного патрубка составляет от 0,5 до 4,0 диаметра его выходного отверстия, а оптимальная величина расстояния равна 1-2 диаметра выходного отверстия.

Вследствие непрерывного удаления коалесцированной жидкости из пор и соответственно непрерывной регенерации фильтроэлемента его дифференциальное сопротивление отличается от первоначального не более чем в 2 раза при оптимальной скорости лобовой очистки газа от 0,5 до 3 м/с, объемный расход газа существенно превосходит объем очищенного газа по прототипу, а эффективность очистки газа от тонкодисперсных капель за счет существенного уменьшения вторичного брызгокаплеуноса возрастает более чем в 20-40 раз по сравнению с эффективностью очистки газа в устройстве по прототипу.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез вертикального сепаратора, на фиг.2 - узел соединения разделительных патрубков. Сепаратор содержит входной патрубок газожидкостного потока 1, цилиндрический корпус 2, набор параллельных цилиндрических, металлических и/или металлокерамических фильтроэлементов из лиофильного материала с фронтальным тонкопористым мембранным слоем, нанесенным на грубопористую мембранную основу 3, разделительнeную трубную доску 4, дополнительный цилиндрический разделительный патрубок с перфорированной боковой поверхностью по всей длине фильтроэлемента 5, выходное отверстие дополнительного разделительного патрубка с перфорированной боковой поверхностью 6, дополнительный кольцеобразный сливной патрубок 7, входное отверстие разделительного патрубка 8, выходное отверстие разделительного патрубка 9, цилиндрический уловитель капель 10, перфорированное конусообразное основание цилиндрического уловителя капель 11, сливной патрубок, установленный выше разделительной трубной доски, 12, сливной патрубок, установленый ниже разделительной трубной доски, 13, фланец для крепления разделительных патрубков 14, выход фильтрованного газа 15, емкости для слива фильтрованной жидкости 16, емкость для слива загрязненной жидкости - 17, вентили В1 и В2. Диаметр выходного отверстия дополнительного цилиндрического разделительного патрубка с перфорированной боковой поверхностью D_р, диаметр выходного отверстия цилиндрического фильтроэлемента D_ф, диаметр входного отверстия разделительного патрубка D_п, диаметр выходного отверстия разделительного патрубка D_в, длина металлокерамического фильтроэлемента L_ф, расстояние между торцом выходного отверстия цилиндрического разделительного патрубка и конусообразным основанием цилиндрического уловителя капель L_п, объемный расход фильтруемого газа Q, объемный расход газа через цилиндрический разделительный патрубок Q₁, объемный расход газа через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок Q₂, зона загрязненного газа I, зона фильтрованного газа II. Цилиндрический металлокерамический фильтроэлемент, разделительный цилиндрический патрубок, дополнительный цилиндрический патрубок, дополнительный кольцеобразный сливной патрубок и цилиндрический уловитель капель размещены относительно друг друга соосно. Сливные патрубки, установленные выше и ниже разделительной трубной доски, размещены вдоль оси цилиндрического корпуса и соединены с емкостями для слива загрязненной и отфильтрованной жидкости соответственно. Длина фильтроэлемента L_ф составляет 5-50 диаметров его выходного отверстия D_ф. Расстояние L_п между торцом выходного отверстия цилиндрического разделительного патрубка и конусообразным основанием цилиндрического уловителя капель составляет 0,5-4,0 диаметра выходного отверстия D_в цилиндрического разделительного патрубка. Отношение объемных расходов фильтрованного газа через цилиндрический разделительный патрубок и дополнительный кольцеобразный патрубок составляет Q₁/Q₂>20.

Сепаратор тонкодисперсной капельной жидкости работает следующим образом.

Поток газа с объемным расходом Q пропускают через входной патрубок 1, цилиндрический корпус 2 и металлокерамические многослойные цилиндрические фильтроэлементы 3, установленные параллельно на разделительной трубной доске 4. Тонкодисперсные капли улавливают в тонкопористом селективном слое, нанесенном на грубопористую мембранную основу без разрывов пористой структуры через переходный слой. В тонкопористом слое капли коалесцируют с образованием сплошной и/или островковой пленок. Под действием конвективного потока газа возникает пленочное течение жидкости через грубопористое основание с образованием на его тыльной поверхности жидкостного слоя, который переносят к выходному цилиндрическому отверстию с диаметром D_ф под действием силы тяжести и сопутствующего газового потока Q₂ и удаляют через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок 7 и нижний сливной патрубок 13 в емкость для сбора фильтрованной жидкости 16. Таким образом собирают около 90% (по массе) уловленной и коалесцированной пленочной жидкости. Часть пленки (около 10% по массе) частично распыляют внутри фильтроэлемента при истечении газа из грубопористого слоя с образованием грубодисперсных капель диаметром более 10<d≤2000 мкм. При последующем движении потока газа через перфорированную с диаметром отверстий от 3 до 5 мм боковую поверхность дополнительного разделительного патрубка 5 происходит инерционное осаждение грубодисперсных капель, их переток под действием газа с коалесценцией на тыльную по отношению к потоку газа перфорированную поверхность. Собранная жидкость с внутренней поверхности стекает вниз под действием силы тяжести и силы трения сопутствующего газового потока с расходом Q₁ с последующим ее сбором через дополнительный сливной патрубок 7 и нижний сливной патрубок 13 в емкость сбора фильтрованной жидкости 16. На выходе из выходного отверстия 6 с диаметром D_p разделительного патрубка 5 имеет место частичное диспергирование пленки жидкости с образованием грубодисперсных капель диаметром более 10 мкм. Для ее улавливания поток газа Q₁ направляют в коаксиально установленное отверстие 8 с диаметром D_п разделительного патрубка с выходным отверстием 9 с диаметром D_в.

В разделительном патрубке направление потока газа поворачивают на противоположное с последующим разворотом в проходное сечение выхода газового потока 15. За счет инерции и центробежных сил грубодисперсные капли осаждают на поверхности цилиндрического уловителя 10 с конусообразным основанием 11. Уловленные и коалесцированные капли стекают через отверстия перфорированного основания 11 в емкость сбора чистой жидкости 16. Расстояние L_п между торцом выходного отверстия 9 и конусообразным основанием 10 составляет L_п=(0,5-4)D_в, а оптимальная величина расстояния для наиболее эффективного инерционного улавливания грубодиспесрных капель составляет L_п=(1-2)D_в.

Разделительный патрубок с входом 8 и выходом 9 выполнен с переменным сечением (D_в>D_п) для уменьшения его газодинамического сопротивления путем уменьшения скорости течения высокоскоростного потока газа в патрубке до величины 10-20 м/с. Патрубок 12 установлен для предварительного отвода уловленной капельной жидкости с внутренней поверхности корпуса 2 и фронтальной поверхности фильтроэлементов 3 загрязненной зоны I в сливную емкость для сбора загрязненной жидкости 17. Отношение объемных скоростей потоков через разделительный патрубок с входом 8 и дополнительный кольцеобразный сливной патрубок 7 равно Q₁/Q₂>20, а оптимальное значение соотношений объемных скоростей потоков Q₁/Q₂ составляет от 35 до 50.

Осаждение тонкодисперсных капель происходит в тонких порах фронтального селективного слоя с мебранной структурой за счет их диффузионного захвата и зацепления, а также за счет инерции капель в извилистых порах слоя при больших скоростях лобовой очистки U=Q/S>0,5-1 м/с, где Q - объемный расход газа, S - геометрическая площадь фронтальной по потоку поверхности фильтроэлементов 3. Оптимальная скорость лобовой фильтрации газа U=50-300 см/с, поскольку авторами было установлено, что эффективность улавливания капель с d>0,1 мкм практически не уменьшается с увеличением скорости лобовой фильтрации от 50 до 300 см/с. Кроме того, было показано, что при оптимальной скорости лобовой фильтрации U= 50-300 см/с можно осуществлять непрерывную регенерацию фильтроэлемента в процессе его длительной эксплуатации путем выноса капельной жидкости из многослойной пористой структуры и реализации эффективного пленочного течения к выходному отверстию с частичным грубодисперсным распылом пленки внутри и на выходе из фильтроэлемента. Наконец, грубодисперсный спектр капель практически не зависит от структуры фронтального мембранного тонкопористого слоя и определяется в первую скоростью истечения газа из выходного отверстия фильтроэлемента и величиной диаметра пор его грубопористой основы, которую как правило варьируют в узких пределах (от 30 до 40 мкм). Оптимальная скорость истечения цилиндрического газового потока из выходного отверстия 6 в отверстие 8 составляет U₁=15-30 м/с.

Соотношение длины фильтроэлемента 3 и диаметра выходного отверстия должно быть в пределах 5-50. При L_ф/D_ф>50 скорость истечения газа из выходного отверстия сопла U_ф= 4UL_ф/D_ф достигает критических значений (>300 м/с), при которых имеет место тонкодисперсный распыл пленки жидкости с образованием капель в интервале размеров от 0,05-10 мкм. Этот режим работы недопустим, так как разделительный патрубок практически не позволяет улавливать тонкодисперсные капли с d<1 мкм. При L_ф/D_ф<5 величины тангенциальной скорости течения газа в фильтроэлементе и скорости истечения газа недостаточны для эффективного удаления пленки жидкости из фильтроэлемента, ее частичного грубодисперсного распыления и последующего эффективного улавливания в разделительном патрубке (Г. Уоллис. Одномерные двухфазные течения. - М., 1972, пер. с англ. , Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. - Л., 1976 [7, 8]).

Пример Разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец сепаратора для высокоэффективного улавливания тонкодисперсной капельной жидкости из газового потока при избыточном давлении газа до 100 атм. Устройство выполнено из стали 20, прокладки уплотнений - овальные металлические.

Диаметр выходного отверстия фильтроэлемента D_ф=44 мм; Диаметр выходного отверстия дополнительного разделительного патрубка D_p= 38 мм; Диаметр входного отверстия разделительного патрубка D_п=30 мм; Диаметр выходного отверстия разделительного патрубка D_в=45 мм; Длина многослойного цилиндрического фильтроэлемента L_ф=270 мм; Внешний диаметр фильтроэлемента - 50 мм; Количество фильтроэлементов - 3 шт; Площадь фронтальной по потоку поверхности фильтроэлементов S=424•3=1272 см²; Расстояние между выходным отверстием разделительного патрубка и конусообразным основанием цилиндрического уловителя капель L_П=60 мм.

Многослойный фильтрующий цилиндрический элемент был изготовлен из никеля. Размер пор и толщина фронтального мембранного тонкопористого слоя составляли около 15 и 70 мкм, а размер пор и толщина грубопористой мембранной основы - 30 и 3000 мкм соответственно. Толщина переходного слоя между грубопористой и тонкопористой структурами была равна около 100 мкм.

Моделировались условия улавливания капель диэтиленгликоля (ДЭГ) с d= 0,15-0,4 мкм, используемого для осушки природного газа (Н.В. Жданова, А.Л. Халиф. Осушка углеводородных газов. - М.: Химия, главы 4-7, 1984, 192 с. [9] ).

Испытания проводились при сепарировании газового потока с объемной скоростью Q=63,6 литр/с и массовой концентрацией тонкодисперсной капельной жидкости М_к= 0,01-1,2 г/л. Спектр капель по размерам описывался логнормальным распределением. Скорость лобовой фильтрации газа составляла U=Q/S=0,5 м/с. Объемный расход газа через дополнительный кольцеобразный патрубок Q₁=62,1/3= 20,7 л/с, а расход газа через дополнительный кольцеобразный патрубок Q₂= 1,5/3= 0,5 л/с. Отношение расходов Q₁/Q₂=41,4. Скорость газа в входном отверстии цилиндрического разделительного патрубка составляла U_п=29,3 м/с, а из его выходного отверстия U_в=13 м/с.

Установлено, что средняя величина кратности сепарации-очистки газового потока от тонкодисперсной капельной жидкости составляет С=200, а эффективность улавливания Е=99,5% при массовой концентрации капель М_к=1 г/л. Анализ экспериментальных данных по прототипу показал, что С=28,6 и Е=96,5% при одинаковых значениях газодинамического сопротивления фильтроэлементов и лобовой скорости фильтрации U=0,5 м/с. Начальная эффективность улавливания тонкодисперсных капель фильтроэлементов составляла Е₀=99,9% при U=0,5-3 м/с (без вторичного уноса грубодисперсного распыла).

Газодинамическое сопротивление фильтроэлемента возросло от 30-40 до 200% (в зависимости от концентрации тонкодисперсной капельной жидкости) по сравнению начальным (до улавливания капельной жидкости) и практически не менялось за счет непрерывной регенерации фильтроэлементов вследствие постоянного удаления жидкости из его многослойной пористой структуры газовым потоком.

Сравнение разработанного сепаратора для высокоэффективного улавливания тонкодисперсной капельной жидкости из газового потока и устройства по прототипу показывает, что предлагаемый сепаратор позволяет существенно увеличить и варьировать в широких пределах объемный расход фильтруемого газа и при этом существенно увеличить (более чем в 7 раз) кратность очистки газа от капель с d>0,1 мкм за счет значительного уменьшения вторичного брызгокаплеуноса уловленных и коалесцированных капель из внутренней полости фильтроэлементов. Это позволит, например, сократить потери диэтиленгликоля в процессе осушки газа в многофункциональных аппаратах подготовки природного газа к дальнему транспорту, обусловленные уносом тонкодисперсного распыла ДЭГ из многофункционального аппарата в магистральный трубопровод [10].

Источники информации
1. В.С. Мухамедов. Устройство для очистки газового потока от жидких частиц, патент РФ N 2022618, кл. В 01 D 45/12, В 04 С 5/08, БИ N 21, от 15.11.94.

2. В. Страус. Промышленная очистка газов. - М.: Химия, глава 6, с. 292, 1981, 616 с.

3. П. Райст. Аэрозоли. - М.: Мир, глава 7, с. 100, 1987, 280 с.

4. В.С. Щипачев. Прямоточный сепаратор, патент РФ N 2079342, кл. В 01 D 45/04, БИ N 14, от 20.05.97.

5. А. М. Зобов, Л.И. Шпилевская. Устройство для разделения гетерофазных систем, патент РФ N 2065317, кл. В 01 D 45/04, БИ N 23, от 20.08.96.

6. Г. И. Вяхирев, А.В. Загнитько, С.Н. Ходин, Ю.О. Чаплыгин. Устройство для сепарирования тонкодисперсной капельной жидкости из газового потока, патент РФ N 2163163, кл. В 01 D 46/00, БИ N 5, от 20.02.01 (прототип).

7. А. В. Загнитько и др. Способ получения многослойного металлического фильтрующего элемента, патент РФ N 2044090, БИ N 26, 1995, с. 204.

8. А. В. Загнитько и др. Способ изготовления многослойного фильтрующего материала, патент РФ N 2070873, БИ N 36, 1996, с. 163.

9. Г. Уоллис. Одномерные двухфазные течения. - М., 1972, пер. с англ.

10. Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. - Л., 1976.

11. Н.В. Жданова, А.Л. Халиф. Осушка углеводородных газов. - М.: Химия, главы 4-7, 1984, 192 с.

Формула изобретения

Сепаратор тонкодисперсной капельной жидкости, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком газожидкостного потока, фильтроэлемент, установленный на разделительной трубной доске с длиной, равной 5-50 диаметрам его выходного отверстия, и выполненный из лиофильного, металлического и/или металлокерамического материала с фронтальным по потоку тонкопористым мембранным слоем, нанесенным на грубопористую мембранную основу, два сливных патрубка, установленных выше и ниже разделительной трубной доски и соединенных с емкостями для слива жидкости, цилиндрический разделительный патрубок переменного сечения, расположенный соосно с фильтроэлементом напротив его выходного отверстия на оптимальном расстоянии, отличающийся тем, что сливные патрубки установлены по оси корпуса, а фильтроэлемент выполнен в виде набора одинаковых параллельных фильтроэлементов с разделительным патрубком каждый, которые установлены расширением в сторону их выходных отверстий, причем во внутренней полости каждого фильтроэлемента установлен соосно дополнительный цилиндрический разделительный патрубок с перфорированной боковой поверхностью по всей длине фильтроэлемента, выход которого соединен через дополнительный кольцеобразный сливной патрубок с входным отверстием цилиндрического разделительного патрубка, а напротив его выходного отверстия соосно установлен цилиндрический уловитель капель с перфорированным конусообразным основанием, перпендикулярным оси цилиндрического разделительного патрубка, при этом расстояние между основанием цилиндрического уловителя капель и торцом цилиндрического разделительного патрубка составляет 0,5-4,0 диаметра его выходного отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.03.2006        БИ: 07/2006

---