Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор

Авторы патента:


Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор
Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор

 


Владельцы патента RU 2579079:

Открытое акционерное общество "Генерация Финанс" (RU)

Изобретение относится к прямоточным центробежным сепараторам для отделения жидкости и твердых частиц из газожидкостного потока за счет центробежной силы и может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической, горнорудной промышленности, в теплоэнергетике и в других областях техники. Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор содержит цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель. Сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала. Завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 2535 к образующей конуса. Между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности сепарации в широком диапазоне нагрузок и расширение сферы его применения. 2 ил.

 

Изобретение относится к прямоточным центробежным сепараторам для отделения жидкости и твердых частиц из газожидкостного потока за счет центробежной силы и может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической, горнорудной промышленности, в теплоэнергетике и в других областях техники.

Известен газожидкостный сепаратор (SU 501765, опубл. 31.05.1974) [1], работающий по принципу прямоточной сепарации жидкости из газового потока. Сепаратор содержит вертикально установленный на тарелке со сливной перегородкой цилиндрический корпус с лопастным завихрителем с горизонтальными отверстиями на входе, и расположенный над цилиндрическим корпусом сепарационный патрубок с дополнительной перегородкой с установленным по центру цилиндрическим патрубком. Над диафрагменной перегородкой предусмотрены сливные отверстия, с зазором над цилиндрическим патрубком смонтирован усеченный конус, установленный на выходе из сепарационного блока.

Недостаток этой конструкции заключается в том, что как верхняя часть сепарационного блока, так и нижняя не предусмотрены работать при транспортировке газожидкостных потоков с наличием в них твердых частиц. Наличие в блоке цилиндрических участков в с одинаковыми размерами диаметров, как в верхней части сепарационного блока, так и в нижней, ограничивает расходы сепаратора при увеличении нагрузки по газовой фазе, так как спираль вращающихся потоков по высоте меняется, то есть вытягивается, следовательно, центробежные характеристики бинарного потока изменяются по пути его движения в сторону их уменьшения. Этот фактор приводит к проскальзыванию жидкостной фракции между цилиндрами, то есть к уносу жидкой фазы и твердых частиц.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является прямоточный газожидкостной сепаратор (SU 856501, опубл. 30.10.1979) [2]. Данный сепаратор содержит вертикально установленный на тарелке со сливной перегородкой цилиндрический корпус с лопастным завихрителем и с отверстиями на входе и расположенный над цилиндрическим корпусом сепарационный патрубок с диафрагмирующими элементами на выходе. С целью интенсификации сепарации тонкостенных капель из потока сепаратор снабжен дополнительной перегородкой, установленной перед сливной перегородкой над тарелкой, а стенка цилиндрического корпуса выполнена с отверстиями, расположенными выше нижнего края дополнительной перегородки, при этом сепаратор снабжен обтекателем, установленным на уровне этих отверстий.

Недостаток данной конструкции заключается в том, что как верхняя, так и нижняя части сепарационного блока не могут работать при наличии в газожидкостном потоке твердых частиц по тем же причинам, что и в сепараторе по SU 501765. Наличие в блоке цилиндрических участков с одинаковыми размерами диаметров как в верхней части сепарационного блока, так и в нижней, ограничивает расходы сепаратора при увеличении нагрузки по газовой фазе, так как спираль вращающихся потоков по высоте меняется, то есть вытягивается, следовательно, центробежные характеристики бинарного потока изменяются по пути его движения в сторону их уменьшения. Этот фактор приводит к проскальзыванию жидкостной фракции между цилиндрами, то есть к уносу жидкой фазы и твердых частиц.

При увеличении расходов газа через сепаратор, то есть интенсификации работы известного сепаратора, после раскручивания газожидкостного потока примеси пролетят первую камеру и дальше, то есть возвращаются в цикл. При этом большое количество обратных потоков газа и завихрений создают в известном сепараторе высокое сопротивление. Известный сепаратор содержит также вертикально установленный на тарелке со сливной перегородкой цилиндрический корпус с лопастным завихрителем, что исключает возможность его работы в горизонтальном положении и ограничивает возможности его применения.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и надежности сепарации в широком диапазоне нагрузок и расширение сферы его применения.

Для решения поставленной задачи прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор содержит цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель, при этом сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала, завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 25-35 градусов к образующей конуса, а между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора.

В предлагаемом изобретении за счет завихрителя происходит закручивание газожидкостного потока, что способствует возникновению центробежных сил, за счет разности плотностей жидкой и газовой фаз происходит разделение, при котором жидкость и твердые частицы транспортируются к внутренней поверхности входного патрубка с последующим отделением плотной фазы в сепарационной зоне.

Образованный в результате нахлестки между расширяющимся конусом в конце внутренней поверхности входного патрубка и началом наружной поверхности выходного патрубка, цилиндрический сквозной щелевой канал позволяет удалить пленочную жидкостную фазу из бинарной смеси газ-жидкость. В гасителе скорости газожидкостного потока создается избыточное статическое давление и подсос отсепарированного газового потока на выходе из сепаратора, что позволяет утилизировать объем газа, проходящий через щелевой канал.

Монтаж цилиндрического патрубка к основанию конуса в завихрителе позволяет сдвинуть область образования смерча, возникающего в центре потока в результате его вращения, от конца завихрителя до конца цилиндрического патрубка, из-за чего жидкостная фаза успевает прижаться к внутренней поверхности конуса входного патрубка за счет поверхностного натяжения и центробежной силы на пути ее движения до сквозного щелевого канала, что исключает вторичный унос жидкой фазы и твердых частиц.

Заявленный сепаратор содержит гаситель газожидкостного потока, и в отличие от прототипа, где примеси возвращаются в цикл, в заявленном сепараторе после раскручивания и разделения потока, скорость отводимого потока примесей гасится, примеси выпадают из потока и под действием собственного веса стекают в приемную емкость. При увеличении расходов газа через сепаратор, то есть интенсификации его работы, чем выше скорость прохождения газа, тем выше центробежные силы, примеси плотнее прижимаются к стенкам, отсюда выше интенсивность очистки. Следовательно, у заявленного сепаратора большая потенциальная пропускная способность, при той же возможной потере давления, что у прототипа. Отсюда меньшая металлоемкоть при равных расходах. Заявленный сепаратор может работать как при вертикальном, так и при горизонтальном расположении корпуса.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении пропускной способности сепаратора, снижении потери напора, упрощении конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен газожидкостный сепаратор в поперечном сечении; на фиг. 2 - разрез А-А.

Сепаратор состоит из горизонтального корпуса 1, входного сепарационного патрубка 2, завихрителя, состоящего из конуса 3, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, пластин 4, наклоненных по углом 25-35 градусов к образующей конуса 3, цилиндрического патрубка 5, прикрепленного к основанию конуса 3. Входной сепарационный патрубок 2 заканчивается расширяющейся по ходу движения газожидкостного потока внутренней конической поверхностью 6. Входной сепарационный патрубок 2 и выходной сепарационный патрубок 7 имеют одинаковый диаметр, меньший внутреннего диаметра корпуса, а начало выходного патрубка 7 по наружному диаметру выполнено по форме расширяющегося конуса. Конец входного патрубка 2 и начало выходного патрубка 7 смонтированы с нахлесткой с образованием сквозного цилиндрического щелевого канала 8. В конце выходного патрубка 7 смонтирован цилиндрический гаситель газожидкостного потока 9, накопитель цилиндрической формы 10, трубопровод 11, соединяющий гаситель 9 с накопителем 10, трубопровод 12, соединяющий накопитель 10 с камерой 13, образованной в конце корпуса сепаратора 1. В нижней части накопителя 10 расположен дренажный вентиль 14.

Газожидкостный прямоточный центробежный сепаратор работает следующим образом. Неотсепарированный газожидкостный поток из магистрального газопровода по входному патрубку 2 направляется в сепаратор и транспортируется по направлению к завихрителю, состоящему из конуса 3, пластин 4, наклоненных по углом 25-35 градусов к образующим конуса 3, и цилиндрического патрубка 5, закрепленного к основанию конуса 3. Перемещаясь по расширяющейся поверхности конуса 3, газожидкостной поток попадает в пространство между наклонными пластинами 4 и этой поверхностью. При перемещении газожидкостного потока в пространстве между внутренней поверхностью входного патрубка 2, расширяющейся конической поверхностью конуса 3 и наклонными под углом 25-35 градусов пластинами 4 возникают центробежные силы. За счет разности плотностей газа и жидкости происходит их разделение. Жидкость устремляется к внутренней поверхности входного патрубка 2 и в виде пленки по спирали с незначительным количеством газа через цилиндрический канал 8 попадает в гаситель 9.

В гасителе 9 кинетическая энергия газового потока переходит в статическую, за счет чего суммарный статический напор в гасителе 9 превышает статический напор внутри выходного патрубка 7. Наличие вращательного движения газовой фазы непосредственно за завихрителем может привести к образованию смерча и втягиванию в осевую зону сепаратора определенного количества жидкой фазы, которая в дальнейшем в виде шнура транспортируется по оси сепаратора, создавая тем самым унос части жидкой фазы, снижающий эффективность сепарации. Для предотвращения этого явления цилиндрический патрубок 5 сдвигает зону начала образования смерча по оси сепаратора на величину длины цилиндра. Из-за наличия этого участка жидкая фаза успевает прижаться к внутренней поверхности входного патрубка. Наличие центробежной силы и поверхностного натяжения исключает отрыв жидкой пленки от внутренней поверхности входного патрубка, что приводит к ее удалению через цилиндрический зазор 8 к гасителю 9.

За счет разности напора газ, совместно с капельно-пленочной жидкостью по трубопроводу 11 попадает в накопитель 10, где идет разделение двухфазного потока на жидкую и газовую. Жидкость с помощью дренажного вентиля 14 удаляется из системы, а очищенный газовый поток по трубопроводу 12 поступает в камеру 13. Движение потоков по указанной схеме стало возможным за счет повышения статического давления в гасителе 9 и подсоса в камере 13.

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить эффективность и надежность сепарации в широком диапазоне нагрузок, а также расширить сферу его применения за счет возможности как вертикального, так и горизонтального расположения корпуса.

Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор, содержащий цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель, отличающийся тем, что сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала, завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 2535 к образующей конуса, при этом между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания. Устройство для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания содержит центробежный ротор, расположенный с возможностью вращения вокруг оси вращения и приспособленный для очистки картерного газа в разделительной камере.

Изобретение относится к области улавливания мелкодисперсных, аэрозольных и растворенных жидких частиц, а также механических примесей из газового потока с использованием центробежных сил и может применяться в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Способ абсорбции CO2 из газовой смеси путем ее введения в контакт с абсорбентом, содержащим воду и один амин формулы (I) , где R1 и R2 независимо друг от друга представляют собой водород или алкильный остаток.

Изобретение может быть использовано для абсорбции диоксида углерода из содержащей его газовой смеси, прежде всего из газообразных продуктов сгорания, из отходящих газов биологических процессов, процессов кальцинирования, прокаливания и других.

Группа изобретений относится к технике разделения газовых смесей на компоненты и может быть использована в угольной промышленности при подготовке каптируемой шахтной метановоздушной смеси для ее утилизации в когенерационных установках.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных смесей и может быть использовано на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности. Газожидкостный сепаратор содержит корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубки выхода газа и выхода жидкости.

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к способу удаления сульфида водорода из потока природного газа. .

Изобретение относится к нефтегазовой, нефтехимической промышленности, в частности к устройствам контроля капельного уноса жидкостей на установках комплексной подготовки газа к транспорту.

Изобретение относится к технологии выделения гексафторида урана из многокомпонентных газовых смесей, содержащих гексафторид урана, фтористые соединения фосфора, хрома, фтороводород и компоненты воздуха.

Изобретение относится к области улавливания мелкодисперсных, аэрозольных и растворенных жидких частиц, а также механических примесей из газового потока с использованием центробежных сил и может применяться в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Группа изобретений относится к газовой, нефтяной, химической промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и отделения механических примесей из газового потока.

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса.

Группа изобретений относится к способу сепарации жидкости от газа и к устройству для его осуществления, например, перед процессом осушки газа от влаги или процессом его компримирования.

Изобретение относится к устройству для очистки газа, который загрязнен частицами. Устройство для очистки газа содержит центробежный сепаратор с центробежным ротором для отделения частиц из газа и приводное устройство для вращения центробежного ротора вокруг оси вращения.

Изобретение предназначено для сепарации текучих сред. Циклонный сепаратор содержит трубчатый корпус, в котором ускоряется текучая среда, и сообщающие вихревое движение средства, предназначенные для завихрения текучей среды в кольцеобразном пространстве между корпусом и центральным элементом, установленным внутри корпуса, в котором текучая среда низкого давления впрыснута через центральное отверстие центрального элемента.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности в процессах разделения неоднородных смесей в центробежном поле.

Изобретение относится к системе очистки газов, которая может быть использована для устранения как твердых загрязнений, так и для удаления влаги из газообразных сред.

Изобретение относится к технике очистки запыленных газов и может быть использовано в химической, пищевой и металлургической промышленности. Вращающийся фильтр для очистки газов включает вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, нижняя часть которой изготовлена из пористого материала, расположена ниже штуцера подачи запыленного газового потока и выполняет функцию фильтрующего элемента, штуцер для отвода очищенного газа, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером, ветряное колесо для вращения выхлопной трубы, расположенное на уровне штуцера подачи пылегазового потока, по ходу движения газа.

Группа изобретений относится к области очистки газа от жидкости и механических примесей и может быть использована при разработке устройств для улавливания жидкостных пробок на участках трубопроводов в газовой, нефтяной, химической отраслях промышленности и энергетике.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостной смеси в поле центробежных сил и может найти промышленное применение на нефтяных промыслах для разделения газожидкостной смеси. Газожидкостный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус, входной, выходной и сливной патрубки, сепарационный пакет. Сепарационный пакет выполнен в виде эксцентрично установленного отбойника, установленного по ходу вращения газожидкостного потока и представляющего собой цилиндрическую обечайку с перфорацией в нижней части и вырезом. При этом отбойник установлен таким образом, что образует с корпусом канал щелевого сопла, ограниченного боковыми стенками и направленного в вырез отбойника. Минимальный зазор между отбойником и корпусом составляет 3 ÷ 5 мм и содержит герметичный замок, при этом зазор расположен напротив щелевого сопла. По центру отбойника расположен патрубок выхода газа, а зазор между отбойником и корпусом закрыт перегородкой с отверстиями для слива конденсата. Техническим результатом является упрощение конструкции газожидкостного сепаратора и повышение надежности и прочности конструкции элементов завихрения. 2 ил.
Наверх