Аппарат для разделения парожидкостных смесей



Аппарат для разделения парожидкостных смесей
Аппарат для разделения парожидкостных смесей
Аппарат для разделения парожидкостных смесей
Аппарат для разделения парожидкостных смесей

 


Владельцы патента RU 2635126:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к процессам сепарации пара (газа) из парожидкостных или газожидкостных смесей в химической, пищевой и других областях промышленности. Аппарат для разделения парожидкостных смесей содержит вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную кольцевую перегородку, разделяющую объем корпуса на нижнюю и верхнюю камеры, соединенные между собой центральной трубой с раструбом на верхнем торце, узел подвода парожидкостной смеси, трубопровод для отвода пара, установленный коаксиально с центральной трубой, патрубки для отвода жидкости, размещенные в камерах корпуса, завихритель, размещенный в нижней камере и закрепленный на трубопроводе для отвода пара. Узел подвода парожидкостной смеси выполнен в виде двух коаксиально установленных цилиндрических обечаек, одна из которых размещена на внешней поверхности корпуса и соединена с ним герметично кольцевыми крышками, вторая обечайка расположена внутри корпуса с зазором к его поверхности и жестко соединена с ним верхним торцом кольцевой вставкой, узел приема парожидкостной смеси содержит по меньшей мере два тангенциальных патрубка для подачи парожидкостной смеси, закрепленных с обеих сторон цилиндрической обечайки, размещенной на внешней поверхности корпуса. Техническим результатом является увеличение площади поверхности, с которой происходит сепарация пузырьков пара и улучшение равномерности распределения парожидкостной смеси по сечению аппарата. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к процессам сепарации пара (газа) из парожидкостных или газожидкостных смесей в химической, пищевой и других областях промышленности, а именно к оборудованию гидрометаллургических производств, и предназначено для отделения (сепарации) пузырей пара из парожидкостных смесей, образующихся, например, в процессах концентрирования алюминатных растворов методом выпаривания, автоклавного выщелачивания алюминийсодержащего сырья с одновременной очисткой потока пара от содержащихся в нем капель жидкости.

Известен аппарат - каплеуловитель для разделения газожидкостных потоков, состоящий из корпуса, трубной решетки, в которой закреплены патрубки (В.Н.Соколов, М.А.Яблокова, «Аппаратура микробиологической промышленности», Л., «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1988 г., стр. 138).

В нижней части каждого патрубка известного аппарата помещен завихритель газожидкостного потока, а в верхней - отбойное кольцо. Газ (пар), содержащий капли жидкости (газо-жидкостная смесь), движется по патрубкам вверх, с помощью завихрителей приобретает вращательное движение и за счет возникающих центробежных сил, капли оседают на стенках патрубков и в виде пленки увлекаются вверх. С помощью отбойного кольца, установленного с зазором к внешней поверхности патрубков, поток жидкости изменяет направление движения из восходящего на нисходящее и через сливной патрубок, установленный в нижней части, удаляется из аппарата.

К недостаткам этой конструкции следует отнести большое гидравлическое сопротивление аппарата, связанное с установкой в каждом патрубке завихрителя, а в верхней части «отбойного» кольца, с помощью которого на 180° изменяется направление движения потока. Это приводит к высоким энергетическим затратам, а также к существенному снижению потенциала пара в случае очистки от капель жидкой фазы парожидкостной смеси. Кроме того, он обладает большой металлоемкостью и неприменим для разделения больших потоков парожидкостных смесей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является циклонный сепаратор жидкости (а.с. №719672, B01D 45/12, опубл. 05.03.1980 г.). Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Циклонный сепаратор жидкости состоит из вертикального цилиндрического корпуса, горизонтальной перегородки, разделяющей корпус на две камеры, - верхнюю и нижнюю, центральной трубы, жестко закрепленной на горизонтальной перегородке и соединяющей между собой верхнюю и нижнюю камеры тангенциального патрубка для подвода парожидкостной смеси, патрубков отвода пара и жидкости и содержит при этом завихритель с гидрозатвором, установленный в нижней камере коаксиально на патрубке отвода пара, и патрубок для отвода жидкости, установленный в корпусе над горизонтальной перегородкой.

К недостаткам данной конструкции следует отнести неудовлетворительное распределение поступающей в аппарат парожидкостной смеси по внутренней поверхности верхней камеры. Это обусловлено тем, что поступающая в аппарат через тангенциальный патрубок парожидкостная смесь, при выходе из патрубка теряет скорость и стекает вниз, только частично «омывая» внутреннюю поверхность корпуса циклонного сепаратора, что сокращает площадь поверхности, с которой происходит сепарация пара, т.е. ухудшаются гидродинамические условия отрыва пузырей пара (газа) с поверхности стекающей пленки жидкости. Это ухудшает показатели по эффективности процесса сепарации пара и, как следствие, снижает производительность аппарата и степень очистки пара от капель жидкой фазы.

В основу изобретения поставлена задача повышения производительности аппарата и степени очистки пара от капель жидкости.

При этом техническим результатом является увеличение площади поверхности, с которой происходит сепарация пузырей пара и улучшение равномерности распределения парожидкостной смеси по сечению аппарата..

Достижение технического результата обеспечивается тем, что аппарат для разделения парожидкостных смесей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную кольцевую перегородку, разделяющую объем корпуса на нижнюю и верхнюю камеры, соединенные между собой центральной трубой с раструбом на верхнем торце, узел подвода парожидкостной смеси, трубопровод для отвода пара, установленный коаксиально с центральной трубой, патрубки для отвода жидкости, размещенные в камерах корпуса, завихритель, размещенный в нижней камере и закрепленный на трубопроводе для отвода пара, отличающийся тем, что узел подвода парожидкостной смеси выполнен в виде двух коаксиально установленных цилиндрических обечаек, одна из которых размещена на внешней поверхности корпуса и соединена с ним герметично кольцевыми крышками, вторая обечайка расположена внутри корпуса с зазором к его поверхности и жестко соединена с ним верхним торцом кольцевой вставкой, а узел приема парожидкостной смеси содержит по меньшей мере два тангенциальных патрубка для подачи парожидкостной смеси, закрепленных с обеих сторон цилиндрической обечайки, размещенной на внешней поверхности корпуса.

Способствуют достижению технического результата дополнительные отличительные признаки:

К нижнему торцу цилиндрической обечайки узла приема парожидкостной смеси, расположенной на внутренней поверхности корпуса, приварен отбойник.

Патрубок для отвода жидкости, размещенный в верхней камере корпуса, врезан в него тангенциально.

Подача парожидкостной смеси в узел приема через тангенциально врезанные в него по крайней мере два патрубка обеспечивает равномерное распределение парожидкостной смеси по всей внутренней поверхности корпуса. Это позволяет повысить эффективность разделения фаз, существенно увеличить производительность и степень очистки пара.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1. - показана схема аппарата;

На фиг. 2. - вид сверху

На фиг. 3 - поперечный разрез аппарата;

На фиг. 4. - продольный разрез устройства для приема парожидкостной смеси (вид С на фиг. 1);

На фиг. 5. - патрубок для отбора отсепарированной жидкости (поперечный разрез В-В фиг. 1).

Конструкция аппарата для разделения парожидкостных смесей включает следующие элементы:

1 - вертикальный цилиндрический корпус;

2 - крышку корпуса;

3 - днище корпуса;

4 - верхнюю камеру корпуса аппарата;

5 - нижнюю камеру корпуса аппарата;

6 - горизонтальную перегородку;

7 - центральную трубу;

8 - раструб;

9 - трубопровод для отбора очищенного пара;

10 - центробежный завихритель для вторичной очистки пара от капель:

11 - узел приема и распределения парожидкостной смеси;

12 - тангенциальные патрубки для подачи парожидкостной смеси;

13 - внешнюю цилиндрическую обечайку;

14 - внутреннюю цилиндрическую обечайку;

15 - верхнюю кольцевую крышку;

16 - нижнюю кольцевую крышку;

17 - кольцевую вставку;

18 - конический отбойник;

19 - патрубок для отбора отсепарированной жидкости;

20 - патрубок для отвода жидкости, уловленной в нижней камере центробежным завихрителем.

Вертикальный цилиндрический корпус аппарата разделен на две камеры: верхнюю 4 и нижнюю 5 горизонтальной перегородкиой 6. Камеры 4 и 5 соединены между собой центральной трубой 7, к верхнему торцу которой прикреплен раструб 8. Внутри центральной трубы 7 коаксиально размещен трубопровод 9, предназначенный для отбора очищенного от капель жидкости пара. В верхней части трубопровод 9 герметично соединен с крышкой 2. В нижней камере 5, на трубопроводе 9 установлен центробежный завихритель 10. Назначение завихрителя 10 - очистка пара от остатков капель жидкой фазы. В верхней камере 4 размещен узел для приема и распределения парожидкостной смеси 11, снабженный с двух сторон патрубками 12 для подачи парожидкостной смеси.

Узел для приема парожидкостной смеси (фиг. 1; 4) состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических обечаек 13 и 14, одна из которых (13) размещена на внешней поверхности корпуса аппарата, вторая (14) расположена на внутренней поверхности корпуса с зазором к последней. При этом обечайка 13 жестко соединена с корпусом 1 кольцевыми крышками нижней 15 и верхней 16 (фиг. 4).

Обечайка 14 жестко закреплена на внутренней поверхности корпуса 1, посредством кольцевой вставки 17.

К нижнему торцу обечайки 14, под углом к внутренней поверхности корпуса жестко крепится конический отбойник 18 (фиг. 4). Отбор отсепарированной жидкости осуществляется через патрубок 19 (фиг. 1, 5), врезанный в корпус аппарата тангенциально и установленный в верхней камере 4, непосредственно над горизонтальной перегородкой 6. Из нижней камеры 5 жидкость, уловленная завихрителем 10, удаляется через патрубок 20.

Аппарат работает следующим образом.

Парожидкостная смесь подается в полость узла приема парожидкостной смеси 11, образованную внешней 13 и внутренней 14 цилиндрическими обечайками, которые герметично соединены с корпусом 1 посредством верхней 15 и нижней 16 кольцевых крышек и кольцевой вставкой 17 одновременно через тангенциально врезанные в него патрубки 12. Тангенциальная врезка патрубков обеспечивает возникновение центробежных сил, действующих на парожидкостную смесь, поступающую в полость узла приема 11, а одновременная подача через два патрубка 12 предопределяет равномерное распределение парожидкостной смеси во всем его объеме. При этом жидкость из узла приема парожидкостной смеси 11 через кольцевой зазор, образованный поверхностью цилиндрической обечайки 14 и внутренней поверхностью корпуса 1, стекает вниз в виде «падающей» пленки парожидкостной смеси, полностью орошая всю внутреннюю поверхность верхней камеры 4.

С целью улучшения условий формирования и распределения по внутренней поверхности камеры 4 стекающей из узла приема 11 парожидкостной смеси к нижнему торцу внутренней цилиндрической обечайки 14 приварен отбойник 18 (фиг. 5), с помощью которого гарантированно весь поток направляется на поверхность указанной камеры. Это предотвращает возможность возникновения «струйного» течения жидкости по орошаемой поверхности камеры 4, т.е. исключается возможность уменьшения площади поверхности, на которой происходит разделение фаз пар - жидкость.

Отделенный из парожидкостной смеси пар, в котором могут содержаться капли жидкости, движется вверх и посредством раструба 8 изменяет вектор своего движения, направляя поток на поверхность камеры 4, расположенной над узлом для подачи в аппарат парожидкостной смеси. Возникающие при этом центробежные силы, способствуют коалесценции капель жидкости. Крупные капли осаждаются на указанной поверхности и, смешиваясь с основной массой отсепарированной жидкости, удаляются из аппарата через патрубок 19. Первоначально очищенный в верхней камере 4 пар по каналу, образованному коаксиально установленными центральной трубой 7 и трубопроводом 9, поступает в нижнюю камеру 5, где с помощью центробежного завихрителя 10 полностью очищается от капель жидкости и по трубопроводу 9 отводится из аппарата. Уловленная в нижней камере 5 жидкость удаляется из аппарата через патрубок 20.

1. Аппарат для разделения парожидкостных смесей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную кольцевую перегородку, разделяющую объем корпуса на нижнюю и верхнюю камеры, соединенные между собой центральной трубой с раструбом на верхнем торце, узел подвода парожидкостной смеси, трубопровод для отвода пара, установленный коаксиально с центральной трубой, патрубки для отвода жидкости, размещенные в камерах корпуса, завихритель, размещенный в нижней камере и закрепленный на трубопроводе для отвода пара, отличающийся тем, что узел подвода парожидкостной смеси выполнен в виде двух коаксиально установленных цилиндрических обечаек, одна из которых размещена на внешней поверхности корпуса и соединена с ним герметично кольцевыми крышками, вторая обечайка расположена внутри корпуса с зазором к его поверхности и жестко соединена с ним верхним торцом кольцевой вставкой, а узел приема парожидкостной смеси содержит по меньшей мере два тангенциальных патрубка для подачи парожидкостной смеси, закрепленных с обеих сторон цилиндрической обечайки, размещенной на внешней поверхности корпуса.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что к нижнему торцу цилиндрической обечайки узла приема парожидкостной смеси, расположенной на внутренней поверхности корпуса, приварен отбойник.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубок для отвода жидкости, размещенный в верхней камере корпуса, врезан в него тангенциально.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к воздухоочистителям для двигателей наземной техники. Технический результат - снижение трудоемкости изготовления воздухоочистителя при минимальных размерах воздухоочистителя и оптимальной степени очистки воздуха.

Изобретение относится к устройствам для выделения жидкости из газового потока и может быть применено в газовой, нефтедобывающей, химической и других областях промышленности для осушки и очистки газов от дисперсной влаги, например, перед подачей углеводородных газов в магистральный газопровод для транспорта или для сжигания на энергетических установках.

Группа изобретений относится к устройствам для разделения газожидкостных смесей. Согласно первому варианту газожидкостный сепаратор содержит полость для разделения газожидкостной смеси с входным отверстием для газожидкостной смеси, сообщенным с магистральным трубопроводом, лопасти, полость для сбора жидкости, выходное отверстие для выхода очищенного газа.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к воздухоочистителям для двигателей наземной техники. Воздухоочиститель содержит моноблочный корпус 1 и расположенные в нем сепарационные отверстия 2, в каждом из которых со стороны входа размещен завихритель потока загрязненного воздуха 3, а на выходе выполнен кольцевой бурт 4.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к машинным ротационным пылеуловителям, и предназначено для очистки газов от пыли динамическим способом. Вентилятор-пылеуловитель содержит корпус с входным и выходным патрубками, соответственно, для подачи и отвода газа, разделенный поперечными кольцевыми перегородками по меньшей мере на две кольцевые камеры.

Изобретение относится к способу удаления жидкостей, захваченных из газового потока. Способ удаления захваченных жидкостей включает этапы, на которых вводят поток газа во впуск колонны, содержащей множество циклонов, заключенных в стаканы, в которых поток газа содержит захваченные жидкости, отделяют по меньшей мере часть захваченной жидкости из газового потока с использованием множества циклонов, обеспечивают протекание отделенных захваченных жидкостей противотоком к течению газового потока, вводят контактную жидкость во впуск колонны, удаляют отделенные захваченные жидкости через нижний выпуск колонны, удаляют газовый поток через верхний выпуск колонны.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к области очистки газа от жидкости, механических примесей и растворов солей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано на газовых и нефтяных промыслах в процессах сепарации и массообмена.

Изобретение относится к сепараторному узлу для частиц и реактору с кипящим слоем, содержащему такой сепараторный узел. Сепараторный узел содержит вертикальную вихревую камеру, окруженную панельными стенками с трубами для воды, образующими многоугольное горизонтальное поперечное сечение, и поддерживающую конструкцию панельных стенок с трубами для воды, причем многоугольное горизонтальное поперечное сечение содержит по меньшей мере 6 углов, и поддерживающая конструкция содержит по меньшей мере одну расположенную горизонтально круглую балку, расположенную снаружи панельных стенок с трубами для воды и прикрепленную с помощью проходящего в радиальном направлении крепежного средства по меньшей мере к трем панельным стенкам с трубами для воды, и причем по меньшей мере одна круглая балка образует полный круг, или по меньшей мере одна круглая балка образует частичный круг, покрывающий по меньшей мере 75% полного круга и содержащий концы, которые жестко прикреплены к жесткой поддерживающей конструкции.

Изобретение относится к вихревым пылеуловителям. Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены осевой вывод очищенного газа и верхний тангенциальный ввод вторичного потока очищаемого газа, имеющий прямоугольное сечение с соотношением сторон, равным 1/(1,52,0), а в нижней части корпуса расположены нижний тангенциальный ввод первичного потока очищаемого газа, имеющий прямоугольное поперечное сечение с соотношением сторон, равным 1/(1,52,0), с размещенными с ним последовательно начальным цилиндрическим прямым участком, криволинейным цилиндрическим коленом с радиусом поворота оси 2,02,5 величины его внутреннего диаметра и с завихрителем очищаемого газа, а также оконечным цилиндрическим прямым участком, полости которых сообщены между собой.

Изобретение относится к устройствам отделения дисперсных частиц от газов с использованием центробежных сил и позволяет повысить качество сепарации газов, в том числе газов с повышенным содержанием пленочных, капельных, мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц. Сепаратор газовый вихревого типа содержит вертикальный цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и горизонтальной перегородкой, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор с дефлекторной пластиной, сепарационный пакет, закрепленный своей верхней частью на горизонтальной перегородке и состоящий из плоских изогнутых сепарационных пластин, формирующих в зоне нахлестки одинаковые и постоянные по размеру щелевые каналы, а также конический отбойник в виде полого конуса усеченной формы, нижний торец которого образует кольцевой зазор с внутренней поверхностью корпуса сепаратора. При этом нижняя часть сепарационного пакета установлена на опорной пластине, на другой стороне которой закреплен конусный отбойник. Дефлекторная пластина установлена под углом к продольной оси сепаратора в пределах от 0,1 до 10 градусов и образует вместе с дефлектором, горизонтальной перегородкой и внутренней поверхностью корпуса улавливающий карман. При этом дефлекторная пластина пересекает поверхность конического отбойника и по длине выходит за пределы его нижней кромки не менее чем на высоту конусного отбойника, причем нижняя образующая дефлектора относительно опорной пластины расположена на расстоянии 0,30,5 высоты конуса. Техническим результатом является повышение качества сепарации газов за счет обеспечения стекания отделяемой жидкости вниз сепаратора и уменьшения возможности уноса жидкости вместе с газом. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Центробежный газопромыватель содержит корпус, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, оросительное устройство с форсунками и шламосборник. Оросительное устройство выполнено в виде по крайней мере трех водяных коллекторов, на каждом из которых закреплено по крайней мере три форсунки для орошения стенок корпуса, причем направление крутки распыленной жидкости в каждом водяном коллекторе противоположно крутке в предыдущем. Каждая из форсунок содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником. Корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки. Кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени. Кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости. К центральному сердечнику в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника. К нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора. На внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки. В рассекателе, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника, выполнено дроссельное отверстие. К втулке, жестко связанной с корпусом, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор. К нижнему основанию усеченного конуса распылителя соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости. Технический результат: повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания. 2 ил.
Наверх