Сепарирующее устройство
Союз Советски к
Соцналистнческик
Республик и» 599393
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву (51 } M. Кд.
В 01 )) 45/08 (22) Заявлено 15.12.75 (21)2199480/23-26 с присоединением заявки ¹
Гааударстееииый камитет (23) Приоритет ла делам изобретений и открытий
Опубликоваио15.03.80. Бюллетень ¹ 10 (53) УДК621.gg8 (088.8) Jlата опубликования описания 18.03.80
М. А. Берковский, Б. 3. Абросимов, В. И, Шейнман, Ю, Н. Лебедев, В. С. Свеженцев и M. M. Егоров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Всесоюзный научно»исспедовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения
{ 54) СЕПАРИРУЮЩ EE УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к сепарируюшим устройствам для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков в массотеплообменных аппаратах, например ректификационных колоннах, абсор5 берах, скрубберах и сепараторах, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других от» раслях промышленности.
Известно сепарируюшее устройство, состоящее из горизонтального пакета гофрированных слоев проволочной сетки, образующей извилистые каналы для про- хода газа (пара) (11
Известно сепарируюшее устройство для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков, содержащее наклонные сепарирующие элементы с направляющими козырьками, соединенные между собой снизу приемными желобами для сбора отсепарированной жидкости $2)
Недостатком этого устройства явпяется низкая предельная скорость парового потока и возможность его )аботы только при малых величинах относительного уноса жндкости, поступающей на устройство, ибо в другом случае происходит переполнение объема сетки жидкостью, что приводит к захлеб IBBHHlo устройства и образованию вторичного уноса жидкости.
Это происходит потому, -что в устройстве отсутствует принудительный отвод жидкости, задержанной каплеотбойником, с сепарируюшей поверхности. Отвод жидкости с сепарируюшей поверхности осушест» впяется только действием гравитационных сил, которых недостаточно при повышенных скоростях газа и значительных количествах жидкости, приходят.ей на устрой ство.
11ель изобретения — увеличение эффек тивности сепарации и расширение диапазона эффективной работы сепарируюшего устройства при высоких скоростях газа (пара) и больших количествах жидкости, приходящей на сепарирующее устройство с паровым (газовым) потоком, за счет использования центробежных сил и
3 599393 4 а жидкости с сена- ших элементах, т.е. угол м.жду вертикальной плоскостью, проходящей через лагаемом устройсч ось канала в наклонных сепарирующих рыси установлены элементах, и вертикальной плоскостью, ементами и обра- 5 проходящей через касательную к линии е отверстия, а в наименьшего ската наклонных сепарируютах выполнены ка- ших, элементов, равен 45, о л наклона оси ко- Сепарирующие элементы могут быть ой плоскости выби- сделаны в виде жалюзи либо из просечнои всегда меньше 10 вытЯжлого лИста. ующих элементов, Парожидкостная смесь поступает снизу абжено разделитель- на сепарирующее устройство и проходит размещенными между чеРез наклонные каналы 2 в сепариРУющими элементами ших элементах 1 под направляющий козырек 4. На выходе из каналов на верхней к ти под углом плоскости сепарируюших aTI
- сепарирующие .из каналов двух смежных сепарируюших на которые намотана элементов, и ЯвлиетсЯ сепарируюшей фиг. 8 — раздели- поверхностью для тех жидкостных чассположенна тйц, которфе ее достигают.
55 принудительного отвод рируюших элементов.
Лля этого в пред ве направляющие козь над сепарируюшими эл зуют с ними выходны сепарируюших элемен налы, наименьший уго торых к горизонтальн рается от 0 до 60 о угла наклона сепарир причем устройство сн ными nepегородками, наклонными сепарирую над приемными желоба к горизонтальной плос
90-30 .
Поверхность накло элементов выполнена
На фиг. 1 изображ устройство; на фиг. 2 на фиг..3 вид по с на фиг. 4 - сепарирую у которого поверхнос элементов выполнена сепарирующие наклон нижней плоскостью ко наклонные пакеты се на фиг. 6 - сепарирую менты, над верхней и расположены ьаклонн проволоки; на фиг. 7 наклонные элементы, рядами проволока; на тельная перегородка, ра я между сепарируюшими элементами, выполненная в виде пакета проволочной сетки; на фиг. 9 — Разделительная перегородка, выполненная из двух элементов, в кото рых имеются наклонные каналы.
Устройство состоит из наклонных сепарирующих элементов 1 с каналами 2.
В нижней части сепарирующие элементы соединены желобами 3, а в верхней части направляющими козырьками 4. Между се45 парирующими элементами 1 над желобами
3 расположена Разделительная перегородка 5. Желоба 3 соединены с коллектором 6. Нименьший угол наклона б оси
0-0 каналов (фиг. 2) к горизонтальной
$Q плоскости меньше наименьшего угла на клона, образованного касательной к линии наименьшего ската поверхности, наклонных сепарируюших. элементов и горизонтальной плоскостью на фиг. 1 и
2 > - 45,а р =60).
На фиг. 3 показан общий случай расположения каналов в наклонных сепарирую
Угол наклона оси каналов g показанный на фиг. 3, обеспечивает более плавное обтекание газовым (паровым) потоком разделительной перегородки после выхода его из каналов сепарируюших элементов, что особенно важно, когда на сепарирующее устройство поступает вращающийся газо-парожидкостный поток.
В предлагаемом устройстве газ (пар) с жидкостью, поступающей на сепарируюшее устройство, проходят вместе через каналы в сепарируюшем устройстве и затем за счет центробежных сил, которые возникают при резком изменении направления движения газа (пара) снизу вверх, происходит разделение фаз, Причем жидкость транспортируется по наружной поBepzHocTH сепарируюших элементов вниз в приемный желоб.
Величина угла наклона оси каналов к горизонтальной плоскости определяется скоростью пара (газа) в аппарате. С ув ли599393 фиг.У
Фиг. 8
Фиг. 7
Заказ 1117/50 Тираж 809 Подписное
Ш1ИИПИ Государственного 1кояитета СССР по делам изобретений и открытий
113 035, Москва, Ж-Э5, Раушскаа наб. ° д. 4/5
Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель 3. Александрова
Редактор Е, Месропова Техред H,Êîâàëåâà Корректор IO. Макаренко
5 5993 чением скорости пара (газа) для эффек- тивной сепарации необходима соответственно и больная центробежная сила, что обеспечивается большим углом наклона оси каналов, При относительно малых
Факторах скорости F = чуд «0 (тде М - скорость пара, м/с, у плотность пара, кг/м ) угол наклона оси равен О, при F ) 4,0 угол на о клона равен 60 °
С увеличением F от 1,0 до 4,0
S угол наклона увеличивается пропорциоо нально от О до 60 °
При одном и том же шаге между сепарирукяцими элементами угол наклона сепарируюшего элемента к горизонталт ной плоскости будет определять плошадь поверхности сепарируюших элементов, а следовательно, и свободное сечение сепарируюшего устройства. Поэтому для обесобеспечения оптимальной скорости газа (пара ) в каналах сепарируюших элементов угол наклона сепарируюших элементов к горизонтальнои плоскости зависит
25 от фактора скорости F в аппарате.
Например, при Р (l,0 угол наклона
v сепарируюших элементов равен 30, а о при Р ) 4,0 угол наклона равен 80 .
С увеличением F от 1,0 до 4,0 угол зо наклона сепарируюших элементов увеличивается пропорционально F от 30 до
80 °
Перегородки 5 разделяют два встреч ных газовых (паровых) потока, выходя35 ших из каналов двух смежных наклонных сепарируюших элементов. В результате исключается взаимодействие двух газовых (паровых) потоков, движушихся о во встречном направлении, которое могло бы при больших скоростях привести (в случае отсутствия разделительных перегородок) к уносу части уже отсепарированной жидкости с противоположных сепарируюших элементов. Разделительные перегородки могут быть либо гпухими, либо такими же, как наклонные сепарируюшие элементы, т.е. с направляющими каналами. В связи с тем, что разделительная перегородка является одновременно и поверхностью, на которую выделяется отсепарированная жидкость, угол наклона ее к горизонтальной плоскости должен обеспечить оптимальное расстоя55 ние ее от сепарируюших элементов в зависимости также и от фактора скорости.
Например при угле наклона сепарируюших
S о элементов, равном 30, угол наклона раэ93 б делительной перегородки лежит в предео лах 30-90 и конкретно определяется фактором скорости. При угле наклона сео парируюших элементов, равном 80, угол
Ю наклона разделительной перегородки рао вен 90 .
В аппаратах, где необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление сепарируюшего устройства, например в вакуумных колоннах, целесообразно увеличить угол между вертикальной плоскостью, проходяшей через ось канала в наклонных сепарируюших элементах, и вертикальной плоскостью, переходящей через касательную к линии наименьшего ската наклонных сепарируюших элемено тов, Увеличение угла от 0 до 90 позволит уменьшить гидравлическое сопротивление сепарируюшего устройства примерно в 2 раза, при этом однако допустимая величина фактора скорости умень щится до 3,5., На фиг. 4 показано сепарируюшее устройство, у которого поверхность наклонных сепарируюших элементов выпол иена вогнутой. В случае применения вогнутых элементов 1 увеличивается объем пространства между их верхними поверхностям i, что обеспечивает более высокие допустимые скорости газа (пара) и более плавный выход газа (пара) после прохождения каналов в вогнутых сепарируюших элементах.
На фиг. 5 показан сепарируюший элемент 1 с наклонными каналами, под которым расположен наклонно пакет 7 из проволочной сетки. Эта конструкция предназначена для предварительной коалеоценции в сетчатом пакете очень мелких капель, поступаюших с газовым (паровым) потоком. Мелкие капли, задерживаясь в сетке, укрупняются и при повышенных скоростях, на которых работает предлагаемое устройство, поступают на сепарируюший элемент, который обеспечивает эффективную сепарацию укрупненных капель жидкости.
На фиг. 6 показан сепарируюший элемент 1; над которым установлен с зазором наклонно пакет Ы из проволочной сетки.
Эта конструкция применяется в условиях при высоких расходах жидкости, поступаюшей на него, и наличии очепь мелких капель. В этом случае основная масса жидкости предварительно отводится после сепарации жидкости на элемент 1, а меткие капли жидкости сепарируются в пакете из проволочной сетки. Нроволоч5 формула изобретения
7 5993 ная сетка может быть образована намоткой проволоки 9 на сепарирующем элементе (фиг. 7).
На фиг. 8 и 9 показаны варианты конструктивного выполнения разделительной перегородки для различных условий работы. На фиг. 8 показана сетчатая разделительная стенка, выполненная в виде пакета 9 из проволочной сетки, которая применяется в том случае, если имеет место вторичный вынос мелких капель с сепарируюших элементов.
В случае вторичного уноса крупных капель после сепарируюших элементов предлагается применить две разделительных стенки 10 того же вида что и сепарирующие элементы, но имеющие больший угол наклона, чем соседние с ними наклонные сепарируюшие элементы. В этом случае капли жидкости вторичного уноса попадают через каналы в разделительных стенках в пространство между двумя стенками, откуда эта жидкость стекает вниз и поступает в желоба и далее в коллектор.
Направляющие козырьки предотвращают унос жидкости с вершин сепарируюших элементов, а также обеспечивают стабилизацию газожидкостного потока, выходящего из каналов сепарируюших элементов, а направленные вниз каналы в сепарируюших элементах обеспечивают принудительный отвод отсепарированной жидкости из рабочей зоны, а разделительные перегородки. между сепарируюшими элементами исключают взаимодействие двух газовых (паровых) потоков, движущихся во встречном направлении, поэтому допустимая нагрузка на сепариру40 юшее устройство по газу (пару) увеличивается на 30 /О, а по жидкости в
1,5-2,0 раза при той же эффективности
c) 3 8 сепарации IIo сравнению с известным устройством.
1. Сепарируюшее устройство для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков, содержащее наклонные сепарируюшие элементы с направляюшими козь|рьками, соединенные между соЬой снизу приемными желобами для сбора отсепарированной жидкости, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации и расширения диапазона эффективной работы устройства путем использования центробежных сил и принудительного отвода жидкости с сепарируюших элементов, направляющие козырьки установлены над сепарируюшими элементами и образуют с ними выходные о верстия, а в сепарируюших элементах выполнены каналы, наименьший угол наклона оси которых к горизонтальной плосо кости выбирается от 0 до 60, причем устройство снабжено разделительными перегородками, размещенными между наклонными сепарируюшими элементами над приемными желобами и наклонными к горизонтальной плоскости под углом от
90до 30о
2. Устройство по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что поверхность наклонных сепарирующих элементов выполнена > вогнутой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Александров И. A. Ректификационные и абсорбционные аппараты, М., 1971, с. 206-210.
2. Авторское свидетельство СССР
% 420315, кл. В 01 D 45/00, 1974.
