УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ПОТОКА ГАЗА Российский патент 1994 года по МПК B01D45/06 

Изобретение относится к технике очистки газов от жидких и механических примесей и может быть использовано в трубопроводном транспорте газа, а также на промысловых установках комплексной подготовки газа.

Известно устройство для удаления жидкости из потока газа, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, наклонную полку, прикрепленную нижним основанием к передней крышке корпуса над входным патрубком и к боковым поверхностям корпуса, а верхний конец полки выполнен загнутым и расположен с зазором к задней крышке корпуса. Устройство снабжено расположенными в зазоре изогнутыми лопатками переменной длины, каплеотбойными пластинами, расположенными на поверхности наклонной полки, жалюзи, закрепленным в верхней части корпуса и выполненными в виде вогнутых пластин с выходными кромками, отогнутыми в направлении каплеотбойных пластин, сепарирующим элементом полусферической формы, установленным под патрубком вывода очищенного газа.

Наклонная полка расположена под углом 8-30^о к оси симметрии корпуса, каплеотбойные пластины выполнены изогнутыми и установлены под углом 30-60^о к поверхности наклонной полки навстречу движению потока, при этом они установлены в виде "елочки" и смещены одна относительно другой на половину шага. Выходные кромки пластин жалюзи отогнуты под углом 10-20^о к горизонтали. Корпус установлен под углом 2-4^о к горизонтали.

Недостатком этого устройства является то, что сепарирующий элемент, представляющий собой пакет вязаных гофрированных сеток с высотой гофр 8-10 мм, не обладает достаточной удельной поверхностью. К тому же в процессе эксплуатации происходит уменьшение свободного объема за счет изменения первоначальной формы гофр. Все это снижает эффективность сепарирующего элемента за счет вторичного уноса. В этом устройстве применены длинные диффузоpы, в них происходит равномерное распределение газа в аппарате, осуществляется устойчивый режим, безотрывное течение газовой среды. В ряде случаев применение длинных диффузоров не всегда приемлемо, особенно в тех случаях, где требуется ограниченность габаритов и тем самым металлоемкости. В тех случаях, когда по конструктивным или другим соображениям (например, с целью уменьшения габаритов) невозможно применить длинный диффузор, можно пользоваться коротким диффузором с углом раскрытия 30-100^о с применением разделительных стенок.

Известно также устройство для отделения жидкости от потока газа, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, вертикальную перегородку, отклоняющую поток воздуха или газа и расположенную на некотором расстоянии от основания корпуса, нижний край которой отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости и направляющие лопатки.

Недостатком этого устройства является невысокая степень сепарации, обусловленная тем, что процесс выделения капель жидкости происходит практически в постоянном цилиндрическом объеме без существенного расширения объема газожидкостной смеси. Таким образом, происходит неполное выделение капельной жидкости, что объясняется недостаточным воздействием инерционных сил.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса сепарации и уменьшение габаритов корпуса устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, вертикальную перегородку, верхний край которой закреплен на корпусе между входным патрубком и патрубком вывода очищенного газа, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости, изогнутые направляющие лопатки, соединенную с нижним краем перегородки наклонную полку и сепарационный пакет, согласно изобретению корпус снабжен дополнительными разделительными полками, установленными над и под наклонной полкой, при этом разделительные полки выполнены в виде набора Г-образных пластин и поддона, прикрепленных к боковым поверхностям корпуса, наклонная полка выполнена выпуклой вверх, ее выпуклая поверхность снабжена каплеотбойными пластинами, сепарационный пакет выполнен в виде набора сеток, размер ячеек которых увеличивается в направлении к патрубку вывода очищенного газа, элементы переплетений сеток выполнены спиралеобразными.

Угол наклона нижнего отогнутого края вертикальной перегородки к горизонтальной плоскости равен 30-60^о.

Г-образные пластины установлены прямым углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другой, образуя ловушки.

Каплеотбойные пластины установлены наклонно в сторону движения газа.

Наклон Г-образных пластин нижней разделительной полки выполнен по ходу движения газа, а верхней - навстречу газовому потоку.

Корпус установлен под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка.

Спиралеобразные элементы снабжены по крайней мере одним сердечником из растительного волокна.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; на фиг. 6 - вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг. 7 - узел II на фиг. 1; на фиг. 8 - узел III на фиг. 7.

Устройство содержит корпус 1, установленный под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка, входной патрубок 2, патрубки вывода очищенного газа 3 и жидкости 4, 5, последние соединены с емкостью 6. Над патрубком вывода жидкости 4 установлен козырек 7. В корпусе 1 установлена перегородка 8, образуя в нем полость 9 грубой очистки газа. Верхний край перегородки закреплен на корпусе между входным патрубком 2 и патрубком вывода очищенного газа 3, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости. К нижнему краю перегородки 8 и к боковым поверхностям корпуса 1 прикреплена под тем же углом (α = 30-60^о) к оси симметрии корпуса короткая наклонная полка 10, разделяющая его на две короткие диффузорные полости: нижнюю 11 и верхнюю 12, служащие вторичными сепарационными полостями очистки газового потока. Полость 9 грубой очистки газа связана с нижней короткой диффузорной полостью 11 посредством зазора, образованного выемкой перегородки 8, а нижняя полость 11 связана с верхней диффузорной полостью 12 посредством зазора, образованного верхним концом наклонной полки 10 и задней крышкой корпуса 1, в котором размещены изогнутые лопатки 13 переменной длины, расстояние между которыми уменьшается в направлении движения потока газа.

На поверхности короткой наклонной полки 10 установлены наклонно в сторону движения газового потока каплеотбойные пластины 14. В наклонной полке 10 выполнены на ее боковых поверхностях отверстия 15, к которым присоединены патрубки 5. Над и под наклонной полкой 10 установлены дополнительные разделительные полки 16, выполненные в виде набора Г-образных пластин и поддонов 17, 18 обтекаемой формы. При этом Г-образные пластины установлены прямом углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другом, образуя ловушки. На нижней разделительной полке они установлены с наклоном по ходу движения газового потока, а на верхней - навстречу потоку. Для стока отсепарированной жидкости с нижней разделительной полки служат дренажные трубки 19, а с верхней - трубки 20. Под патрубком вывода очищенного газа 3 установлен сепарационный пакет 21 полусферической формы, выполненный из нескольких рядов листовых сеток 22. Первый лист сетки выполнен с ячейками меньшего размера. Размер ячеек каждого последующего листа сетки увеличивается в сторону патрубка вывода очищенного газа. Элементы переплетений листов сеток 22 выполнены спиралеобразными, например свитыми из отдельных металлических проволочек или прядей, и снабжены по крайней мере одним сердечником 23 из растительного волокна.

Верхняя полость 12 корпуса и верхняя часть емкости 6 соединены байпасной линией 24. Для удаления собранной жидкости из емкости 6 служит автоматическая система 25.

Устройство работает следующим образом.

Поток загрязненного газа поступает через входной патрубок 2 в полость 9 корпуса 1, где за счет изменения направления потока и уменьшения его скорости под действием инерционно-гравитационных сил происходит коагуляция частиц жидкости, отделение от газового потока основной крупнодисперсной массы и перевод ее в пленочное состояние. Таким образом, здесь происходит предварительная очистка газа от тяжелых фракций.

Очищенный от тяжелых фракций поток газа затем проходит через зазор между нижней частью перегородки 8 и днищем корпуса 1, в результате чего скорость его движения увеличивается. Затем поток попадает в нижнюю короткую диффузорную полость 11, где за счет дополнительной разделительной полки 16, разделяющей ее на диффузорные секции, раздваивается. В секциях нижней короткой диффузорной полости за счет снижения скорости осуществляется гравитационного потока жидкая фаза в виде пленки движется по днищу корпуса 1 и через патрубок 4 отводится в емкость 6.

Установка корпуса под острым углом к горизонтали позволяет создавать оптимальные условия стока отсепарированной жидкости в емкости 6.

Козырек 7 препятствует проскоку капель жидкости мимо патрубка 4 и уносу ее в верхнюю полость 12.

Выпавшие на разделительной полке 16 капли жидкости стекает в ловушки, образованные Г-образными пластинами, с последующим их отводом по выпуклому поддону 17 к боковым стенкам корпуса 1, а с него по дренажным трубкам 19 в емкость 6. Далее поток газа проходит через уменьшающиеся зазоры между изогнутыми лопатками 13, за счет чего скорость его движения снова увеличивается.

В верхней короткой диффузорной полости 12, разделенной полкой 16 на диффузорные секции, происходит дальнейшая коагуляция капельной жидкости, которая, двигаясь в сторону каплеотбойных пластин 14 и пластин разделительной полки 16, ударяется о поверхности полок 10, 16 под углом к ним и оседает. В результате этого уменьшается число брызг, в то же время улучшаются условия осаждения капель. Образующиеся после удара мелкие капли улавливаются каплеотбойными пластинами 14 и пластинами разделительной полки 16.

Осевшие на разделительной полке 16 капли жидкости стекают по поддону 18 к боковым поверхностям корпуса 1 и по дренажным трубкам 20 на укороченную наклонную полку 10, с которой капли также стекают к боковым поверхностям корпуса 1, а с них по дренажным трубкам 5 в емкость 6. Очищенный таким образом от крупных капель жидкости газ поступает в сепарационный пакет 21, где осуществляется дальнейшее улавливание наиболее мелких частиц жидкости диаметром менее 10 мкм. В сепарирующем пакете 21 захват капель жидкости происходит за счет инерционного столкновения и эффекта касания. Кроме того, расположение листов сеток в пакете 21 с увеличивающимся размером ячеек в сторону патрубка 3 создает условия равномерного расширения газового потока в ячейках, сопровождающегося снижением скорости, аналогично движению газа в диффузорах, благодаря чему и увеличивается эффективность сепарации.

Осажденные на спиралеобразных поверхностях переплетений листов сеток 22 капли жидкости укрупняются, сливаясь между собой, и в виде пленки перетекают на противоположную по ходу газа сторону переплетений, где жидкость и накапливается. Кроме того, углеводородный конденсат, содержащийся в отсепарированной жидкости, по отношению к металлическим поверхностям является гидрофобным и плохо на этих поверхностях удерживается.

Углеводородный конденсат попадает сквозь щели в переплетениях на сердечник 23 из растительного волокна, например пеньковый, по которому осуществляется дренаж на наклонную полку 10. Накопившиеся на спиралеобразных переплетениях сеток 22 капли жидкости сливаются между собой и под действием гравитационных сил отводятся на наклонную полку 10, а оттуда через дренажные трубки в емкость 6. Сепарационный пакет коагулирует лишь незначительную часть жидкости, т.е. самые мелкие капли, и поэтому захлебывания его не происходит. Очищенный газ выводится через патрубок 3.

Байпасная линия 24 позволяет выравнять разницу давлений между верхней полостью 12 корпуса 1 и верхней частью емкости 6. После заполнения емкости 6 отсепарированной жидкостью она удаляется в наземный резервуар для приема конденсата при помощи автоматической системы 25. Принцип продувки жидкости из емкости 6 основан на сжатии газа в стакане и импульсной трубке столбом накапливающейся жидкости и воздействия избыточного давления на мембрану прибора.

Таким образом, изобретение за счет увеличения удельной поверхности сепарационного пакета и расположения в нем сеток с увеличивающимся в них размером ячеек в сторону выходного патрубка повышает эффективность сепарации путем исключения вторичного уноса или позволяет достигнуть той же эффективности в аппарате меньшего диаметра, а следовательно, меньшей металлоемкости. Кроме того, применение короткой наклонной полки с установкой ее под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости позволяет уменьшить габариты аппарата на 10-14%.

Использование: для очистки газов от жидких и твердых частиц. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, установленный под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка, входной патрубок 2, патрубки вывода очищенного газа 3 и жидкости 4, 5, емкость 6, перегородку 8, короткую наклонную полку 10, изогнутые лопатки 13. На поверхности наклонной полки 10 установлены каплеотбойные пластины 14. Над и под наклонной полкой 10 размещены разделительные полки 16. Под патрубком вывода очищенного газа 3 установлен сепарационный пакет 21. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ПОТОКА ГАЗА, содержащее корпус, входной патрубок, патрубки вывода очищенного газа и жидкости, перегородку, верхний край которой закреплен на корпусе между входным патрубком и патрубком вывода очищенного газа, а нижний край отогнут вверх по направлению движения газа под углом к горизонтальной плоскости, изогнутые направляющие лопатки, соединенную с нижним краем перегородки наклонную полку, сепарационный пакет, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации и уменьшения габаритов, корпус снабжен дополнительными разделительными полками, установленными над и под наклонной полкой, при этом разделительные полки выполнены в виде набора Г-образных пластин и поддона, прикрепленных к боковым поверхностям корпуса, наклонная полка выполнена выпуклой вверх, ее выпуклая поверхность снабжена каплеотбойными пластинами, сепарационный пакет выполнен в виде набора сеток, размер ячеек которых увеличивается в направлении к патрубку вывода очищенного газа, элементы переплетений сеток выполнены спиралеобразными. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол наклона нижнего отогнутого края перегородки к горизонтальной плоскости составляет 30 - 60^o. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что Г-образные пластины установлены прямым углом вверх, наклонно, ступенчато, с перекрытием одна другой, образуя ловушки. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каплеотбойные пластины установлены наклонно в сторону движения газа. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что наклон Г-образных пластин нижней разделительной полки выполнен по ходу движения газа, а верхней - навстречу газовому потоку. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус установлен под острым углом к горизонтали в сторону сливного патрубка. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиралеобразные элементы дополнительно снабжены по крайней мере одним сердечником из растительного волокна.