КАПЛЕОТБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК B01D45/08 

Изобретение относится к нефтяному и химическому машиностроению и может быть использовано для удаления капель полярных и неполярных жидкостей из газовых потоков в различных процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и нефтедобывающей промышленности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является каплеотбойное устройство, предназначенное для очистки газов от масла и механических примесей и состоящее из двух концентрически расположенных цилиндрических корпусов, в которых установлены два слоя контактного элемента со свободным объемом между ними. Первый по ходу газового потока контактный элемент (фиксатор) имеет форму конуса с насадкой из колец Рашига, а второй форму цилиндра. Отвод захваченного контактным слоем масла производится через межцилиндровое пространство корпуса устройства.

Недостатком такого каплеотбойного устройства является несовершенство формы контактного элемента. Первый их слой вследствие резкого изменения его телесного угла по мере увеличения линейной скорости газового потока будет приводить к неравномерности поля скоростей на входе и выходе из него, чем значительно снижается единичная мощность каплеотбойного устройства. Недостатком второго контактного слоя является вышеуказанный противоточный принцип движения потоков газа и захваченной жидкости в нем. Эти недостатки значительно снижают эффективность каплеотбойного устройства и ограничивает область его применения очисткой газов в основном от жидкостей с повышенной вязкостью. Для отбоя капель маловязких жидкостей, особенно поверхностно-активных такое устройство можно использовать только в пределах линейных скоростей газового потока не более 0,8-1 м/с.

Кроме того, это каплеотбойное устройство сложно по конструкции и материалоемко.

Техническим результатом, на движение которого направлено предлагаемое устройство, является повышение его производительности и снижение материалоемкости.

Для этого в каплеотбойном устройстве для удаления капель полярных и неполярных жидкостей из газовых потоков, содержащем корпус, внутри которого с промежутками расположены контактные элементы из насадки и их фиксаторы, фиксаторы выполнены в виде съемного отрезка трубы, в нижней части которого неподвижно установлены нижние выпукло-вогнутые по эллипсоидальной поверхности радиальные лапки, а в верхней части, снабженной резьбовой гайкой, расположена съемная втулка с верхними выпукло-вогнутыми по эллипсоидальной поверхности радиальными лапками, причем на съемном отрезке трубы между верхними и нижними лапками размещена насадка, намотанная в рулон вокруг съемного отрезка трубы, образующая выпуклую эллипсоидальную поверхность в верхней части и вогнутую эллипсоидальную поверхность в нижней части, при этом обе поверхности соответствуют форме лапок, а съемный отрезок трубы размещен на стержне, неподвижно закрепленном на крестовине в верхней части корпуса и снабженном в нижней части стопорным элементом.

На фиг. 1 изображено каплеотбойное устройство; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 конструкция насадки; на фиг.4 узел I на фиг.3; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.3.

Каплеотбойное устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса 1 с фланцевым буртиком 2 в торцовой части. Внутри корпуса 1 в верхней его части установлена крестообразная опора 3, прикрепленная к внутренним стенкам корпуса 1. В крестообразной опоре 3 смонтирован неподвижно стержень 4. Под опорой 3 на стержне 4 установлен съемный отрезок трубы 5 (фиксатор) с прикрепленными в нижней части нижними выпукло-вогнутыми по эллипсоидальной поверхности радиальными лапками 6. На верхней части отрезка трубы 5 смонтирована съемная втулка 7 с прикрепленными к ней верхними выпукло-вогнутыми по эллипсоидальной поверхности радиальными лапками 8. Выступающий из съемной втулки 7 верхний конец отрезка трубы 5 снабжен резьбой, на которой установлена гайка 9. Между лапками 6 и 8 на отрезке трубы 5 размещена насадка 10. Она состоит из намотанного в рулон сплющенного сетчатого рукава, вязаного кулирной гладью из проволоки в четыре нити толщиной 0,1-0,15 мм. На сплющенный сетчатый рукав нанесена гофрировка в виде шевронов с высотой h (3-5)b, где b толщина сплющенного рукава в свободном состоянии.

Высота шевронов h меньше 3 b не позволяет получить четкую гофрировку из-за рыхлости структуры сетки, а высота более 5 b не сохраняется в процессе эксплуатации из-за малой жесткости сетки.

Поперечный шаг шеврона H (5-8)h.

Угол шеврона с кромкой равен 38-46^о.

Насадка 10 намотана вокруг отрезка трубы 5 таким образом, что имеет в верхней части выпуклую эллипсоидальную поверхность, соответствующую форме лапок 8, и нижнюю вогнутую эллипсоидальную поверхность, соответствующую форме лапок 6.

На стержне 4 может быть установлено по несколько снабженных гайкой 9 съемных отрезкой трубы 5 со съемными втулками 7 и насадкой 10, которые образуют компактные узлы насадки. На свободном конце стержня 4 выполнена резьба, на которой размещена гайка 11.

Конструктивно компактные узлы насадки при сборке в корпусе устанавливают с зазором между эллиптическими поверхностями соседних узлов. Зазор обеспечивается за счет расстояния от нижнего торца отрезка трубы 5 до нижних лапок 6 и от верха отрезка трубы 5 до верхних лапок 8 соседнего насадочного узла.

Каплеотбойное устройство работает следующим образом.

Вначале производят сборку компактных узлов насадки 10. Для этого на съемный отрезок трубы 5 наматывают сетчатый рукав насадки, после чего формируют верхнюю и нижнюю эллипсоидальную поверхность. Далее на верхнюю часть отрезка трубы 5 устанавливают съемную втулку 7 с лапками 8. После чего формируют эллипсоидальные поверхности насадки в соответствии с формой лапок 6 и 8, съемную втулку 7 прижимают гайкой 9, навертывая ее на верхнюю часть отрезка трубы 5.

Далее компактные узлы насадки, собранные вышеуказанным способом, устанавливают последовательно друг за другом на неподвижный стержень 4, размещенный в корпусе 1, от упора в крестообразную опору 3 до свободного конца стержня и закрепляют стопорной гайкой 11.

Каплеотбойное устройство своим фланцевым буртиком 2 устанавливают вертикально (фланцевым буртиком 2 вверх) между двумя фланцами трубопровода или штуцера аппарата таким образом, что каплеотбойное устройство располагается внутри трубопровода или аппарата, имея направление потока газа снизу вверх.

Капли жидкости, содержащиеся в газовом потоке, проходят корпус 1 снизу вверх, захватываются поверхностью насадки 10 и отводятся по ней в направлении от центра к периферии в зону наименьшей линейной скорости сечения газового потока, где и стекают вниз по стенке корпуса 1 каплеотбойного устройства. Движение захваченной насадкой 10 жидкости происходит по плавной выпуклой эллипсоидальной поверхности насадки 10, которая наилучшим образом обеспечивает равномерность поля скоростей газового потока на входе и выходе из него.

Капли жидкости, концентрируясь в зоне наименьших скоростей, т.е. на внутренней поверхности стенки корпуса 1, свободно стекают в виде пленки навстречу газовому потоку, собираясь в месте отстоя.

Применение каплеотбойного устройства, встpаиваемого в аппарат или трубопровод, позволяет избежать применения специального аппарата-сепаратора, что снижает общую металлоемкость установки, а также увеличивает отбор капельной жидкости по сравнению с известными конструкциями каплеотбойников за счет увеличения допускаемой линейной скорости потока газа до 3-4м/с в углеводородных газах и до 12-16 м/с в водородсодержащих газах (против более 0,1-0,02 м/с в известных каплеотбойниках).

Использование: в нефтяной, газовой, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в каплеотбойном устройстве для удаления капель полярных и неполярных жидкостей из газовых потоков, содержащем корпус, внутри которого с промежутками расположены контактные элементы из насадки, имеются фиксаторы, выполненные в виде съемного отрезка трубы. В нижней части отрезка трубы неподвижно установлены нижние выпукло-вогнутые по эллипсоидальной поверхности радиальные лапки, а в верхней части, снабженной резьбовой гайкой, расположена съемная втулка с верхними выпукло - вогнутыми по эллипсоидальной поверхности радиальными лапками. На съемном отрезке трубы между верхними и нижними лапками размещена насадка, намотанная в рулон вокруг съемного отрезка трубы, образующая выпуклую эллипсоидальную поверхность в верхней части и вогнутую эллипсоидальную поверхность в нижней части , при этом обе поверхности соответствуют форме лапок. Съемный отрезок трубы размещен на стержне, неподвижно закрепленном на крестовине в верхней части стопорным элементом. Насадка выполнена из намотанного в рулон сетчатого рукава, вязаного кулирной гладью из проволоки, на котором нанесена гофрировка в виде шевронов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. КАПЛЕОТБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО для удаления капель полярных и неполярных жидкостей из газовых потоков, содержащее корпус, внутри которого с промежутками расположены контактные элементы из насадки и их фиксаторы, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде съемного отрезка трубы, в нижней части которого неподвижно установлены нижние выпукло-вогнутые по эллипсоидной поверхности радиальные лапки, а в верхней части, снабженной резьбовой гайкой, расположена съемная втулка с верхними выпукло-вогнутыми по эллипсоидальной поверхности радиальными лапками, причем на съемном отрезке трубы между верхними и нижними лапками размещена насадка, намотанная в рулон вокруг съемного отрезка трубы, образующая выпуклую эллипсоидальную поверхность в верхней части и вогнутую эллипсоидальную поверхность в нижней части, при этом обе поверхности соответствуют форме лапок, а съемный отрезок трубы размещен на стержне, неподвижно закрепленном на крестовине в верхней части корпуса и снабженном в нижней части стопорным элементом. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадка выполнена из намотанного в рулон сетчатого рукава, вязаного кулирной гладью из проволоки, на котором нанесена гофрировка в виде шевронов с высотой
h 3 5 в,
где в толщина рукава в свободном состоянии.