ПРЯМОТОЧНО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B01D3/26 B01D45/12 

Изобретение относится к контактным и сепарационным устройствам и может быть использовано для разделения газожидкостной смеси в сепараторах и колоннах газовой, химической и нефтехимической промышленности.

Известна контактная тарелка по Авт. св. N 401376 МКИ B 01 D 3/32, содержащая прямоточно-центробежные элементы, состоящие из завихрителя, патрубка и пленкосъемника. При этом прямоточно-центробежные элементы снабжены направляющими воротниками, установленными с наклоном в сторону движения жидкой фазы.

Применение данного технического решения способствует движению жидкости в сторону слива, за счет чего уменьшается повторное перемешивание жидкости с газом.

Однако наличие направляющих воротников увеличивает габариты контактных элементов, что ограничивает плотность размещения их на полотне тарелки, уменьшает количество элементов, следствием чего является низкая производительность аппаратов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является прямоточно-центробежный контактный элемент по Авт. св. N 807516 МКИ B 01 D 3/26 (прототип), который состоит из патрубка, завихрителя в нижней части патрубка и пленкосъемника в верхней части патрубка. Патрубок снабжен отверстиями для подвода жидкости, расположенными над завихрителем на одной половине патрубка. Над этими отверстиями между патрубком и пленкосъемником расположена горизонтальная перегородка в виде кольцевого вектора.

Данное техническое решение способствует направленному движению жидкости в сторону слива (через отверстие, патрубок, открытую часть кольца, незанятую сектором), за счет чего уменьшается повторное перемешивание жидкости с газом, что повышает эффективность массопередачи и увеличивает расход по жидкости, а исключение воротников позволяет увеличивать число центробежных элементов на полотне тарелки.

Недостатком данной конструкции является унос части неразделившейся газожидкостной смеси через пленкосъемник при уменьшении расхода жидкости с уже отделившейся жидкостью из-за нерегулируемости живого сечения выходного канала между патрубком и каплесъемкиком, так как он рассчитывается на максимальный расход жидкости, что приводит к низкой производительности контактного элемента.

Задачей изобретения является расширение диапазона эффективной работы прямоточно-центробежных элементов по жидкости и увеличение эффективности разделения газовой и жидкой фазы за счет обеспечения возможности регулирования живого сечения выходного канала для жидкости.

Поставленная задача достигается за счет того, что в контактном элементе, содержащем кольцевую перегородку, расположенную в зазоре между патрубком и пленкосьемником, эта перегородка выполнена из двух секторов, размещенных друг над другом, при этом нижний сектор жестко закреплен на наружной поверхности патрубка, а верхний сектор на внутренней поверхности пленкосъемника, установленного с возможностью осевого поворота относительно патрубка и в месте установки перегородки снабженного фиксатором.

Предложенное техническое решение позволяет:
повысить диапазон эффективной работы прямоточно-центробежного элемента за счет регулирования живого сечения выходного канала для жидкости с газом;
повысить эффективность массопередачи за счет снижения уноса жидкости на вышележащую ступень;
увеличить эффективность разделения газовой и жидкой фазы за счет регулирования соотношения площадей для выхода газа из патрубка и для отвода жидкости в зависимости от соотношения газа и жидкости, подаваемых на элемент.

Заявителю неизвестно из существующего уровня техники увеличение эффективности работы прямоточно-центробежного элемента за счет выполнения кольцевой перегородки, расположенной в зазоре между патрубком и каплесъемником, из двух секторов, размещенных друг над другом и установленных с возможностью перемещения относительно друг друга.

На фиг. 1 общий вид элемента; на фиг. 2 вертикальное сечение элемента по A-A с расположением кольцевых секторов; на фиг. 3 сечение элемента в плане по кольцевым секторам.

Прямоточно-центробежный элемент представляет собой цилиндрический патрубок 1 с завихрителем 2, расположенным в нижней части, и пленкосъемником 3 в верхней части патрубка с возможностью его поворота относительно патрубка 1. Над завихрителем 2 патрубок 1 снабжен трубкой 4 для подачи жидкости. В зазоре между каплесъемником 3 и патрубком 1 в зоне над трубкой 4 установлена кольцевая перегородка, выполненная из двух размещенных друг над другом секторов 5 и 6. Сектор 5 жестко закреплен на внутренней поверхности пленкосъемника 3, а сектор 6 на наружной поверхности патрубка 1. Кольцевые секторы 5 и 6 установлены относительно друг друга таким образом, чтобы создать необходимую площадь сечения канала для выхода жидкости из цилиндрического патрубка 1. Максимальный расход газожидкостной смеси обеспечивается, когда открытые части кольцевых секторов 5 и 6 полностью совпадают. Кольцевая перегородка закреплена к внутренней поверхности каплесъемника 3 и наружной поверхности патрубка 1 фиксатором 7.

Элемент, установленный в массообменных аппаратах, работает следующим образом. Газ поступает в патрубок 1 через завихритель 2, образуя при этом закрученный поток. За счет разряжения, возникающего в центральной части закрученного потока, с полотна тарелки через трубку 4 происходит подсос жидкости в патрубок 1, где жидкость, перемешиваясь с газом, контактирует с ним. Под действием центробежной силы закрученный газожидкостной поток, поднимается вдоль оси патрубка, разделяется. Газ отделяется от жидкости и выходит закрученным потоком через центральное отверстие патрубка 1, а жидкость отбрасывается к стенкам патрубка 1 и, поднимаясь вверх, выходит из патрубка 1 через щель между цилиндрическим патрубком 1 и пленкосъемником 3 с открытой стороны регулируемой перегородки. В сепараторах заявляемый элемент работает аналогично с той разницей, что через трубку 4 происходит подсос газожидкостной смеси, вышедшей из пленкосъемника 3, для рециркуляции с целью отделения унесенного с жидкостью газа. Требуемое положение секторов по отношению к патрубку 1 устанавливается фиксатором 7.

Использование: для разделения газожидкостной смеси в сепараторах и колоннах газовой, химической и нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: в контактном элементе, содержащем кольцевую перегородку, расположенную в зазоре между патрубком и пленкосъемником, эта перегородка выполнена из двух секторов, размещенных друг над другом, при этом сектор жестко закреплен на наружной поверхности патрубка, а верхний сектор - на внутренней поверхности пленкосъемника, установленного с возможностью осевого поворота относительно патрубка и в месте установки перегородки снабженного фиксатором. 3 ил.

Прямоточно-центробежный контактный элемент, включающий цилиндрический патрубок с завихрителем в нижней части и пленкосъемником в верхней части, кольцевую перегородку, расположенную в зазоре между патрубком и пленкосъемником, отличающийся тем, что кольцевая перегородка выполнена из двух секторов, размещенных друг над другом, при этом нижний сектор жестко закреплен на наружной поверхности патрубка, а верхний сектор на внутренней поверхности пленкосъемника, установленного с возможностью осевого поворота относительно патрубка и в месте установки перегородки снабженного фиксатором.