АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D45/14 

Изобретение относится к технике центробежного разделения газожидкостных смесей и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при очистке попутного нефтяного газа от жидких примесей.

Известен аппарат для очистки газа от примесей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубком выхода газа и штуцером сброса жидкости и ротор, выполненный в виде перфорированного стакана (Патент Франции N 1500310, кл. B 04 C, B 01 D, 1967).

Недостатком известного аппарата является низкое качество при резких пульсациях нагрузки. Увеличение нагрузки по жидкости приводит к тому, что в полость ротора через перфорации в стакане попадает большое количество жидкости. Вследствие блокирования этой жидкостью перфорации стакана нарушается режим устойчивой работы аппарата.

Резкое увеличение нагрузки по газу приводит к интенсивному дроблению жидкости на мелкие капли, которые образуют в потоке туман. Большая часть этих мелких капель уносится газом через перфорации в стакане в полость ротора и из нее в патрубок выхода газа. Частично недостаток устранен в известном аппарате для очистки газа от примесей, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубком выхода газа и штуцером сброса жидкости в ротор, выполненный в виде перфорированного стакана с установленной в нем коаксиально перфорированной обечайкой (Информационный листок АО "ЛЕННИИХИММАШ", 1995).

При резких пульсациях нагрузки наружной стенкой обечайки задерживается основная масса капель, попавших в кольцевое пространство между стаканом и обечайкой через перфорации в стакане. Однако накопление жидкости в кольцевом пространстве ротора приводит к нарушению устойчивой работы аппарата и снижению качества очистки.

Задачей изобретения является повышение качества очистки при резких пульсациях нагрузок в аппарате для очистки газа от примесей, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубком выхода газа и штуцером сброса жидкости и ротор, выполненный в виде перфорированного стакана с установленной в нем коаксиально перфорированной обечайкой. Задача решается тем, что на боковой стенке перфорированного стакана и перфорированной обечайки ротора выполнены гофры, при этом перфорации стакана расположены на вершинах гофр, а перфорации обечайки во впадинах между гофрами.

Новым является то, что гофры расположены с наклоном к образующей соответственно стакана и обечайки.

На фиг. 1 изображен аппарат для очистки газа от примесей; на фиг. 2 - разрез A A на фиг. 1.

Аппарат для очистки газа от примесей содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2, патрубком 3 выхода газа и штуцером 4 сброса жидкости, горизонтальную перегородку 5 и ротор, выполненный в виде перфорированного стакана 6 с гофрами 7 на его боковой стенке. В стакане 6 коаксиально установлена перфорированная обечайка 8 с гофрами 9 на боковой стенке. Перфорации стакана 6 расположены на вершинах гофр 7, а перфорации обечайки 8 во впадинах между гофрами 9. Гофры 7 и 9 расположены с наклоном к образующим соответственно стакана 6 и обечайки 8.

Верхний конец вала 10 ротора размещен на подшипниках 11 в стаканчике 12, смонтирован на горизонтальной перегородке 5.

В горизонтальной перегородке 5 выполнены отверстия 13, сообщающие полость ротора с пространством корпуса 1 над перегородкой 5.

Аппарат работает следующим образом.

Содержащий жидкие примеси газ поступает через патрубок 2 тангенциально в пространство корпуса 1 под перегородкой 5, в котором приобретает винтовое нисходящее движение. Возникающая при вращении потока центробежная сила отбрасывает примеси на стенку корпуса 1, с которой они скатываются вниз, и через штуцер 4 удаляются из аппарата.

Винтовой поток газа в корпусе 1, воздействуя на наружную стенку перфорированного стакана 6, вращает ротор. Наличие гофр 7 на стакане 6 обеспечивает более интенсивное вращение ротора от потока.

Капли жидкости, сталкивающиеся с наружной стенкой стакана 6 вращающегося ротора, отбрасываются к периферии аппарата.

При обтекании потоком газа гофр 7 стакана 6 во впадинах гофр возникают вихревые токи. Капли, попавшие в поле действия этих вихревых токов, отбрасываются на стенку впадин гофр 7 и по этой стенке скатываются вниз. Расположение гофр 7 с наклоном к образующей стакана 6 обеспечивает интенсивное скатывание примесей вниз по винтовым каналам впадин гофр.

Расположение перфораций стакана 6 на вершинах гофр 7 исключает передавливание газом стекающей вниз по винтовым каналам впадин гофр пленки жидкости в кольцевое пространство между стаканом 6 и обечайкой 8 ротора.

Мелкие капли, находящиеся в газе в виде тумана, уносятся потоком газа через перфорации стакана 6 в кольцевое пространство между стаканом и обечайкой 8. Из этого пространства газ поступает через перфорации обечайки 8 в приосевую зону ротора, в которой поток приобретает восходящее винтовое движение. В приосевой зоне ротора капли отбрасываются центробежной силой на внутреннюю стенку обечайки 8, скатываются в винтовые каналы обечайки и по ним на дно ротора. Вихревые токи, возникающие с внутренней стенки впадин гофр 9 обечайки 8, способствуют интенсивному осаждению капель в винтовые каналы.

Расположение перфораций обечайки 5 во впадинах гофр 9 исключает унос капель с винтовых каналов обечайки.

Расположение гофр 9 с наклоном к образующей обечайке 8 обеспечивает интенсивное стекание примесей по винтовым каналам обечайки на дно ротора.

Окончательно очищенный от примесей газ уходит из полости ротора через отверстия 13 в перегородке 5 вверх корпуса 1 и через патрубок 3 выходит из аппарата.

Силы трения, возникающие при вращении вала 10 ротора в подшипниках 11, малы по сравнению с касательной силой давления потока газа на стенку гофрированного стакана 6, что обеспечивает легкое и надежное вращение ротора от потока.

При резком повышении нагрузки по жидкости увеличивается количество примесей, попадающих на наружную стенку стакана 6. С гофр 7 эти примеси скатываются в винтовые каналы стакана 6, по которым они интенсивно сбрасываются вниз, не попадая в полость ротора.

Резкое повышение нагрузки по газу приводит к резкому увеличению частоты вращения ротора и интенсификации центробежной сепарации примесей как снаружи ротора, так и в его полости. Как показали экспериментальные испытания заявляемого аппарата, для очистки газа от примесей на системе воздух вода содержание жидкости в очищенном газе в диапазоне изменения нагрузок по газу 50 250 м³/ч и по жидкости 0,02 0,120 м³/ч не обнаружено.

Использование: очистка попутного нефтяного газа от жидких примесей. Сущность изобретения: в вертикальном цилиндрическом корпусе с тангенциальным входным патрубком, патрубком выхода газа, штуцером сброса жидкости и горизонтальной перегородкой установлен ротор, выполненный в виде перфорированного стакана с гофрами и коаксиально установленной в стакане перфорированной обечайкой с гофрами. Перфорации стакана расположены на вершинах гофр, а перфорации обечайки - во впадинах между гофрами. Гофры расположены с наклоном к образующим соответственно стакана и обечайки. Наличие гофр на стакане и обечайке обеспечивает повышение качества очистки в условиях резких пульсаций нагрузок за счет более интенсивного вращения ротора от потока и центробежной сепарации примесей во впадинах между гофрами. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат для очистки газа от примесей, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, патрубком выхода газа и штуцером сброса жидкости и ротор, выполненный в виде перфорированного стакана с установленной в нем коаксиально перфорированной обечайкой, отличающийся тем, что на боковой стенке перфорированного стакана и перфорированной обечайки ротора выполнены гофры, при этом перфорации стакана расположены на вершинах гофр, а перфорации обечайки во впадинах между гофрами. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что гофры расположены с наклоном к образующей соответственно стакана и обечайки.