СЕПАРАТОР Российский патент 1998 года по МПК B01D45/08 

Изобретение относится к устройству для отделения (сепарации) жидкой фазы из двухфазных газа (пара)-жидкостных потоков.

Известен центробежный каплеуловитель, содержащий цилиндрический корпус с входным и двумя выходными патрубками для газовой и жидкой фазы соответственно, установленный соосно в корпусе последовательно за входным патрубком конический лопастной завихритель, выполненный с равными углами закрутки, и сепарационную камеру с винтовой канавкой на внутренней поверхности корпуса.

Описанный каплеуловитель эффективен при сепарации жидкости из двухфазного потока только дисперсной и пленочной структуры.

Известно также устройство для сепарации конденсата, содержащее горизонтальный цилиндрический корпус, патрубки ввода и выпуска газожидкостной смеси, расположенные соосно корпусу, поперечный экран с козырьком и каплеулавливающие секции.

К недостаткам приведенного устройства относятся: неэффективная работа устройства в условиях снарядного (пробкового) режима газожидкостного потока, недостаточно качественный процесс сепарации, относительно высокое гидравлическое сопротивление.

Сущность данного предполагаемого изобретения заключается в том, что сепаратор имеет конический корпус, расширяющийся в сторону движения двухфазной смеси, соосные патрубки ввода газожидкостной смеси и выпуска газа, патрубок выпуска жидкости. На внутренней поверхности укреплены спиральные ребра, расположенные противоположно и симметрично относительно вертикальной осевой плоскости с углом наклона в сторону стекания жидкости и сверху вниз по ходу потока по обеим сторонам корпуса. Патрубок выпуска газа в передней части снабжен усеченным конусом, большее основание которого соединено с патрубком выпуска газа, а меньшее основание конуса расположено в зоне патрубка ввода смеси и наклонено под углом к потоку смеси. В задней части патрубок выпуска газа снабжен окном в виде щели, расположенной по образующей в верхней части патрубка в виде варианта окно снабжено направяющими щитками.

Целью данного изобретения является повышение эффективности сепарации жидкости из газожидкостного потока для любого из четырех режимов течения: пленочного, дисперсного, снарядного (пробкового), разделенного. Использовать устройство можно как на регулярно стабильном одном из перечисленных режимах, так и на потоке, который периодически перестраивается из одного любого режима в другой любой режим.

На фиг. 1 представлен вертикальный осевой разрез сепаратора; на фиг. 2 - вид со стороны оси на развертку корпуса сепаратора; на фиг. 3 - сечение "А-А" фиг.1; на фиг. 4 приведен узел "Б" по фиг.2.

Изобретение реализуется следующим образом. Корпус 1, имеющий форму усеченного конуса, со стороны меньшего основания имеет патрубок ввода газожидкостной смеси 2, а со стороны большего основания - патрубки выпуска газа 3 и жидкости 4. На внутренней поверхности корпуса 1 укреплены ребра 5 под углом α 90^o к нижней образующей (фиг.2) так, что в нижней части корпуса 1 они имеют разрывы шириной "n". Патрубок 3 введен внутрь корпуса 1 и, соединен с усеченным конусом 6, сужающийся конец которого размещен вблизи патрубка 2 и заглушено меньшим основанием 7, наклоненным к оси сепаратора на угол β. Патрубок 3 имеет окно 8, выполненное в форме щели вдоль верхней образующей на патрубке 3 с шириной щели "b". В виде варианта окно 8 сверху с обеих сторон может быть снабжено щитками 9.

Ребра 5 могут быть выполнены либо в форме прямой полосы (фиг.1), либо могут иметь верхнюю кромку, отогнутую навстречу потоку (фиг.4).

Работа сепаратора состоит в следующем. При пленочном режиме течения пленка жидкости, входя через патрубок 2 в корпус 1, натекает на ребра 5 и в результате динамического воздействия движущегося над пленкой газа стекает на нижнюю образующую корпуса 1, а далее через разрывы шириной "n" в сторону патрубка выпуска жидкости 4, после чего отводится из сепаратора. При наличии дисперсного потока или пробок состава последовательно "газ-жидкость" эти элементы потока натекают на меньшее основание 7 и отклоняются последним в нижнюю часть корпуса 1, протекая к патрубку 4 на выход из сепаратора. При этом газ в форме пузырей и свободных струй (верхняя зона объема устройства) сепарируется и поднимается вверх, чему способствует плавное снижение скорости обеих фаз из-за движения по расширяющемуся по ходу потока корпусу 1). Далее газ протекает через окно 8 и патрубок 3. Направляющие щитки 9 предотвращают попадание жидкости в окно 8 при возникновении вертикальных пульсационных всплесков конденсата в зоне патрубка 4.

Сепаратор имеет поперечные габариты и может быть встроен в действующие трубопроводы, не внося резких изменений в направлении потока и не требует дополнительных капитальных сооружений.

Гидравлическое сопротивление сепаратора по газовой фазе мало и зависит в основном от степени дросселирования в окне 8, коэффициент сопротивления которого составляет порядка 0,7 (живое сечение примерно равно живому сечению патрубков 8), а при применении щитков 9 он может снижен до ≈ 0,4.

Использованная литература:
1. SU, Авторское свидетельство N 2035971, кл. B 01 D 45/12, 1995.

SU, Авторское свидетельство N 1690807, кл. B 01 D 45/08, 1991.

Сепаратор предназначен для отделения жидкой фазы из двухфазных газо(паро)жидкостных потоков. Сепаратор содержит конический корпус, расширяющийся в сторону движения двухфазной смеси, соосные патрубки ввода газожидкостной смеси и выпуска газа, патрубок выпуска жидкости. На внутренней поверхности укреплены спиральные ребра, расположенные противоположно и симметрично относительно вертикальной осевой плоскости с углом наклона в сторону стекания жидкости и сверху вниз по ходу потока по обеим сторонам корпуса. Патрубок выпуска газа в передней части снабжен усеченным конусом, большее основание которого соединено с патрубком выпуска газа, а меньшее основание конуса расположено в зоне патрубка ввода смеси и наклонено под углом к потоку смеси. В задней части патрубок выпуска газа снабжен окном в виде щели, расположенной по образующей в верхней части патрубка, которая снабжена направляющими щитками. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Сепаратор, содержащий корпус, патрубки ввода газожидкостной смеси и выпуска газа, расположенные соосно, поперечный экран и патрубок выпуска жидкости, отличающийся тем, что корпус выполнен коническим и расширяющимся в направлении движения газожидкостной смеси, на внутренней поверхности которого укреплены спиральные ребра с углом наклона в сторону стекания жидкой фазы и сверху вниз по ходу движения потока симметрично по обеим сторонам корпуса, а патрубок выпуска газа в передней части снабжен усеченным конусом, большее основание которого соединено с патрубком выпуска, а поперечный экран выполнен в виде меньшего основания конуса, расположенного в зоне патрубка ввода смеси и наклоненного под углом к потоку смеси, а в задней части патрубок выпуска газа снабжен окном в виде щели, расположенной по образующей в верхней части патрубки. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что окно на входе потока снабжено направляющими щитками. 3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ребра выполнены с вершинами, отогнутыми навстречу потоку смеси.