НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к насосно-эжекторным установкам для создания вакуума.

Известна насосно-эжекторная установка, содержащая жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к источнику откачиваемой среды, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к дренажной системе (см., книгу Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. Струйные аппараты, Москва, Энергия, 1970, с.215).

Основным недостатком данной насосно-эжекторной установки является ее низкая эффективность.

Наиболее близкой к описываемой по технической сущности и достигаемому результату является насосно-эжекторная установка, содержащая вакуумный сепаратор, насос, подключенный входом к вакуумному сепаратору, входной жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к источнику откачиваемой газообразной среды, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к вакуумному сепаратору и откачивающий жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к вакуумному сепаратору и выходом - к выходному сепаратору (см. , RU, патент, 2084707, кл. F 04 F 5/54, 1997).

Данная насосно-эжекторная установка предназначена для создания и поддержания вакуума, преимущественно в ректификационных колоннах. Интенсификация работы установки достигается за счет создания двух автономных ступеней откачки. Однако создание двух автономных ступеней откачки привело к тому, что во второй ступени, где поддерживается давление более высокое, чем в первой ступени, для подачи на жидкостной вход жидкостно-газового эжектора используется жидкая среда насыщенная растворенным в ней газов в значительно большей степени, чем жидкая среда первой ступени откачки, что в значительной степени снижает эффективность используемого во второй ступени жидкостно-газового эжектора и, как следствие, ведет к увеличению потребления энергии для достижения требуемой производительности по откачке газообразной среды из вакуумного сепаратора. Кроме того, использование двух автономных контуров циркуляции жидкой рабочей среды требует использования двух отдельных насосов для подачи на жидкостной вход эжекторов жидкой рабочей среды, что усложняет, в случае необходимости переброску жидкой рабочей среды из одного контура циркуляции в другой контур циркуляции.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение экономичности работы насосно-эжекторной установки за счет использования на всех ступенях откачки жидкой рабочей среды с минимальным количеством растворенного в ней газа.

Указанная задача решается за счет того, что в насосно-эжекторной установке содержащей вакуумный сепаратор, насос, подключенный входом к вакуумному сепаратору, входной жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к источнику откачиваемой газообразной среды, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к вакуумному сепаратору и откачивающий жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к вакуумному сепаратору и выходом - к выходному сепаратору, последний снабжен линией отвода жидкости, посредством которой выходной сепаратор подключен к вакуумному сепаратору, при этом жидкостным входом откачивающий жидкостно-газовый эжектор подключен к выходу насоса.

Установка может быть снабжена выходным жидкостно-газовым эжектором и конечным сепаратором, при этом газовым входом выходной жидкостно-газовый эжектор подключен к выходному сепаратору, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к конечному сепаратору и последний выходом жидкости подключен к вакуумному сепаратору.

Кроме того, установка может быть снабжена теплообменником-холодильником, который установлен со стороны входа в насос.

Было установлено, что существенное влияние на работу насосно-эжекторной установки оказывает состояние жидкой рабочей среды, которую подают насосом в сопло жидкостно-газового эжектора через его жидкостной вход. В первую очередь речь идет о наличии растворенного в жидкой рабочей среде газа.

В известной, наиболее близкой к изобретению, насосно-эжекторной установке, как отмечалось выше, в сопло жидкостно-газового эжектора подается из выходного сепаратора жидкая рабочая среда, которая находится под давлением превышающим давление в вакуумном сепараторе, что и является причиной более низкой производительности этого эжектора. Это является результатом того, что при достижении эжектором в приемной камере давления равного давлению насыщенных паров растворенного в этой жидкости газа он начинает выделяться из жидкости и, как следствие, производительность эжектора по откачиваемому газу снижается, так как эжектор кроме откачиваемого газа должен откачивать и газ, который выделился из жидкой рабочей среды.

В описываемой в настоящем изобретении насосно-эжекторной установке жидкая рабочая среда в сопла всех эжекторов насосно-эжекторной установки подается из вакуумного сепаратора, жидкая рабочая среда из сепараторов последующих ступеней откачки перед подачей ее в сопла соответствующих эжекторов поступает в вакуумный сепаратор, где предварительно дегазируется. Как следствие в сопла всех эжекторов поступает через их жидкостные входы только дегазированная при более низком давлении жидкая рабочая среда, что дает возможность откачивать большее количество газа, либо откачивать то же количество газа, что и в установке-прототипе, но с меньшими энергетическими затратами.

Таким образом достигается выполнение поставленной в изобретении задачи - повышение экономичности работы насосно-эжекторной установки.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемой насосно-эжекторной установки.

Насосно-эжектроная установка содержит вакуумный сепаратор 1, насос 2, подключенный входом к вакуумному сепаратору 1, входной жидкостно-газовый эжектор 3, подключенный газовым входом к источнику 4 откачиваемой газообразной или парогазовой среды, жидкостным входом подключенный к выходу насоса 2 и выходом подключенный к вакуумному сепаратору 1 и откачивающий жидкостно-газовый эжектор 5, подключенный газовым входом к вакуумному сепаратору 1 и выходом - к выходному сепаратору 6, а последний снабжен линией (магистралью) 10 отвода жидкости, посредством которой выходной сепаратор 6 подключен к вакуумному сепаратору 1. Жидкостной вход откачивающего жидкостно-газового эжектора 5 подключен к выходу насоса 2.

Кроме того, установка может быть снабжена третьей ступенью откачки, включающей выходной жидкостно-газовый эжектор 7 и конечный сепаратор 8, причем газовый вход выходного жидкостно-газового эжектора 7 подключен к выходному сепаратору 6, его жидкостной вход подключен к выходу насоса 2 и его выход подключен к конечному сепаратору 8, а последний выходом жидкости подключен к вакуумному сепаратору 1. Установка может также быть снабжена теплообменником-холодильником 9, который может быть установлен со стороны входа в насос 2 между последним и вакуумным сепаратором 1.

Установка работает следующим образом.

Насос 2 подает жидкую рабочую среду, например воду или какую-либо углеводородосодержащую жидкость, например газойль, в сопла эжекторов 3, 5, 7 через их жидкостные входы. Жидкая рабочая среда, истекая из сопла входного жидкостно-газового эжектора 3, откачивает газообразную или парогазовую среду из источника 4 этой среды, например, из ректификационной колонны. Во входном жидкостно-газовом эжекторе 3 жидкая рабочая среда смешивается с откачиваемой средой, причем при определенных условиях, например, при наличии в откачиваемой среде легкоконденсируемых компонентов, последние могут частично или полностью конденсироваться в жидкой рабочей сред. Одновременно в эжекторе 3 за счет энергии жидкой рабочей среды газообразная среда сжимается. Из эжектора 3 полученная в нем газожидкостная смесь поступает в вакуумный сепаратор 1, где жидкая рабочая среда отделяется от откаченного с ее помощью газа, причем в сепараторе 1, как правило, завершается процесс конденсации в жидкой рабочей среде легкоконденсируемых компонентов откачиваемой газообразной среды. Газ, отделившийся в сепараторе 1 от жидкой рабочей среды, откачивается откачивающим жидкостно-газовым эжектором 5, за счет чего в сепараторе 1 поддерживается требуемая величина вакуума. Жидкая рабочая среда, истекая из сопла эжектора 5, откачивает из вакуумного сепаратора 1 и одновременно сжимает откачиваемый ею газ. Полученная в откачивающем жидкостно-газовом эжекторе 5 газожидкостная смесь поступает из эжектора 5 в выходной сепаратор 6, где сжатый газ отделяется от жидкой рабочей среды и поступает потребителю для дальнейшего использования, либо на утилизацию. Жидкая рабочая среда из выходного сепаратора 6 по линии (магистрали) 10 поступает в вакуумный сепаратор 1, где она перед последующей подачей ее в сопла эжекторов 5, 7 дополнительно дегазируется. Учитывая, что давление в сепараторе 6 выше, чем в сепараторе 1 жидкая рабочая среда из сепаратора 6 в сепаратор 1 может поступать самотеком, хотя не исключен случай (на чертеже не показан), когда для подачи жидкой рабочей среде из сепаратора 6 в сепаратор 1 может быть использован какой-либо насос.

В тех случаях, когда потребителю сжатого газа требуется сжатый газ при более высоком давлении установка может быть дополнительно снабжена третьей ступенью откачки включающей выходной жидкостно-газовый эжектор 7 и конечный сепаратор 8, хотя, в общем случае, если это необходимо, число ступеней откачки может превышать описываемые три ступени откачки, причем в этом случае принцип подключения дополнительных ступеней ничем на отличается от описываемого механизма подключения и работы третьей ступени откачки. Таким образом, если это необходимо, выходной жидкостно-газовый эжектор 7 откачивает сжатый газ из выходного сепаратора 6, причем жидкая рабочая среда, истекая из сопла эжектора 7, откачивает и дополнительно сжимает откачиваемую ею газообразную среду. Из эжектора 7, полученная в нем газожидкостная смесь поступает в конечный сепаратор 8, где жидкая рабочая среда отделяется от дополнительно сжатого ею газа. Сжатый газ из конечного сепаратора 8 поступает потребителю, а жидкая рабочая среда из конечного сепаратора 8 поступает в вакуумный сепаратор 1 на дегазирование, после чего она вновь подается насосом 2 из сепаратора 1 в эжекторы 3, 5, 7. Поскольку жидкая рабочая среда в процессе работы установки может нагреваться в установке предусмотрена возможность установки теплообменника-холодильника 9 для отвода избытка тепла.

В зависимости от условий работы установки в вакуумный сепаратор 1 предусмотрена возможность подачи дополнительного количества жидкой рабочей среды, либо отвода ее избытка (например, когда в ней накапливается большое количество конденсата).

Данная установка может быть использована в химической, нефтехимической, сельскохозяйственной и ряде других отраслей.

Установка предназначена для создания вакуума. Выходной сепаратор установки снабжен линией отвода жидкости, посредством которой выходной сепаратор подключен к вакуумному сепаратору. Жидкостным входом откачивающий жидкостно-газовый эжектор подключен к выходу насоса. Установка также содержит вакуумный сепаратор, насос, подключенный входом к вакуумному сепаратору, входной жидкостно-газовый эжектор и откачивающий жидкостно-газовый эжектор. В результате повышается экономичность работы установки. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Насосно-эжекторная установка, содержащая вакуумный сепаратор, насос, подключенный входом к вакуумному сепаратору, входной жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к источнику откачиваемой газообразной среды, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к вакуумному сепаратору, и откачивающий жидкостно-газовый эжектор, подключенный газовым входом к вакуумному сепаратору и выходом - к выходному сепаратору, отличающаяся тем, что выходной сепаратор снабжен линией отвода жидкости, посредством которой выходной сепаратор подключен к вакуумному сепаратору, а жидкостным входом откачивающий жидкостно-газовый эжектор подключен к выходу насоса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена выходным жидкостно-газовым эжектором и конечным сепаратором, при этом газовым входом выходной эжектор подключен к выходному сепаратору, жидкостным входом - к выходу насоса и выходом - к конечному сепаратору, а последний по жидкости подключен к вакуумному сепаратору. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена теплообменником-холодильником, установленным со стороны входа в насос.