ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1999 года по МПК B01D45/12 

Изобретение относится к технике разделения газожидкостных потоков и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например газоперерабатывающей.

Известен центробежный сепарационный элемент, являющийся составной частью многоступенчатого центробежного сепаратора и содержащий обечайку с завихрителем, ловушкой жидкости и газоотводящим патрубком. Сепаратор снабжен осевой трубой, один конец которой размещен в полости предпоследней по ходу газа сепарационной обечайки, а другой - в выходном патрубке последней обечайки (см. авт. свид. СССР N 768432, кл. B 01 D 45/12, опубл. ОБ N 37, 1980 г.).

Недостатком известного элемента является недостаточно эффективное отделение жидкости от газа.

Общими признаками известного и предлагаемого элементов являются
- обечайка;
- завихритель;
- ловушка жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является центробежный сепарационный элемент, включающий обечайку, два последовательно установленных завихрителя с направляющими лопатками, тонкослойную насадку, размещенную между завихрителями с кольцевым зазором к обечайке, ловушку отделенной жидкости и газоотводящий патрубок (см. пат. РФ N 2052272, опуб. ОБ N 2, 1996 г.).

Недостатками известного сепарационного элемента являются высокое гидравлическое сопротивление и низкая эффективность разделения газа и жидкости из-за вторичного уноса, вызванного циркуляционными токами в центральной части закрученного потока.

Общими признаками известного и предлагаемого элементов являются
- обечайка;
- завихритель;
- ловушка отделенной жидкости.

Техническая задача заключается в повышении эффективности отделения жидкости от газа и снижении гидравлического сопротивления.

Поставленная задача достигается тем, что в центробежном сепарационном элементе, включающем обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, один торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а другой торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, кроме того, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками.

Кроме того, диаметр полого тела соответствует 0,3-0,5 диаметра обечайки, при этом герметичный торец полого тела расположен на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки отделенной жидкости, кроме того, сопло расположено над завихрителем на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, а диаметр отверстия сопла равен 0,2-0,6 диаметра полого тела.

Кроме того, газоподводящие патрубки направлены вдоль поверхности обечайки, а вход в патрубок расположен на расстоянии 0,2-0,7 высоты обечайки, считая от нижней кромки ловушки отделенной жидкости.

Размещение внутри обечайки соосно ей полого тела цилиндрической формы обеспечивает гашение кинетической энергии потока, поступающего на разделение, что устраняет вихреобразование и вторичный унос и позволяет за счет этого повысить эффективность отделения жидкости от газа.

Выполнение полого тела диаметром 0,3-0,5 диаметра обечайки позволяет снизить гидравлическое сопротивление сепарационного элемента, а также предотвращает возникновение циркуляционных токов и вторичного уноса.

Расположение герметичного торца полого тела выше обечайки на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки, и размещение газоподводящих патрубков у герметичного торца объясняют то, что при таком расположении газоподводящие патрубки не нарушают структуру центробежного поля внутри элемента.

Расположение сопла напротив завихрителя на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, объясняется тем, что на таком расстоянии окончательно формируется центробежный поток с зоной пониженного давления в центре, которое обеспечивает подачу газа извне через сопло в закрученный поток. Выполнение сопла с диаметром отверстия, равным 0,2-0,6 диаметра полого тела, обеспечивает достаточную рециркуляцию газа, что предотвращает вторичный унос жидкости.

Центробежный сепарационный элемент представлен на чертеже, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху.

Центробежный сепарационный элемент включает обечайку 1 с завихрителем 2 и ловушкой 3. Внутри обечайки 1 соосно ей установлено полое тело 4 цилиндрической формы, диаметр которого составляет 0,3-0,5 диаметра обечайки 1. Торец 5 полого тела 4 выполнен герметичным и расположен выше обечайки 1 на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки 3. Торец 6 полого тела 4 выполнен в виде сопла с диаметром отверстия, равным 0,2-0,6 диаметра полого тела 4, и расположен напротив завихрителя 2 на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки 1. Торцовая часть полого тела 4 снабжена газоподводящими патрубками 7, соединяющими внутреннюю полость тела 4 с внешним пространством. Газоподводящие патрубки 7 имеют изогнутый профиль и направлены вдоль поверхности обечайки 1. Вход в каждый патрубок 7 расположен на расстоянии 0,2-0,7 высоты обечайки 1, считая от нижней кромки ловушки 3. Суммарное сечение патрубков 7 соразмерно диаметру сопла 6.

Центробежный сепарационный элемент работает следующим образом.

Газожидкостный поток поступает внутрь элемента через вертикальные щели завихрителя 2, где под действием центробежных сил, возникающих за счет наклонного расположения лопаток завихрителя, он закручивается и делится на центральный газовый с зоной пониженного давления и периферийный газожидкостный с зоной повышенного давления. За счет размещения в центре сепарационного элемента полого тела 4 центральный газовый поток объединяется с периферийным газожидкостным, что устраняет вторичный унос, вызванный обратными токами. Жидкость под действием центробежных сил осаждается на внутреннюю поверхность обечайки 1 и потоком направляется к ловушке 3. Через щель между обечайкой 1 и ловушкой 3 жидкость с частью газа отводится из потока. Основной поток газа, отделившись от жидкости, выходит через пространство между полым телом 4 и ловушкой 3. Часть газа, вышедшего через ловушку 3 вместе с жидкостью, засасывается через патрубки 7 во внутреннюю полость тела 4 и через сопло 6 подается в зону пониженного давления центробежного поля на доочистку от капельной жидкости.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных потоков и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например газоперерабатывающей. Центробежный сепарационный элемент включает обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель. Новым является то, что внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, один торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а другой торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, кроме того, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками. Кроме того, диаметр полого тела соответствует 0,3 - 0,5 диаметра обечайки, при этом герметичный торец полого тела расположен на расстоянии, равном 0,5 - 1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки отделенной жидкости, кроме того, сопло расположено над завихрителем на расстоянии, равном 0,5 - 1,0 диаметра обечайки, а диаметр отверстия сопла равен 0,2 - 0,6 диаметра полого тела. Кроме этого, газоподводящие патрубки направлены вдоль поверхности обечайки, а вход в патрубок расположен на расстоянии 0,2-0,7 высоты обечайки, считая от нижней кромки ловушки отделенной жидкости. В устройстве обеспечивается высокая эффективность разделения. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Центробежный сепарационный элемент, включающий обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, отличающийся тем, что внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, один торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а другой торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, кроме того, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками. 2. Центробежный сепарационный элемент по п.1, отличающийся тем, что диаметр полого тела соответствует 0,3 - 0,5 диаметра обечайки, при этом герметичный торец полого тела расположен на расстоянии, равном 0,5 - 1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки отделенной жидкости, кроме того, сопло расположено над завихрителем на расстоянии, равном 0,5 - 1,0 диаметра обечайки, а диаметр отверстия сопла равен 0,2 - 0,6 диаметра полого тела. 3. Центробежный сепарационный элемент по п.1, отличающийся тем, что газоподводящие патрубки направлены вдоль поверхности обечайки, а вход в патрубок расположен на расстоянии 0,2 - 0,7 высоты обечайки, считая от нижней кромки ловушки отделенной жидкости.