КОАЛЕСЦИРУЮЩИЙ ПАТРОН Российский патент 2005 года по МПК B01D27/00 B01D46/00 B01D17/02 

Изобретение относится к конструкциям фильтр-патронов, предназначенных для очистки от мелкодисперсных капель жидкости, их сепарации, фильтрации или коалесценции из газовых или жидкостных потоков в абсорберах, сепараторах, фильтрах, разделителях несмешивающихся жидкостей и других аппаратах, и может найти применение в нефтяной, химической и газовой промышленности.

Известен коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем внутренние и наружные опорные элементы, между которыми размещен коалесцирующий материал. Опорные элементы выполнены в виде вязаного сетчатого рукава, уложенного по винтовой спирали (авторское свидетельство СССР №850142, МПК³ B 01 D 27/00), при этом каркас может быть выполнен сплюснутым с перекрытием у вершины (патент СССР №1329807, МПК⁴ B 01 D 53/20).

Недостатком этих устройств является то, что при очистке от мелкодисперсных капель жидкости происходит укрупнении капель и накопление жидкости в коалесцирующем материале, при этом уменьшается живое сечение коалесцирующего патрона, его производительность и увеличивается его гидравлическое сопротивление, что ведет к необходимости увеличения толщины опорной решетки, на которой размещены патроны, увеличению высоты гидравлических затворов и высот аппаратов.

Указанные недостатки частично устранены в техническом решении на фильтр-патрон по патенту РФ №2153918, МПК⁷ В 01 D 46/02 (прототип) за счет установки на входе фильтр-патрона рукава из пористого материала, а между слоями - полос из полимерной пленки, ориентированных вдоль фильтр-патрона и выполняющих функцию дренажных элементов. Эти дренажные элементы (полосы из полимерной пленки) незначительно уменьшают жидкостную нагрузку на коалесцирующий материал, сокращая сроки заполнения его жидкостью. Однако дренажные элементы из полос полимерной пленки не могут накапливать и дренировать значительное количество жидкости из-за отсутствия в них пор, поэтому излишек жидкости в виде капель срывается с них и попадает на коалесцирующий материал, т.е. они не предотвращают накопление жидкости в слое коалесцирующего материала, а следовательно, не снижают гидравлическое сопротивление фильтр-патрона.

Целью изобретения является повышение производительности и эффективности коалесцирующего патрона и снижение его гидравлического сопротивления.

Указанная цель достигается тем, что дренажные элементы выполнены из пористого жгута с пористостью больше пористости коалесцирующего материала, расположены перед слоями и (или) между слоями, за слоями коалесцирующего материала и направлены:

- по винтовым спиралям в горизонтально расположенных коалесцирующих патронах;

- по прямым или волновым линиям в направлении образующих патронов, причем в смежных слоях их проекции пересекаются в вертикально расположенных патронах.

При этом пористые жгуты выполнены из металлической вязаной рукавной сетки.

Выполнение коалесцирующего патрона, таким образом, позволило исключить накопление жидкости в коалесцирующем материале за счет постоянного ее отвода через пористые жгуты - крупноячеистые дренажные элементы ("фитили"), соприкасающиеся с этим материалом, что снижает гидравлическое сопротивление патронов, повышает их производительность и эффективность за счет увеличения рабочих поверхностей и рабочих объемов коалесцирующего материала.

Заявителю не известны из существующего уровня техники коалесцирующие патроны, в которых снижение гидравлического сопротивления, повышение их эффективности и производительности достигалось бы подобным образом.

На фиг.1 изображен коалесирующий патрон для горизонтальной установки в аппарате мсположением дренажного элемента - пористого жгута по цилиндрической винтовой спирали между слоями коалесцирующего (фильтрующего) материала.

На фиг.2 изображен коалесцирующий патрон для вертикальной установки в аппарате с расположением пористого жгута по волновым линиям в направлении образующих патрона, между коалесцирующими (фильтрующими) слоями и на его поверхности, причем в смежных слоях они перекрещиваются.

Коалесцирующий патрон состоит из перфорированного каркаса 1 с фланцами 2 по торцам. На перфорированном каркасе 1 расположена сетка 3, поверх которой расположен коалесцирующий (фильтрующий) материал 4, например, из стекломатов, сверху которого намотан по винтовой спирали или по волновой линии пористый жгут 5 из вязаного сетчатого рукава, поверх жгута 5 уложен слой коалесцирующего (фильтрующего) материала 6, например, из нетканого синтетического материала, закрепленного сеткой 7, (фиг.1) и/или пористым жгутом 8 (фиг.2).

Пористые жгуты в смежных слоях уложены так, что их проекции в плане пересекаются.

Коалесцирующий патрон работает следующим образом.

Исходную (например, газожидкостную) смесь подают, например, снаружи во внутрь патрона (фиг.2), где она проходит 1-ю стадию коалесценции и фильтрации на сетке 7 и слое 6, с образованием укрупненных капель жидкости. Часть укрупненных капель жидкости стекает по сетке 7, а основная часть - по наклонно расположенным пористым жгутам 5. Газожидкостной поток без жидкости, отделенной на 1-й стадии, поступает на 2-ю стадию коалесценции и фильтрации в слой 4, где вновь происходит укрупнение капель жидкости. При этом газовый поток окончательно очищается, а укрупненные капли жидкости под действием сил гравитации стекают по сетке 3 и перфорированному каркасу 1.

Разделение исходной смеси с помощью коалесцирующего патрона может вестись и при подаче ее внутрь с отбором с наружной поверхности.

Аналогично коалесцирующий патрон работает и при подаче исходной смеси в виде эмульсии - легкая жидкая фаза/тяжелая жидкая фаза.

Применение в качестве гибких дренажных элементов пористых жгутов со свободным объемом больше свободного объема коалесцирующего материала, например, из рукавной вязаной сетки и расположенных перед слоями и (или) между слоями, за слоями коалесцирующего (фильтрующего) материала под некоторым углом к вертикали увеличивает производительность, эффективность коалесцирующего патрона, снижает его гидравлическое сопротивление за счет эффективного отвода жидкости с коалесцирующего слоя и увеличения его рабочего объема. Расположение пористых жгутов по винтовым спиралям или волновым линиям исключает неравномерность накопления жидкости по вертикали; в обычных конструкциях количество жидкости увеличивается по вертикали сверху вниз; в предложенной конструкции жидкость отводится равномерно с каждого витка спирали и с каждого ее захода.

Коалесцирующий патрон относится к конструкциям фильтр-патронов, предназначенных для очистки от мелкодисперсных капель жидкости, их сепарации, фильтрации или коалесценции из газовых или жидкостных потоков в абсорберах, сепараторах, фильтрах, разделителях несмешивающихся жидкостей и других аппаратах, и может найти применение в нефтяной, химической и газовой промышленности. Коалесцирующий патрон содержит каркас с коалесцирующим материалом и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы, причем гибкие дренажные элементы выполнены из пористого жгута со свободным объемом больше свободного объема коалесцирующего (фильтрующего) материала и расположены перед слоями и/или между слоями, за слоями этого материала по винтовой спирали или волновым линиям: при горизонтальном расположении патронов - по винтовой спирали; при вертикальном расположении патронов - по волновым линиям, а проекции пористых жгутов в различных слоях расположения перекрещиваются. При этом пористые жгуты выполнены из металлической вязаной рукавной сетки. Техническим результатом является повышение производительности и эффективности коалесцирующего патрона и снижение его гидравлического сопротивления. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы и коалесцирующий материал, отличающийся тем, что гибкие дренажные элементы выполнены из пористого жгута со свободным объемом больше свободного объема коалесцирующего материала и расположены перед слоями, и/или между слоями, за слоями этого материала по винтовой спирали или волновым линиям.2. Коалесцирующий патрон по п.1, отличающийся тем, что пористый жгут выполнен из вязанной рукавной сетки.3. Коалесцирующий патрон по п.1, отличающийся тем, что пористые жгуты расположены: по винтовой спирали при горизонтальном расположении патронов, по волновым линиям при вертикальном расположении патронов.4. Коалесцирующий патрон по п.1, отличающийся тем, что проекции пористых жгутов в различных слоях расположения перекрещиваются.