ФИЛЬТР-КОАЛЕСЦИРУЮЩИЙ ПАТРОН Российский патент 2006 года по МПК B01D27/00 

Изобретение относится к конструкциям фильтр-коалесцирующих патронов, предназначенных для очистки от твердых частиц, 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 фильтр-коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем внутренние и наружные опорные элементы, между которыми размещен коалесцирующий материал. В отличие от общеизвестных опорных элементов из перфорированных круглыми отверстиями цилиндров опорные элементы выполнены в виде вязанного сетчатого рукава, уложенного по винтовой спирали (авторское свидетельство СССР №850142, МПК³ В 01 D 27/00), при этом каркас может быть выполнен сплюснутым с перекрытием у вершины (патент СССР №1329807, МПК⁴ B 01 D 53/20). Преимуществом указанных фильтр-патронов является их низкое гидравлическое сопротивление.

Недостатком этих устройств является неравномерность загрузки фильтр-патронов по их длине отделяемыми примесями, особенно при больших соотношениях длины патрона к его диаметру и при отделении частиц с большой плотностью, при этом уменьшается живое сечение коалесцирующего патрона, снижается его производительность и увеличивается его гидравлическое сопротивление. При больших скоростях фильтруемых потоков, например:

- при внутренней подаче очищаемого потока в фильтр-коалесцирующий патрон частицы из-за большей массы на единицу объема, чем основного потока направляются силами инерции в тупиковую зону, где и отлагаются, забивая поверхность фильтр-патрона в этой части;

- при наружной подаче очищаемого потока на фильтр-патрон частицы по инерции пролетают вдоль поверхности к тарелке крепления и забивают наружную сторону патрона со стороны открытого торца.

Неравномерность работы фильтр-патрона сокращает срок его службы и снижает эффективность работы (фильтрации и коалесценции).

Известен фильтр-коалесцирующий патрон по патенту РФ №2180257, кл. В 01 D 27/06, бюл. №7, 10.03.2002, в котором частично устранены вышеуказанные недостатки за счет применения в качестве опорных элементов просечно-вытяжных сеток с большим живым сечением. Такое техническое решение незначительно снижает его гидравлическое сопротивление за счет чего незначительно увеличивается срок службы, однако, основной недостаток по неравномерности забивания примесями фильтр-патрона по его длине остается, что не позволяет применить это техническое решение для изготовления фильтр-коалесцирующих патронов с большим соотношением длины к его диаметру (до 10 и более).

Целью изобретения является увеличение срока службы фильтр-коалесцирующих патронов за счет более равномерной загрузки отделяемыми примесями по длине при снижении гидравлического сопротивления на весь период работы патрона.

Указанная цель достигается тем, что в фильтр-коалесцирующем патроне, состоящем из пористого материала, закрепленного между опорными перфорированными элементами и крышками, в котором по крайней мере один из опорных элементов выполнен из просечно-вытяжного материала, опорный элемент выполнен из просечно-вытяжного листа с расположением кромок просечек по окружности, а каналы просечек от торцов патрона направлены в разные стороны и ориентированы в направлении его образующей, а также тем, что длина части патрона с однонаправленными каналами равна 1/3-1/2 длины патрона, а каналы просечек развернуты открытой частью навстречу очищаемому потоку и тем, что переходы направлений просечек в различных опорных элементах смещены друг относительно друга по длине патрона.

Такое техническое решение позволяет увеличить гидравлическое сопротивление тупиковой части коалесцирующего патрона, куда стремятся отделяемые частицы за счет сил инерции, и уменьшить гидравлическое сопротивление патрона на входе потока. Изменение гидравлического сопротивления по длине патрона достигается перераспределение фильтруемого потока и более равномерная загрузка по его длине.

Заявителю не известны из существующего уровня техники коалесцирующие патроны, в которых повышение эффективности и срока их службы достигалось бы подобным образом.

На фиг.1 изображен фильтр-коалесцирующий патрон с внутренней подачей очищаемого потока.

На фиг.2 изображен многослойный фильтр-коалесцирующий патрон с наружной подачей очищаемого потока.

Фильтр-коалесцирующий патрон (фиг.1) состоит из внутреннего опорного элемента 1, соосно расположенного наружного элемента 2, кольцевой крышки 3 и глухой крышки 4, между деталями 1, 2, 3, 4 расположен пористый материал 5. Внутренний опорный элемент 1 выполнен из просечно-вытяжного листа с расположением кромок 6 каналов просечек 7 и 8 по окружности, причем каналы 8 ориентированы к кольцевой крышке 3 (к входу потока), а каналы 7 к крышке 4 - тупиковой зоне патрона.

Опорный элемент 2 может быть выполнен из просечно-вытяжной или рукавной вязаной сетки.

На фиг.2 изображен многослойный фильтр-коалесцирующий патрон с наружной подачей очищаемого потока, который состоит из трех опорных перфорированных элементов, внутри него 9, промежуточного 10 и наружного 11. Промежуточный опорный элемент разделяет пористый материал 12 и 13 различной структуры плотности. При этом каналы 14 среднего опорного элемента 10 и каналы 15 внутреннего элемента развернуты в сторону подачи фильтрующего потока, а каналы 16 и 17 около решетки крепления развернуты в обратную сторону в направлении образующей патрона.

Фильтр-коалесцирующий патрон работает следующим образом. Исходную (например, газожидкостную смесь подают в фильтр-коалесцирующий патрон (фиг.1) или на фильтр-коалесцирующий патрон (фиг.2). В тупиковых зонах, куда стремятся отделяемые частицы, каналы 7 (фиг.1) и каналы 16, 17 (фиг.2) развернуты от направления подачи разделяемого потока, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку в этих частях и снижает его расход, а каналы 8 (фиг.1) и 14, 15 (фиг.2) развернуты навстречу потоку, что увеличивает расход фильтруемого потока и его скорость в месте подачи и перераспределяет в эту часть отделяемые частицы. Поток, проходя через пористый слой 5 (фиг.1) и 12, 13 (фиг.2), укрупняет частицы жидкости и механические примеси отделяются с учетом объемов перераспределенных потоков.

За счет гидродинамического перераспределения очищаемого потока по длине фильтр-коалесцирующего патрона улучшается его равномерность загрузки примесями, чем увеличивается срок его службы и повышается эффективность.

Изобретение относится к конструкциям фильтр-коалесцирующих патронов, предназначенных для очистки от твердых частиц, мелкодисперсных капель жидкости, их сепарации или коалесценции из газовых или жидкостных потоков и может найти применение в нефтяной, газовой и химической промышленности. Техническим результатом является увеличение срока службы и повышение эффективности фильтра. Фильтр состоит из пористого материала, закрепленного между опорными перфорированными элементами и крышками, причем по крайней мере один из опорных элементов выполнен из просечно-вытяжного листа с расположением кромок просечек по окружности. Каналы просечек от торцов патрона направлены в разные стороны, при этом каналы, ориентированные открытой частью навстречу очищаемому потоку, расположены около входа потока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фильтр-коалесцирующий патрон, состоящий из пористого материала, закрепленного между опорными перфорированными элементами и крышками, в котором по крайней мере один из опорных элементов выполнен из просечно-вытяжного материала, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен из просечно-вытяжного листа с расположением кромок просечек по окружности, а каналы просечек торцов патрона направлены в разные стороны, при этом каналы, ориентированные открытой частью навстречу очищаемому потоку, расположены около входа потока.2. Фильтр-коалесцирующий патрон по п.1, отличающийся тем, что длина части патрона с однонаправленными каналами равна 1/3-1/2 длины патрона.3. Фильтр-коалесцирующий патрон по п.1, отличающийся тем, что переходы направлений просечек в различных опорных элементах смещены друг относительно друга по длине патрона.