ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2010 года по МПК B01D3/00 B01D3/32 

Изобретение относится к газораспределителям, используемым в газовых сепараторах для проведения процессов отделения жидкой фазы от газовой и насадочных колонных аппаратах для проведения массообменных процессов в системе газ-жидкость, таких как ректификация, абсорбция, и может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности.

Известно устройство для распределения газовых и жидкостных потоков по сечению аппарата и сепарации жидкости от газового потока, включающее перфорированную обечайку, установленную внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, перекрытым в верхней части перегородкой, на обечайке против перфорации размещены вертикально-ориентированные ряды пористых объемных элементов, перекрывающих каналы перфорации, а зазор между обечайкой и корпусом и верх обечайки перекрыты полуглухой тарелкой с патрубками для прохода газа, соединенными с внутренней полостью обечайки.

Преимущественное выполнение:

обечайка в нижней части снабжена гидрозатвором или частично перекрыта;

обечайка выполнена из плоских элементов, замкнутых корпусом аппарата (см. RU Патент 2279302, МПК В01D 3/32, В01D 53/18 (2006.01), 2006).

Недостатками известного устройства являются повышенное гидравлическое сопротивление устройства, связанное с наличием большого числа местных сопротивлений, недостаточная степень сепарации мелкодисперсных потоков, громоздкость и повышенная материалоемкость, сложность изготовления и монтажа.

Известно газораспределительное устройство, предназначенное для распределения газового потока по сечению аппарата, и может быть использовано в массообменных, сепарационных и фильтрационных аппаратах, выполненное в форме цилиндра с перфорированным основанием и установлено внутри корпуса аппарата эксцентрично относительно его оси против патрубка ввода газа с зазором к корпусу аппарата, а перфорированное основание расположено ниже патрубка ввода газа, на основании установлена цилиндрическая обечайка, которая соединена с корпусом перегородкой, расположенной выше патрубка ввода газа, при этом обечайка выполнена с каналами, имеющими переменное сечение для прохода газа, уменьшающееся к оси расположения патрубка входа газа.

Преимущественное выполнение:

обечайка выполнена каплевидной формы с ориентацией острой кромки образующей в сторону патрубка входа газа и размещена эксцентрично относительно оси аппарата; обечайка у патрубка входа газа разделена продольной перегородкой, концы которой пропущены через противоположные каналы и отбортованы в сторону патрубка входа газа (см. RU Патент 1643030 А1, МПК В01D 3/20, 1991).

Недостатками этого устройства являются недостаточная степень сепарации мелкодисперсных потоков, сложность и громоздкость конструкции устройства, сложность монтажа.

Наиболее близким по технической сущности является газораспределительное устройство, предназначенное для равномерного распределения газа по сечению аппарата, и может быть использовано в насадочных колонных аппаратах и в газовых сепараторах, которое снабжено перфорированным основанием, устройство установлено внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, а перфорированное основание расположено ниже патрубка ввода газа, газораспределительное устройство выполнено в виде треугольной призмы, на боковых сторонах которой установлены блоки из вертикальных гофрированных листов, гофры которых расположены под углом к горизонту, а в смежных листах блока гофры выполнены перекрестно (см. RU Патент 2329849, МПК В01D 3/00, B01D 3//32 (2006.01), 2006).

Недостатками устройства являются неравномерное распределение газового потока по сечению аппарата и недостаточная степень сепарации мелкодисперсных потоков при больших значениях фактора скорости (w>40) в патрубке ввода газовой смеси, что связано с конструктивными особенностями устройства и вторичным диспергированием и уносом отсепарированных дисперсных частиц.

Задачей изобретения является равномерное распределение газового потока по сечению аппарата и повышение качества сепарации мелкодисперсных потоков при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси.

Техническая задача решается тем, что газораспределительное устройство, установленное внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу и выполненное в виде многоугольной призмы, на боковых сторонах которой установлены блоки из гофрированных листов, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно, устройство выполнено в виде шестиугольной призмы, которая имеет соосно расположенный внутренний цилиндр, имеющий щели или перфорацию, цилиндр по длине разделен на секции кольцевыми дисками с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа.

Преимущественное выполнение, когда пространство между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром заполнено нерегулярной насадкой.

Решение технической задачи позволяет улучшить равномерность распределения газовой фазы по сечению аппарата и повысить качество сепарации мелкодисперсных потоков при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси.

На Фиг.1 изображен вид на газораспределительное устройство со стороны патрубка ввода газа, на Фиг.2 изображено газораспределительное устройство в аксонометрии, на Фиг.3 изображено газораспределительное устройство в аппарате.

Газораспределительное устройство выполнено в виде шестиугольной призмы 1 и установлено против патрубка ввода газа 2 с зазором к корпусу аппарата 3, на боковых сторонах призмы установлены блоки 4 из гофрированных листов 5, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно, шестиугольная призма имеет соосно расположенный внутренний цилиндр 6, имеющий щели или перфорацию 7, внутренняя часть цилиндра по длине разделена на секции 8 кольцевыми дисками 9 с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа, пространство между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром при преимущественном выполнении заполнено нерегулярной насадкой 10.

Предлагаемое газораспределительное устройство работает следующим образом.

Газовую фазу с содержащимися в ней дисперсными частицами подают радиально через патрубок ввода газа 2 в газораспределительное устройство, корпус которого выполнен в виде шестиугольной призмы. Поток газа с высоким значением фактора скорости через патрубок ввода газа 2 подают в газораспределительное устройство, где он попадает в секции 8 соосно расположенного внутреннего цилиндра 6, образованные кольцевыми дисками 9 с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа. Далее поток через щели или перфорацию 7 внутреннего цилиндра 6 проходит в блоки 4, выполненные из гофрированных листов 5, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно. Кромки гофрированных листов 5 разделяют поток газа на входе в блоки на отдельные струи, которые, проходя между листами, обтекают гофры, при этом под действием инерционных сил на поверхности листов происходит осаждение дисперсных частиц и образование жидкой пленки, которая под действием гравитационных сил стекает вниз.

В секциях 8, благодаря кольцевым дискам 9 с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа 2, происходит выравнивание профиля скорости газа, а призматическая форма распределительного устройства позволяет равномерно распределить поток газа по сечению аппарата 3. Большое проходное сечение блоков 4 значительно снижает фактор скорости газа, что предотвращает вторичное диспергирование образовавшейся на гофрированных листах пленки жидкости и улучшает качество сепарации мелкодисперсных частиц.

В случае заполнения пространства между шестигранной призмой и внутренним цилиндром нерегулярной насадкой 10 происходит более равномерное распределение газового потока. При этом под действием инерционных сил на поверхности насадочных элементов происходит осаждение дисперсных частиц и образование жидкой пленки, которая под действием гравитационных сил стекает вниз.

Устройство легко монтируется из составных частей, что позволяет подавать его в аппарат через люк и устанавливать устройство в новые и существующие аппараты.

Таким образом, заявляемая конструкция газораспределительного устройства позволяет равномерно распределить газовый поток и улучшить качество сепарации мелкодисперсных частиц жидкости при больших значения фактора скорости путем выравнивания поля скорости газового потока и снижения его скорости на выходе из устройства за счет существенного увеличения поверхности осаждения и проходного сечения устройства для газового потока.

Заявляемый объект прошел промышленные испытания в газовом сепараторе и показал хорошие результаты.

Изобретение предназначено для использования в газодобывающей, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности. Газораспределительное устройство, установленное внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, выполнено в виде шестиугольной призмы, которая имеет соосно расположенный внутренний цилиндр, имеющий щели или перфорацию. Цилиндр по длине разделен на секции кольцевыми дисками с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа. На боковых сторонах призмы установлены блоки из гофрированных листов, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно. Пространство между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром может быть заполнено нерегулярной насадкой. Технический результат: равномерное распределение газового потока по сечению аппарата и повышение качества сепарации мелкодисперсных потоков при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газораспределительное устройство, установленное внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу и выполненное в виде многоугольной призмы, на боковых сторонах которой установлены блоки из гофрированных листов, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде шестиугольной призмы, которая имеет соосно расположенный внутренний цилиндр, имеющий щели или перфорацию, цилиндр по длине разделен на секции кольцевыми дисками с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа.

2. Газораспределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что пространство между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром заполнено нерегулярной насадкой.