Сепарирующее устройство Российский патент 2019 года по МПК B01D45/12 

Описание патента на изобретение RU2699122C1

Изобретение относится к устройствам отделения капельной жидкости, механических примесей из газового потока и может быть использовано в сепарационных и массообменных аппаратах газовой, химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности.

Известен способ сепарации жидкости из газового потока (см. патент РФ №2344869, B01D 45/12, B01D 53/26, опубл. 27.01.2009 в БИ №3), включающий закручивание газожидкостного потока, формирование вращающегося слоя жидкости на поверхностях цилиндрического патрубка и осевого тела вращения, разделение потоков на жидкую и газовую фазы и их последующий отбор.

Недостатком этого способа является низкая эффективность отделения жидкости, обусловленная формированием на поверхности цилиндрического патрубка струйного течения жидкости, которая по спирали направляется в зону сбора и удаления и перегружает данную зону. При этом за счет высокой скорости жидкость дробится на капли, которые в значительном количестве уносятся с периферийным газом.

Известна конструкция вертикального сепарационного фильтра, который выполнен из вертикальных стоек, верхней крышки и опорного фланца, образующих каркас фильтра, и на котором установлена рукавная мелкоячеистая металлическая сетка (SU 1722537 Вертикальный сепарационный фильтр, МПК B01D 45/02, 46/20, опубл. 30.03.1992, бюл. №12). В сепарационном фильтре равномерно по его оси установлены завихрители, направляющие газожидкостный поток к внутренней поверхности фильтрующего слоя, что обеспечивает его равномерную загрузку и дополнительно сообщает фильтру жесткость конструкции. В этом решении в фильтрующем слое с сеткой по всей его высоте по спирали установлен дренажный канал.

Недостатком этого способа является наличие длинного дренажного канала, расположенного по спирали в фильтрующем слое, что перегружает данную зону, ухудшая разделение капель жидкости от газа. При высокой концентрации капельной жидкости в газовом потоке спиральный дренажный канал не справляется с большим потоком отсепарированной жидкости, которая изливается по поверхности рабочей зоны сепарации, вызывая вторичный унос капель жидкости потоком газа. На участках начала и окончания дренажного канала создаются аномальные зоны, ухудшающие процесс сепарации. Кроме того, конструкция данного фильтра очень сложна и ненадежна, требует изготовления желоба, намотки фильтрующего слоя на каркас.

Задачей изобретения является повышение эффективности отделения газа от жидкости в широком диапазоне концентрации жидкости в потоке текучей среды, расширение диапазона рабочих нагрузок по очищаемому потоку.

Техническим результатом является отведение отсепарированной жидкости за пределы сепарационного пространства устройства к его нерабочей зоне, где отсутствует возможность вторичного уноса жидкости газом.

Задача решается и технический результат реализуется конструкцией сепарирующего устройства, включающего фильтрационную камеру с боковой проницаемой поверхностью, снабженного верхней и нижней крышками, и входной элемент с кольцевым порогом для установки устройства на опорное полотно, расположенный в нижней крышке фильтрационной камеры по ее оси и имеющий завихритель на входе.

В отличие от наиболее близкого аналога входной (опорный) элемент с завихрителем установлен с кольцевым зазором по отношению к внутренней боковой проницаемой поверхности фильтрационной камеры с образованием кольцевого дренажного канала; кольцевой канал имеет высоту, равную от 0,5 до 1,5 диаметра опорного элемента, ширина дренажного канала составляет не менее 2 мм. Нижняя крышка 2 может быть выполнена с отверстиями для слива уловленной жидкости из фильтрационной камеры.

В качестве вариантов исполнения внутренняя стенка может быть выполнена из набора пластин, грани которых параллельны оси сепарационного устройства, каждая из которых установлена по отношению к соседним пластинам с зазором, или из перфорированного листа при условии обеспечения свободного сечения от 20 до 80%.

На чертеже изображено предложенное сепарационное устройство с видом А, детально раскрывающем конструкцию дренажного канала.

Сепарационное устройство представляет собой фильтрационную камеру, состоящую из внутренней стенки 1, наружной стенки 2, верхней 3 и нижней 4 крышек, пространство между которыми может быть заполнено дренирующим материалом 5. Внутренняя боковая поверхность стенки 1 фильтрационной камеры является проницаемой для текучей среды и может быть выполнена из просечно-вытяжного листа (ПВЛ), либо в качестве варианта исполнения из набора пластин, грани которых параллельны оси сепарационного устройства, каждая из которых установлена по отношению к соседним пластинам с зазором, или из перфорированного листа при условии обеспечения необходимого свободного сечения. В нижней части камеры расположен опорный элемент 6 с кольцевым порогом 7 для установки на опорное полотно (не показано). На входном открытом торце опорного элемента 6, предназначенном для входа текучей среды - газожидкостного потока, в нижней его части установлен завихритель 8 в виде стационарных лопаток. При этом между опорным элементом 6 и внутренней стенкой 1 фильтрационной камеры образован кольцевой дренажный канал. Кольцевой дренажный канал имеет высоту Н, равную от 0,5 до 1,5 диаметра опорного элемента. Такая высота необходима и достаточна для формирования закрученного потока внутри опорного элемента 6 и концентрирования (объединения) капель жидкости вдоль его внутренней поверхности, а также для обеспечения дренажа жидкости из фильтрационной камеры в кольцевом зазоре вдоль наружной поверхности. Ширина канала В составляет не менее 2 мм, что обеспечивает пропускную способность, при меньших значениях увеличивается вклад сил поверхностного натяжения и снижается дренирующая способность элемента. Ширина и высота дренажного кольцевого канала зависят от насыщенности газа каплями жидкости; чем выше ее концентрация во входном газовом потоке, тем выше и шире он должен быть. Нижняя крышка 4 может быть выполнена с отверстиями для слива уловленной жидкости из фильтрационной камеры, количество и размер которых зависят от концентрации жидкости во входном газовом потоке и рассчитываются для каждого конкретного случая индивидуально.

В зависимости от условий эксплуатации, требований к степени очистки фильтрационная камера может включать один или несколько слоев из фильтрующих материалов, в том числе нетканых, например, из полиэфирных волокон, либо сетчатого материала, обеспечивающих дренирование уловленной жидкости в нижнюю часть фильтрационной камеры.

Сепарационное устройство работает следующим образом.

Исходная газожидкостная смесь поступает снизу, через входное отверстие опорного элемента 6, где установлен завихритель 8. Завихритель 8 представляет собой стационарные лопатки для сообщения входному потоку вращательного движения. За счет разности плотностей жидкости и газа происходит разделение газа и капельной жидкости; частицы жидкости преимущественно движутся по внутренней поверхности 1 фильтрационной камеры, а газ занимает основной объем устройства. При движении текучей среды внутри устройства частицы через отверстия внутренней стенки 1 попадают внутрь фильтрационной камеры 5 и задерживаются в фильтрующем материале. При этом капли жидкости укрупняются и под действием гравитационных сил движутся вниз в объеме фильтрационной камеры и истекают через нижнюю крышку на опорное полотно - основание сепарационного устройства (не показано). Часть уловленной жидкости может проходить сквозь фильтрующий материал и стекать по внешней поверхности фильтрационной камеры.

В нижней части фильтрационной камеры имеется кольцевой дренажный канал, образованный внутренней стенкой 1 и опорным элементом 6, предназначенный для возможности накопления жидкости, выделившейся из текучей среды (очищаемого потока). В этой части сепарационного устройства поток текучей среды не оказывает влияние на движение уловленной жидкости; в этой зоне отсутствует движение газового потока, и жидкость имеет возможность спокойно стекать на опорное полотно - основание сепарационного устройства.

Похожие патенты RU2699122C1

название год авторы номер документа
Устройство для сепарации газожидкостной смеси 2018
  • Асибаков Ленар Ильдарович
  • Ахсаниев Гамаль Рафаэльевич
  • Иванов Алексей Михайлович
  • Нохратский Юрий Андреевич
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2674948C1
Устройство для сепарации газожидкостной смеси 2018
  • Асибаков Ленар Ильдарович
  • Ахсаниев Гамаль Рафаэльевич
  • Иванов Алексей Михайлович
  • Нохратский Юрий Андреевич
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2671733C1
Газораспределительное устройство 2019
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2716769C1
Устройство для сепарации газожидкостной смеси 2018
  • Асибаков Ленар Ильдарович
  • Ахсаниев Гамаль Рафаэльевич
  • Иванов Алексей Михайлович
  • Нохратский Юрий Андреевич
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2672420C1
Контактное устройство для тепло-, массообменных и сепарационных процессов, контактный патрубок для него, завихритель и средство подачи жидкости для патрубка 2017
  • Ахсаниев Гамаль Рафаэльевич
  • Иванов Алексей Михайлович
  • Нохратский Юрий Андреевич
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2647312C1
СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА 2011
  • Фарахов Мансур Инсафович
  • Ахлямов Марат Наильевич
  • Шигапов Ильяс Масгутович
  • Нигматов Руслан Робертович
  • Асибаков Ленар Ильдарович
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
RU2472570C1
СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ 2017
  • Фарахов Мансур Инсафович
  • Фарахов Марат Мансурович
  • Салимгареев Ильдар Борисович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Николаев Олег Александрович
  • Ефимов Андрей Николаевич
  • Агеев Алексей Леонидович
  • Яхонтов Дмитрий Александрович
  • Кадыров Тимур Фаритович
RU2666443C1
СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ 2017
  • Фарахов Мансур Инсафович
  • Фарахов Марат Мансурович
  • Салимгареев Ильдар Борисович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
  • Салимгареев Руслан Ильдарович
  • Николаев Олег Александрович
  • Ефимов Андрей Николаевич
  • Агеев Алексей Леонидович
  • Яхонтов Дмитрий Александрович
  • Кадыров Тимур Фаритович
RU2666440C1
СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА 2011
  • Фарахов Мансур Инсафович
  • Байгузин Фархад Абдряуфович
  • Ахлямов Марат Наильевич
  • Нигматов Руслан Робертович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2469771C1
СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА 2011
  • Фарахов Мансур Инсафович
  • Ахлямов Марат Наильевич
  • Байгузин Фархад Абдряуфович
  • Нигматов Руслан Робертович
  • Шигапов Ильяс Масгутович
RU2469770C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 699 122 C1

Реферат патента 2019 года Сепарирующее устройство

Изобретение относится к устройствам отделения капельной жидкости, механических примесей от газового потока. Сепарирующее устройство включает фильтрационную камеру с боковой проницаемой поверхностью, снабженную верхней и нижней крышками и установленным по оси фильтрационной камеры на ее входе завихрителем. Завихритель установлен в опорном элементе. Опорный элемент установлен с кольцевым зазором по отношению к внутренней боковой проницаемой поверхности фильтрационной камеры с образованием кольцевого дренажного канала, высота которого составляет от 0,5 до 1,5 диаметра опорного элемента, а ширина дренажного канала - не менее 2 мм. Технический результат: повышение эффективности отделения газа от жидкости в широком диапазоне концентрации жидкости в потоке текучей среды, расширение диапазона рабочих нагрузок по очищаемому потоку. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 699 122 C1

1. Сепарирующее устройство, включающее фильтрационную камеру с боковой проницаемой поверхностью, снабженную верхней и нижней крышками и установленным по оси фильтрационной камеры на ее входе завихрителем, отличающееся тем, что завихритель установлен в опорном элементе, опорный элемент установлен с кольцевым зазором по отношению к внутренней боковой проницаемой поверхности фильтрационной камеры с образованием кольцевого дренажного канала, высота которого составляет от 0,5 до 1,5 диаметра опорного элемента, а ширина дренажного канала - не менее 2 мм.

2. Сепарирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя крышка выполнена с отверстиями.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2699122C1

Вертикальный сепарационный фильтр 1990
  • Козак Федор Васильевич
  • Шутка Любомир Михайлович
  • Овчаренко Владимир Григорьевич
  • Клюсов Виталий Александрович
  • Щипачев Василий Борисович
SU1722537A1
Двухсистемный круглоносочный автомат для изготовления однопроцессным способом носков с имитированным ластиком с проложенной резиновой жилкой 1958
  • Невельский Н.Ф.
  • Чаврин М.П.
SU120887A1
Вертикальный сепарационный элемент 1986
  • Цинкалова Евгения Павловна
  • Лимановский Лев Григорьевич
  • Курский Владимир Алексеевич
SU1407512A1
МАССООБМЕННЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ) И МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Литвиненко Александр Викторович
  • Бойко Сергей Иванович
  • Аристович Юрий Валерьевич
  • Пуртов Павел Анатольевич
  • Тютюник Георгий Геннадьевич
  • Грицай Максим Александрович
RU2498839C1
US 7311744 B2, 25.12.2007
US 4838906 A1, 13.06.1989.

RU 2 699 122 C1

Авторы

Ахсаниев Гамаль Рафаэльевич

Нохратский Юрий Андреевич

Салимгареев Руслан Ильдарович

Шигапов Ильяс Масгутович

Даты

2019-09-03Публикация

2019-03-18Подача