Устройство для разделения двух фаз Советский патент 1983 года по МПК B01D19/00 B01D17/00 B01D21/00 

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения скорости отбора одной из фаз, корпус снабжен взаимосвязанными сигнализаторами уровня, блоком управления и пневмоклапаном.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус снабжен инерционным сепаратором, установленным напротив подводного канала.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ ФАЗ, содержащее вертикальный корпусс подводным и отводным маналами, в котором установлена пористая втулка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффек Гивности разделения двух фаз, устройство снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной - с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при зтом пористость и толщина втулок и кольца выполнены переменными по высоте устройства. iJ4 щДренаж газа

Изобретение относите к устройствам для разделения гетерогенных смесей и может быть использовано в химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор, в котором разделение жидкости и газа происходит на фильтрах из пористого материала. Часть фильтров изготовлена из фильтрующего материала, который смачивается жидкостью и вследствие этого пропускает только жидкость, другая часть фильтров изготовлена из фильтрующего материала, который не смачивается жидкостью и пропускает только газ 1.

Недостатками известного устройства являются большая чувствительность к загрязнению твердыми частицами газожидкостной смеси из-за малой грязеемкости применяемых фильтрующих материалов и необходимость подбора для каждой жидкости своего гидрофобного (несмачиваемого) фильтрующего материала, что вызывает необходимость смены фильтра при смене жидкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения двух фаз,содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами, в котором установлена пористая втулка 2.

Недостатками данного устройства является засорение пористой; втулки твердыми частицами, что .приводит к увеличению ее гидравлического сопротивления, из-за чего уменьшается пропускная способность устройства и увеличивается перепад давления на пористой втулке, а значит толщина втулки из условий прочности должна соответствовать максимально возможному перепаду давления на ней, что обуславливает повышенную массу устройства. Кроме того, периодическая регенерация пористой втулки чистым газом приводит к неэкономичной работе устройства.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения двух фаз и увеличение скорости отбора жидкой фазы без захвата газовой фазы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами в котором установлена пористая втулка, снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной - с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым

Q коническим кольцом, при этом пористость и толщина втулок и кольца выполнены перемещенными по высоте устройства.

Площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства.

5 Для разделения двух фаз, одна ,из которых является преимущественно жидкой, а другая - газовой, в корпусе устройства выполнено отверстие, на котором установлен электропневмоклапан, электрически соединенный через блок управления с сигнали0 заторами уровня жидкой фазы. Коническое кольцо может быть выполнено съемным.

Для разделения двух фаз, одна из которых является твердой, а другая газом или жидкостью, с целью уменьшения по5 терь второй фазы, при отборе твердой фазы, в корпусе, напротив подводного канала установлен инерционный сепаратор, который дополнительно сепарирует твердую фазу.

На фиг. 1 изображен вариант предло0 женного устройства для разделения двух фаз, одна из которых, преимущественно жидкость, другая - газ, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - одно из возможных электросхем; на фиг. 4 - вариант предложенного устройства для разделения твердой и газообразной фаз.

Устройство для разделения двух фаз, одна из KOTopbix, преимущественно, жидкость, а другая - газ, содержит (фиг. 1) корпус 1, подводной канал 2 двухфазной смеси 3, соединенный с внутренней втулкой 4. Втулки 4 и 5 выполнены из проницаемого материала, напри; 1ер, из металлической тканой сетки и образуют кольцевой зазор 6, предназначенный для выпуска жидкой фазы 7 и соединенный со сборной камерой 8, соединенной в свою очередь с отводным каналом 9. На корпусе 1 выполнено отверстие 10 для выпуска газовой фазы 11 через электропневмоклапан

Обмотка электромагнита 19 (фиг. 3) электропневмоклапана 12 подключена к источнику электрического тока через нормально-замкнутые контакты 20 и 21 электромагнитных реле 22 и 23 соответственно. В свою очередь реле 22 включено в сеть через контакты 24 сигнализатора уровня

13,а реле 23 - через контакты 25 сигнализатора уровня 1 и через параллельно соединенные нормально-разомкнутью контакты 26 и 27 реле 22 и 23 соответственно.

В предлагаемом устройстве для увеличения скорости двухфазной смеси 3 в подводном канале 2 он выполнен коническим, тем самым создается благоприятный вдув газовой фазы из кольцевого зазора 6 и подводной канал 2 (фиг. 4) и o6ecneifHвается лучшее жгутование твердой фазы 11. Этот же эффект может быть получен изменением пористости или толщины проницаемой втулки 4 вдоль оси подводного канала 2. Напротив подводного канала устанбвлен инерционный сепаратор 28 с диафрагмами 29.

Устройство работает следующим образом.

При подаче двухфазной смеси 3 в корпус 1 через подводной канал 2, происходит заполнение жидкой фазой корпуса 1, сигнализаторов уровня 13 и 14 кольцевого зазора 6, отводного канала 9 и сборной камеры 8.

Часть жидкой фазы 7 из кольцевого зазора 6 через проницаемую втулку 4 вытекает в подводной канал 2 и тем самым оттесняет газовую фазу 11 от периферии, т. е. от внутренней втулки 4, кцентру по тока двухфазной смеси 3. Такум образом происходит как бы ожгутование потока как показано на фиг. 2.

Статическое давление во внутреннем объеме корпуса 1 больше статического Давления в кольцевом зазоре 6, которое в свою очередь больще статического давления в подводном канале 2, что заставляет, удаляемую отводным каналом 9 отфильтрованную фазу течь как в сборную камеру 8, так и ерев проницаемую втулку 4 в подводный канал 2.

Проницаемая внешняя втулка предохраняет проницаемую втулку 4 от прилипания случайно захваченной расплавленной частицы (или просто от засорения), так как в случае прилипания (или засорения) расплавленной частицы на втулку 4, в этом месте прекращается вдув фазы в центральный канал, что приводит к прилипанию частицы на проницаемую втулку 4 уже со стороны центрального канала, после чего 10 процесс засорения втулки 4 со стороны центрального канала проходит лавинообразно. Прилипание (засорение) расплавленной частицы на проницаемую часть внешней втулки 5 увеличивает ее гидравлическое сопротивление, но не прекращает вдув

фазы в центральный канал и не сказывается на работе устройства в целом.

Поскольку пузырьки газа в жидкости, при условии смачивания жидкостью проницаемых втулок 4 и 5 ведут себя так же,

2Q как и расплавленные частицы, т. е. обладают способностью прилипать к пористым стенкам, проникать и задерживаться в порах все вышеизложенное относится и к уст/ ройству изображенному на фиг. 1. Изменение пористости и толщины про25 ницаемых втулок влияет на величину их гидравлических сопротивлений, а изменение площади поперечных сечений подводного и отводного каналов влияет на распределение статического давления, что позволяет менять направление вдува отфильтрованной

фазы в подводной канал и формировать жгутование сепарируемой фазы.

Дальнейшая работа устройства происходит следующим образом.

Удаление газовой фазы 11 происходит циклично через электропневмоклапан 12. При заполнении жидкой фазой сигнализаторов уровня 13 и 14, срабатывают их контакты 24 и 25 (фиг. 3) Контакты 24 включают реле 22, которое нормально-разомк0 нутыми контактами 26, через контакты 25 сигнализатора уровня 14 включает реле 23, причем нормально-разомкнутые контакты 27 реле 23 включаются параллельно контактам 26. При срабатывании реле 22 и 23 обмотка электромагнита 19 отключается от

5 источника электрического тока вследствие размыкания нормально-замкнутых контактов 20 и 21 реле 22 и 23 соответственно и электропневмоклапан 12 закрывается.

Газовая фаза вытесняет из корпуса 1 жидкую фазу и уровень поверхности раздела двух фаз опускается до тех пор, пока не сработает сигнализатор 14 уровня и реле 23 не блдет выключено, вследствие чего обмотка электромагнита 19 подключается к источнику электрического тока, срабатывает электропневмоклапан 12 и происходит дренаж газовой фазы 11 до тех пор, пока уровень поверхности раздела двух фаз не

достигнет Ъысоты срабатывания сигнализатора уровня 13, после чего весь цикл повторяется.

Высота сепаратора, 28 выбирается в зависимости от его дий ц1етра с тем, чтобы диаметр сожгутованного потока твердой фазы был бы меньше диаметра сепаратора 28. Несмотря на то, что подсасываемый поток газовой фазы в сепаратор 28 уменьшает коэффициент сепарации, вместе с тем это положительно сказывается на работе устройства, вследствие дополнительного жгу

f5

тования потока твердой фазы на входе в сепаратор 28.

Предложенное устройство позволяет разработать в ближайшее время новый класс сепараторов для разделения гетерогенных смесей с отсутствием движущихся частей и, вследствие этого, повышенной надежности. Эффект оттеснения одной из фаз от периферии к центру потока, используемый в предложенном устройстве, может дать возможность, на этой основе проектировать перспективные конструкции теплообменников для гетерогенных смесей.

,2Q

8

Фиг.