Сепаратор Советский патент 1984 года по МПК B01D45/12 B04C7/00 

о: о:

05

to

со Изобретение относится к аппарата предназначенным для осаждения полидисперсных жидких частиц из газовог потока в центробежном поле, и может быть использовано в различных отрас лях промышленности, связанных с раз делением и сепарацией газовзвесей, состоящих из капель жидкости, напри мер, в нефтяной, пищевой, химической, энергетической и др. Известен сепаратор, содержащий в тикальный цилиндрический корпус, ра мещенные в корпусе и делящие его -на верхнюю и нижнюю камеры горизонталь ные перегородки, расположенные в ка мерах на перегородках многозаходные спирали с отбортовкой на конце, слив ные устройства и гцтуцеры ввода и вы вода фаз 1 . В известном сепараторе уловленная жидкость из каждого сепарационного элемента сливается по гидрозатворам при этом размер бокового слива из верхней камеры ограничен из-за конструктивных особенностей сепаратора При повышенных концентрациях жидкой фазы из нижней камеры на скорости выше 2,0 м/с {по сечению аппаратаj происходит пронос жидкости в верхнюю камеру, т.е. сепёфационный элемент удерживает жидкость до скорости 2,0 м/с. При дальнейшем увеличении скорости количество жидкости, попав.аей в верхний элемент, соответствен;но увеличивается и на скорости 3,0 м/с наступает равновесие по количеству жидкости, уловленной нижним и верхним элементами. Отвод уловленной жидкости с верхнего элемента связан с размером сливного патрубка, и поэтому при высоких концентрациях по жидкой фазе необходимо сиижать рабочую скорость газовой среды во избежание перелива в верхнем элементе. В противном случае происходит переполнение сборных карманов и унос жидкости вместе с газом. Наличие отбортовки на конце спиральных лопаток способствует в про-, дзссе эксплуатации отложению в них твердых частиц, что вынуждает проводить дополнительную остановку аппарата для его чистки. Известен также сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлен сепарационный элемент, выполненный в виде криволинейных лопаток, установленных по мноЕозаходной спирали Архимеда, причем выходные концы лопаток расположены наклонно к оси элемента по поверхности усеченного кругового конуса, сливные устройст-, на и штуцера ввода и вывода фаз 2, Сепарационный элемент этого сепаратора может работать при более высоких койцентрациях жидкой фазы, так как транспортированию жидкости к сливному устройству способствует, кроме силы тяжести, составляющая центробежиой силы. Однако при своем движении вниз отсепарированная жидкость при переполнении карманов перескакивает с одной лопатки на другую и подвергается разбрызгиванию, что снижает эффективность сепарации. Цель изобретения - повышение эффективности сепарации и производительности за счет улучшения условий отвода жидкости. Цель достигается тем, что в сепараторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлен сепарационный элемент, выполненный в виде криволинейных лопаток, установленных по многозаходной спирали Архимеда, причем выходные КОНЦЫ лопаток расположены наклонно к оси элемента по поверхности усеченного конуса, сливные устройства и штуцера ввода и вывода фаз, выходные концы лопаток расположены аклонно к образующей поверхности усеченного конуса под острым углом к направлению вращения потока. На фиг. 1 изображен сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - сепарирующая лопатка, общий вид. Сепаратор состоит из цилиндрического корпуса 1, разделенного на камеры горизонтальными перегородками 2 с осевыми отверстиями 3, на которых герметично установлены конфузор 4 и диффузор 5, имеющие наклонные перфорации. В камерах уст.ановлены сепарирующие лопатки 6 без отбортовки, образующие сепарационные элементы 7, работающие на скручивание потока, и элемент 8, работающий на раскручивание. Лопатки б выполнены в виде криволинейных трапеций, большее основание которых расположено снизу. Основания элементов, работающих на скручивание потока, снабжены сборными конусами 9 и гидрозатворными трубками 10, предназначенными для сбора и слива уловленной жидкости. Ввод газожидкостной смеси происходит через тангенциальный патрубок 11, снабженный направляющим дефлектором 12. ВК1ХОД очищенного газа происходит по патрубку 13, оборудованному эжекционными отверстиями и кольцевым каплеотбойником 14. Слив уловленной жидкости из аппарата осуществляется через осевой патрубок 15. Сепаратор работает i ледующим образом. газожидкостная смесь подается в сепаратор через патрубок 11 и направляющим дефлектором 12 ориентируется вдоль стенки аппарата, гле происходит частичная сепарация газа на пластинках, закрепленных на корпусе 1. Закрученный поток газа псступает в нижний сепарационный элемент 7, где капли жидкости под воздействием центробежной силы оседают на вогнутую поверхность сепарирующих лопаток 6 и в виде газожидкостного жгута вращаются в центральной части элемента.

Наличие конусной формы центральной части элемента 7 способствует удерживанию жидкости, основная масса которой под воздействием гравитационного поля оседает в нижней части элемента 7 и собирается в конусе 9, откуда по гидрозатворной трубке 10 и патрубку 15 отводится из аппарата.

Очищенный газ с остатками жидкости через осевое отверстие 3 попадает в диффузор 5, где под действием центробежной силы и напора газового потока жидкость движется в виде пленки на его поверхности по закрученной траектории.

Для безударного и более полного отвода жидкой пленки из конфузора, с целью снижения нагрузки по жидкой фазе верхних пакетов при пульсирующих нагрузках он снабжен наклонной перфорацией, которая составляет с закрученной траекторией жидкости уг-ол, близкий к нормали, что обеспечивает при отводе жидкой пленки отсуствие ее вторичного уноса. Большая сторона перфорации снабжена кромкой, которая отогнута по ходу газа в сторону действия- центробежных сил, что способствует отсасыванию части газа. Этим достигается управление пограничным слоем потока, что предотвращает его срыв в относительно коротком диффузоре и исключает унос жидкости газом.

Сочетание перечисленных конструктивных особенностей позволяет обеспечить полный отвод жидкости из нижнего элемента 7 и диффузора 5, остатки которой удаляются через кольцевую щель между диффузорюм и

кромкой осевого отверстия в основании элемента 8,

Газ из диффузора 5 попадает в центральную часть раскручивающегося элемента 8, который является демпфером при кратковременной многократной перегрузке. Газ, пройдя элемент, очищается на сепарирующих пла тинах, закрепленных на корпусе аппарата 1. Из периферийной зоны газ устремляется в центральную часть верхнего элемента 7, где в межспиральных изогнутых каналах происходит коагуляция остатков мелкодисперного аэрозоля. Жидкость в виде вращающегося жгута под действием силы тяжести скапливается в сборном конусе 9 и сливается в низ аппарата по гидрозатворным трубкам 10, откуда через патрубок 15 выводится наружу. Газ, пройдя конфузор 4, окончательно очищается и удаляется из аппарата по патрубку 13, снабженному эфекционными отверстиями и кольцевым отбойником 14.

На. ичие трапецеидальных лопаток 6, образующих в центре сепарационного элемента конусную поверхность, направленную своей вершиной по ходу движения газа, способствует удерживанию жидкости в сепарационном . элементе, что позволяет, при всех прочих равных условиях, повЕлиать работую скорость сепарации в 1,52 раза и тем самым производительность сепаратора. Кроме того, отсепарированная жидкость, движущаяся вниз, благодаря тому, что нижнее основание имеет больший размер,чем верхнее (выходные концы лопаток расположены под острым углом к направлению вращения потока,не пересекает газовый поток, движущийся вверх в соседних межспиральных пространствах. Это уменьшает вероятность вторичного разбрызгивания и повышает эффективность сепарации. При этом отпадает необходимость в использовании отбортовок для отвода жидкости, которые склонны к забиванию и парафинизации.

Фиг

СЕПАРАТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус. внутри которого установлен сепарационный элемент, выполненный в виде криволийейных лопаток, установленных по многозаходной спирали Архимеда, причем выходные концы лопаток расположены наклонно к оси элемента по поверхности усеченного конуса, сливные устройства и штуцера ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации и производительности за счет улучшения условий отвода жидкости, выходные концы лопаток расположены наклонно к оьразующей поверхности усеченного конуса под острым углом к направлению вращения потока.