Сепарирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК B01D45/08 

(54) СЕПАРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к сепарирующим устройствам для отделения частиц жидкости от паровых и газовых потоков в массотеплообменных аппаратах, например ректификационных колоннах абсорберах, скрубберах и сепараторах, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Известно сепарирующее устройство, состоящее из горизонтального пакета гофрированных слоев проволочной сетки, образующей извилистые каналы для прохода газа (пара) |jQ . Известно сепарирующее устройство для отделения частиц жидкости от паровь и газовьтх потоков, содержащее наклонны сепарирующие элементы с напраш1яющими козырьками, соединенные между собой снизу приемными желобами для сбора отс;епарировс1нной жидкости 2 . Недостатком этогхэ устройства являетс низкая продельная скорость па(х)вого иотокп и Еюзмо шость его |1аботы только при малых величинах относительного уноса жидкости, поступающей на устройство, ибо в другюм случае происходит переполнение объема сетки жидкостью, что приводит к захлебыванию устройства и образованию вторичного уноса жидкост. Это происходит uoTofciy, что в устройстве отсутствует принудительный отвод жидкости, задержанной каплеотбойником, с сепарирующей поверхности. Отвод жидкости с сепарирующей поверхности осушест вляется только действием гравитационных сил, которых недостаточно гфи повышен- ньпс скоростях газа и значительных количествах жидкости, приходящей на устройство. Цель изобретения - увеличение эффективности сепарации и расщирение диапазона эффективной работы сепарирующего устройства при вь1соких скоростях газа (пара) и больших количествах жидкости, приходящей на сепарирующее устройство с паровым (газовым) потоком:, за счет использования центробежных сил и 3 59 принудительного отвода жидкости с сепарнруюших элементов. Для этого в предлагаемом устройст ве направл5пощие козырьки установлены над сепарирующими элементами и образуют с ними выходные отверстия, а в сепарирующих элементах выполнены каналы, наименьший угол наклона оси ко- торых к горизонтальной плоскости выбирается от О до 60 и всегда меньще угла наклона сепарирующих элементов, причем устройство снабжено разделительными перегородками, размещенными межд наклонными сепарирующими элементами над приемными желобами и наклонными к горизонтальной плоскости под углом 90-30.. Поверхность наклонных сепарирующих элементов выполнена вогнутой. На фиг. 1 изображено описываемое устройство} на фиг. 2 - узел X на фиГо 1| на фиг. 3 ii вид по стрелке А на фиг 2} на фиг. 4 - сепарирующее устройство. у которого поверхность сепарирующих элементов выполнена вогнутой; на фиг. 5 сепарирующие наклонные элементы, под нижней плоскостью которых расположены наклонные пакеты сетки из проволоки; на фиг, 6 - сепарирующие наклонные эле менты, над верхней плоскостью которых расположены ь аклонные пакеты сетки из проволоки; на фиг. 7 - сепарирующие наклонные элементы, на которые намотан рядами проволока; на фиг, 8 - разделительная перегородка, расположенная между сепарирующими элементами, выпол ненная в виде пакета проволочной сетки; на фиг. 9 - разделительная перегородка, выполненная из двух элементов, в которых имеются наклонные каналы Устройство состоит из наклонных сепарирующих элементов 1 с каналами 2 В нижней части сепарирующие элементы соединены желобами 3, а в верхней част направляющими козырьками 4. Между сепарирующими элементами 1 над желобам 3 расположена разделительная перегородка 5„ Желоба 3 соединены с коллектором 6. Нименьший угол наклона ck оси О-О каналов (фиг, 2) к горизонтальной плоскости меньще наименьщего угла наклона ft , образованного касательной к линии наименьщего ската поверхности, наклонных сепарирующих элементов и горизонтальной плоскостью (на фиг, 1 и 2 oL 45°, а Э 6О ). На фиг. 3 показан общий случай расп пожения каналов в наклонных сепарирую- 3 ших элементах, т.е. угол i сжду вертикальной плоскостью, проходящей через ось канала в наклонных сепарирующих элементах, и вертикальной плоскостью, проходящей через касательную к линии накменьщего ската наклонных сепарирующих, элементов, равен 45°. Сепарирующие элементы могут быть сделаны в виде жалюзи либо из просечно- Вытяжного листа. Парожидкостная смесь поступает снизу на сепарирующее устройство и проходит через наклонные каналы 2 в сепарирующих элементах 1 под направляющий козы- рек 4, На В,1Ходе из каналов на верхней плоскости сепарирующих элементов 1 газ поворачивает резко вверх, в результате чего появляются центробежные силы, которые вьзделнют капли жидкости из потока. Капли под действием импульса газового потока, выходящего из каналов 2 и направ ленного вниз, сгоняются в расположенные в нижней части сепарирующего устройства приемные желоба 3, откуда отсепарированная жидкость поступает в общий коллектор 6 и либо выводится из аппарата, либо поступает в карман нижерас- положенной тарелки, Разделительная перегородка 5 препят :твует взаимодействию двух встречных газовых (паровых) потоков, выходящих -Из каналов двух смежных сепарирующих элементов, и является сепарирующей поверхностью для тех жидкостных которое ее достигают, Угол наклона оси каналов Г п казанный на фиг. 3, обеспечивает более плавное обтекание газовым (паровым) потоком разделительной перегородки после выхода его из каналов сепарирующих элементов, что особенно важно, когда на сепарирующее устройство поступает:вращающийся газо-парожидкостный поток. g предлагаемом устройстве газ (пар) с жидкостью, поступающей на сепарирующее устройство, проход51Т вместе через каналы в сепарирующем устройстве и затем за счет центробежных сил, которые возникают при резком изменении направления движения газа (пара) снизу вверх, происходит разделение фаз. Причем жидкость транспортируется по наружной поверхности сепарирующих элементов вниз в приемный желоб. Величина угла наклона оси каналов к Горизонтальной плоскости определяется скоростью пара (газа) в аппарате. С увели0 Фиг.г

Фиъ.З

/0

/Г

V/ 4i I у

ГТ Т TZ

фи.

фиг.7 Редактор Е. Месропова Техред Н.Ковалева Корректор Ю. Макаренко

Заказ 1117/50Тираж 8О9Подпиюное

ЦНИИПИ Государственного Чкоиитета СССР

по делам изобретений и открытий 113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ГШП Патент, г,: Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг 9

фиг.8

Составитель 3, Александрова чением скорости пара (газа) для эффективной сепарации необходима соответстненно и больпшя центробежная cima, что обеспечивается большим yi-лом наклона оси каналов. При относительно малых факторах скорости Fg W -ijO (где W - скорость пара, м/с, о - плотность пара, кг/м) угол наклона оси равен 0°, при F 4,0 угол наОклона равен 60 . С увеличением от 1,О до 4,О угол наклони увеличивается пропорционально от О до 6О . При одном и том же шаге между сепарирующими элементами угол наклона сепарирующего элемента к горизонталь- ной плоскости будет определять площадь поверхности сепарирующих элементов, а следовательно, и свободное сечение сепарирующего устройства. Поэтому для о обеспечения оптимальной скорости газа (пара ) в каналах сепарирующих элементов угол наклона сепарирующих элементов к горизонтальной плоскости зависит от фактора, скорости F в аппарате. Например, приРй 1,0 угол наклона сепарирующих элементов равен 30 , а при РО 4,0 угол наклона равен 80 . .С увеличением Fg от 1,О до 4,0 угол наклона сепарирующих элементов увел1 чивается пропорционально F от 30 до 80°. Перегородки 5 разделяют два встреч ных газовых (паровых) потока, выходящих из каналов двух смежных наклонных сепарирующих элементов. В результате исключается взаимодействие двух газовых (паровых) потоков, движущихся во встречном направлении, которое могл бы при больщих скоростях привести (в случае отсутствия разделительных перегородок) к уносу части уже отсепарированной жидкости с противоположных сепарирующих элементов. Разделитель - ные перегородки могут быть либо глу хими, либо такими же, как наклонные . сепарирующие элементы, т.е. с направля щими каналами. В связи с тем, что разд лительная перегородка является одновременно и поверхностью, на которую выделяется отсепарированная жидкость, угол наклона ее к гоутзонтальной плоскости должен обеспечить оптимальное расстояние ее от сепарирующих элементов в зависимости также и от фактора скорост при угле наклона сепарирующ HanpviMep, 30 , угол наклона ра элемет тов, равном делительной перегородки лежит в пределах 30-90 и конкретно определяется фактором скорости. При угле наклона сепарирующих элементов, равном 80 , угол наклона разделительной перегородки вен 90°. В аппаратах, где необходимо умень шить гидравлическое сопротивление сепарирующего устройства, например в вакуумных колоннах, целесообразноувеличить угол между вертикальной плоскостью, проходящей через ось канала в наклонных сепарирующих элементах и вертикальной плоскостью, переходящей через касательную к линии наименьщего ската наклонных сепарирующих элементов. Увеличение угла от О до 90 -поэ- волит уменьшить гидравлическое сопротивление седарирующего устройства пригмерно в 2 раза, при этом однако допустимая величина фактора скорости умен1 шится до 3,5.. На фиг. 4 показано сепарирующее устройство, у которого поверхность наклонных сепарирующих элементов выполнена вогнутой. В случае применения вогнутых элементов 1 увеличивается объем пространства между их верхними поверхностя 11, что обеспечивает более высокие допустш ые скорости газа (пара) и более плавный выход газа (пара) после прохождения каналов в вогнутых сепарирующих элементах. На фиг. 5 показан сепарирующий элемент 1 с наклонными каналами, под которым расположен наклонно пакет 7 из проволочной сетки. Эта конструкция предназначена для предварительной коалеоценции в сетчатом пакете очень мелких капель, поступающих с газовым (паровым) потоком. Мелкие капли, задерживаясь в сетке, укруш яются и при повыщенных скоростях, на которых работает предлагаемое устройство, поступают на сепарирующий элемент, который обеспечивает эффективную сепарацию укрупненных капель жидкости На фиГо 6 показан сепарирующий эпе- мент 1,- над которым устатюгитен с зазором наклонно пакет 8 из проволочзюй сетки. Эта конструкция применяется в условиях при высоких расходах жидког;ти, поступающей на него, и наличии очень мелких капель. В этом случае основная масса жидкости предварительно отьоцнтся после сепарации жидкости на элемент I, а мшкие капли жидкости сепарируются в пакете из проволочной сетки. IIpoRonoW