Устройство для сепарации потокагАзА Советский патент 1981 года по МПК B04B5/08 B01D45/14 

Изобретение относится к технике сепарации газов от паров жидкости и может быть использовано в газодобывающей игазопёрерабатьшающей промьлйленности.

Известно устройство для сепарации потока газа от паров жидкости, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа, перфорированную трубу на подшипниках установленную в полости корпуса, патрубок для подвода абсорбента в завихритель газового потока, перфорированный патрон с внутренним пористым покрытием, установленный внутри перфорированной трубы, и патрубок для слива отсепарированной жид.кости и Dj.

Производительность и.звестного сепаратора ограничена скорортью потока газа вдоль оси перфорированной трубы Эта скорость, в свою очередь, обуславливается, с одной стороны, необходимостью соблюдения ламинарного режима течения газа в трубе, а с другой - скоростью равномерного смешивания абсорбента с газом во всем объеме трубы и скоростью радиального перемещения насыщенного- влагой абсорбента к перфорированной стенке трубы

Интенсивность процесса выделения парообразной жидкости из газового потока, а, следовательно, и степень разделения зависят главным образом от скорости насЕДцения влагой абсорбента. Последняя же зависит от соотношения величины объема сепарируемо го газа в трубе и площади контактирующей с ним пористой поверхности,

0 вьщeJJяющeй абсорбент.

В известном устройстве для смешивания с газом абсорбента последнему необходимо при движении к стенке тру5бы расширяться в объеме, что затрудняет процесс равномерного сМешивания и увеличивает его время. Ламинарный же режим движения газа в трубе при прочих равных условиях обусловлен

0 величиной эквивалентного гидравлического диаметра кольцевой полости между стеккои трубы и перфорированным патроном. Чем меньше-величина этого диаметра, тем большую скорость может

5 иметь ламинарный поток. Одна из указанных выше скоростей является лимитирующей, что и определяет габариты сепаратора при. заданной степени разделения или производительность сепаратора при заданных габаритах.

0

Цель изобретения . - повьошение производительности сепаратора и эффективности использования абсорбента.

Поставленная цель достигается тем, что перфорированный патрон выполнен с продольными гофрами, контактирующими с перфорированной трубой, а концев(ая часть патрона снабжена по перечной перегородкой и выполнена с окнами.

На фиг. 1 изображен сепаратор, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - высту гофра перфорированного патрона в разрезе .

Сепаратор включает корпус 1, завихритель 2 с тангенциальными входными отверстиями 3 в боковой поверхности ввода и закручивания. В дн завихрителя 2-выполнено сквозное отверстие 4 для ввода абсорбента из патрубка 5. На внутренней поверхност завихрителя 2 -выполнена кольцевая проточка для закрепления торцовой части б перфорированного патрона 7 на подшипнике 8. В корпусе 1 на подшипниках 9 размещена перфорированная труба 10 с отверстиями 11, в которой закреплен другой конец перфорированного патрона 7. Перфорированный патрон 7 снабжен продольными выступами и впадинами (имеет гофры в продольном направлении), придающие поперечному сечению патрона звездообразную форму (фиг.2). Выступы гофр входят в контакт с трубой 10 по ее образующей и делят полость перфорированной трубы 10 на ряд каналов для прохозвдения сепарируемого .газа. Поперечная перегородка 12 разделяет внутреннюю полость патрона 7 на две полости, одна из которых сообщается с патрубком 5 для подвода абсорбента, а другая - с выходной магистралью 13 газа Внутренняя поверхность патрона 7 в первой полости покрыта слоем пористого материала 14, а стенка второй полости патрона 7 снабжена во впадинах окнами.15. На выходе второй полости установлена турбина 16, котора заставляет перфорированную трубу 10 вместе с.патроном 7 вращаться со скоростью закрученного с помощью завихрителя 2 потока газа. Для отвода уловленной жидкости в нижней части корпуса 1 выполнено отверстие 17.

Сепаратор работает следующим образом.

Газ, подаваемый на вход сепаратора, проходя .через тангенциальные отверстия завихрителя 2, приобретает требуемую угловую скорость вращения. Далее, попадая в каналы перфорированной трубы 10, а затем в выходную полость перфорированного патрона 7 через окна 15, сепарируемый газ на лопатках турбины 16 развивает реактивную силу, достаточную для вращения трубы 10 с угловой скоростью, близкой или равной скорости закрученного потока в завихрителе 2. При этом при продольном движении газ будет вращаться вместе с трубой .10. Одновременно по патрубку 5 подается на вход 6 с патрона 7 абсорбент, который, проходя через слой пористого материала 14 и перфорированные отверстия в стенке патрона 7, попадает в каналы трубы 10. Абсорбент, контактируя с парообразQ ной влагой, насыщается ею и отбрасывается центробежной силой к стенке трубы 10, а затем через перфорированные отверстия трубы попадает в камеру накопления, из которой через отверстие 17 в корпусе 1 удаляется в виде влаги в приемную емкость. Очищенный газ через отверстия 15 в стенке патрона 7 отводится в выходную магистраль 13.

исполнение патрона 7 с продольными перфорированными гофрами позволя0 ет:

1) увеличить скорость движения газа в каналах, образованных выступами гофр патрона в трубе 10, не нарушая при этом ламинарного режима

5 потока и, в итоге, увеличить пропускную способность сепаратора. Это достигается эа счет того, что несмотря на некоторое уменьшение живого сечения трубы, вызванное размещением в трубе выступов патрона 7, в значительной степени уменьшается эквивалентный диаметр каждого отдельного канала, образованного выступами гофр. ц Действительно, пусть при количестве выступов п 8 живое сечение кольцевого канала трубы 10 уменьшится на 20%. При этом эквивалентный диаметр канала трюугольной формы определяется по формуле

J п

S - площадь канала, равная

е Jr-r| . П - периметр канала, равный

Пяа-СГг-г Н ,

- радиус трубы;

г-, - радиус патрона 3 (у впадин). ледовательно

экй,(;,

в то же время эквивалентный диаметр кольцевого какала (без выступов) известного сепаратора

(

Таким образом, при г Зт/ капример, отношение диггметро

в составит

,45.

, . 3эк81 Учитьшая, что скорость потока для определенного числа Рейнольдса R, при которой обеспечивается ламинарный течения , связана с dj - зависимостью (коэффициент кинематической вязкос.тиV постоянен для данного газа), в сепараторе предлагаемой конструкции для рассматриваемого Случая скорость, а значит rf пропускная способность, уэвличивается в 2 раза; 2) увеличить площгщь контакта пористой поверхности патрона с потоком газа, что способствует равномерному смешиванию абсорбента с депарируемым газом. Это, в свою очередь позволяет, повысить каче.ство очистки и увеличить скорость массообмена в трубе. Действительно, в патроне предлагаемой, конструкции увеличение площади контакта по сравнению с известным устройством при прочих равных условиях и для рассмотренного выше примера п 8 достигает величины 8 (rg - r-f ) 100%, т.е. 500%.Это озн чает, что в канале треугольной формы с перфорированными стенками для радиальном движении абсорбента практически прочесывается весь объем потока газа, что не требует расширения абсорбента для равномерного его смешения с газом. В целом форма канала и увеличенная площадь контакта приво дят к сокращению времени смешивания как минимум, в 2 раза.

. / . Достигаемые эффекты в совокупности позволяют увеличить производительность сепаратора вдвое. В предлагаемой конструкции отбойHbw устройством служит выходная часть патрона 7 сокнами 15, куда в значительной степени умёньщается попадание абсорбента и парообразной влаги, так как засос газа в эту полость осуществляется в прилегающих к стенке патрона 7 наиболее очищенных слоях газа, где уже отсутствует абсорбент. Это способствует повышению качества очистки газа и экономии абсорбента, формула изобретения Устройство для сепарации потока газа от паров жидкости, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа, перфорированную трубу на подшипниках, установленную в полости корпуса, патрубок для подвода абсорбента в завихритель газового потока, перфорированный пат- рон, с внутренним пористым покрытием, установленный внутри перфорированной трубы, и патрубок для слива отсепарированной жидкости, отличающее с я. тем, что, с целью повЕлиения производительности сепаратора и эффективности использования абсорбента, перфорированный патрон выполнен с продольными гофрами, контактирующими с перфорированной трубой, а концевая часть патрона снабжена поперечной перегородкой и выполнена с окнами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №605640, кл. В 04 В 5/08, 20.12.76. 2,Авторское свидетельство СССР W556839, кл. В 04 В 5/0.8. 06.12.75.

П

ГО

(Puf. 2

(Pc/f. J