ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОРНЫЙ ФИЛЬТР

Предложение относится к оборудованию для очистки газа и жидкости от механических примесей и может быть использовано в газовой, нефтяной, теплоэнергетической и в других областях промышленности.
Известен «Сепаратор» (патент RU №2147914, B 01 D 45/12, опубл. Бюл. №12 от 27.04.2000 г.), содержащий корпус с патрубками входа жидкости и неочищенного газа, выхода газа и жидкости, сепарационные элементы, расположенные на тарелке, оборудованной сливной трубой, при этом в нем установлен циклон, входное отверстие трубы входа газа которого смонтировано в полости патрубка входа неочищенного газа, а осевая зона соединена с концом трубы слива жидкости.
Одним из недостатков данного устройства является большая металлоемкость, так как циклон находится внутри корпуса, оборудованного сепарационньми элементами.
Наиболее близким по технической сущности является «Центробежный двухступенчатый газожидкостной сепаратор» (патент SU №1492522, B 01 D 45/12, Бюл. №2 от опубл. 15.01.1994 г.), содержащий вертикальный корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры, тангенциальный ввод разделяемой смеси, расположенный под перегородкой, осевую трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, установленный с зазором над ней осевой выходной патрубок, экранирующую пластину, расположенную в нижней камере под осевой трубой, рециркуляционную трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, при этом рециркуляционная труба размещена по оси корпуса, один ее конец присоединен к верхней камере через стенку осевой трубы, а другой расположен над экранирующей пластиной с зазором относительно ее поверхности, причем экранирующая пластина выполнена в виде конуса.
Общими недостатками данных устройств являются невозможность отдельно очищать газ и жидкость, вероятность перемешивания жидкости с выделенными при очистке твердыми фракциями, особенно при срыве потока, подаваемого по тангенциальному патрубку, отсутствие возможности самоочистки.
Техническими задачами данного предложения являются:
во-первых, расширение функциональных возможностей за счет способности отдельной очистки газа и жидкости, а так же освобождения газа при малом содержании жидкости и жидкости при малом содержании газа;
во-вторых, увеличение межремонтного периода устройства и повышение качества очистки жидкости и газа за счет добавления функции самоочистки;
в-третьих, исключение возможности засорения твердыми фракциями жидкости, в том числе, при срыве потока смеси или падении давления.
Техническая задача решается центробежным газожидкостным сепараторным фильтром, содержащим вертикальный корпус, тангенциальный ввод смеси, осевую трубу, экранирующие конусные пластины, патрубки вывода очищенного газа и жидкости.
Новым является то, что корпус снизу и сверху соответственно оснащен конусными крышкой и днищем, а конусное днище снизу оборудовано устройством отбора твердых фракций, причем осевая труба выполнена в виде перфорированного патрубка, нижняя часть которого изогнута в бок и соединена с патрубком вывода очищенной жидкости, снабженного клапанным узлом, не пропускающим газ, и выполненного с возможностью рециркуляции жидкости, а экранирующие конусные пластины равномерно распределены по перфорированному патрубку выше его отверстий, причем верхний конец перфорированного патрубка соединен с патрубком вывода очищенного газа, не пропускающим жидкость, и выполненным с возможностью рециркуляции газа, при этом отверстия перфорированных патрубков перекрыты снаружи фильтрами, выполненными в виде сужающихся к низу конусов, а корпус дополнительно снабжен вибратором.
На чертеже изображена схема центробежного газожидкостного сепараторного фильтра в поперечном разрезе.
Центробежный газожидкостный сепараторный фильтр, содержащий вертикальный корпус 1, тангенциальный ввод 2 смеси, осевую трубу 3, экранирующие конусные пластины 4, патрубки вывода очищенного газа 5 и жидкости 6. Корпус 1 снизу и сверху соответственно оснащен конусными крышкой 7 и днищем 8, а конусное днище 8 снизу оборудовано устройством отбора твердых фракций 9. Осевая труба 3 выполнена в виде перфорированного патрубка, нижняя часть которого изогнута в бок и соединена с патрубком вывода очищенной жидкости 6, снабженного клапанным узлом 10, не пропускающим газ, и выполненного с возможностью рециркуляции жидкости. Экранирующие конусные пластины 4 равномерно распределены по перфорированному патрубку 3 выше отверстий 11. Верхний конец перфорированного патрубка 3 соединен с патрубком вывода очищенного газа 5, снабженным клапанным узлом 12, не пропускающим жидкость, и выполненным с возможностью рециркуляции газа. Отверстия 11 перфорированного патрубка 3 перекрыты снаружи фильтрами 13, выполненными в виде сужающихся к низу конусов, а корпус 1 дополнительно снабжен вибратором 14.
Центробежный газожидкостный сепараторный фильтр работает следующим образом.
Газожидкостная смесь подается с высокой скоростью по тангенциальному вводу 2 в вертикальный корпус 1, где данная смесь под действием сил инерции и тяжести образует спиралевидный поток, направленный вниз, причем, чем тяжелее фракции, тем дальше они располагаются от центральной оси корпуса 1. В результате твердые тяжелые фракции газожидкостной смеси по стенкам корпуса 1 спускаются в конусное днище 8, снизу которого они отбираются устройством отбора твердых фракций 9. На практике в виде данного устройства 9 использовались шнек с выходным клапаном, регулирующим степень отжима (на черт. не показан), или отстойная камера (на черт. не показана), которую очищали по мере необходимости при закрытом вентиле 15. Очищенная газожидкостная смесь отжимается к центральной зоне, близкой к оси корпуса 1, из которой очищенная газожидкостная смесь попадает через фильтры 13 и отверстия 11 в перфорированный патрубок 3 (осевую трубу). Наличие экранирующих конусных пластин 4 и фильтров 13 исключает засорение очищенной газожидкостной смеси, отбираемой из осевой трубы 3 при срыве потока или падении давления в тангенциальном вводе 2. При входе в корпус 1 из тангенциального ввода 2 смесь попадает в зону разряжения, так как площадь поперечного сечения корпуса 1 превосходит площадь поперечного сечения тангенциального ввода 2, при этом при вращении смеси в корпусе 1, в зоне близкой к его оси, также создается разряжение, что в совокупности вызывает интенсивное выделение газа из газожидкостной смеси. Выделенный газ, проходя по экранирующим конусным пластинам 4 и конусной крыше 7 снизу, через фильтры 13, отверстия 16 перфорированного патрубка 3, отбирается патрубком вывода очищенного газа 5. Оставшаяся очищенная жидкость из осевой трубы 3 отбирается патрубком вывода очищенной жидкости 6, который выведен сбоку корпуса 1, чтобы не мешать интенсивному отбору твердых фракций из конусного днища 8. Фильтры 13 выполнены в виде в виде сужающихся к низу конусов из сетчатого материала (на черт. не показан), благодаря чему крупные твердые фракции не остаются на внешней стороне сетки, а отпадают вниз, не засоряя фильтры 13, увеличивая их межочистной период примерно в 1,5 раза по сравнению с подобными фильтрами 13, выполненными в виде вертикальных цилиндров.
В случаях, когда в газожидкостной смеси содержится очень малое количество растворенного газа, очищенная жидкость может подниматься по патрубку вывода очищенного газа 5 и далее в систему отбора газа (на чертеже не показана). Поэтому, чтобы исключить попадание жидкости в систему отбора газа, патрубок 5 вывода очищенного газа снабжен клапанным узлом 12, не пропускающим жидкость. Клапанный узел 14 на практике был выполнен в виде поплавкового клапана (на чертеже не показан), который при
превышении уровня жидкости выше допустимого перекрывал проходной канал (на черт. не показан) патрубка вывода очищенного газа 5.
В случаях, когда в газожидкостной смеси очень большое количество растворенного газа, очищенный газ может попадать в патрубок вывода очищенной жидкости 6 и далее в систему отбора жидкости (на чертеже не показана). Поэтому, чтобы исключить попадание газа в систему отбора жидкости, патрубок 6 вывода очищенной жидкости снабжен клапанным узлом 10, не пропускающим газ. Этот клапанный узел 13 был выполнен на практике в виде байпасной линии с поплавковым клапаном (на чертеже не показаны), который при снижении уровня жидкости ниже допустимого перекрывал проходной канал (на черт. не показан) патрубка вывода очищенной жидкости 6.
На практике так же применялись клапанные узлы 12 и 10 в виде электронных клапанов, работающих в зависимости от уровня жидкости в осевой трубе 3.
Согласно требованиям качества очистки, производят замеры количества твердых фракций в очищенном газе и очищенной жидкости. Если качество очистки перестало соответствовать заданным требованиям (например, ГОСТа), то, следовательно, фильтр 13 необходимо прочистить. Для этого устройство останавливают, патрубок 5 вывода очищенного газа или патрубок 6 вывода очищенной жидкости переводят в режим рециркуляции, то есть обратной продувки (промывки) фильтра 13, при этом включая вибратор 14, который ускоряет процесс очистки 2,5-4 раза. В результате фильтры 13 очищаются. Благодаря тому, что фильтры 13 выполнены в виде сужающихся к низу конусов, твердые фракции при очистке не спускаются вдоль наружной стенки фильтров 13, а сдуваются (смываются) сразу вниз, дополнительно уменьшая время очистки фильтров 13 примерно еще в два раза по сравнению с фильтрами 13, выполненными в виде вертикальных цилиндров. Суммарное ускорение очистки составило примерно в 5-8 раз.
Затем центробежный газожидкостный сепараторный фильтр снова запускают в работу.
Использование подобной конструкции центробежного газожидкостного сепараторного фильтра позволяет очищать газожидкостную смесь с практически любым содержанием газа в жидкости, вплоть до просто жидкости или газа, исключать засорение жидкости особенно при срыве потока смеси и падении давления, производить самоочистку фильтров, что значительно увеличивает межремонтный период устройства и качество очистки газа и жидкости.