СЕПАРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА
SEPARATOR FOR GAS PURIFICATION

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, преимущественно от различного рода жидких сред, и может быть использовано для подготовки газа в газовой, газодобывающей, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
Известен сепаратор для очистки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и выхода жидкости, сепарационные элементы, расположенные на тарелке, оборудованной сливной трубой, в сепараторе установлен циклон, входное отверстие трубы входа газа которого смонтировано в полости патрубка входа неочищенного газа, а осевая зона соединена с концом трубы слива жидкости, см. RU Патент №2147914, МПК8 B01D 45/12, 2000.
Недостатком такого сепаратора является низкая эффективность сепарации мелкодисперсных частиц жидкости, связанная с недостаточной поверхностью коалесценции, которая ограничена поверхностью центробежных сепарационных элементов.
Известен сепаратор для очистки газа, содержащий вертикальный корпус, входную камеру, расположенные последовательно по ходу газа ступень центробежной сепарации, включающую множество расположенных параллельно прямоточных циклонных элементов, и ступень инерционного отделения, ступень инерционного отделения выполнена в виде тарелки с продольными окнами, снабженными наклонными козырьками, при этом инерционные сепарационные элементы установлены вертикально на тарелке, верхним концом примыкая к козырьку, при этом тарелка оборудована сливной трубой, конец которой соединен с емкостью сбора жидкости, а входная камера сепаратора снабжена закручивающим устройством, см. RU Патент №2056135, МПК B01D 45/12, 1996.
Недостатками сепаратора являются большая металлоемкость и малая эффективность очистки при больших факторах скорости газового потока в сепараторе, т.е. при ,
где w - скорость газового потока, м/с;
3
ρ - плотность газа, кг/м.
При указанных факторах скорости газового потока в сепараторе скоалесцированная на инерционных сепарационных элементах жидкость будет подхватываться газовым потоком и выноситься из сепаратора.
Наиболее близким по технической сущности является сепаратор для очистки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и выхода жидкости, и установленные в корпусе газораспределительное устройство и фильтрующие секции, газораспределительное устройство выполнено в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которой установлены направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия, при этом входная фильтрующая секция выполнена в виде установленной над патрубком входа неочищенного газа тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами и размещенным под ней газораспределительным устройством, а выходная фильтрующая секция выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка, см. RU Патент №2252813, МПК B01D 45/12, B01D 45/26, 2005.
Недостатками известного сепаратора являются большая металлоемкость и малая эффективность очистки при факторах скорости газового потока в сепараторе больше трех, при которых происходит захлебывание каплеуловителей с сетчатыми насадками, и приводит к вторичному каплеобразованию и выносу вторичных капель потоком газа из сепаратора. Для увеличения эффективности возникает необходимость увеличения и аппарата в диаметре, что ведет к повышению его металлоемкости.
Задачей изобретения является создание сепаратора с меньшей металлоемкостью и улучшение эффективности очистки газа при увеличении фактора скорости газового потока в сепараторе больше трех.
Техническая задача решается сепаратором для очистки газа, содержащим корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и установленные в корпусе газораспределительное устройство и над ним фильтрующую секцию с прямоточными центробежными сепарационными элементами, в котором каждый центробежный сепарационный элемент фильтрующей секции снабжен коалесцирующим патроном, выполненным в виде перфорированного каркаса, на боковой поверхности которого расположены чередующиеся дренажные и с увеличивающейся в радиальном направлении пористостью коалесцирующие слои нетканого материала, закрепленные снаружи металлической сеткой, при этом каждый коалесцирующий патрон установлен соосно под центробежным сепарационным элементом и сообщен с расположенным под фильтрующей секцией дренажным коллектором.
Решение технической задачи позволяет снизить металлоемкость и улучшить эффективность очистки газа при увеличении фактора скорости газового потока в сепараторе больше трех.
Сепаратор для очистки газа содержит корпус 1 с патрубками входа неочищенного газа 2, патрубком выхода очищенного газа 3 и патрубком выхода жидкости 4, в корпусе 1 установлены газораспределительное устройство 5 и над ним фильтрующая секция 6 с прямоточными центробежными сепарационными элементами 7, каждый центробежный сепарационный элемент 7 фильтрующей секции 6 снабжен коалесцирующим патроном 8, который выполнен в виде перфорированного каркаса 9, на боковой поверхности которого расположены чередующиеся дренажные 10 и с увеличивающейся в радиальном направлении пористостью коалесцирующие 11 слои нетканого материала, закрепленные снаружи металлической сеткой 12, при этом каждый коалесцирующий патрон 8 установлен соосно под центробежным сепарационным элементом 7 и сообщен с расположенным под фильтрующей секцией 6 дренажным коллектором 13, см. Фиг.1, 2, 3.
Заявляемый сепаратор работает следующим образом.
Неочищенный газ через патрубок входа неочищенного газа 2 корпуса сепаратора 1 подается в газораспределительное устройство 5, в котором происходит очистка газового потока от механических примесей и частично от капельной жидкости и который равномерно распределяет газовый поток по сечению сепаратора. Далее газовый поток поступает в установленную над газораспределительным устройством фильтрующую секцию 6, каждый центробежный сепарационный элемент 7 которой снабжен коалесцирующим патроном 8, выполненным в виде перфорированного каркаса 9, на боковой поверхности которого расположены чередующиеся дренажные 10 и с увеличивающейся в радиальном направлении пористостью коалесцирующие 11 слои нетканого материала, закрепленные снаружи металлической сеткой 12. Неочищенный газ входит через боковую поверхность коалесцирующих патронов 8 и последовательно проходит через коалесцирующие слои 11 и дренажные слои 10, при этом в коалесцирующих слоях 11 происходит коалесценция содержащейся в газовом потоке жидкости, которая удерживается на поверхности нетканого материала за счет действия капиллярных сил. Скоалесцированная жидкость выносится газовым потоком в дренажные слои 10, пористость которых значительно больше пористости коалесцирующих слоев 11, при этом действие капиллярных сил в дренажном слое снижается, и часть жидкости под действием гравитационных сил стекает в дренажный коллектор 13 и отводится в нижнюю часть сепаратора. Пористость коалесцирующих слоев 11 выполнена увеличивающейся в радиальном направлении, т.е. противоположно движению газа через слои нетканого материала, т.е. газ по мере очищения направляется из слоев с большей в слои с меньшей пористостью, поверхность коалесценции жидкости в которых выше. Дополнительно при факторах скорости газового потока в сепараторе больше трех на поверхности нетканого материала происходит образование вторичных капель, размер которых значительно больше размера капель, содержащихся в неочищенном газе. Далее поток газа направляется в центробежные сепарационные элементы 7. В центробежных элементах 7 за счет центробежных сил вторичные капли жидкости отделяются от газового потока. Отделившаяся жидкость по трубам отводится в нижнюю часть сепаратора и выводится через патрубок 4.
Конструкция сепаратора компактна, позволяет эффективно очищать газ при увеличении фактора скорости газового потока в сепараторе больше трех.
Контроль качества осушенного газа после сепаратора проводился путем измерения уноса дисперсной фазы в газовом потоке, см. RU Патент №2396553, МПК G01N 25/56 (2006.01), 2010. Указанный способ подтвердил эффективность заявляемого объекта.
Таким образом, заявляемая конструкция сепаратора более компактна за счет уменьшения по сравнению с прототипом его металлоемкости и позволяет эффективно очищать газ при увеличении фактора скорости газового потока в сепараторе больше трех.
Заявляемый объект прошел промышленные испытания и подтвердил эффективность очистки газа при факторе скорости газового потока в сепараторе до 9.