МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР
MULTISTAGE CENTRIFUGAL SEPARATOR

Изобретение относится к области очистки газа от гетерогенных примесей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известен центробежный сепаратор, содержащий корпус с патрубками подвода газожидкостной смеси и выхода газа и жидкости, размещенный в нем сепарационный элемент, имеющий завихритель потока на входном конце, первое и второе кольцевые отверстия в стенке для отвода отделенной жидкости и канал рециркуляции газа, при этом с целью повышения производительности и эффективности сепарации за счет снижения вторичного уноса, первое кольцевое отверстие расположено между завихрителем и каналом рециркуляции газа [патент РФ №1619528, МПК 5 В04С 3/06, ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР / Толстев В.А. и др; Заявлено 04.07.1988; Опубликовано 15.01.1994].
Недостатком данного центробежного сепаратора является малая производительность, сложность конструкции и невозможность разделения твердых частиц запыленного газа по их размеру.
Также известен многоступенчатый сепаратор, содержащий вертикальный корпус, входную камеру, расположенные последовательно по ходу газа ступень центробежной сепарации, включающую множество расположенных параллельно прямоточных циклонных элементов, и ступень инерционного отделения, включающую множество инерционных сепарационных элементов, перекрывающих проходное сечение корпуса, причем входная камера снабжена закручивающим устройством, 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 [Патент РФ №2056135, МПК 6 B01D 45/12, МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СЕПАРАТОР / Шейнман В.И; Заявлено 13.10.1992; Опубликовано 20.03.1996].
Основным недостатком конструкции данного многоступенчатого сепаратора также является малая производительность, сложность конструкции и невозможность разделения твердых частиц запыленного газа по их размеру.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является многоступенчатый сепаратор, содержащий вертикальный корпус, входную камеру, снабженную завихряющим элементом с коническим рассекателем потока и расположенные последовательно по ходу газа ступени центробежной сепарации, согласно полезной модели ступени центробежной сепарации конструктивно аналогичны и отличаются друг от друга только геометрическими размерами и каждая последующая из которых предназначена для улавливания частиц более мелкого дисперсного состава, при этом каждая ступень центробежной сепарации состоит из входной камеры, выполненной в виде цилиндрического корпуса, содержащего в своем объеме завихряющий элемент с коническим рассекателем потока, и улавливающей секции, выполненной в виде цилиндра с наклонным днищем с выгрузным клапаном и с крышкой полуторовой формы [патент РФ на ПМ №64952, МПК В04С 3/00, МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СЕПАРАТОР / Бикбулатов И.Х., Иванов СП., Шулаев Н.С. и др.; Заявлено 02.06.2006; Опубликовано 27.07.2007].
Недостатками данной конструкции являются сложность конструкции при использовании ступеней и улавливающих секций различных размеров, а также низкая эффективность разделения неоднородных газовых смесей, обусловленная цилиндрической формой сепарационных камер каждой ступени аппарата.
Задачей изобретения является упростить конструкцию устройства и повысить эффективность очистки газа от гетерогенных примесей.
Указанная задача решается за счет того, что многоступенчатый центробежный сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, входную камеру и расположенные последовательно по ходу движения газа ступени центробежной сепарации, каждая ступень состоит из цилиндрического корпуса, содержащего в своем объеме завихряющий элемент, и улавливающей секции, выполненной в виде цилиндра с наклонным днищем с выгрузным клапаном и с крышкой полуторовой формы и согласно изобретению входная камера имеет коническое днище и патрубок для вывода гетерогенных примесей газа, также ступени сепаратора одинаковые между собой и в верхней части цилиндрического корпуса каждой ступени установлен полый усеченный конус, а крепятся они с входной камерой и между собой с помощью центрального стержня.
Также завихряющие элементы каждой последующей ступени могут иметь больший угол закрутки по сравнению с предыдущей ступенью; ввод газа в сепаратор может осуществляться через тангенциальный патрубок.
На чертеже показан многоступенчатый центробежный сепаратор в разрезе.
Многоступенчатый центробежный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, входную камеру 2 и расположенные последовательно по ходу движения газа ступени центробежной сепарации 3, каждая ступень состоит из цилиндрического корпуса 4, содержащего в своем объеме завихряющий элемент 5, и улавливающей секции, выполненной в виде цилиндра с наклонным днищем 6 с выгрузным клапаном 7 и с крышкой полуторовой формы 8 и согласно изобретению входная камера имеет коническое днище 9 и патрубок для вывода гетерогенных примесей газа 10, также ступени сепаратора одинаковые между собой и в верхней части цилиндрического корпуса каждой ступени установлен полый усеченный конус 11, а крепятся они с входной камерой и между собой с помощью центрального стержня 12.
Также завихряющие элементы 5 каждой последующей ступени могут иметь больший угол закрутки по сравнению с предыдущей ступенью; ввод газа в сепаратор может осуществляться через тангенциальный патрубок.
Многоступенчатый центробежный сепаратор работает следующим образом.
Загрязненный гетерогенными примесями газ подается во входную камеру 2, откуда попадает на первую ступень центробежной сепарации 3, в цилиндрическом корпусе 4 которой под действием завихряющего элемента 5 поток приобретает вращательное движение. За счет центробежной силы, возникающей при вращательном движении, наиболее крупные частицы твердой или жидкой фазы перемещаются к периферии закрученного потока, т.е. к стенке полого усеченного конуса 11. Далее примеси с частью газа направляются в улавливающую секцию, откуда удаляются при помощи выгрузного клапана 5. Частично очищенный от твердых частиц или жидкости газ проходит в следующую ступень центробежной сепарации, где аналогично происходит отделение более мелких частиц.
Также при использовании в сепараторе ступеней, завихряющие элементы которых имеют разные углы закрутки, возможно классифицирование отделяемых твердых примесей по размерам частиц, а тангенциальный ввод очищаемого газа позволяет отделять наиболее крупные частицы твердой и жидкой фазы во входной камере 2 и выводить их через патрубок 10.
К основным преимуществам предлагаемой конструкции многоступенчатого центробежного сепаратора относятся:
- простота конструкции, за счет унификации ступеней центробежной сепарации;
- возможность очистки газа от примесей как твердой, так и жидкой дисперсной фазы;
- классифицирование твердых частиц запыленного газа по их размеру;
- высокая эффективность процесса центробежной сепарации, за счет многостадийного проведения процесса.
Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость" и может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.