УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ИЗ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

Полезная модель относится к области химии, нефтехимии, нефте- и газопереработки, а именно к устройствам и системам для выделения капельной жидкости, жидкостных аэрозолей и туманов из газовых потоков.
Разделение гетерогенных систем, в которых мелкодисперсные капли жидкости находятся в объеме газа в виде устойчивого аэрозоля или тумана, является важной технической задачей. В частности, к таким задачам относится обезвоживание природного и попутного нефтяного газа в газопроводах, а также удаление туманов в различных технологических потоках на предприятиях химического, нефтехимического и газоперерабатывающего профилей.
Отделение капельных жидкостей от газа может производиться путем их адсорбции или абсорбции, однако, это сопряжено со значительными капитальными и энергетическими затратами.
Эффективным способом отделения капельных жидкостей от газового потока является коалесцентная фильтрация, основанная на пропускании очищаемого газового потока через фильтрующие материалы, которые стимулируют коалесценцию (слияние) мелких капель диспергированной жидкости в более крупные, что облегчает и ускоряет их последующее выделение из потока. Коалесцентная фильтрация отличается высокой эффективностью и весьма малым уровнем энергетических и прочих эксплуатационных расходов.
Существует задача поиска оптимальной конструкции устройств для удаления капельной жидкости из газовых потоков и оптимального способа расположения в них слоев фильтрующего материала, обеспечивающих максимальную эффективность удаления капельной жидкости из газовых потоков при минимальных габаритах устройства в сочетании с простотой их эксплуатации.
Известно устройство для удаления капельной жидкости из газовых потоков, содержащее корпус и размещенный в нем газопроницаемый ячеистый блок, состоящий из набора наклонных пластин пористо-ячеистого никеля, уложенных слоями числом не ниже двух без промежутков между ними и под углом не ниже угла оттекания жидкости. (Патент РФ №2105595, МПК B01D 46/00, B01D 19/00, приоритет от 25.04.1997, опубликовано 27.02.1998). Такая конструкция отличается простотой и позволяет создавать устройства большой единичной мощности.
Недостатком этого устройства является высокая сложность изготовления, укладки и замены слоев фильтрующего материала, связанная со специфической (овальной) формой этих слоев.
Перед авторами ставилась задача разработать простое по конструкции устройство, обеспечивающее компактную упаковку фильтрующих слоев с возможностью их технологически простой установки и замены, при сохранении высокой эффективности удаления капельной жидкости из газовых потоков.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для удаления капельной жидкости из газовых потоков, включающем герметичный корпус, выполненный в виде полой цилиндрической обечайки с крышками, снабженный патрубком подачи исходного газового потока, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода потоков очищенного газа и отделенной жидкости, и хотя бы один расположенный внутри корпуса проницаемый для потоков фильтрующий блок, содержащий хотя бы один слой фильтрующего коалесцентного материала, фильтрующий блок выполнен в виде опорной рамы прямоугольной формы, внешние края которой герметично прикреплены к внутренней поверхности цилиндрической обечайки корпуса и к внутренним поверхностям крышек, и расположенной параллельно оси симметрии корпуса и перпендикулярно крышкам корпуса. При этом корпус устройства может быть выполнен содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью расположения корпуса устройства при эксплуатации таким образом, чтобы угол отклонения плоскости слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости. Патрубок подачи исходного газового потока может дополнительно содержать распределительный элемент для гашения кинетической энергии потока, в частности - эллиптический отражатель. Фильтрующий блок может содержать пластины из пористо-ячеистого металла или сплава, либо их комбинации с другими фильтрующими материалами.
Технический эффект заявляемой полезной модели заключается в существенном упрощении и удешевлении конструкции устройства, а также упрощении его обслуживания за счет того, что фильтрующие блоки в этом случае имеют прямоугольный вид, что существенно упрощает их изготовление, загрузку и замену в них слоев фильтрующего материала в ходе эксплуатации. При этом наклон слоев фильтрующего материала, необходимый для эффективного оттока жидкости, может задаваться наклонным расположением самого корпуса устройства за счет использования различных внешних опорных конструкций. Использование входного патрубка с дополнительным распределительным элементом позволяет существенно понизить кинетическую энергию потока и тем самым уменьшить его разрушающее действие на фильтрующий материал и увеличить срок его службы.
Система поясняется чертежами, на фиг.1 изображен общий вид устройства для удаления капельной жидкости из газовых потоков, где 1 - цилиндрическая обечайка, 2 - фильтрующие блоки, 3 - патрубок для подачи исходного газа, 4 - патрубок для вывода очищенного газа, 5 - патрубки для вывода отделенной жидкости, 6 - крышка корпуса устройства, 7 - распределительный элемент; на фиг.2 и фиг.3 изображены возможные комбинации корпуса устройства с внешней опорной конструкцией, где 8 - внешняя опора корпуса устройства, 9 - воображаемая вертикальная линия, 10 - ось симметрии корпуса устройства, 11 - поток исходного газа, 12 - поток очищенного газа, 13 - поток отделенной жидкости.
Устройство состоит из цилиндрической обечайки 1 с верхней и нижней крышками. Внутри корпуса устройства параллельно осевой линии корпуса и перпендикулярно крышкам располагаются прямоугольные фильтрующие блоки 2, представляющие собой опорные рамы, в которых установлены слои фильтрующего материала. В устройстве предусмотрены патрубок 3 для подачи исходного газового потока 11, патрубок 4 вывода потока очищенного от капельной жидкости газа 12 и патрубки 5 для слива отделенной жидкости 13. Загрузка и замена слоев фильтрующего материала в опорных рамах осуществляется при открытии верхней крышки устройства 6. Во входном патрубке 3 может быть установлен распределительный элемент 7 для гашения кинетической энергии входного потока. Слои фильтрующего материала могут изготавливаться из пластин из пористо-ячеистых металлов или сплавов отдельно либо в идее их комбинаций с другими фильтрующими материалами (см., например, патент РФ №2146164, МПК B01D 17/022, приоритет от 14.10.1998).
На чертежах фиг.2 и 3 показаны возможные комбинации корпуса устройства с внешней опорной конструкцией, позволяющие наклонять корпус устройства таким образом, чтобы угол отклонения плоскостей слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости. В первом случае (фиг.2) устройство устанавливается на внешней опоре 8 таким образом, чтобы ось симметрии корпуса устройства 10 отклонялась от вертикали 9 на угол не ниже угла оттока отделяемой жидкости. Во втором случае (фиг.3) фильтр устанавливается на опоре на боковую сторону таким образом, что ось симметрии устройства располагается горизонтально, а отклонение плоскостей 10 слоев фильтрующего материала от вертикали 9 задается поворотом корпуса устройства на необходимый угол.
Применение описанного устройства обеспечивает высокую эффективность удаления капельной жидкости из газовых потоков, низкое гидравлическое сопротивление устройства газовому потоку при обеспечении технологической простоты процедуры изготовления, загрузки и замены слоев фильтрующего материала. Кроме того, применение данной конструкции устройства позволяет проводить удаление капельной жидкости из газовых потоков в компактных и простых по конструкции устройствах с весьма малыми габаритами и металлоемкостью и высокой надежностью при эксплуатации, что существенно расширяет возможности их практического применения.