КОАЛЕСЦИРУЮЩИЙ ПАТРОН
COALESCING CARTRIDGE

Изобретение относится к конструкциям средств разделения газа и мелкодисперсных капель жидкости и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтяной, химической и газовой промышленности.
Известно (US, патент 5229015) коалесцирующее устройство для мелкодисперсной эмульсии типа «масло в воде», содержащее корпус, выполненный в виде горизонтально расположенного цилиндра, входные и выходные патрубки для ввода эмульсии и вывода очищенной воды и отделенной дисперсной фазы. Забор очищенной воды осуществляется из нижней части корпуса с помощью дренажной трубы. Корпус заполнен хаотически уложенными частицами коалесцирующего материала, выполненного из олеофильного полимера в виде полых цилиндров с прорезями. Разделяемую эмульсию подают в горизонтальном направлении под напором на боковую стенку корпуса и распределяют по всему его объему, омывая коалесцирующий материал. При этом скоалесцированные капли дисперсной фазы всплывают по межпоровым каналам под действием сил гравитации.
Однако указанная конструкция установки не обеспечивает достаточно полного разделения фаз, кроме того, необходимо прерывание технологического цикла для замены фильтрующего элемента, а также не предусмотрено отделение поверхностно-активных веществ.
Известна также (DE, патент 334693) установка, предназначенная для разделения водомасляных эмульсий путем коалесценции дисперсной фазы на гранулированном коалесцирующем материале, выполненном из олеофильного термопласта с положительной плавучестью. Установка представляет собой цилиндрический корпус с патрубком для ввода эмульсии, расположенным в верхней части боковой стенки корпуса, и выходными патрубками для вывода воды и масла, расположенными по центру соответственно внизу и вверху. В корпусе расположена коалесцирующая камера, заполненная гранулированным коалесцирующим материалом из олеофильного термопласта. Патрубок для вывода очищенной воды соединен с центральной трубой, другой конец которой заканчивается воронкой и размещен в отстойной камере, выполненной в виде конуса, размещенного над коалесцирующей камерой и отделенного от нее решеткой.
Однако при таком варианте разделения водных эмульсий не достигается достаточно высокая степень разделения за одну стадию обработки, а также не предусмотрено отделение механических примесей, что приводит к быстрому загрязнению коалесцирующего материала и резкому возрастанию гидродинамического сопротивления установки. При этом требуется его периодическая регенерация.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (ЕР, заявка 1159052) коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем слои коалесцирующего материала и слои гибкого дренажного элемента, расположенные перед слоями и/или между слоями коалесцирующего материала.
Недостатком известного технического решения следует признать накопление жидкости в коалесцирующем материале.
Известное решение принято в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного изобретения, состоит в оптимизации конструкции коалесцирующего патрона.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в упрощении технологии изготовления коалесцирующего патрона при одновременном повышении его срока службы при той же эффективности использования.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать коалесцирующий патрон разработанной конструкции. Коалесцирующий патрон разработанной конструкции содержит каркас и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы и коалесцирующий материал, причем гибкие дренажные элементы выполнены из гофрированной пластины и расположены перед слоями и/или между слоями, причем на гофрированную пластину нанесено покрытие (фторопласт, стеклопластик, кремнийорганические вещества), уменьшающее ее смачиваемость. Пластины предпочтительно выполнены из несмачиваемого водой материала, устойчивого к действию водяного пара (полистирол, полиамид, фторопласт, стеклопластик, свинец и т.д.). Гофры выполнены обычным образом. Относительно оси патрона гофры могут быть ориентированы любым образом - вдоль оси патрона, перпендикулярно оси патрона, под углом к оси патрона. Гофрированная пластина выполнена с отверстиями (перфорирована).
Расстояние между гофрами может составлять от 1 мм до 100 мм. Коалесцирующий патрон может дополнительно содержать корпус с патрубками подвода исходной смеси и отвода разделенных составляющих смеси, в котором расположены каркас и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы и коалесцирующий материал.
Указанное выполнение коалесцирующего патрона позволило исключить накопление жидкости в коалесцирующем материале за счет постоянного ее отвода по поверхности гофрированных пластин, соприкасающихся с этим материалом, что, несомненно, упрощает технологию изготовления коалесцирующего патрона, позволяет увеличить срок его службы при той же эффективности использования.
Коалесцирующий патрон состоит из перфорированного каркаса с фланцами по торцам. На перфорированном каркасе расположена сетка, на которую помещен коалесцирующий материал, например, из войлока, из полиамидного волокна, сверху которого наложены гофрированные пластины, поверх гофрированных пластин уложен слой коалесцирующего материала (нетканый синтетического материал, выполненный из полипропиленовых волокон, образующих объемную неупорядоченную конструкцию, закрепленную сеткой из полимерного материала).
Коалесцирующий патрон работает следующим образом.
Исходную (например, газожидкостную) смесь подают снаружи во внутрь патрона, где она проходит 1-ю стадию коалесценции и фильтрации на сетке и слое войлока из полиамидного волокна с образованием укрупненных капель жидкости. Часть укрупненных капель жидкости стекает по сетке, а основная часть - по гофрированным пластинам. Газожидкостной поток без жидкости, отделенной на 1-й стадии, поступает на 2-ю стадию коалесценции и фильтрации в слой полипропиленовых волокон, где вновь происходит укрупнение капель жидкости. При этом газовый поток окончательно очищается, а укрупненные капли жидкости под действием сил гравитации стекают по сетке и перфорированному каркасу.
Разделение исходной смеси с помощью коалесцирующего патрона может вестись и при подаче ее внутрь с отбором с наружной поверхности.
Аналогично коалесцирующий патрон работает и при подаче исходной смеси в виде эмульсии - легкая жидкая фаза/тяжелая жидкая фаза.
Использование в коалесцирующих патронах гофрированных пластин позволяет упростить технологию изготовления коалесцирующего патрона при одновременном повышении его срока службы при той же эффективности использования.