ГАЗООЧИСТИТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам для улавливания жидких и твердых частиц из газового потока и применяется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известны сепараторы газожидкостные [патенты RU на изобретения №2056136, 2221625, 2244584, 2287357, 2311946, патенты RU на полезные модели №52731, 58379, 59436], содержащие, как правило, вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, патрубком входа газожидкостной смеси и патрубками выхода газа и жидкости, сепарационный пакет, состоящий из вертикальных сепарационных пластин, направляющей пластины у патрубка входа газожидкостной смеси, горизонтальной перегородки.
Известно также «Устройство для очистки природного газа от жидкости» [патент RU на изобретение №2201278], включающее фильтрующий элемент на перфорированном каркасе, установленный внутри коаксиального кожуха, имеющего в верхней части завихритель.
Известны также центробежные газожидкостные сепараторные фильтры [патенты RU на изобретения №2295998, 2295999, патенты RU на полезные модели №51523, 54530], содержащие вертикальный корпус, патрубок ввода газожидкостной смеси и патрубки вывода очищенного газа и жидкости, конусные днище и крышку, осевую трубу, выполненную из набора перфорированных патрубков. Фильтры выполнены в виде цилиндрических коаксиально вставленных друг в друга сеток.
Известен также «Сепаратор» [патент RU на изобретение №2207183], содержащий цилиндрический корпус со штуцерами для входа газа, выхода газа и выхода отсепарированной жидкости, сепарационный пакет, средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости из сепарационного потока. Последние выполнены в виде
цилиндрической перегородки из продольно изогнутых пластин, установленных между собой внахлест и с зазорами для входа и выхода газа.
В известном устройстве, как и в ряде вышеназванных, не предусмотрена фильтрационная ступень очистки газа, что затрудняет возможность тонкой очистки газового потока. При высокой скорости прохождения газового потока возможен унос капельной жидкости в выходной газопровод, которая увлекается потоком газа. При малых скоростях вторая ступень удаления жидкости не гарантирует полного удаления капельной жидкости, которая будет падать в нижнюю часть устройства под действием силы тяжести.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является фильтр-сепаратор [патент RU на изобретение №2299757], содержащий вертикальный корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубками выхода газа и жидкости, распределительный короб, установленный напротив патрубка входа газожидкостной смеси. В корпусе выше патрубка входа газожидкостной смеси установлено горизонтальное полотно, к которому присоединены распределительный короб и установленный в нем коаксиально фильтр-патрон. Над горизонтальным полотном установлен фильтр-патрон тонкой очистки, причем внутренние полости фильтр-патрона и фильтр-патрона тонкой очистки соединены между собой отверстием, выполненным в горизонтальном полотне. Патрубок входа газожидкостной смеси снабжен направляющей пластиной. В зазоре между корпусом и распределительным коробом установлен завихритель.
Однако, несовершенство сепарационной очистки газа в наиболее близком аналоге заключается в том, что при малых расходах газа может происходить попадание жидкости в полость фильтра-патрона и его
засорение. Кроме того, указанная конструкция устройства не исключает накопления жидкости над горизонтальным полотном.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности очистки газа от капельной жидкости.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что газоочиститель содержит: вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, днищем, патрубком выхода газа, патрубком отвода жидкости и патрубком подвода газожидкостной смеси, оборудованным направляющей пластиной, три вертикально вытянутые и расположенные коаксиально корпусу внутри него ступени очистки газа, выполненные в виде цилиндров, две из которых представляют собой установленные друг на друга сепарационные пакеты, третья ступень - фильтрационного типа размещена внутри верхнего сепарационного пакета, коаксиально ему; при этом сепарационные пакеты имеют средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости, которые представляют собой несколько рядов элементов по вертикали, два верхних ряда - в виде направляющих лопаток, закрепленных на внешней стороне цилиндра по образующей верхнего сепарационного пакета в виде кольцевых рядов; нижний сепарационный пакет содержит три ряда средств для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости, два из которых размещены в его торцевых частях между крепежными кольцами, а третий-средний ряд служит боковой стороной нижнего сепарационного пакета, средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости которого представляют собой вертикально вытянутые пластины выгнутой к стенке корпуса формы, установленные между парами верхних и парами нижних крепежных колец, диаметры которых соответствуют диаметру цилиндра верхнего сепарационного пакета, и крепящиеся своими верхними и нижними сторонами к торцевым частям
нижнего сепарационного пакета, причем смежные пластины третьего-среднего ряда установлены с обеспечением вертикальных щелей - каналов между ними по всей высоте.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что поставленная задача решается за счет размещения в едином корпусе трех ступеней очистки газа: две из которых - сепарационного типа и одна ступень - фильтрационного типа. Конструкция и взаимное расположение сепарационных пакетов позволяет реализовать процесс удаления жидкости как при больших, так и при малых расходах газа. Компактность обеспечивается коаксиальным размещением цилиндрических форм ступеней очистки одной в другой и малой протяженностью второй-нижней ступени сепарационного типа. В сравнении с верхней она в несколько раз меньше по вертикали. Средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости размещены в пять рядов по вертикали и обеспечивают нужную эффективность газоочистки и выведения жидкости. Их разная конфигурация усиливает процесс выведения жидкости и отвода газа.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, на которых представлены: на фиг.1 - общий вид заявляемого газоочистителя, на фиг.2 - сечение патрубка подвода газожидкостной смеси, на фиг.3 - вид сепарационных пакетов и фильтрационной кассеты, на фиг.4 - сечения нижнего сепарационного пакета, на фиг.5 - вид ступеней очистки газа в сечении корпуса. На фиг.1-4 позициями 1-16 обозначены:
1 - корпус;
2 - крышка корпуса;
3 - днище корпуса;
4 - патрубок подвода газожидкостной смеси;
5 - патрубок выхода газа;
6 - патрубок отвода жидкости;
7 - направляющая пластина;
8 - кассета фильтрационной ступени очистки газа;
9 - направляющие лопатки;
10 - цилиндр верхнего сепарационного пакета;
11 - средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости в торцевых частях нижнего сепарационного пакета;
12 - крепежные кольца;
13 - вертикально вытянутые пластины;
14 - штифт;
15 - гайки;
16 - крепежный элемент.
Заявляемый газоочиститель содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, днищем 3, патрубком подвода 4 газожидкостной смеси, патрубками выхода газа 5 и отвода жидкости 6. Патрубок подвода 4 газожидкостной смеси оборудован направляющей пластиной 7. Корпус 1 выполнен в виде цилиндра(трубы), к которому крепятся крышка 2 и днище 3. Крышка 2 корпуса 1 выполнена в виде перехода, соединенного с ответным фланцем на выходной газопровод. Днище 3 представляет собой часть сферы с отверстием, в которое врезан патрубок отвода жидкости 6. Внутри корпуса 1, коаксиально ему, расположены три вертикально вытянутые ступени очистки газа, выполненные в виде цилиндров, две из которых представляют собой установленные друг на друга сепарационные пакеты, третья ступень - фильтрационного типа. Последняя размещена внутри верхнего сепарационного пакета, коаксиально ему, и выполнена в виде кассеты 8, имеющей несколько рядов из сетчатого материала. Сепарационные пакеты имеют средства для закручивания газового потока и удаления
отсепарированной жидкости. Последние представляют собой несколько рядов элементов по вертикали. Два верхних ряда выполнены в виде направляющих лопаток 9, закрепленных на внешней стороне цилиндра 10 в виде кольцевых рядов по образующей верхнего сепарационного пакета. Нижний сепарационный пакет содержит три ряда средств для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости, два из которых 11 размещены в его торцевых частях между крепежными кольцами 12. Третий-средний ряд служит боковой стороной нижнего сепарационного пакета, средства для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости которого представляют собой вертикально вытянутые пластины 13, которые выгнуты к стенке корпуса. Данные пластины 13 установлены между парами верхних и парами нижних крепежных колец 12 и крепятся своими верхними и нижними сторонами к торцевым частям нижнего сепарационного пакета. Смежные пластины 13 третьего-среднего ряда установлены с обеспечением щелей - каналов на всем их протяжении по высоте между ними. Диаметры крепежных колец 12 соответствуют диаметру цилиндра 10 верхнего сепарационного пакета. Сквозь корпус 1 газоочистителя по его вертикальной центральной оси проходит штифт 14. Фильтрационная кассета 8 меняется по мере необходимости отворачиванием гайки 15 на штифте 14. Крепежный элемент 16 ступеней очистки зафиксирован между нижним и верхним элементами фланцевого соединения.
Газоочиститель работает следующим образом. Газожидкостный поток поступает в патрубок подвода 4 газожидкостной смеси, после чего происходит первичное формирование закрученности потока с помощью направляющей пластины 7. Направленный газовый поток поступает в пространство между корпусом 1 и цилиндром 10 верхнего сепарационного пакета. На первой-верхней ступени сепарации с помощью
двух рядов направляющих лопаток 9 происходит формирование закрученного потока с большей угловой скоростью. Газожидкостный поток под действием центробежных сил делится на жидкость, отбрасываемую на внутреннюю поверхность корпуса 1, и газ, движущийся вблизи цилиндра 10 верхнего сепарационного пакета. Закрученный поток газа поступает в нижний сепарационный пакет и принудительно направляется через тангенциальные зазоры между соседними смежными вертикально вытянутыми пластинами 13 во внутреннюю полость нижнего сепарационного пакета, образуя вихревой поток газа уже внутри сепарационного пакета, где происходит отделение под действием центробежных сил капельной жидкости и механических примесей из вихревого потока газа. Капельная жидкость и механические примеси, содержащиеся в газе внутри сепарационного пакета, отбрасываются на внутренние поверхности выгнутых и протяженных на высоту пакета пластин 13 и, увлекаемые вихревым потоком, продолжают движение с одной упомянутой пластины 13 на другую пластину 13 по винтовой траектории вниз.
В процессе отделения жидкости внутри сепарационного пакета происходит слияние и укрупнение капель жидкости при взаимном пересечении потоков газа, входящих в пакет через щели-каналы, с потоками капельной жидкости, слетающими с одной вертикально вытянутой пластины 13 на другую. В результате этого процесса более мелкие капли жидкости, содержащиеся в потоке, поглощаются более крупными каплями жидкости, переносимыми с одной вертикально вытянутой пластины 13 на пластину 13 вихревым потоком внутри сепарационного пакета. В итоге процесса большая часть ее оказывается на внутренних поверхностях вертикально вытянутых пластин 13 и, перемещаясь по винтовой траектории по сепарационному пакету вниз, достигает нижней кромки сепарационного пакета, в которой происходит
удаление жидкости и механических примесей вместе с частью газового потока по каналам за пределы сепарационного пакета.
При больших расходах газа или при большем содержании влаги в потоке газа жидкостная пленка, образующаяся на внутренней поверхности вертикально вытянутых пластин 13, поднимается вверх по данным пластинам 13, увлекаемая восходящим потоком газа. Дойдя до верхнего ряда средств для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости в торцевой части нижнего сепарационного пакета 11, жидкость попадает в каналы между ними и удаляется в нижнюю полость газоочистителя.
Жидкость, удаляемая из сепарационного пакета с частью газового потока через зазоры между средствами для закручивания газового потока и удаления отсепарированной жидкости 11 в торцевых частях нижнего сепарационного пакета, попадает в нижнюю полость газоочистителя, а газовый поток, вышедший из сепарационного пакета, подхватывается вихревым потоком и уже без капель жидкости возвращается внутрь сепарационного пакета. Отделенная из газового потока жидкость и механические примеси удаляются через патрубок отвода жидкости 6.
Газовый поток далее попадает через отверстия в дне фильтрационной кассеты 8 в ее внутреннюю полость и через несколько рядов сетчатого фильтрационного материала выходит в пространство между протяженным цилиндром 10 верхнего сепарационного пакета и фильтрационной кассетой 8. Очищенный газовый поток выходит в патрубок выхода газа 5 на внешний газопровод. Пример.
Изделие с заявляемым техническим решением проходит стадию апробации в организации - заявителе.