ПАКЕТ СЕПАРАЦИОННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ
VERTICAL SEPARATION PACKING

Изобретение предназначено для улавливания мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока и применяется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известно большое число вертикальных сепарационных пакетов, состоящих из перекрывающихся изогнутых пластин, образующих в зоне перекрытия щелевые каналы и закрепленных сверху и снизу к крышкам. Указанные сепарационные пакеты известны, например, из описаний к патентам на изобретения №2221625 (МПК B01D 45/12, 2004 [1]), №2244584 (МПК B01D 45/12, 2005 [2]), №2287357 (МПК B01D 45/12, 2006 [3]), №2304455 (МПК B01D 45/12, 2007 [4]) и описаний к патентам на полезные модели №52574 (МПК B01D 45/12, 2006 [5]), №55301 (МПК B01D 45/02, 2006 [6]).
Также известен пакет сепарационный вертикальный (патент РФ №2356601 на изобретение, МПК B01D 45/16, 2009 [7]), содержащий размещенные в его образующей поверхности вертикальные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к верхней крышке, размещенные относительно друг друга с частичным перекрытием и образующие в зоне перекрытия одинаковые постоянные по размеру щелевые каналы, при этом в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, находящиеся напротив друг друга в смежных сепарационных пластинах.
Недостатками указанных сепарационных пакетов [1-7] является их цилиндрическая форма и постоянный размер щелевых каналов. При использовании сепарационного пакета его размещают в вертикальном цилиндрическом корпусе над нижним днищем и формируют вокруг сепарационного пакета вихревой газожидкостный поток. Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. При этом количество жидкости и мелких примесей в нижней части сепарационного пакета может быть настолько велико, что они заполняют все пространство между корпусом и сепарационным пакетом и проникают внутрь сепарационного пакета. Восходящий поток газа внутри сепарационного пакета уносит такие жидкость и мелкие примеси. Этот вторичный унос ухудшает качество сепарации и уменьшает эффективность сепарационного пакета.
Частично указанные недостатки устранены в известном внутреннем кольцевом сепарационном элементе (патент РФ №58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, 2006 [8]), содержащем профилированные пластины, расположенные вдоль поверхности вертикального усеченного конуса (меньшим основанием книзу) с углом наклона до семи градусов и закрепленные между верхней крышкой и горизонтальной перегородкой, при этом пластины перекрываются, образуя сопловые каналы для входа газа.
Недостатком указанного аналога [8] является постоянный размер щелевых каналов в зоне перекрытия сепарационных пластин вдоль высоты сепарационного пакета. При использовании пакета, как описано для ранее упомянутых аналогов, количество жидкости и мелких примесей в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. Такое увеличение приводит к тому, что вероятность захвата жидкости и мелких примесей в нижней части пакета увеличена. Постоянство размера щелевых каналов вдоль высоты сепарационного пакета приводит к тому, что распределение объема газа, прошедшего внутрь сепарационного пакета, является равномерным вдоль высоты сепарационного пакета. Указанное приводит к тому, что большая часть газа с повторно захваченной жидкостью проникает внутрь сепарационного пакета в нижней его части. Это ухудшает качество сепарации и уменьшает эффективность сепарационного пакета.
Указанный внутренний кольцевой сепарационный элемент [8] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемого пакета сепарационного вертикального.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является снижение количества газа, проходящего внутрь сепарационного пакета в нижней его части. Этим достигается снижение эффекта вторичного уноса жидкости и, как следствие, повышение качества сепарации.
Сущность изобретения состоит в том, что пакет сепарационный вертикальный выполнен в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания меньше диаметра верхнего основания и содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. При этом щелевые каналы выполнены сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета.
Целесообразно в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнять сквозные отверстия. Причем в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал, указанные отверстия необходимо располагать напротив друг друга.
Отверстия сепарационных пластин по горизонтали расположены преимущественно в центре щелевых каналов. Эти отверстия выполнены предпочтительно круглыми. Возможно выполнение отверстий сепарационных пластин прямоугольными с длинной стороной, размещенной вертикально. Допустимо располагать два отверстия в верхней части пластин и два - в нижней. Возможно располагать два отверстия в верхней части пластин, два - в средней части и два - в нижней. Также возможно размещать по четыре отверстия вдоль каждого вертикального края каждой пластины.
На фиг.1 показан внешний вид сепарационного пакета вертикального; на фиг.2 - поперечный разрез сепарационного пакета (сечение А-А на фиг.1); на фиг.3 - вид Б на фиг.2, увеличено; на фиг.4 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 2; на фиг.5 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 3; на фиг.6 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 4; на фиг.7 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 5.
Пакет сепарационный вертикальный (фиг.1) выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания. Вертикальный сепарационный пакет содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины 1. Эти пластины 1 размещены относительно друг друга с частичным перекрытием (фиг.2, 3) и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы 2, выполненные сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета. Сверху пластины 1 закреплены к кольцевой верхней крышке 3 с выходным отверстием 4, а снизу - к нижней крышке (не показано).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. С целью увеличения объема жидкости, которую могут удержать сепарационные пластины 1, они в области щелевых каналов снабжены сквозными отверстиями 5. При этом в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал 2, указанные отверстия 5 расположены напротив друг друга (фиг.3).
Пример 2. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.4). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1 и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.
Пример 3. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены прямоугольными с длинной стороной, размещенной вертикально (фиг.5). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1 и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.
Пример 4. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.6). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1, два - в средней части и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит шесть отверстий 5.
Пример 5. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.7). Вдоль каждого вертикального края каждой пластины 1 размещены по четыре отверстия 5. При этом каждая пластины 1 содержит восемь отверстий 5.
Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения не ограничивается приведенными выше примерами.
При использовании пакета сепарационного вертикального его помещают над нижним днищем в вертикальный цилиндрический корпус, в котором сформирован вертикальный вихревой газожидкостный поток.
Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. Благодаря тому, что сепарационный пакет выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания, жидкость и мелкие примеси проникают внутрь сепарационного пакета в значительно меньшем количестве, чем при использовании сепарационного пакета цилиндрической формы. Этот эффект усиливается тем, что в нижней части сепарационного пакета размер щелевых каналов 2 между сепарационными пластинами 1 меньше, чем в верхней части. Указанное приводит к уменьшению эффекта вторичного уноса жидкости восходящим потоком газа внутри сепарационного потока.
За счет разности давлений в центре вихревого потока и на его периферии частицы газа, жидкости и мелких примесей попадают на наружную поверхность сепарационных пластин 1 и транспортируются газовым потоком через щелевые каналы 2 на их внутреннюю поверхность.
Применение наклонных изогнутых сепарационных пластин 1 позволяет жидкостной пленке, движущейся по ходу вращения газового потока, транспортироваться с конца одной пластины 1 на начало другой за счет сил инерции. Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость, достигнув нижнего края сепарационных пластин 1, соскальзывает с них и отводится вниз от сепарационного пакета.
Очищенный газ поступает вверх к выходному отверстию 4 сепарационного пакета.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом пакете сепарационном вертикальном заявляемый технический результат «снижение количества газа, проходящего внутрь сепарационного пакета в нижней его части» достигается за счет того, что пакет сепарационный вертикальный выполнен в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания меньше диаметра верхнего основания и содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. При этом щелевые каналы выполнены сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета.
Заявляемый пакет сепарационный вертикальный реализован из промышленно выпускаемых материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2221625 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2004 г.
2. Патент РФ №2244584 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2005 г.
3. Патент РФ №2287357на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.
4. Патент РФ №2304455 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2007 г.
5. Патент РФ №52574 на полезную модель, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.
6. Патент РФ №55301 на полезную модель, МПК B01D 45/02, опубл. 2006 г.
7. Патент РФ №2356601 на изобретение, МПК B01D 45/16, опубл. 2009 г.
8. Патент РФ №58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.