ФИЛЬТРОСЕПАРАЦИОННАЯ НАСАДКА

Полезная модель относится к устройствам для отделения дисперсных частиц от газов или паров и может быть использована для отделения жидкости из газового потока, например, на установках газовой промышленности, таких как абсорберы или массообменные аппараты, а также для осушки и очистки сжатого воздуха.
Известен влагоотделитель, содержащий цилиндрический корпус, лопастной завихритель и устройство для отвода жидкости (см. авторское свидетельство SU №1572682, кл. В 01 D 45/12,23.06.1990).
Недостатком устройства является низкая эффективность отделения частиц жидкости из газового потока при прямом прохождении через зазор между корпусом и верхним срезом пористого фильтрующего конуса. Причем наличие непроницаемого корпуса со щелями способствует вторичному уносу жидкости с ее пристенной пленочной поверхности газовым потоком.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является фильтросепарационная насадка, содержащая полый цилиндрический пористый элемент с крышкой, установленной на цилиндрическом пористом элементе со стороны торца, противоположного входу в цилиндрический пористый элемент, и установленный внутри пористого элемента на входе в него завихритель потока, (см. патент DE №10019293, кл. В 01 D 45/12, 31.10.2001).
Однако данное устройство имеет сложную конструкцию, что снижает надежность его работы, особенно в условиях, когда необходимо не только отделять жидкую среду от газового потока, но и задерживать механические примеси.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности работы за счет упрощения конструкции фильтросепарационной насадки, что позволяет повысить эффективность осушки газа и очистки его от механических примесей.
Указанные задача и технический результат достигаются за счет того, что фильтросепарационная насадка содержит полый цилиндрический пористый элемент с крышкой, установленной на цилиндрическом пористом элементе со стороны торца, противоположного входу в цилиндрический пористый элемент, и установленный внутри пористого элемента на входе в него завихритель потока, при этом крышка выполнена с центральным отверстием, завихритель потока закреплен на шпильке, пропущенной одним концом через центральное отверстие крышки, и последняя прижата к цилиндрическому
пористому элементу гайкой, навинченной на этот конец шпильки, а со стороны входа в цилиндрический пористый элемент насадка в месте ее установки, например на сепарационной тарелке абсорбера, зафиксирована шпилькой посредством гайки, в которую ввинчен другой конец шпильки, при этом угол наклона выходной кромки лопатки завихрителя потока к вертикали составляет от 35° до 45°.
В ходе проведенного исследования было установлено, что размещение завихрителя потока на входе в цилиндрический полый элемент позволяет более равномерно распределить газовый поток по высоте полого цилиндрического пористого элемента, что предотвращает проскок капельной жидкости через пористый элемент, причем при угле наклона выходной кромки лопатки завихрителя к вертикали меньше 35° не достигается эффективное воздействие на газовый поток внутри пористого элемента, что приводит к тому, что слабо закрученный поток имеет большую неравномерность по высоте. В результате в верхнюю часть пористого элемента насадки поступает большая часть потока и содержащейся в потоке жидкости (см. фиг.3, где тонкой линией показано скоростное распределение потока по высоте насадки и толстой линией распределение капельной жидкости по высоте насадки). В результате верхняя часть насадки перегружена по жидкости и в тоже время цилиндрический пористый элемент испытывает большею нагрузку от высокоскоростного набегающего потока, что может привести к проскоку жидкости через пористый элемент в верхней его части. При угле наклона выходной кромки лопатки завихрителя к вертикали более 45 достигается эффективное воздействие на газовый поток внутри пористого элемента, однако чрезвычайно сильная закрутка потока на входе в пористый элемент насадки приводит к тому, что сильно закрученный поток также имеет большую неравномерность по высоте. В результате уже в нижнюю часть пористого элемента насадки поступает большая часть потока и содержащейся в потоке жидкости (см. фиг.4). В результате теперь уже нижняя часть насадки перегружена по жидкости и в тоже время цилиндрический пористый элемент в нижней своей части испытывает большую нагрузку от высокоскоростного набегающего потока, что может привести к проскоку жидкости через пористый элемент в нижней его части. На фиг.5 показано распределение жидкости и скоростного напора по высоте насадки при угле наклона выходной кромки лопаток завихрителя равном 40°. Как видно из экспериментально полученных графиков, удалось добиться относительно равномерного распределения потока по высоте пористого элемента с небольшим скоростным разбросом потока по высоте при относительно равномерном распределении отделяемой от потока жидкости по высоте пористого элемента. Таким образом, более равномерное распределение газового потока позволяет предотвратить преждевременный выход из
строя пористого элемента в результате скопления жидкости и задерживаемых механических примесей (если они есть) в местах с более высокой нагрузкой в результате неравномерного распределения очищаемого газового потока по высоте пористого элемента. Выполнение насадки с крышкой позволяет ликвидировать протечки газового потока по торцевым поверхностям пористого элемента. Использование одной шпильки как для фиксации завихрителя в пористом элементе, так и для закрепления насадки в месте ее установки позволяет легко монтировать и демонтировать насадку.
На фиг.1 представлен продольный разрез фильтросепарационной насадки. На фиг.2 представлено продольное сечение лопатки завихрителя потока. На фиг.3-5 представлены графики распределения скорости потока разделяемой среды и капель жидкости в фильтросепарационной насадке.
Фильтросепарационная насадка содержит полый цилиндрический пористый элемент 1 и установленный внутри последнего завихритель потока 2. Насадка снабжена крышкой 3 с центральным отверстием и шпилькой 4, при этом завихритель потока 2 закреплен на шпильке 4 и расположен на входе в цилидрическом пористый элемент 1. Завихритель потока 2 может быть выполнен в виде 4-х или 6-и радиально установленных на шпильке 4 криволинейных лопаток для закрутки газового потока. Угол α наклона выходной кромки каждой лопатки завихрителя потока 2 (при продольном сечении лопаток) к вертикали составляет от 35° до 45°. Шпилька 4 одним концом пропущена через центральное отверстие крышки 3, а последняя установлена на цилиндрическом пористом элементе 1 со стороны торца, противоположного входу в цилиндрический пористый элемент 1, герметично перекрывает его и прижата к цилиндрическому пористому элементу 1 гайкой 5, навинченной на этот конец шпильки 4. Со стороны входа в цилиндрический пористый элемент 1 шпилька 4 другим концом ввинчена в гайку 6. Последняя фиксирует насадку в месте ее установки, например на сепарационной тарелке 7 абсорбера, для чего гайка 6 приварена к ребру 8, зафиксированному, например приваренному, к сепарационной тарелке 7. Завихритель потока 2 может быть выполнен с цилиндрической обечайкой 9, закрепленной, например приклеенной, к внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического пористого элемента 1, что предотвращает перегрузку входного участка пористого элемента набегающим на завихритель 2 потоком.
Газожидкостный поток через отверстие в сепарационной тарелке 7 поступает на лопатки завихрителя потока 2, газовый поток проходит по межлопастным каналам завихрителя 2 и приобретает вращательное движение, при котором частицы жидкости и механические примеси под действием центробежных сил, перемещаются к пористой поверхности цилиндрического элемента, при этом механические примеси и капли
жидкости задерживаются пористым материалом, а очищенный и осушенный газ проходит через поры пористого элемента 1. Задержанная пористым элементом жидкость сливается по внутренней стенке пористого элемента 1 и выводится из насадки.
Интенсификация процесса разделения газового потока достигается тем, что газовый, а более точно газожидкостной поток по всему сечению взаимодействует с пористым материалом элемента 1, а наличие закрутки потока в завихрителе 2 уменьшает перепад давления по высоте пористого элемента и удлиняет срок его службы.
Настоящая полезная модель может быть использована и нефтегазодобывающей, химической и других отраслях промышленности.