ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР (ВАРИАНТЫ)
GAS-DYNAMIC SEPARATOR (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам для улавливания капельной жидкости из газового потока и может быть применено в различных отраслях промышленности.
Известен высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор "СЦВ-7" [RU 2320395, МПК B01D 45/12, опубл. 27.03.2008 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока, вертикальный сепарационный пакет с плоским днищем, состоящий из плоских изогнутых сепарационных пластин.
Недостатком известного сепаратора является невысокая степень сепарации капельной жидкости из-за неравномерной нагрузки пластин сепарационного блока по высоте и по окружности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является вихревой газодинамический сепаратор [RU 58380, МПК B01D 45/12, опубл. 27.11.2006 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, выходной и сливной патрубки, пристеночное устройство ввода, обеспечивающее тангенциальную подачу разделяемого потока, горизонтальную перегородку в нижней части сепаратора и внутренний кольцевой сепарационный элемент (блок), размещенный в верхней части сепаратора и состоящий из изогнутых сепарационных пластин.
Недостатками данного сепаратора являются высокая металлоемкость из-за пристеночного размещения устройства ввода в верхней части корпуса, что приводит к увеличению диаметра, толщины стенки и массы сепаратора, а также низкая степень сепарации капельной жидкости из-за срыва части пленки жидкости с сепарационных элементов в поток очищенного газа.
Задача изобретения - снижение металлоемкости и повышение степени сепарации.
Предложено три варианта сепаратора.
Техническим результатом является снижение металлоемкости сепаратора за счет размещения устройства ввода, оснащенного сепарационным устройством, в нижней части приосевого пространства корпуса сепаратора, а также повышение степени сепарации за счет установки кольцевого коалесцирующего блока в качестве сепарационного блока (варианты 1-3), а также путем установки второго коалесцирующего блока, примыкающего к верхнему днищу корпуса сепаратора (вариант 2) или каплеуловителя под перегородкой (вариант 3).
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемом сепараторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходной патрубок газа в верхнем днище и сливной патрубок жидкости в нижнем днище, перегородку в нижней части сепаратора, устройство ввода, обеспечивающее тангенциальную подачу разделяемого потока, и внутренний кольцевой сепарационный блок между перегородкой и верхним днищем, особенность заключается в том, что в качестве сепарационного блока установлен кольцевой коалесцирующий блок, устройство ввода размещено в приосевом пространстве сепаратора ниже перегородки, соединено с коалесцирующим блоком и оснащено сепарационным устройством и крышкой с патрубком, соединяющим аксиальную область устройства ввода с газовым пространством нижней части сепаратора.
Второй вариант отличается установкой дополнительного коалесцирующего блока, примыкающего к верхнему днищу корпуса сепаратора, а третий вариант - размещением каплеуловителя под перегородкой.
В третьем варианте сепаратора также может быть установлен дополнительный коалесцирующий блок, примыкающий к верхнему днищу корпуса сепаратора. Сепарационное устройство может быть выполнено, например, в виде узла жалюзийного типа с вертикальным расположением прорезей. Коалесцирующие блоки и каплеуловитель могут быть выполнены в виде сетчатой насадки. В аксиальной области коалесцирующих блоков могут быть установлены направляющие перегородки для обеспечения равномерной загрузки коалесцирующих элементов по высоте и радиусу.
Установка в качестве сепарационного блока кольцевого коалесцирующего блока, позволяет повысить степень сепарации за счет исключения возможности срыва части пленки жидкости с сепарационных пластин в поток очищенного газа. Размещение устройства ввода, оснащенного сепарационным устройством, в приосевом пространстве снижает диаметр и металлоемкость сепаратора, а также позволяет вывести газожидкостную дисперсию из потока газа, снизить нагрузку на коалесцентный блок и повысить степень сепарации. Дополнительным эффектом размещения устройства ввода в приосевом пространстве является снижение его диаметра, увеличение центробежных сил, что интенсифицирует сепарацию капельной жидкости. Соединение аксиальной области устройства ввода с газовым пространством нижней части сепаратора позволяет подать газ из нижней части сепаратора на повторную сепарацию. Установка во втором варианте сепаратора дополнительного коалесцирующего блока, примыкающего к верхнему днищу корпуса, повышает степень сепарации за счет дополнительной коалесцентной очистки потока газа, равно, как и расположение каплеуловителя под перегородкой в третьем варианте, предотвращающее попадание капельной жидкости в поток очищенного газа через щелевой зазор между корпусом и перегородкой.
На фиг. 1-3 показаны поперечные аксиальные сечения сепараторов, выполненных по вариантам 1-3, соответственно. Каждый из сепараторов включают корпус 1 с входным патрубком 2, соединенным с устройством ввода 3, которое соединено с коалесцирующим блоком 4, закрепленным между крышками 5 и 6. Устройство ввода 3 оснащено сепарационным устройством 7 и крышкой 8 с патрубком 9. Кроме того, сепаратор оборудован выходным патрубком газа 10, сливным патрубком жидкости 11 и перегородкой 12, отделяющей коалесцирующий блок 4 от нижней части корпуса. Во втором варианте сепаратора между крышкой 5 и верхним днищем корпуса 1 размещен дополнительный коалесцирующий блок 13. В третьем варианте сепаратора под перегородкой 12 расположен каплеуловитель 14.
При работе первого варианта сепаратора газ, содержащий капельную жидкость, через входной патрубок 2 тангенциально поступает в устройство ввода 3 и направляется по восходящей спирали вдоль внутренней стенки последнего. При этом в поле центробежных сил происходит первая стадия сепарации наиболее крупных капель жидкости, которые осаждаются на внутренней поверхности устройства ввода 3 и выводятся с помощью сепарационного устройства 7 в нижнюю часть корпуса 1. Из газового пространства нижней части корпуса газ, увлеченный жидкостью, по патрубку 9 направляют на повторную сепарацию в аксиальную область устройства 3 с пониженным давлением. Газовый поток с оставшейся мелкодисперсной капельной жидкостью поступает в коалесцирующий блок 4, где подвергается дополнительной сепарации. Жидкость, осевшая на коалесцирующих элементах, стекает в нижнюю часть блока 4, затем по перегородке 12 - в нижнюю часть сепаратора и сливается по патрубку 11, а очищенный газ по кольцевому пристеночному коллектору направляется в верхнюю часть сепаратора и далее в выходной патрубок 2. При работе второго варианта сепаратора очищенный газ дополнительно подвергают коалесцентной очистке в блоке 13, а при работе третьего варианта сепаратора из газожидкостной дисперсии, выделенной сепарационным устройством 7, с помощью каплеуловителя 14 удаляют капельную жидкость, предотвращая возможность ее попадания через щелевой зазор между корпусом 1 и перегородкой 12 в верхнюю часть сепаратора.
Таким образом, предлагаемый сепаратор позволяет снизить металлоемкость, увеличить степень сепарации и может быть использован в промышленности.