СЕПАРАТОР ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИХРЕВОГО ТИПА

Полезная модель предназначена для осаждения мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока в поле центробежных сил и применяется в нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2188062) [1], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный кольцевой перегородкой на нижнюю и верхнюю сепарационные камеры, входной и выходной патрубки, дефлектор, сепарационный пакет с вертикальными пластинами, составляющими щелевые каналы, на кольцевой горизонтальной перегородке установлены с незначительным перекрытием и кольцевым зазором концентрические кольца, над верхней кромкой которых смонтированы карманы-ловушки, состоящие из соединенных между собой горизонтальной шайбы и цилиндрического кольца.
Недостаток известного устройства заключается в том, что желобы, сужающиеся по ходу движения в них жидкостной пленки к внутренней поверхности корпуса аппарата, закрывают значительную часть живого сечения между корпусом и сепарационным пакетом, что в последнем случае приводит к росту потерь напора в аппарате и хаотическому движению газожидкостной смеси в этом пространстве и уносу значительной части жидкой фазы во внутрь сепарационного пакета; кроме того, щель, расположенная за желобами по ходу движения потока, полностью перекрыта, т.е. не участвует в сепарационном процессе и создает дополнительные потери напора; наличие двух сепарационных камер - верхней и нижней, связанных между собой гидрозатворным сливом, делает конструкцию громоздкой и малопроизводительной. Увеличение нагрузки по газу приводит к увеличению сопротивления сепарационного блока, т.е. к увеличению разности давления в нижней и верхней камерах. Чтобы гидрозатвор справился, необходимо его увеличивать по высоте, т.е. увеличивать высоту корпуса аппарата.
Известен также малогабаритный высокоэффективный сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2221625, дата публикации 2004.01.20) [2], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских
изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, причем на внутренней поверхности вертикальной дугообразной пластины, расположенной по ходу движения газожидкостного потока непосредственно после плоских изогнутых пластин пакета, по всей высоте установлены сходящиеся дугообразные направляющие пластины, направленные под углом 30 градусов к горизонтали, собирающие и транспортирующие пленочную жидкость с внутренней поверхности дугообразной пластины в зону щелевого канала, причем для транспортировки жидкой фазы из зоны щелевого канала к внутренней поверхности корпуса аппарата предусмотрены прямоугольные открытые желоба, занимающие 1/7-1/8 часть площади сечения, ограниченного внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью пакета, в верхней внутренней части сепарационного пакета в отверстии горизонтальной крышки установлена кольцевая карман-ловушка, образованная наружной нижней частью цилиндрической поверхности выходного патрубка, нижней поверхностью крышки и внутренней поверхностью верхней части сепарационных пластин.
Недостатком указанного сепаратора является различие площадей вертикальных осевых сечений свободного пространства вокруг сепарационного пакета за счет наличия дефлектора во внутренней части корпуса сепаратора. Это приводит к нарушениям структуры потока вокруг сепарационного пакета ввиду разности скоростей потока, что приводит к неравномерной загрузке сепарационного пакета, и повышению материалоемкости и габаритов, так как расчет сепаратора при этом ведется по самой загруженной части сепарационного пакета.
Указанный сепаратор по патенту №2221625 является по совокупности существенных признаков наиболее близким сепаратором того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение материалоемкости сепаратора и повышение качества сепарации.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является уменьшение габаритных размеров сепаратора при сохранении его производительности, а также снижение неравномерности движения газожидкостного потока во внутреннем пространстве сепаратора.
Сущность полезной модели состоит в том, что сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, кольцевую карман-ловушку, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, причем ось сепарационного пакета смещена относительно оси корпуса сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности, причем ось выходного патрубка совпадает с осью сепарационного пакета.
На фиг.1 изображен сепаратор в продольном сечении, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид В на фиг.1; на фиг.4 - вид Б на фиг.1.
СЕПАРАТОР ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИХРЕВОГО ТИПА состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 горизонтальной крышки 2 с цилиндрическим отверстием 3, над которым расположен выходной патрубок 4, входного патрубка 5, соединенного с корпусом 1 в верхней его части, дефлектора 6, формирующего вращательное движение газожидкостного потока внутри сепаратора Вертикальный сепарационный пакет 7 состоит из плоских изогнутых пластин 8 и дугообразных 9 и 10 Пластины 8, 9, 10 укреплены по внутреннему периметру горизонтальной крышки 2 и позволяют сохранить одинаковый и постоянный размер щелевых каналов 11.
Ось сепарационного пакета 7 смещена относительно оси корпуса 1 сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного пакета 7 до стенок корпуса 1 и дефлектора 6 было одинаковым по всей окружности.
В верхней части сепарационного пакета 7 между нижней наружной поверхностью выходного патрубка 12, внутренней поверхностью верхней части плоских изогнутых и дугообразных пластин 8, 9, 10 образован кольцевой зазор, который совместно с внутренней поверхностью горизонтальной крышки 2 сформировал карман-ловушку 13. Пластина 9, расположенная у дефлектора 6, установлена с образованием между ней и краем дефлектора 6 канала 14 и между ее краем и краем предыдущей пластины 8 канала 15. Каналы 14 и 15 направлены навстречу газовому потоку. Между краями соседних пластин 9 и 10 образован канал 16, направленный по ходу движения газожидкостного потока. На всей высоте пластины 9 на внутренней поверхности установлены сужающиеся к каналу 16
дугообразные направляющие пластины 17, переходящие в зоне щелевого канала 16 в прямоугольные по сечению открытые желоба 18 Внутри нижней части плоских изогнутых и дугообразных пластин 8, 9, 10 расположено плоское днище 19, приподнятое относительно нижней кромки пластин 8, 9, 10 и имеющее относительно их кольцевой радиальный зазор 20 и соединенное посредством радиальных пластин 21 на расстоянии 0,1-0,15 диаметра сепарационного пакета с ложным днищем 22, расположенным над шайбой 23, установленной над сливным патрубком 24 Между корпусом сепаратора 1 и шайбой 23 образуется кольцевой зазор 25.
Отношение площади сечения корпуса сепаратора к основным геометрическим параметрам составляет к площади сечения сепарационного пакета 2-2,5, к площади сечения щелевых каналов в сепарационном пакете по вертикали в зоне их нахлестки 2-2,5, к площади сечения кольцевого зазора между сепарационным пакетом и плоским днищем 12-15. Отношение высоты сепарационного пакета к его внутреннему диаметру 2,3-2,5.
Сепаратор работает следующим образом.
Газожидкостная смесь подводится в аппарат через входной патрубок 5, расположенный в верхней его части Дефлектор 6 препятствует поступлению газожидкостного потока в осевую зону сепарационного пакета 7 без предварительного разделения потока.
В криволинейном пространстве, образованном стенкой корпуса 1 и пластинами 8, 9, 10, из газового потока выделяется основная масса жидкости Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса 1 сепаратора и под действием гравитационных сил по ходу газового потока по нисходящей спирали транспортируются через кольцевой зазор 25 к сливному патрубку 24 Мелкодисперсная капельная жидкость, не осевшая на корпусе 1, попадает на наружную поверхность пластин 8, 9, 10 и транспортируется газовым потоком через входные тангенциальные щели 11 на их внутреннюю поверхность.
Так как тангенциальные щели по ходу потока не сужаются, снижаются потери напора на местные сопротивления, что в целом скажется на потерях напора в аппарате.
Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость, попадая на начальную внутреннюю поверхность дугообразной пластины 9, под влиянием изогнутых дугообразных направляющих пластин 17 направляется к прямоугольным открытым желобам 18, где под влиянием вращающегося газового потока в пространстве между корпусом 1 и пакетом 7 транспортируется и отбрасывается к внутренней поверхности стенки корпуса с последующей транспортировкой ее к сливному патрубку 24. Образовавшаяся в нижней части сепарационного пакета жидкостная пленка, не успевшая попасть в нижний желоб, удаляется из сепарационного элемента через кольцевой зазор 20, образованный плоским днищем 19 и пластинами 8, 9, 10, т.е. через зазор 25 к сливному парубку 24.
Радиальные пластины 21 с закрепленным к ним в нижней части ложным днищем 22 исключают вращательный эффект газового потока под ложным днищем, что беспрепятственно способствует отеканию отсепарированной жидкости с нижних кромок пластин через кольцевой зазор 25 к сливному патрубку 24. Шайба 23 препятствует возникновению вращающегося вихря над патрубком 24, что значительно улучшает слив жидкости из аппарата.
Последняя ступень сепарации расположена в верхней части пакета 7. Неотсепарированная мелкодисперсная часть жидкой фазы по восходящей спирали поступает в кольцевую карман-ловушку 13, образованную наружной нижней частью выходного патрубка 12, верхней внутренней поверхностью пластин 8, 9, 10 и внутренней плоскостью горизонтальной крышки 2.
Вращаясь в направлении газового потока, оставшаяся неотсепарированная пленочная часть жидкой фазы захватывается карманом-ловушкой 13, (ее наружный диаметр больше внутреннего диаметра пакета), продолжая свое вращательное движение в направлении газового потока и будучи прижата к нижней поверхности горизонтальной крышки 2 под действием центробежной силы, прижимается к верхней внутренней части пластин 8, 9, 10. Затем она захватывается верхней дугообразной направляющей пластиной 17 и транспортируется ко входу верхнего прямоугольного желоба 18 с последующим попаданием на верхнюю часть внутренней поверхности корпуса 1.
В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: снижение внешних габаритных размеров сепаратора при сохранении его производительности достигается за счет установки сепарационного пакета в
корпусе сепаратора со смещением так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности Производительность сепаратора зависит от величины минимального сечения пространства между сепарационным пакетом и корпусом. Чем больше минимальное сечение, тем больше производительность, и наоборот. Указанное выше расположение сепарационного пакета относительно корпуса позволяет выбирать корпус меньшего диаметра при неизменной по сравнению с прототипом производительности сепаратора, что приводит к достижению заявляемого технического результата.
В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: сохранение структуры вращающегося газожидкостного потока во внутреннем пространстве сепаратора достигается за счет установки сепарационного пакета в корпусе сепаратора со смещением так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности При таком расположении сепарационного пакета относительно корпуса площадь вертикального сечения пространства между сепарационным пакетом и корпусом будет иметь меньший разброс значений по сравнению с прототипом Это позволит газожидкостному потоку двигаться вокруг сепарационного пакета более равномерно, что приведет к большему сохранению его структуры при движении вокруг сепарационного пакета.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №2188062, B 01 D 45/12, 2002
2. Патент РФ №2221625, B 01 D 45/12, 2004.