ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к технике разделения дисперсных потоков и может быть использована в различных отраслях промышленности, например, в газовой или нефтяной промышленности.
Известен центробежный сепарационный элемент (патент РФ №2150315, B01D 45/12, опубл. 10.06.1998, бюл. №16), включающий обечайку, два последовательно установленных завихрителя и ловушку отделенной жидкости, при этом внутри обечайки между завихрителями установлен рециркуляционный элемент, выполненный в виде замкнутой полости, снабженной входами и выходом, а в стенке обечайки выполнены отверстия, причем входы рециркуляционного элемента соединены с обечайкой по периметру отверстий, а выход расположен в центральной части обечайки на расстоянии 0,8-1,0 диаметра обечайки от первого завихрителя.
Общими признаками известного и предлагаемого элементов являются:
- обечайка;
- завихритель;
- ловушка отделенной жидкости.
Недостатком известного элемента является вторичный унос капель жидкости с газом, вследствие наличия отверстий в обечайке и расположенного в ее центральной части выхода, и, как следствие, низкая эффективность разделения газожидкостного потока.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является центробежный сепарационный элемент (патент РФ №2140317, B01D 45/12, опубл. 27.10.1999, бюл. №30), включающий обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, при этом внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, один торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а другой торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, кроме того, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками.
Общими признаками известного и предлагаемого элементов являются:
- обечайка;
- завихритель;
- ловушка отделенной жидкости;
- полое тело цилиндрической формы, размещенное внутри обечайки соосно с ней;
- один торец полого тела выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости;
- другой торец полого тела выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем.
Недостатком известного элемента является недостаточно эффективное разделение потока газа и жидкости из-за вторичного уноса, вызванного осаждением части мелких капель, отскочивших на наружную поверхность полого тела, и поступлением на нее в виде пленки части жидкости из внутренней полости полого тела.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности отделения жидкости от газа за счет снижения уноса капель жидкости вместе с газовым потоком.
Поставленная задача достигается тем, что в центробежном сепарационном элементе, включающем обечайку с ловушкой отделенной жидкости, завихритель и полое тело цилиндрической формы, размещенное внутри обечайки соосно с ней, верхний торец которого заглушен и выступает над ловушкой отделенной жидкости, а нижний торец выполнен открытым и расположен над завихрителем, в верхней торцевой части полого тела выполнены тангенциально направленные щели.
Кроме того, в верхней части обечайки выполнены тангенциально направленные щели.
Кроме этого, ловушка отделенной жидкости на входе с внутренней стороны и на выходе выполнена конической, с углом конусности 10°-30°.
Выполнение в верхней торцевой части полого тела тангенциально направленных щелей позволяет дополнительно подкручивать основной поток и отбирать из него мелкодисперсные капли, рециркулировать их и возвращать через нижний торец полого тела в основной сепарируемый поток, тем самым снижая унос капель жидкости с газом.
Выполнение в верхней части обечайки тангенциально направленных щелей позволяет дополнительно с потоком, сопровождающим удаляемую пленку жидкости, выводить эту пленку на внешнюю поверхность обечайки, не давая ей разбрызгиваться.
Выполнение ловушки отделенной жидкости конической формы с углом конусности 10°-30° обеспечивает плавное безотрывное обтекание ловушки газом, что позволяет сужать вращающийся поток с уносимыми дисперсными каплями ко входу в центральное полое тело, не позволяя при этом ему разбрызгиваться.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет повысить эффективность разделения газожидкостного потока.
На рис.1 показан общий вид центробежного сепарационного элемента в продольном разрезе, на рис.2 - разрезы полого тела по «А-А», ловушки отделенной жидкости по «В-В», завихрителя по «С-С».
Центробежный сепарационный элемент содержит обечайку 1 с ловушкой 2 отделенной жидкости, завихритель 3, имеющий ряд тангециальных щелей 4 и полое тело 5 цилиндрической формы, размещенное внутри обечайки 1 соосно с ней. Верхний торец 6 полого тела 5 заглушен и выступает над ловушкой 2, а нижний торец 7 выполнен открытым и расположен над завихрителем 3. В верхней торцевой части полого тела 5 выполнены тангенциально направленные щели 8, а в верхней части обечайки 1 - тангенциально направленные щели 9.
Тангенциально направленные щели 8 имеет одинаковый угол установки с тангенциальными щелями 4 в завихрителе 3 (см. разрезы по «А-А» и «С-С»). Тангенциально направленные щели 9 также имеют одинаковый угол установки с тангенциальными щелями 4 завихрителя 3 (см. разрезы по «В-В» и «С-С»).
Ловушка 2 имеет форму тора, открытого снизу с кольцевыми зазорами 10 внутри и 11 снаружи в обечайки 1 и размещена соосно с обечайкой 1. Ловушка 2 на входе с внутренней стороны и на выходе выполнена конической, с углом конусности 10°-30°.
Полое тело 5 крепится к ловушке 2 посредством пилонов 12.
Обечайка 1 герметично крепится к полотну 13.
Центробежный сепарационный элемент работает следующим образом. Газожидкостный поток поступает через завихритель 3 в обечайку 1 центробежного элемента, где закручивается в тангенциальных щелях 4 (см. разрез «С-С»). Под действием центробежной силы, возникающей за счет закрутки потока в завихрителе 3, жидкость осаждается на внутреннюю поверхность обечайки 1 и вместе с газом направляется сначала в кольцевой зазор 10 ловушки 2, затем в тангенциально направленные щели 9, дополнительно подкручивающие смесь, после чего выходят через кольцевой зазор 11, откуда жидкость стекает на полотно 13, а газ направляется на выход. Унесенная газом дисперсная жидкость засасывается с частью газа (10-20%) благодаря разрежению в центре закрученного потока в районе нижнего торца 7 полого тела 5 и затем дополнительно закручивается в тангенциальных щелях 8 в верхней торцевой части полого тела 5. После чего закрученный поток выходит из полого тела 5 в открытый торец 7, смешивается с потоком, поступающим из завихрителя 3, и направляется на повторное разделение.