ФИЛЬТР-СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к области техники очистки и осушки различных газов, преимущественно для очистки и осушки углеводородных газов в местах их добычи при подготовке их к транспортировке по газопроводу.
Известен фильтр-сепарационный элемент для очистки и осушки газов, выполненный в виде вертикально установленного многослойного полого цилиндра, каждый цилиндрический слой которого выполнен из термоскрепленных в местах пересечений нитей термопластичных полимеров, причем слои в элементе разбиты на группы слоев с одинаковой плотностью в каждой группе и различной плотностью укладки между группами слоев, при этом элемент имеет 3 последовательно расположенные по ходу газа через элемент группы слоев (см. патент RU №2287358, кл. B01D 46/24, опубл. 20.11.06). Однако конструкция данного фильтр-сепарационного элемента достаточно сложна. Использование слоев из насыпного материала приводит к увеличению габаритов фильтра. Использование селикогелей приводит к необходимости периодической регенерации фильтров, что усложняет их эксплуатацию.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является улучшение фильтр-сепарационных качеств элемента.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является увеличение собираемости влаги из газов.
Указанная техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что фильтр-сепарационный элемент выполнен в виде многослойного полого цилиндра, каждый цилиндрический слой которого выполнен путем намотки нитей термоскрепленных в местах пересечений из термопластичного полимера, а именно волокнисто-пористого полипропилена или полиэтилена, насыщенного при намотке путем впрыскивания порошком активированного угля, причем слои выполнены с различной ориентацией волокон.
На чертеже представлен продольный разрез одного из возможных примеров использования фильтр-сепарационного элемента в составе насадки сепарационной тарелки абсорбера.
Фильтр-сепарационный элемент выполнен в виде многослойного полого цилиндра 1, составляющего основу насадки, в которой внутри цилинтра 1 установлен 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 цилидр 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. Крышка 3 прижата к цилиндру 1 гайкой 5, навинченной на этот конец шпильки 4. 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. Каждый цилиндрический слой цилиндра 1 выполнен путем намотки нитей термоскрепленных в местах пересечений из термопластичного полимера, а именно волокнисто-пористого полипропилена или полиэтилена, насыщенного при намотке путем впрыскивания порошком активированного угля. Впрыскивание осуществляют через специальное приспособление под давлением. Исследования показали, что такое насыщение полипропилена или полиэтилена позволило увеличить собираемость влаги из газов. Различная ориентация волокон в слоях позволяет создать наиболее целесообразную структуру фильтр-сепарационного элемента для обеспечения фильтрации от частиц от 1 мкм до 200 мкм.
Газожидкостный поток через отверстие в сепарационной тарелке 7 поступает на лопатки завихрителя потока 2, 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 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. При прохождении газа, загрязненного твердыми и жидкими механическими примесями, в первом и во втором слоях происходит укрупнение капель и образование пленок. Пленки жидкости, содержащее твердые и полутвердые примеси, под действием гравитации (испытывая меньшее сопротивление при отекании вниз, чем при движении в горизонтальном направлении), дренируются в нижнюю часть цилиндра. Таким образом, внутри слоя происходит разделение потока на очищенный от механических примесей газ и на поток жидкости, содержащий ту часть твердых примесей, которые не осели на поверхности нитей. Одновременно происходит накопление твердых частиц по всей толщине первых двух слоев цилиндра. Очищенный от жидкости и твердых частиц газовый поток проходит через третий слой, где окончательно очищается от жидкости и выходит вне цилиндра.
Основными достоинствами полезной модели являются:
1. Простая, прочная и жесткая конструкция, имеющая минимум деталей. Фильтрующий элемент по мере загрязнения подлежит замене, а металлические элементы крепления используются многократно.
2. Стоимость элементов сопоставима со стоимостью материалов, используемых при реновации отечественных фильтр-патронов, и в 4-6 раз ниже стоимости элементов Pall и Омни.
3. Эффективная производительность нового элемента минимум вдвое выше, чем из элементов, предлагаемых известными производителями.
4. При работе на двухфазном потоке элементы имеют меньшее гидравлическое сопротивление, которое в меньшей степени зависит от жидкостной нагрузки.
5. Временной ресурс эффективной работы в 6-7 раз выше, чем у тканевых элементов.
6. Устройство крепления на тарелке и необходимость герметизации только одной прокладки исключает необходимость подхода сверху и снизу к тарелке, на которой монтируются элементы.
7. Подход только сверху сокращает время перемонтажа элементов и облегчает эту операцию.
8. Настоящая полезная модель может быть использована и нефтегазодобывающей, химической и других отраслях промышленности.