ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР
GAS-LIQUID SEPARATOR

Изобретение относится к созданию оборудования для разделения многофазных смесей, в частности к сепараторам газ/жидкость, основанным на разности плотностей фаз. Такое оборудование особенно применимо для смесей газов в жидкостях и основано на совместном действии центробежной силы и силы тяжести, и одновременно конструктивных средств и условий позволяющих организовывать прерывистый поток, что создает флуктуации в скорости потока, которые способствуют диспергации, растворенного в жидкой фазе газа и выделению его в виде мелких пузырьков.
Наиболее близким по назначению и достигаемому результату, является газожидкостный сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубком подачи газожидкостной смеси, внутренний цилиндр с каналом, сообщенным рядом отверстий, выполненных вдоль центральной оси с полостью канала и с полостью под нижней поверхностью направляющего аппарата и патрубком для отвода газа, винтовой направляющий аппарат, размещенный между ними и образующий в спиральном канале в потоке газожидкостной смеси участки с флуктуациями в скорости, патрубок для подвода газожидкостной смеси в верхней части корпуса и камеру расширения с патрубком для отвода дегазированной жидкости в нижней части корпуса /RU №2185872 МПК B01D 19/00 опубл. 27.07.2002/.
В известном сепараторе не гарантируется эффективное выделение пузырьков газа из жидкости, поскольку не обеспечена реализация самотечного течения газожидкостной смеси ни на одном участке винтовой поверхности. Самотечный расход однозначно определяется параметрами винтового канала, (внутренним и внешним диаметрами, шагом винтовой поверхности, определяющими уклон винтовой поверхности). Отделяемая от газа жидкость может обладать различной вязкостью и плотностью, что затрудняет настройку сепаратора и его ремонт. При задании размеров винта для случая расхода, меньшего, чем максимальный, в камере расширения может образовываться избыточный уровень жидкости, что приводит к "запиранию" жидкостью переходной области винта и может приводить к переносу жидкости в газовую линию.
Задачей изобретения является повышение эффективности газожидкостного сепаратора.
Технический результат - повышение степени отделения газа от жидкости, снижение веса, трудозатрат на ремонт и настройку.
Технический результат достигается тем, что в известный газожидкостный сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубком подвода газожидкостной смеси, внутренний цилиндр с каналом, сообщенным рядом отверстий выполненных вдоль центральной оси с полостью канала и с полостью под нижней поверхностью направляющего аппарата и патрубком для отвода газа, винтовой направляющий аппарат, размещенный между ними, образующий в спиральном канале в потоке газожидкостной смеси участки с флуктуациями в скорости, и камеру расширения с патрубком для сбора и отвода дегазированной жидкости в нижней части корпуса, по предложению, он снабжен диспергирующим элементом с, по меньшей мере, одним участком сопротивления, образующим в газожидкостной смеси участок с флуктуациями в скорости потока, участок сопротивления выполнен в виде перфорации или перфорации и выступов или перфорации и впадин на диспергирующем элементе, при этом диспергирующий элемент установлен первым со стороны патрубка подачи газожидкостной смеси над направляющим аппаратом с образованием между ними спирального канала.
Устройство предусматривает принудительную турбулизацию потока, введением в него диспергирующего элемента с участками торможения. Диспергирующий элемент с участками торможения в виде перфорации диаметром до 5 мм или перфорации и выступов или перфорации и впадин располагают над поверхностью направляющего аппарата на некотором расстоянии, на пути набегающего потока.
Сепаратор выполнен в виде винтовой поверхности с равной величиной уклона, расположенной между двумя цилиндрами. При этом пленка жидкости с распределенными пузырьками газа стекает вниз по винтовой траектории, заданной совместным действием центробежной и гравитационной сил. Наличие диспергирующего элемента способствует большей турбулизации потока и дополнительному отделению пузырьков газа, распределенных в пленке жидкости. Выделяющийся из жидкости газ выводится в полость через отверстия в центральном цилиндре.
Самотечный расход жидкости в прямоугольном турбулизированном винтовом канале, при котором сохраняется образующаяся газовая полость, а поток жидкости различной плотности и вязкости, например: масла не замыкается, достигается при соблюдении в сечениях канала следующих условий.
Сведения получены в результате экспериментов и связывают течение потоков в прямоугольных каналах с искусственной шероховатостью и встроенными, в поток дополнительными диспергаторами.
Размещение на диспергаторе одного или более участков сопротивления, выполненных в виде перфорации или перфорации и выступов или перфорации и впадин на диспергирующем элементе участков сопротивления, позволяет поддерживать толщину стекаемого потока при дополнительной деспергации газа. Предварительная турбулизация подавляющей части потока, позволяет получить практически полную дегазацию от масла, а создание в дальнейшем, условий для ламинарного протекания жидкости по поверхности в зазоре между диспергирующим элементом и поверхностью направляющего аппарата способствует сохранению условий диспергации жидкости.
Спиральный канал при той же эквивалентной длине сепарации, что и в прямолинейной наклонной трубе, имеет значительно меньшие габариты. Кроме того, из-за криволинейного движения жидкости в спиральном канале возникает центробежное ускорение, которое, складываясь с земной гравитацией, повышает выталкивающую силу, действующую на газовые включения, а участок сопротивления на диспергирующем элементе увеличивает турбулизацию жидкости, что в свою очередь также ускоряет процесс вывода свободного газа и позволяет дополнительно уменьшить габариты устройства. Жидкость отбирается насосом из нижней части сепаратора.
Фиг. - схема газожидкостного сепаратора.
Газожидкостный сепаратор, содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, патрубок подачи 2 газожидкостной смеси, внутренний цилиндр 3, с каналом 4 сообщенный рядом отверстий 5, выполненных вдоль центральной оси канала с полостью 6 камеры расширения 7 под нижней поверхностью направляющего аппарата 8 и с патрубком 9 для сбора и отвода дегазированной жидкости. Сепаратор снабжен диспергирующим элементом 10 и оборудованном на нем по меньшим мере, одним участком сопротивления 11, образующим участки с флуктуациями в скорости потока.
Сепаратор работает следующим образом. Набегающий поток, проходя через решетку диспергирующего элемента 10, предварительно турбулизируется, что позволяет уйти от ламинарного обтекания на подавляющей части поверхности испытуемого канала сепаратора.
При моделировании разгона и торможения испытуемых масел различной плотности и физических свойств, возможно изменение расстояния между участками сопротивления, выполненными на дефлекторе (ленте с перфорацией). Выбираемый заранее и нанесенный на ленту участок, установленный в сепаратор (например: путем ввинчивания со стороны, отводящего жидкость патрубка) позволяет легко перенастраивать и очищать сепаратор.
Применение изобретения - повышение степени отделения газа от жидкости, снижение веса, трудозатрат на ремонт и настройку.