ПАКЕТ СЕПАРАЦИОННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ

Полезная модель предназначена для улавливания мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока, и применяется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Вертикальные сепарационные пакеты известны. Известен, например, внутренний кольцевой сепарационный элемент (патент РФ №58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, 2006 [1]), содержащий профилированные пластины, расположенные вдоль поверхности вертикального усеченного конуса (меньшим основанием книзу) с углом наклона до семи градусов и закрепленные между верхней крышкой и горизонтальной перегородкой, при этом пластины перекрываются, образуя сопловые каналы для входа газа.
Недостатком указанного аналога [1] является односвязность поверхностей профилированных пластин. При использовании внутреннего кольцевого элемента относительно большая часть жидкости движется вдоль кромок профилированных пластин на выходе из щелевых каналов. Однако в этих областях поток, выходящий из сопловых каналов, расширяется, что приводит к распылению некоторого количества жидкости с кромок профилированных пластин.
Известен также пакет сепарационный вертикальный (патент РФ №2356601 на изобретение, МПК В01D 45/16, 2009 [2]), содержащий размещенные в его образующей поверхности вертикальные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к верхней крышке, размещенные относительно друг друга с частичным перекрытием и образующие в зоне перекрытия одинаковые, постоянные по размеру щелевые каналы, при этом в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, находящиеся напротив друг друга в смежных сепарационных пластинах.
Недостатком указанного сепарационного пакета [2] является его цилиндрическая форма. При использовании сепарационного пакета его размещают в вертикальном цилиндрическом корпусе над нижним днищем и формируют вокруг сепарационного пакета вихревой газожидкостный поток. Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали, и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. При этом количество жидкости и мелких примесей в нижней части сепарационного пакета может быть настолько велико, что они заполняют все пространство между корпусом и сепарационным пакетом, и проникают внутрь сепарационного пакета. Восходящий поток газа внутри сепарационного пакета уносит такие жидкость и мелкие примеси. Этот вторичный унос ухудшает качество сепарации и уменьшает эффективность сепарационного пакета.
Указанный пакет сепарационный вертикальный [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является снижение количества жидкости, проникающей внутрь сепарационного пакета. Это приводит к снижению эффекта вторичного уноса жидкости восходящим потоком газа внутри сепарационного пакета, и, как следствие, повышению качества сепарации.
Сущность полезной модели состоит в том, что пакет сепарационный вертикальный содержит размещенные в его образующей поверхности изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. В области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, причем в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал, указанные отверстия расположены напротив друг друга. При этом пакет сепарационный выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания.
Возможно выполнять щелевые каналы одинаковыми и постоянными по размеру. Предпочтительно щелевые каналы выполнять одинаковыми, сужающимися к нижней части пакета.
Отверстия сепарационных пластин по горизонтали расположены преимущественно в центре щелевых каналов. Эти отверстия выполнены предпочтительно круглыми. Возможно выполнение указанных отверстий прямоугольной формы с длинной стороной, размещенной вертикально. Допустимо располагать два отверстия в верхней части пластин и два - в нижней. Возможно располагать два отверстия расположены в верхней части пластин, два - в средней части, и два - в нижней. Также возможно располагать по четыре отверстия вдоль каждого вертикального края каждой пластины.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
На фигуре 1 показан внешний вид сепарационного пакета вертикального; на фиг.2 - поперечный разрез сепарационного пакета (сечение А-А фиг.1); на фиг.3 - вид Б фиг.2 увеличено; на фиг.4 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 3; на фиг.5 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 4; на фиг.6 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 5; на фиг.7 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 6.
Пакет сепарационный вертикальный (фиг.1) выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания. Пакет содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины 1. Эти пластины 1 размещены друг относительно друга с частичным перекрытием, и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы 2 (фиг.2). Сверху пластины 1 закреплены к кольцевой верхней крышке 3 с выходным отверстием 4, а снизу - к нижней крышке (не показано).
В области щелевых каналов 2 в сепарационных пластинах 1 с целью уменьшения разбрызгивания частиц жидкости в газовый поток, выполнены сквозные отверстия 5 (фиг.3). В смежных сепарационных пластинах 1, образующих один щелевой канал 2, указанные отверстия 5 расположены друг напротив друг друга. По горизонтали отверстия 5 расположены преимущественно в центре щелевых каналов 2.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Щелевые каналы 2 выполнены одинаковыми и постоянными по размеру.
Пример 2. С целью уменьшения эффекта проникновения жидкости внутрь сепарационного пакета в нижней его части щелевые каналы 2 выполнены одинаковыми, сужающимися к нижней части пакета.
Пример 3. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.4). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 2, и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.
Пример 4. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены прямоугольными, с длинной стороной, размещенной вертикально (фиг.5). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1, и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.
Пример 5. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.6). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1, два - в средней части, и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит шесть отверстий 5.
Пример 6. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.7). Вдоль каждого вертикального края каждой пластины 1 размещены по четыре отверстия 5. При этом каждая пластина 1 содержит восемь отверстий 5.
Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения не ограничивается приведенными выше примерами.
При использовании пакета сепарационного вертикального его помещают над нижним днищем в вертикальный цилиндрический корпус, в котором сформирован вертикальный вихревой газожидкостный поток.
Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали, и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. Благодаря тому, что сепарационный пакет выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания, жидкость и мелкие примеси проникают внутрь сепарационного пакета в значительно меньшем количестве, чем при использовании сепарационного пакета цилиндрической формы. Это приводит к уменьшению эффекта вторичного уноса жидкости восходящим потоком газа внутри сепарационного потока.
За счет разности давлений в центре вихревого потока и на его периферии частицы газа, жидкости и мелких примесей попадают на наружную поверхность сепарационных пластин 1, и транспортируются газовым потоком через щелевые каналы 2 на их внутреннюю поверхность.
При этом частицы жидкости и смоченные ими мелкие частицы твердых примесей коагулируются на поверхности сепарационных пластин 1 и за счет сил поверхностного натяжения удерживаются в областях разрыва (несвязности) сепарационных пластин 1. Такими областями являются отверстия 5 в сепарационных пластинах 1, находящиеся в щелевых каналах 2. Благодаря тому, что указанные отверстия 5 находятся внутри щелевых каналов 2, то есть там, где выше однородность потока, уменьшается разбрызгивание частиц жидкости в газовый поток, то есть вторичный унос жидкости.
При увеличении массы жидкости, накопленной в отверстиях 5 сепарационных пластин 1, сверх критической величины, когда сила тяжести становится больше силы поверхностного натяжения, происходит «отрыв» жидкости и ее перемещение вдоль поверхности сепарационных пластин 1 вниз.
Благодаря расположению отверстий 5 в сепарационных пластинах 1 напротив друг друга коагуляция в них происходит совместно, что увеличивает численное значение вышеупомянутой критической массы. При этом первоначально жидкость накапливается на каждом отверстии 5 отдельно, а затем, когда поверхности жидкостей соприкасаются, совместно. При этом в момент соприкосновения объемы накапливаемых жидкостей объединяются, что приводит к сокращению суммарной поверхности, а следовательно - к увеличению силы поверхностного натяжения. Это и приводит к увеличению значения критической массы, при которой происходит «отрыв» капли жидкости от отверстий в сепарационных пластинах.
Достигнув нижнего края сепарационных пластин 1, жидкость соскальзывает с них и отводится вниз от сепарационного пакета.
Очищенный газ поступает вверх к выходному отверстию 4 сепарационного пакета.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом пакете сепарационном вертикальном заявляемый технический результат: «снижение количества жидкости, проникающей внутрь сепарационного пакета» достигается за счет того, что пакет сепарационный вертикальный содержит размещенные в его образующей поверхности изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. В области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, причем в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал, указанные отверстия расположены напротив друг друга. При этом пакет сепарационный выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания.
Заявляемый пакет сепарационный вертикальный реализован с применением промышленно выпускаемых материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.
2. Патент РФ №2356601 на изобретение, МПК B01D 45/16, опубл. 2009 г.