Каплеотбойник

Полезная модель относится к каплеотбойнику для улавливания частиц жидкости из газовых и паровых потоков внутри аппарата и может быть использована в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известен секционный каплеотбойник для улавливания частиц жидкости из газовых и паровых потоков, включающий в себя пакеты зигзагообразной сетки, опирающиеся на систему крепления, выполненную из желобков, расположенных в нижней части каплеотбойника, одновременно исполняющих функции дренирования его, в котором каплеотбойник дополнительно снабжен устройством улавливания отрывающихся капель, состоящим из желобков, расположенных в верхней части каплеотбойника, а каждая секция его выполнена в форме сектора кругового кольца и ограничена обоймой по периметру пакета, причем составленные из секций круговые кольца концентрически вставлены друг в друга.
Преимущественное выполнение: все желобки каплеотбойника объединены в одну крепежную и дренажную систему посредством соединительных чашек и вертикальных стяжных болтов; секции каплеотбойника, кроме центральных, установлены с уклоном от оси каплеотбойника к его периферии, см. RU Патент №2179057, МПК 2000.01, B01D 45/08, 2002.
Недостатками каплеотбойника являются сложность изготовления и монтажа опорно-дренажной системы, разрезная конструкция которой снижает механическую прочность каплеотбойника. Кроме того, жидкость по желобкам выводится на внутренние стенки аппарата, что при больших факторах скорости f газового потока в аппарате, т.е. при ,
где w - скорость газового потока, м/с,
3
ρ - плотность газа, кг/м,
приводит к вторичной эмиссии уловленной жидкости в пакеты зигзагообразной сетки и последующему захлебыванию устройства. Желобки, образующие горизонтально ориентированные кольца без уклона в сторону чашек, могут не обеспечивать своевременный и полный отвод жидкости из зоны перколяции, что вызывает локальное захлебывание.
Наиболее близким по технической сущности является секционный каплеотбойник Sulzer Chemtech KnitMesh V-MISTER, для улавливания частиц жидкости из газовых и паровых потоков внутри аппарата, включающий в себя пакеты зигзагообразной сетки, V-образные тела обтекания, расположенные под пакетами зигзагообразной сетки, выполняющие функции дренажа, см. Gas/Liquid Separation Technology, https://www.sulzer.com/ru/-/media/Documents/ProductsAndServices/Separation_Technology/Separators/Brochures/Gas_Liquid_Separation_Technology.pdf, с. 12.
Недостатками каплеотбойника является недостаточная эффективность его работы при повышении фактора скорости потока газовой фазы в аппарате f>5, что обусловлено выводом отсепарированной жидкости из V-образных тел обтекания непосредственно на стенки аппарата и приводит к вторичному захвату стекающей жидкости, эмиссии ее в пакеты зигзагообразной сетки, локальному повышению нагрузки по жидкости и последующему захлебыванию каплеотбойника.
Задачей полезной модели является создание каплеотбойника, позволяющего эффективно улавливать капли жидкости при увеличении фактора скорости газовой фазы f>5.
Техническая задача решается тем, что каплеотбойник для улавливания частиц жидкости из газовых и паровых потоков внутри аппарата, включающий в себя пакеты зигзагообразной сетки, тела обтекания, расположенные под пакетами зигзагообразной сетки и выполняющие функции дренажа, в котором тела обтекания снабжены коллектором для отвода жидкости, а горизонтальные трубы коллектора расположены на расстоянии не менее трех диаметров трубы от пакетов зигзагообразной сетки.
Решение технической задачи позволяет эффективно улавливать капли жидкости при увеличении фактора скорости газовой фазы больше 5.
Каплеотбойник для улавливания частиц жидкости из газовых и паровых потоков внутри аппарата включает в себя пакеты зигзагообразной сетки 1, тела обтекания 2, расположенные под пакетами зигзагообразной сетки 1 и выполняющие функции дренажа, при этом тела обтекания 2 снабжены коллектором 3 для отвода жидкости, а горизонтальные трубы 4 коллектора 3 расположены на расстоянии не менее трех диметров (d) трубы от пакетов зигзагообразной сетки, см. Фиг. 1.
Пакеты зигзагообразной сетки могут быть выполнены различными по форме, например, в виде кольца с центральной вставкой, в виде полос и сегментов, см. Фиг. 2, или другой формы. Форма пакетов определяется способом изготовления и удобством монтажа внутри аппарата.
Тела обтекания 2, снабженные коллектором для отвода жидкости, могут быть выполнены различной формы, например, V-образными, см. Фиг. 3, воронкообразными, см. Фиг. 4, или другой формы.
Каплеотбойник работает следующим образом. Газ или пар с содержащейся в нем капельной жидкостью проходит снизу-вверх через пакеты зигзагообразной сетки 1. При этом над телами обтекания 2, расположенными под пакетами зигзагообразной сетки 1, создаются зоны пониженных скоростей газа. Капли жидкости под действием инерционных и вязкостных сил осаждаются на проволоках зигзагообразной сетки, коалесцируют в более крупные капли, которые под воздействием газового потока дрейфуют по каналам сетки в зоны пониженных скоростей и далее под действием силы тяжести стекают в полости тел обтекания 2, выполняющих функции дренажа. Тела обтекания 2, снабженные коллектором 3, обеспечивают отвод жидкости из полости тел обтекания 2, в область, в которой отсутствует движение газового потока, например, в куб колонны, в сливной карман барботажной тарелки, за пределы аппарата и т.п. Горизонтальные трубы 4 коллектора 3 расположены на расстоянии не менее трех диметров (d) трубы 4 от пакетов зигзагообразной сетки.
Эффективность работы заявляемого объекта в отличие от прототипа подтверждают исследования двух конструкций каплеотбоников при наличии в каплеотбойнике пакетов зигзагообразной сетки с одинаковыми геометрическими характеристиками.
2
3
2
3
2
3
Пакеты зигзагообразной сетки по заявляемому объекту и прототипу использовали с объемной плотностью, соответствующей удельной поверхности 612 м/м (1), 660 м/м (2) и 709 м/м (3). Данные по перепаду давления (ΔP) в каплеотбойнике от фактора скорости газового потока f представлены на графике, см. Фиг. 5. Сплошными линиями 1, 2 и 3 показана зависимость ΔP от f по заявляемому объекту, а штриховыми линиями 1', 2' и 3' - по прототипу. Из полученных исследований в объекте по прототипу при факторе скорости f>5 наблюдается интенсивный рост перепада давления, что говорит о накоплении жидкости в каплеотбойнике и увеличении вероятности вторичного уноса жидкости. Крупными маркерами в конце каждой кривой отмечены точки с гарантированным вторичным уносом жидкости. При этом перепад давления заявляемого объекта остается на низком уровне, что говорит об эффективной его работе при факторе скорости газового потока f>5.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков полезной модели позволяет эффективно улавливать капли жидкости при очистке газа при увеличении фактора скорости газовой фазы f больше 5.