RU1768242C - Циклонный сепаратор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам, которые в качестве конденсатоуловителей могут найти применение в газовой, нефт ной и химической промышленности дл  очистки природного и попутного газов и отделени  конденсата перед подачей в магистральные газопроводы, а также дл  осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора . Цель изобретени  - обеспечение отделени  конденсирующихс  примесей и уменьшение потерь давлени . Циклонный сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, лопаточный завихритель 2, профилированный обтекатель 3,, образующий с кор пусом колЬцевое сверхзвуковое сопло, диффуэорный насадок 5, выводной патрубок 6 в виде сверхзвукового трубного диффузора с конфузорно-диффузорной проточной частью. 1 ил. 1 риют  ю

Description

Предполагаемое изобретение относитс  к газовой, нефт ной и химической промышленности дл  очистки природного и попутного газов от конденсата перед подачей к потребителю, а также дл  осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора.

Известен циклонный сепаратор, содержащий цилиндрический корпус, к которому присоединен диффузорный насадок, осевой выводной патрубок, установленный с возможностью осевого перемещени , образованный между стенкой диффузорного насадка и выводным патрубком канал отвода отдельной жидкости с регулируемым входным сечением, завихритепь потока, установленный на входе корпуса вдоль подвод щего патрубка, играющего роль камеры сепарации. Вывод отсепармрованных частиц осуществл етс  через кольцевую щель, образованную между диффузорным насадком и центральным отводом очищенного газа . Исходным продуктом сепарации  вл етс  двухфазный поток, поступающий о цилиндрический корпус с установленным в нем завихрителем, при помощи которого поток закручиваетс  и возникающие при этом центробежные силы отжимают капли жидкости на стойки корпуса, которые сливаютс  в пленку, котора  перемещаетс  потоком газа в устройство отвода через регулируемую кольцевую щель, а отвод очищенного газа осуществл етс  через осевой выводной патрубок к потребителю с дозвуковой скоростью.

Недостатками циклонного сепаратора  вл ютс  недостаточна  степень осушки газа , идущего к потребителю, что сокращает срок службы агрегатов, установленных после устройства сепарации, из-за коррозии проточных частей, вызываемых влажностью отбираемого газа, большие потери давлени  по сепарируемому тракту.

Целью предлагаемого технического решени   вл етс  обеспечение отделени  конденсирующихс  примесей и уменьшение потерь давлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в циклонном сепараторе завихритель выполнен лопастным с осевым обтекателем переменного поперечного сечени , образующим со стенкой корпуса конфузорно-диф- фузорное сверхзвуковое кольцевое сопло, а выеодной патрубок выполнен в виде сверхзвукового трубного диффузора с конфузор- но-диффузорной проточной частью.

На чертеже представлена конструкци  циклонного сепаратора, который состомт из цилиндрического корпуса 1 с цилиндрической стенкой 4, лопастного завмхритсл  2 с осевым обтекателем 3, диффузорного насадка 5. сверхзвукового трубною диффузора 6, коллектора-сборника 7, выходной магистрали 8, замкнутой полости 9, каналов 10.

Работа устройства заключаетс  в следующем . Газ с частицами и капельной жидкостью с высоким давлением поступает в корпус 1, в котором установлен завихритель 2, проход  через который поток приобрета0 ет закрутку и поступает в сверхзвуковое кольцевое сопло, образованное между корпусом 1 и обтекателем 3. В сужающемс  участке до критического сечени  во вращающемс  потоке происходит сепараци  час5 тиц жидкости к периферии, а ускорение потока вдоль оси при входе в горловину способствует дополнительному отбрасыванию частиц в сторону корпуса. В сверхзвуковой части вращающийс  поток

0 продолжает ускор тьс  и сепарироватьс , из-за снижени  температуры в ней начинаетс  спонтанна  конденсаци  жидкости, котора  усиливаетс  за счет центров уже имеющейс  конденсации, в качестве кото5 рых выступают неотсепарированные в дозвуковой сужающейс  части сопла частицы и капли влаги. Дл  сепарадии этих частиц необходимо более длительное пребывание их во вращающемс  потоке, поэтому пере0 охлахэденный неравновесный двухфазный поток за срезом сверхзвукового сопла завершает выделение конденсата из многокомпонентной смеси и его сепарацию на цилиндрическую стенку 4 корпуса, вдоль ко5 торой он движетс  в направлении отвод щего устройства (благодар  осевой скорости, приобретенной в процессе разгона газа до сверхзвуковой скорости и по инерции) и через кольцевую щель диффу0 зорного насадка 5 попадает в сборник 7. Очмщеш-шй газ входит в сужающийс  участок сверхзвукового диффузора, тормозитс  в системе косых скачков вплоть до FKp. Таким образом восстанавливаетс  дзвле5 ние в проточной части сепарирующего устройства .

Сверхзвуковой трубный диффузор уста- нсзлен с зазором относительно корпуса сепаратора и диффузорного нзсздка 5 и

0 регулирование этого зазора 5 осуществл етс  изменением давлени  а полости 9. Перемещением сверхзвукового трубного диффузора б в пределах дмффузсрного нз- садка 5 достигаетс  выбор оптимального 5 рассто ни  д , при котором эффективность отвода конденсата наибольша .

Проточна  часть сепаратора позвол ет реализовать рабочий процесс такш- образом , что колебани  расхода и давлени  в

магистрали за инерционный сепаратором не передаютс  в трубопровод и агрегаты, установленные перед его входом, поскольку образованное сверхзвуковое кольцевое сопло с центральным телом (обтекателем), на- пример, со степенью расширени  РВх/Ра -3-5, где Рвх - давление газа на входе в сепаратор, а Рэ - давление на среза сопла, перед входом в цилиндрический участок 4 корпуса, позвол ет разогнать поток до ско- рости, соответствующей числам Маха М 1,2-1,5, а затем его затормозить в сверхзвуковом трубном диффузоре, установленном перед выходом из сепаратора, что способствует восстановлению давлени , и с учетом потерь, обеспечению общего отношени  давлений на сепараторе Рвых/Рвх 0,8-0,6. где Рвых - давление на выходе из сепаратора 4.

В случае изменени  режима работы се- паратора, например, при увеличении давлени  на его выходе организаци  рабочего процесса осуществл етс  так, что вначале перестраиваетс  течение в сверхзвуковом диффузоре, затем в цилиндрической части 4 корпуса и далее в кольцевом сопле, при этом происходит отрыв потока от стенок сопла и скачки уплотнени  вход т в сверхзвуковую часть кольцевого сопла, продвигаютс  вверх по потоку, и только при достижении РВх/РВых 0,9-0,95, когда Рвых достигнет определенного (РВых)мах дл  данного устройства, зона отрыва потока достигнет критического сечени  сопла, поток становитс  дозвуковым по всей длине сепа- ратора, после чего давление и расход на входе сепаратора начнут измен тьс . Устройство обеспечивает гарантированную

безотказную работу на нерасчетных режимах до отношени  давлений РВых/Рех 0.9- 0,95, поэтому понижение давлени  в магистрали на выходе из сепаратора ниже давлени  (РВых)мах на изменение расхода и давлени  на входе в сепаратор не отразитс .

Использование предлагаемого инерционного сепаратора экономически оправдано как более надежна , компактна  и легка  конструкци , позвол юща  исключить из промышленных установок такие сложные агрегаты,как турбодетандер или громоздкий теплообменник, за счет организации снижени  температуры в зоне расширени  газа без совершени  полезной работы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Циклонный сепаратор, содержащий цилиндрический корпус, к которому присоеди- нен диффузорный насадок, осевой выводной патрубок, установленный с возможностью осевого перемещени , образованный между стенкой диффузорного насадка и выводным патрубком канал отвода отделенной жидкости с регулируемым входным сечением, завихруггель потока, установленный на входе корпуса, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  отделени  конденсирующихс  примесей и уменьшени  потерь давлени , завихритель выполнен лопастным с осевым обтекателем переменного поперечного сечени , образующим со стенкой корпуса конфузорно-диф- фузорное сверхзвуковое кольцевое сопло, а выводной патрубок выполнен в виде сверхзвуковое трубного диффузора с конфузор- но-диффузорной проточной частью.