SU1002032A1 - Вихревой сепарационный элемент - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к оборудованию дл  очистки газа от жидкости и механических примесей, в частности к пр моточным, вихревым (центробежным ) сепараторам, примен емым в установках низкотемпературной сепарации природного газа.

Известен сепаратор, Б котором дл  повышени  производительности и эффективности сепарации используетс  процесс рециркул ции части газового потока, заключающийс  в том, что из селарационной камеры с отсепарированной фазой отводитс  часть газа, котора  после дополнительной сепарации возвращаетс  в вихревую сепарачионную камеру 1.

Е этом сепараторе газ рециркул ции подаетс  в приосевые слои вихревого потока за счет разности давлеНИИ в периферийной и осевой зонах вращающегос  потока.

Недостатком такого технического решени   вл етс  то, что отделившиес  в процессе сепарации газа рециркул ции частички жидкости, попада  в приосевые слои вихревого потока, частично, унос тс  с газом, снижа  тем самым эффективность работы сепаратора .

Известен вихревой сепаратор, в котором газ рециркул ции эжектируетс  в периферийные слои вихревого потока, что обеспечивает более высокую эффективность сепарации за счет попадани  капель жидкости с газом рециркул ции в пристенные слои С2.

Однако в таких аппаратах в тех случа х, когда динамический напор

10 газа рециркул ции на выходе из сепарационной камеры меньше потерь напора в репарационной камере возможно нарушение процесса рециркул ции газа - часть газа из сепарационной

15 камеры выходит через эжекционное отверстие и попадает в нее через каплепленкоотвод щий канал навстречу отводимой жидкости, что резко снижает эффективность сепарации.

20

Известен центробежный сепарационный элемент, содержащий цилиндрическую вихревую камеру, осевой входной патрубок с размещенным в нем завих- рителем, осевой выходной патрубок,

25 кольцевой отводной канал, образованный между стенкой камеры и выходным патрубком, кольцевой рециркул ционг ный канал, образованный между стенкой камеры и входным патрубком, и

Ю кольцевую промежуточную щель дл  отвода части отсепарированной жидкоети . СЗ.

В известном сепарационном элементе отделенна  (вместе с жидкостью) от основного газового потока часть газа образует поток газа рециркул ции , который после гравитационноинерционной сепарации в пространстве между корпусом сепаратора и сепарационной камерой направл етс  в пе риферийные слои газа в начале сепарационной камеры, диаметр которой больше диаметра входного патрубка. Дл  повышени  эффективности очистки использован осевой завихритель с малым углом закрутки, что требует дл  создани  нескольких витков вращени  увеличени  длины сепарационной камеры . В св зи с этим увеличиваетс  металлоемкость гидравлическое сопротивление потоку, возрастают потери давлени , падает градиент давлени  и, как следствие, уменьшаетс  количество рециркулирующего газа, что создает услови  дд  уноса основным газовым потоком мелких, капель жидкости, что снижает эффективность сепарации

Цель изобретени  - снижение металлоемкости за счет интенсификации процесса сепарации.

Дл  этого сепарационный элемент, содержащий цилиндрическую вихревую камеру, осевой входной патрубок, с завикрителем, осевой выходной патрубок , кольцевой отводной канаш, образованный между стенкой камеры и выходным патрубком, и кольцевой рециркул ционный канал, образованный между стенкой камеры и входным патрубком , снабжен кольцевой диафрагмой установленной на входе в рециркул ционный канал.

Кольцева  диафрагма может быть выполнена в виде плоского диска или конической.

На фиг. 1 изображен газожидкостный сепаратор с предлагаемым вихревым сепарационным элементом, на фиг. 2 - сепарационный элемент с диафрагмой в виде плоского диска; на фиг. 3 - сепарационный элемент с конической диафрагмой.

Вихревой сепаратор содержит установленную в корпусе 1 вихревую камеру 2, соосно которой установлены входной патрубок 3 с завихрителем 4 и выходной патрубок 5.

На входе сепарационной камеры установлена кольцева  диафрагма 6, образующа  с входным патрубком кольцевой канал 7. Вихрева  камера 2 с выходным патрубком 5 образует кольцевой канал 8.

Вихревой сепаратор работает следующим образом.

Газожидкостный поток поступает в патрубок 3 входа с завихрителем 4, приобретает вращательное движение и

попадает в вихревую камеру 2. Твердые и жидкие частицы в поле центробежных сил сепарируютс  в периферийные слои закрученного потока.

Отсепарйрованна  фаза образует на поверхности камеры 2 пленку жидкости и газокапельный слой, которые потоком газа перемещаютс  в ловушку - кольцевой канал 8. Часть газа, включающа  уловленную фазу в виде пленки и капель жидкости, отводитс  через канал 8 и образует поток газа рециркул ции, который сепарируетс 

в пространстве между вихревой камерой и корпусом сепаратора 1. Очищенный газ рециркул ции эжектируетс  через кольцевой канал 7 в вихревую камеру 2, попадает в вихревой поток неочищенного газа, где проходит дополнительную очистку от жидкости.

Известно, что в поле центробежных сил по радиусу вращени  образуетс  поле давлени , величина которого увеличиваетс  от оси к периферии пропорционально R, где R - радиус удалени  от центра вращени , п 1 - опытный показатель степени. При таком распределении давлени  по радиусу величина этого давлени  на большем радиусе всегда будет больше давлени  на меньшем радиусе вращающегос  потока .

Использование диафрагмы 6 уменьшает радиус расположени  канала 7 на входе газа. Поскольку кольцевой канал 7 на входе газа находитс  на меньшем удалении от оси вращени , чем кольцевой канал 8 на выходе, обеспечиваетс  однонаправленный гра-г диент давлени  на выходе и входе. Это обеспечивает посто нное независимое от скорости газа направление потока газа рециркул ции от канала 8 к каналу 7, интенсификацию процесса рециркул ции,

В соответствии с данным предложением разработана модель сепаратора, котора  испытана в стендовых услови х на системе воздух-вода. При исследовани х отрабатывалась конструкци  диафрагмы и ее расположение по отношению к патрубку входа газа с завихрителем. Сравнение результатов проводилось с базовой моделью без кольцевой диафрагмы. Результаты .исследований показали, что во всем диапазоне производительностей предлагаемые конструкции имеют большую эффективность (коэффициент уноса меньше по сравнению с базовой). Это позвол ет увеличить рабочую скорость и производительность сепаратора не менее, чем на 10-15% с одновременным увеличением эффективности сепарации .

На основании результатов исследований разработан технический проект (РП 619.02.01.000) на сепаратор

очистки газа от углеводородного конденсата в установках низкотемпературной сепарации. В сепараторе смонтированы вихревые сепарационные элементы предлагаемой конструкции, что позволило повысить рабочие скорости

в сепараторе. Сравнение производилость с базовым образцом одинаковой производительности серийно выпускаемым (ГП 366.03.01.000).

Сравнительные данные приведены в таблице.

Claims (3)

1. Одинаковой производительности за счет BbicoKoft эффективности сепарации можно достигнуть в аппарате значительно меньшего диаметра, а следовательно , и металлоемкости (в 1,38 раза Формула изобретени  1. Вихревой сепарационный элемент содержащий цилиндрическую вихревую камеру, осевой входной патрубок с завихрителем, осевой выходной патрубок , кольцевой отводной канал, обра зованный между стенкой камеры и вход ным патрубком, отличающийс   тем, что, с целью снижени  металлоемкости за счет интенсификации

   -ФФг/г .f процесса сепарации, он снабжен кольцевой диафрагмой, установленной на входе в рециркул ционный канал. 2.Сепарационный элемент по п. 1, отличающийс  тем, что диафрагма выполнена в виде плоского диска. 3.Сепарационный элемент по п. 1, отличающийс  тем, что диафрагма выполнена конической. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии 1247126, кл. В 2 Р, опублик. 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 373018, кл. В 01 О 45/12, 1970.
3. 3.Патент США № 3884660, кл. 55-396, опублик. 1975 (прототип)

   /

   фуг, 2

   /

   фуг.