NL8901429A - Inrichting voor het afscheiden van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit een hogedruk gasstroom. - Google Patents

Description

INRICHTING VOOR HET AFSCHEIDEN VAN VLOEISTOFFEN ΕΝ/OF VASTE STOFFEN UIT EEN HOGEDRUK GASSTROOM

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afscheiden van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit een hogedruk gasstroom, omvattende een cilindrisch vat met nagenoeg vertikaal gestelde aslijn, waarin is aangebracht; een bovenkamer waaraan de gasstroom wordt toegevoerd; een middenkamer omvattende een aantal helicoidaal rond de aslijn gevormde schoepen; een onderkamer voor het scheiden van het gas en de vloeistof en/of vaste stof en een gasafvoerleiding coaxiaal met de aslijn en naar boven toe uitstekend vanuit de onderkamer door de middenkamer en de bovenkamer, waaromheen helicoidaal schoepen zijn aangebracht.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.988.132.

Bij deze inrichting komt de rotatie van het gas tot stand door de helicoidaal gevormde schoepen. De afscheiding van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit de gasstroom wordt veroorzaakt door de centrifu-gaalwerking die in de gasstroom optreedt, waardoor de zwaardere delen zich naar de buitenzijde van de gekromde gasstroom bewegen en zich tegen de binnenwand van het vat verzamelen, waarna ze tengevolge van de zwaartekracht worden afgevoerd naar een reservoir dat zich onderin het vat bevindt.

Gebleken is dat met een dergelijke inrichting matige resultaten worden bereikt wanneer de gasstroom een aanzienlijk hogere druk heeft dan de atmosferische, vooral wanneer de druk hoger is dan 8 bar. De effectiviteit van de werking van een dergelijke inrichting wordt in hoofdzaak gekarakteriseerd door de volgende faktoren: de hoogte van het vangrendement voor vloeistoffen en/of vaste stof als funktie van het gasdebiet en de gasdichtheid; het optredende druk- verlies als funktie van het gasdebiet en de gasdichtheid.

Voor de werking van een centrifugaalgasreiniger is de gasdichtheid een zeer belangrijke grootheid.

Algemeen geldt dat het vangrendement als ook het drukverlies van een centrifugaalscheider de meest gunstige waarden bereiken wanneer de stroming in de afscheider een ideaal geordende centrifugaalstroming is, waarop geen andere stromingen zoals turbulenties en sekundaire stromingen zijn gesuperponeerd.

Deze genoemde gesuperponeerde stromingen zijn ongewenst omdat ze: energieverlies veroorzaken en dus het drukverlies over de afscheider vergroten en geen bijdrage leveren tot het reinigingsproces, maar dit juist tegenwerken. Deze ongewenste stromingen zijn gedeeltelijk naar het hart van het vat gericht, waardoor een deel van de af te scheiden stoffen, tegen de bedoeling in, naar dit hart van het vat worden getransporteerd, waardoor het vangrendement ongunstig wordt beïnvloed. Tevens kan door turbulenties in de gasstroom vloeistof worden verstoven tot druppeltjes, die zo klein zijn dat ze niet uit de gasstroom worden afgescheiden.

De uitvinding heeft ten doel een inrichting zoals in de aanhef genoemd, te verschaffen, welke geschikt is voor het afscheiden van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit een hogedruk gasstroom, waarin zodanige voorzieningen zijn getroffen, dat ongewenste nevenstromen sterk worden verminderd waardoor bij gelijkblijvend gasdebiet, massadichtheid en vatafmetingen het vangrendement aanzienlijk wordt verbeterd en de drukval wordt geminimaliseerd, ten opzichte van een gelijke afscheider zonder deze voorzieningen.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat elke heli-coidaal gevormde schoep is opgebouwd uit een onderste gedeelte met konstante spoed en een gedeelte met een naar boven toe geleidelijk groter wordende spoed.

Hierdoor wordt een geleidelijke versnelling bij het in rotatie brengen van het gas verkregen, waardoor minder drukverlies van het gas optreedt.

Volgens de uitvinding ligt de konstante spoed van de schoepen tussen 5 en 2Qa en naar boven toe geleidelijk toeneemt tot maximaal 60«.

Bij voorkeur ligt de konstantie spoed tussen 10 en 15« en neemt naar boven toe tot maximaal 45o.

Bovendien zijn tussen de helicoidaal gevormde schoepen ver-tikale schotten aangebracht, die zich, gezien in de stromingsrichting van het gas, uitstrekken vanaf de buitenwand van de gasafvoerbuis in de richting van de binnenwand van het vat. Deze schotten zijn als platte vlakken uitgevoerd.

De schotten vormen samen met de binnenwand van het cilindrisch vat, gezien in de richting van de gasstroom, een geleidelijk vernauwende doorsnede voor de gasstroom. De platte schotten zijn evenwijdig aan de aslijn van het cilindrisch vat.

Door deze schotten wordt het vermogen om vloeistoffen en/of vaste stoffen uit het gas af te scheiden verbeterd doordat een hogere centrifugale gassnelheid ontstaat, terwijl de drukval niet toeneemt.

Volgens de uitvinding zijn de vrije uiteinden van de platte schotten scherp uitgevoerd. Hiermee wordt bereikt dat de langs het schot naar het vrije uiteinde toe bewegende aanhechtende vloeistof niet om dit uiteinde naar de achterzijde van het schot wordt gestuwd, maar afgeslingerd. Dit verschijnsel treedt wel op wanneer het vrije uiteinde afgerond is uitgevoerd. Bij de ronde vorm is gekonstateerd dat verstuiving van vloeistof tot fijne niet vangbare druppeltjes optreedt, welk effect sterker wordt naarmate de gasdruk hoger is.

Ter verdere verbetering van de afscheiding van vloeistoffen uit het gas is in het scheidingsgedeelte van het cilindrische vat, aan de buitenzijde van de gasafvoerpijp, tenminste een konisch mantelstuk aangebracht. Deze mantelstukken werken als een zogenaamde anti-fiLmrok, dat wil zeggen, dat aanhechtende vloeistof op de buitenzijde van de gasafvoerpijp langs deze konische mantelstukken in de richting van de wand van cilindrische vat wordt afgevoerd en zich dan niet naar de uitlaat van de afscheider bewegen.

De hoek van de mantelstukken met de hartlijn van het vat ligt tussen 25 en 45a. De afstand tussen het vrije uiteinde van de mantelstukken en de binnenwand van het vat ligt tussen 0,3 en 0,6 van de afstand tussen de buitenzijde van de gasafvoerpijp en de binnenwand van het cilindrische vat.

Met de voorzieningen volgens de uitvinding wordt een vang-rendement voor vloeistoffen en/of vaste stof verkregen van 99,5-100%/ en een verlaging van de drukval van ± 22%, ten opzichte van een gasreiniger waarin deze voorzieningen niet zijn aangebracht.

In de hierna weergegeven tabel zijn de proefresultaten opgenomen van een hogedrukgasreiniger met de voorzieningen volgens de uitvinding en van eenzelfde hogedrukgasreiniger zonder de voorzieningen volgens de uitvinding.

De proeven zijn uitgevoerd met aardgas waarvan de massa-dichtheid 32 kg/n? 04-36 bar) was.

Andere kenmerken en voordelen zullen duidelijk worden uit de hierna volgende beschrijving waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen. Hierin is:

Fig. 1/ een opengewerkt vertikaal aanzicht van het inwendige van een afscheider volgens de uitvinding;

Fig. 2, een perspektivische weergave van de gasafvoerbuis met schoepen, schotten en mantelstukken, en

Fig. 3, een bovenaanzicht van een doorsnede over de gasafvoerpijp ter plaatse van de schotten.

Het te reinigen gas wordt in de bovenkamer 1 van de afscheider 2 toegevoerd via de leidingaansluiting 3. Door de in de middenkamer 4 aanwezige schoepen 5 wordt het gas in rotatie gebracht, teneinde de stromingsenergie van het gas om te zetten in een centrifu-gaalkracht, nodig voor de scheiding. De afgescheiden vloeistof en/of vaste stof verzamelt zich op de binnenwand 6 van het vat 2 en verplaatst zich vervolgens naar beneden en wordt tot rust gebracht door de platen 7, 8 en 9. Het afgescheiden materiaal wordt afgevoerd via Leiding 10 en afsluiter 11.

Het gereinigde gas wordt afgevoerd via de gasafvoerleiding 12, welke coaxiaal is met het vat 2 en naar boven uitsteekt vanuit de onderkamer 6 door de middenkamer 4 en de bovenkamer 1.

De helicoidale schoepen 5 zijn met enige tussenruimte ten opzichte van elkaar aan de gasafvoerpijp 12 bevestigd en overlappen elkaar gedeeltelijk, waardoor het gewenste gekromde kanaal wordt gevormd.

Elke helicoidaal gevormde schoep 5 is opgebouwd uit een onderste gedeelte 13 met konstante spoed en een gedeelte 14 met naar boven toe geleidelijk groter wordende spoed. Hierdoor wordt een geleidelijke versnelling van het in de afscheider 2 toegevoerde gas verkregen, waardoor minder drukverlies van het gas bij het in rotatie brengen hiervan optreedt.

De konstante spoed van de schoepen 5 ligt tussen 5 en 20«, bij voorkeur tussen 10 en 15**; en neemt nabij het invoergedeelte van het gas toe tot maximaal 60**; bij voorkeur tot maximaal 45**.

Tussen de schoepen 5 zijn vertikale schotten 15 aangebracht, die zich uitstrekken, gezien in de stromingsrichting van het gas, vanaf de gasafvoerbuis 12 in de richting van de binnenwand van het vat 2. Deze schotten 15 zijn als platte vlakken uitgevoerd. Door deze schotten wordt het vermogen om vloeistoffen af te scheiden verbeterd. Dit wordt nog verder verbeterd door de vrije uiteinden van de schotten scherp uit te voeren, zoals in fig. 3 is aangegeven.

Ter verdere verbetering van de afscheiding van de vloeistoffen uit het gas zijn in het scheidingsgedeelte 6 van het vat 2 aan de buitenzijde van de gasafvoerpijp 12 konische mantelstukken 16 en 17 aangebracht. Deze mantelstukken werken als een zogenaamde anti-filmrok, dat wil zeggen, dat aanhechtende vloeistof op de buitenzijde van de gasafvoerpijp 12 Langs deze konische mantelstukken in de richting van de wand van het vat 2 wordt geleid. De hoek van de mantelstukken 16 en 17 met de hartlijn van het vat 2 ligt tussen 25 en 45**. De afstand tussen het vrije uiteinde van de mantelstukken 16 en 17 en de binnenwand van het vat 2 ligt tussen 0,3 en 0,6 van de afstand tussen de buitenzijde van de gasafvoerpijp 12 en de binnenwand van het vat 2.

Het de inrichting volgens de uitvinding kunnen gassen gereinigd worden welke onder hoge druk staan. Men moet hierbij denken aan drukken groter dan 8 bar tot zelfs 100 bar en hoger. Recente proeven met aardgas bij drukken van 150 bar hebben dit aangetoond.

Claims (9)

1. Inrichting voor het afscheiden van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit een hogedruk gasstroom, omvattende een cilindrisch vat met nagenoeg vertikaal gestelde aslijn, waarin is aangebracht; een bovenkamer waaraan de gasstroom wordt toegevoerd; een middenkamer omvattende een aantal helicoidaal rond de aslijn gevormde schoepen; een onderkamer voor het scheiden van het gas en de vloeistof en/of vaste stof en een gasafvoerleiding coaxiaal met de aslijn en naar boven toe uitstekend vanuit de onderkamer door de middenkamer en de bovenkamer, waaromheen helicoidale schoepen zijn aangebracht, met het kenmerk, dat elke helicoidaal gevormde schoep is opgebouwd uit een onderste gedeelte met konstante spoed en een gedeelte met naar boven toe geleidelijk groter wordende spoed.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de konstante spoed van de schoepen ligt tussen 5 en 20** en naar boven toe geleidelijk toeneemt tot maximaal 60**.

3. Inrichting volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de konstante spoed van de schoepen ligt tussen 10 en 15** en naar boven toe toeneemt tot maximaal 45**.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat tussen de helicoidaal gevormde schoepen vertikale schotten zijn aangebracht, die zich uitstrekken, gezien in de stromingsrichting van het gas, vanaf de afvoerbuis in de richting van de binnenwand van het vat.

5. Inrichting volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de schotten als platte vlakken zijn uitgevoerd.

6. Inrichting volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de vrije uiteinden van de schotten scherp zijn uitgevoerd.

7. Inrichting volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat in het scheidingsgedeelte van de inrichting, aan de buitenzijde van de gasafvoerpijp, tenminste een konisch mantelstuk is aangebracht.

8. Inrichting volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de hoek van de mantelstukken met de hartlijn van het vat ligt tussen 25 en 45n.

9. Inrichting volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de afstand tussen het vrije uiteinde van de mantelstukken en de binnenwand van het vat ligt tussen 0,3 en 0,6 van de afstand tussen de buitenzijde van de gasafvoerpijp en de binnenwand van het cilindrische vat.