RU220918U1 - Входное устройство для текучей среды - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к входным внутренним устройствам и может быть применена в процессах отделения жидкости и механических примесей от газового потока. Входное устройство для текучей среды установлено внутри корпуса технологического аппарата на входном патрубке и содержит канал для входа газожидкостного потока, проходящий между верхней и нижней стенками из листового материала, и множество криволинейных направляющих лопаток, расположенных одна за другой, образуя два ряда, по одному с каждой боковой стороны вдоль канала для входа газожидкостного потока так, что образована конструкция наподобие короба. Каждая криволинейная направляющая лопатка включает отсекающую часть, проходящую в направлении входного конца канала для входа газожидкостного потока, отклоняющую часть, выступающую из канала для входа газожидкостного потока наружу, имеющую хвостовой конец, а также верхнюю, нижнюю и хвостовую кромки. Верхняя кромка криволинейной направляющей лопатки отклоняется от основного направления течения газожидкостного потока на угол от 90° до 150°. Техническим результатом является повышение качества сепарации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к внутренним устройствам, используемым в газовых сепараторах, осуществляющих процессы отделения жидкой фазы от газовой фазы, и колонных аппаратах, осуществляющих массообменные процессы в системе газ-жидкость, таких как ректификация, абсорбция.

Может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности, а именно в процессах отделения жидкости и механических примесей от газового потока, преимущественно в установках:

подготовки природного и попутного газа;

низкотемпературной сепарации газа;

переработки газового конденсата;

компримирования газа, в том числе для очистки воздуха газотурбинных агрегатов;

абсорберах осушки и очистки газа от примесей и других процессах.

Во многих установках, используемых в нефтяной и газовой, а также в химической и нефтехимической отраслях промышленности, в технологический аппарат выше и ниже по ходу движения потока требуется вводить смесь жидкости и газа. Технологический аппарат может представлять собой сепаратор, предназначенный для разделения потока, например, потока природного газа, включающего нефть и/или воду, на жидкий и газовый потоки. Технологическим аппаратом также может быть аппарат для проведения процесса контактирования газа и жидкости, в котором газ и жидкость контактируют друг с другом и обмениваются теплотой или веществом.

Известен сепаратор газа, включающий корпус с патрубками входа смеси, выхода разделенных фаз и расположенные внутри корпуса сепарационную насадку, и объемное газораспределительное устройство, выполненное в виде перфорированного клинообразного корпуса с каналами для прохода сепарируемой смеси, очищенного газа и отбора отделенных примесей, установленное с зазором к корпусу напротив патрубка входа сепарируемой смеси, при этом перфорированный клинообразный корпус объемного газораспределительного устройства выполнен с открытыми основанием и вершиной, при этом открытое основание клинообразного корпуса образует с патрубком входа сепарируемой смеси проходы для газов рециркуляции, а открытая вершина клинообразного корпуса закреплена в дренажном желобе или расположена непосредственно в сборнике жидкости (патент РФ №2385756, МПК B01D 45/04, дата публикации 10.04.2010).

Недостатками является то, что газораспределительное устройство - инерционный узел сепарации - не обеспечивает эффективное отделение капель жидкости диаметром менее 10-20 микрон, а также значительное гидравлическое сопротивление из-за ограничения поперечным сечением свободной площади пакетов.

Известно входное устройство для текучей среды, подходящее для ввода смеси жидкости и газа в технологический аппарат, содержащее канал для входа потока, имеющий входной конец для приема смеси жидкости и газа, и множество криволинейных направляющих лопаток, расположенных одна за другой вдоль канала для входа потока, при этом каждая лопатка включает отсекающую часть, проходящую в направлении входного конца канала для входа потока, и направленную наружу отклоняющую часть, образующую, в целом, выпуклую поверхность и, в целом, вогнутую поверхность криволинейной лопатки, причем отклоняющие части двух соседних лопаток образуют выходной канал входного устройства и определяют направление движения потока газа в выходном канале, при этом, по меньшей мере, одна из лопаток снабжена каналом уловителя жидкости, проходящим от позиции выше по ходу движения потока относительно лопатки, до позиции, находящейся ниже по потоку, причем виртуальная линия тока жидкости, проходящая вдоль лопатки между указанными позициями выше по потоку и ниже по потоку, отклоняется от основного направления течения газа (патент №2397001, МПК В01D 3/00, В01D 3/32, дата публикации 20.08.2010).

Недостатками известного устройства являются повышенное гидравлическое сопротивление устройства, связанное с наличием большого числа местных сопротивлений, недостаточная степень сепарации газожидкостных потоков, громоздкость и повышенная материалоемкость, сложность изготовления и монтажа.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение сепарации газожидкостных потоков, уменьшение габаритных размеров и материалоемкости устройства, упрощение его конструкции и монтажа.

Технический результат создания полезной модели заключается в повышении качества сепарации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что во входном устройстве для текучей среды, установленном внутри корпуса технологического аппарата на входном патрубке, содержащем канал для входа газожидкостного потока, проходящий между верхней и нижней стенками из листового материала, и множество криволинейных направляющих лопаток, расположенных одна за другой, образуя два ряда, по одному с каждой боковой стороны вдоль канала для входа газожидкостного потока так, что образована конструкция наподобие короба, каждая криволинейная направляющая лопатка включает отсекающую часть, проходящую в направлении входного конца канала для входа газожидкостного потока, отклоняющую часть, выступающую из канала для входа газожидкостного потока наружу, имеющую хвостовой конец, а также верхнюю, нижнюю и хвостовую кромки, при этом верхняя кромка криволинейной направляющей лопатки отклоняется от основного направления течения газожидкостного потока на угол от 90° до 150°, криволинейные направляющие лопатки выполняют приварными к боковым стенкам короба, или съемными и крепят к боковым стенкам короба при помощи болтового соединения.

Заявляемое конструктивное исполнение устройства позволяет улучшить равномерность распределения газожидкостного потока по сечению технологического аппарата, что обеспечивает равномерную загрузку внутренних элементов аппарата и предварительное отделение механических примесей и диспергированной жидкости, что позволяет создать условия для более эффективной работы внутренних устройств аппарата.

Под технологическим аппаратом в рамках настоящей заявки понимаются такие аппараты, как входной сепаратор, низкотемпературный сепаратор, факельный сепаратор, исследовательский сепаратор, сепаратор-емкость, фильтр-сепаратор, фильтр, разделитель, абсорбер, десорбер, пробкоуловитель и т.п. аппараты, предназначенные для разделения потоков.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид входного устройства для текучей среды.

На фиг. 2 - криволинейная направляющая лопатка.

На фиг. 3 - входное устройство для текучей среды с приварными лопатками.

На фиг. 4 - входное устройство со съемными лопатками. Входное устройство для текучей среды установлено внутри корпуса технологического аппарата 1 (фиг. 1) на входном патрубке 2 и содержит канал 3 для входа газожидкостного потока (фиг. 1), сообщающийся по текучей среде с входным патрубком 2, и проходящий между верхней 4 и нижней 5 стенками из листового материала, множество криволинейных направляющих лопаток 6 (фиг. 1-4), включающих отсекающую часть 7 (фиг. 2), имеющую прямолинейный профиль, отклоняющую часть 8, содержащую криволинейный участок и хвостовой конец 9 с прямолинейным профилем, а также верхнюю 10, нижнюю 11, и хвостовую 12 кромки.

Криволинейные направляющие лопатки 6 (фиг. 3, 4) расположены одна за другой вдоль оси канала 3 для входа газожидкостного потока, образуя два ряда, по одному с каждой боковой стороны канала для входа газожидкостного потока.

Предлагаемая конструкция входного устройства для текучей среды работает следующим образом.

Входной поток, состоящий из газа с содержащимися в нем механическими примесями, поступает по входному патрубку 2 в канал 3 для входа газожидкостного потока. Расположенные одна за другой вдоль оси канала 3 для входа газожидкостного потока криволинейные направляющие лопатки 6, образуют два ряда, по одному с каждой боковой стороны канала для входа газожидкостного потока, и обеспечивают равномерное распределение входного потока по его длине, а также его равномерную загрузку. Канал 3 для входа газожидкостного потока проходит между верхней 4 и нижней 5 стенками из листового материала, криволинейные направляющие лопатки 6 расположены одна за другой, образуя два ряда, по одному с каждой боковой стороны канала и вдоль канала 3 для входа газожидкостного потока так, что образована конструкция наподобие короба. Конструкция канала 3 для входа газожидкостного потока в виде короба обеспечивает максимально равномерное распределение входного потока без мертвых зон вдоль всей длины протяженного канала при прохождении через него. Ряды последовательно расположенных криволинейных направляющих лопаток 6 размещены на боковых сторонах протяженного канала 3 для входа газожидкостного потока, разделяют общий входной поток на множество разнонаправленных потоков, которые, проходя через щели между соседними криволинейными направляющими лопатками 6, обтекают их, что под действием инерционных сил приводит к осаждению на поверхности криволинейных направляющих лопаток частиц жидкости. Осажденные частицы жидкости образуют на поверхности криволинейных направляющих лопаток 6 жидкостную пленку, которая под действием гравитационных сил поступает в нижнюю часть корпуса технологического аппарата 1. Площадь выхода потока из устройства через его образующую значительно больше площади сечения входного патрубка 2, что приводит к значимому уменьшению скорости потока, что также предотвращает вторичный унос осажденных на криволинейных направляющих лопатках 6 частиц жидкости.

Множество криволинейных направляющих лопаток 6 (фиг. 1-4), имеют отсекающую часть 7 (фиг. 2), имеющую прямолинейный профиль, отклоняющую часть 8, содержащую криволинейный участок и хвостовой конец 9 с прямолинейным профилем, а также верхнюю 10, нижнюю 11, и хвостовую 12 кромки. Хвостовой конец 9 вообще представляет собой расположенную ниже по потоку часть криволинейной направляющей лопатки 6, на которой происходит разделение большей части текучей среды, и часто именно эта часть лопатки выступает из конструкции наподобие короба, ограниченного стенками 4, 5.

Верхняя кромка 10 отклоняется от основного направления течения газа на угол от 90° до 150°, что обеспечивает лучшее обтекание криволинейных направляющих лопаток 6 потоком и снижает гидравлическое сопротивление лопаток 6. Криволинейные направляющие лопатки 6 (фиг. 3) выполняют приварными к боковым стенкам короба или выполняют съемными (фиг. 4) и крепят к боковым стенкам короба при помощи болтового соединения 13.

Материальное исполнение основных элементов входного устройства для текучей среды - конструкционная низколегированная или нержавеющая сталь (преимущественное исполнение), лопатки могут быть изготовлены из тонколистного металла. Технологические параметры входного устройства определяют в соответствии с производственными условиями эксплуатации.

Заявляемая конструкция входного устройства для текучей среды позволит расширить ассортимент аналогичной продукции, добиться равномерного распределения газожидкостного потока по сечению аппарата, снизить гидравлическое сопротивление и выровнять скорость входного потока в аппарате за счет распределения по значительно большей площади входного устройства относительно площади входного патрубка, и обеспечить равномерную загрузку внутренних элементов аппарата, что позволит повысить качество сепарации газожидкостных потоков и механических примесей.

Эффективное распределение потока по сечению технологического аппарата и предварительное отделение механических частиц и обеспечивают более эффективную работу других разделительных устройств, которые могут быть установлены в аппарате, что позволит повысить эффективность работы технологического аппарата в целом.

Claims (3)

1. Входное устройство для текучей среды, установленное внутри корпуса технологического аппарата на входном патрубке, содержащее канал для входа газожидкостного потока, проходящий между верхней и нижней стенками из листового материала, и множество криволинейных направляющих лопаток, расположенных одна за другой, образуя два ряда, по одному с каждой боковой стороны вдоль канала для входа газожидкостного потока так, что образована конструкция наподобие короба, каждая криволинейная направляющая лопатка включает отсекающую часть, проходящую в направлении входного конца канала для входа газожидкостного потока, отклоняющую часть, выступающую из канала для входа газожидкостного потока наружу, имеющую хвостовой конец, а также верхнюю, нижнюю и хвостовую кромки, отличающееся тем, что верхняя кромка криволинейной направляющей лопатки отклоняется от основного направления течения газожидкостного потока на угол от 90° до 150°.

2. Входное устройство для текучей среды по п. 1, отличающееся тем, что криволинейные направляющие лопатки выполняют приварными к боковым стенкам короба.

3. Входное устройство для текучей среды по п. 1, отличающееся тем, что криволинейные направляющие лопатки выполняют съемными и крепят к боковым стенкам короба при помощи болтового соединения.

Images