RU2261752C1

RU2261752C1 - Coalescing cartridge

Info

Publication number: RU2261752C1
Application number: RU2004107954/15A
Authority: RU
Inventors: Г.К. Зиберт (RU); Г.К. Зиберт; В.А. Осин (RU); В.А. Осин; А.Г. Зиберт (RU); А.Г. Зиберт; А.Н. Фалалеев (RU); А.Н. Фалалеев; В.И. Гибкин (RU); В.И. Гибкин
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: cartridge-type filters for cleaning finely dispersed drops of liquid, separation, filtration or coalescence of immiscible liquids from gas or liquid flows; oil, chemical and gas industries.

SUBSTANCE: proposed coalescing cartridge has framework with coalescing material and flexible drainage members secured on it; flexible drainage members are made from porous cord whose free volume exceeds free volume of coalescing (filtering) material and are located in front of layers and/or in between layers and behind layers over helical spiral or over wavy lines: at horizontal position of cartridges - over helical line; at vertical position of cartridges - over wavy lines; projections of porous cords are crossed in different layers. Porous cords are made from metal knitted screen.

EFFECT: increased productivity; enhanced efficiency- reduced hydraulic resistance.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям фильтр-патронов, предназначенных для очистки от мелкодисперсных капель жидкости, их сепарации, фильтрации или коалесценции из газовых или жидкостных потоков в абсорберах, сепараторах, фильтрах, разделителях несмешивающихся жидкостей и других аппаратах, и может найти применение в нефтяной, химической и газовой промышленности.The invention relates to constructions of filter cartridges intended for purification from fine liquid droplets, their separation, filtration or coalescence from gas or liquid streams in absorbers, separators, filters, separators of immiscible liquids and other devices, and can find application in oil, chemical and gas industry.

Известен коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем внутренние и наружные опорные элементы, между которыми размещен коалесцирующий материал. Опорные элементы выполнены в виде вязаного сетчатого рукава, уложенного по винтовой спирали (авторское свидетельство СССР №850142, МПК³ B 01 D 27/00), при этом каркас может быть выполнен сплюснутым с перекрытием у вершины (патент СССР №1329807, МПК⁴ B 01 D 53/20).Known coalescing cartridge containing a frame and mounted on it internal and external support elements, between which is placed a coalescing material. The supporting elements are made in the form of a knitted mesh sleeve laid in a helical spiral (USSR author's certificate No. 850142, IPC ³ B 01 D 27/00), while the frame can be flattened with overlapping at the top (USSR patent No. 1329807, IPC ⁴ B 01 D 53/20).

Недостатком этих устройств является то, что при очистке от мелкодисперсных капель жидкости происходит укрупнении капель и накопление жидкости в коалесцирующем материале, при этом уменьшается живое сечение коалесцирующего патрона, его производительность и увеличивается его гидравлическое сопротивление, что ведет к необходимости увеличения толщины опорной решетки, на которой размещены патроны, увеличению высоты гидравлических затворов и высот аппаратов.The disadvantage of these devices is that when cleaning from fine droplets of liquid, the droplets coarsen and the liquid accumulates in the coalescing material, while the live section of the coalescing cartridge decreases, its productivity increases and its hydraulic resistance increases, which leads to the need to increase the thickness of the support grate, on which placed cartridges, increasing the height of the hydraulic shutters and the heights of the apparatus.

Указанные недостатки частично устранены в техническом решении на фильтр-патрон по патенту РФ №2153918, МПК⁷ В 01 D 46/02 (прототип) за счет установки на входе фильтр-патрона рукава из пористого материала, а между слоями - полос из полимерной пленки, ориентированных вдоль фильтр-патрона и выполняющих функцию дренажных элементов. Эти дренажные элементы (полосы из полимерной пленки) незначительно уменьшают жидкостную нагрузку на коалесцирующий материал, сокращая сроки заполнения его жидкостью. Однако дренажные элементы из полос полимерной пленки не могут накапливать и дренировать значительное количество жидкости из-за отсутствия в них пор, поэтому излишек жидкости в виде капель срывается с них и попадает на коалесцирующий материал, т.е. они не предотвращают накопление жидкости в слое коалесцирующего материала, а следовательно, не снижают гидравлическое сопротивление фильтр-патрона.These disadvantages are partially eliminated in the technical solution for the filter cartridge according to the patent of the Russian Federation No. 2153918, IPC ⁷ 01 D 46/02 (prototype) due to the installation of a sleeve of porous material at the inlet of the filter cartridge, and strips of a polymer film between the layers, oriented along the filter cartridge and performing the function of drainage elements. These drainage elements (strips of polymer film) slightly reduce the liquid load on the coalescing material, reducing the time it takes to fill it with liquid. However, drainage elements from polymer film strips cannot accumulate and drain a significant amount of liquid due to the absence of pores in them, therefore, excess liquid in the form of droplets breaks from them and enters the coalescing material, i.e. they do not prevent the accumulation of fluid in the layer of coalescing material, and therefore do not reduce the hydraulic resistance of the filter cartridge.

Целью изобретения является повышение производительности и эффективности коалесцирующего патрона и снижение его гидравлического сопротивления.The aim of the invention is to increase the productivity and efficiency of the coalescing cartridge and reducing its hydraulic resistance.

Указанная цель достигается тем, что дренажные элементы выполнены из пористого жгута с пористостью больше пористости коалесцирующего материала, расположены перед слоями и (или) между слоями, за слоями коалесцирующего материала и направлены:This goal is achieved by the fact that the drainage elements are made of a porous bundle with a porosity greater than the porosity of the coalescing material, located in front of the layers and (or) between the layers, behind the layers of coalescing material and directed:

- по винтовым спиралям в горизонтально расположенных коалесцирующих патронах;- on helical spirals in horizontally located coalescing cartridges;

- по прямым или волновым линиям в направлении образующих патронов, причем в смежных слоях их проекции пересекаются в вертикально расположенных патронах.- along straight or wave lines in the direction of the forming cartridges, and in adjacent layers their projections intersect in vertically arranged cartridges.

При этом пористые жгуты выполнены из металлической вязаной рукавной сетки.In this case, the porous bundles are made of knitted metal mesh.

Выполнение коалесцирующего патрона, таким образом, позволило исключить накопление жидкости в коалесцирующем материале за счет постоянного ее отвода через пористые жгуты - крупноячеистые дренажные элементы ("фитили"), соприкасающиеся с этим материалом, что снижает гидравлическое сопротивление патронов, повышает их производительность и эффективность за счет увеличения рабочих поверхностей и рабочих объемов коалесцирующего материала.The implementation of the coalescing cartridge, thus, eliminated the accumulation of fluid in the coalescing material due to its constant drainage through porous bundles - coarse-mesh drainage elements ("wicks") in contact with this material, which reduces the hydraulic resistance of the cartridges, increases their productivity and efficiency due to increase in working surfaces and working volumes of coalescing material.

Заявителю не известны из существующего уровня техники коалесцирующие патроны, в которых снижение гидравлического сопротивления, повышение их эффективности и производительности достигалось бы подобным образом.The applicant is not known from the current level of technology for coalescing cartridges in which a decrease in hydraulic resistance, an increase in their efficiency and productivity would be achieved in a similar way.

На фиг.1 изображен коалесирующий патрон для горизонтальной установки в аппарате мсположением дренажного элемента - пористого жгута по цилиндрической винтовой спирали между слоями коалесцирующего (фильтрующего) материала.Figure 1 shows a coalescing cartridge for horizontal installation in the apparatus with the location of the drainage element - a porous bundle along a cylindrical helix between layers of coalescing (filtering) material.

На фиг.2 изображен коалесцирующий патрон для вертикальной установки в аппарате с расположением пористого жгута по волновым линиям в направлении образующих патрона, между коалесцирующими (фильтрующими) слоями и на его поверхности, причем в смежных слоях они перекрещиваются.Figure 2 shows the coalescing cartridge for vertical installation in the apparatus with the location of the porous bundle along the wave lines in the direction of the forming cartridge between the coalescing (filtering) layers and on its surface, and in adjacent layers they intersect.

Коалесцирующий патрон состоит из перфорированного каркаса 1 с фланцами 2 по торцам. На перфорированном каркасе 1 расположена сетка 3, поверх которой расположен коалесцирующий (фильтрующий) материал 4, например, из стекломатов, сверху которого намотан по винтовой спирали или по волновой линии пористый жгут 5 из вязаного сетчатого рукава, поверх жгута 5 уложен слой коалесцирующего (фильтрующего) материала 6, например, из нетканого синтетического материала, закрепленного сеткой 7, (фиг.1) и/или пористым жгутом 8 (фиг.2).The coalescing cartridge consists of a perforated frame 1 with flanges 2 at the ends. A mesh 3 is located on the perforated frame 1, on top of which there is a coalescing (filtering) material 4, for example of glass mat, on top of which a porous bundle 5 of a knitted mesh sleeve is wound along a helical spiral or along a wave line; material 6, for example, of a non-woven synthetic material fixed by a mesh 7, (Fig. 1) and / or a porous bundle 8 (Fig. 2).

Пористые жгуты в смежных слоях уложены так, что их проекции в плане пересекаются.Porous bundles in adjacent layers are laid so that their projections in plan intersect.

Коалесцирующий патрон работает следующим образом.Coalescing cartridge works as follows.

Исходную (например, газожидкостную) смесь подают, например, снаружи во внутрь патрона (фиг.2), где она проходит 1-ю стадию коалесценции и фильтрации на сетке 7 и слое 6, с образованием укрупненных капель жидкости. Часть укрупненных капель жидкости стекает по сетке 7, а основная часть - по наклонно расположенным пористым жгутам 5. Газожидкостной поток без жидкости, отделенной на 1-й стадии, поступает на 2-ю стадию коалесценции и фильтрации в слой 4, где вновь происходит укрупнение капель жидкости. При этом газовый поток окончательно очищается, а укрупненные капли жидкости под действием сил гравитации стекают по сетке 3 и перфорированному каркасу 1.The initial (for example, gas-liquid) mixture is supplied, for example, externally to the inside of the cartridge (Fig. 2), where it passes through the 1st stage of coalescence and filtration on the grid 7 and layer 6, with the formation of coarse drops of liquid. Part of the coarse droplets of liquid flows down the grid 7, and the main part - along the inclined porous bundles 5. A gas-liquid stream without liquid separated at the 1st stage enters the 2nd stage of coalescence and filtration into layer 4, where the coarsening of the drops again liquids. In this case, the gas stream is finally cleaned, and coarse droplets of liquid under the influence of gravity flow down the grid 3 and the perforated frame 1.

Разделение исходной смеси с помощью коалесцирующего патрона может вестись и при подаче ее внутрь с отбором с наружной поверхности.Separation of the initial mixture with the help of a coalescing cartridge can be carried out when feeding it inside with selection from the outer surface.

Аналогично коалесцирующий патрон работает и при подаче исходной смеси в виде эмульсии - легкая жидкая фаза/тяжелая жидкая фаза.Similarly, the coalescing cartridge works when the initial mixture is supplied in the form of an emulsion - light liquid phase / heavy liquid phase.

Применение в качестве гибких дренажных элементов пористых жгутов со свободным объемом больше свободного объема коалесцирующего материала, например, из рукавной вязаной сетки и расположенных перед слоями и (или) между слоями, за слоями коалесцирующего (фильтрующего) материала под некоторым углом к вертикали увеличивает производительность, эффективность коалесцирующего патрона, снижает его гидравлическое сопротивление за счет эффективного отвода жидкости с коалесцирующего слоя и увеличения его рабочего объема. Расположение пористых жгутов по винтовым спиралям или волновым линиям исключает неравномерность накопления жидкости по вертикали; в обычных конструкциях количество жидкости увеличивается по вертикали сверху вниз; в предложенной конструкции жидкость отводится равномерно с каждого витка спирали и с каждого ее захода.The use of porous bundles as flexible drainage elements with a free volume greater than the free volume of coalescing material, for example, from a knitted mesh and located in front of layers and (or) between layers, behind layers of coalescing (filtering) material at an angle to the vertical, increases productivity, efficiency coalescing cartridge, reduces its hydraulic resistance due to the effective removal of fluid from the coalescing layer and increasing its working volume. The location of the porous bundles along helical spirals or wave lines eliminates the uneven accumulation of fluid vertically; in conventional designs, the amount of liquid increases vertically from top to bottom; in the proposed design, the liquid is discharged evenly from each turn of the spiral and from each of its approach.

Claims

1. Coalescing cartridge containing a frame and flexible drainage elements and coalescing material fixed on it, characterized in that the flexible drainage elements are made of porous tow with a free volume greater than the free volume of the coalescing material and are located in front of the layers and / or between the layers, behind the layers this material in a helical spiral or wave lines.

2. Coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the porous bundle is made of knitted sleeve mesh.

3. Coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the porous bundles are arranged: along a helical spiral with a horizontal arrangement of cartridges, along wave lines with a vertical arrangement of cartridges.

4. The coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the projection of the porous bundles in different layers of the location intersect.