RU2323768C1 - Центробежно-капиллярная установка для комплексной очистки газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к очистке газов. Установка включает корпус с коническим днищем и с расположенной внутри корпуса выхлопной трубой, патрубки входа газа и слива жидкости. Выхлопная труба соединена через распределительную камеру с наружной рубашкой, покрывающей цилиндрическую часть корпуса. Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность выхлопной трубы снабжены продольными буртиками, образующими между собой канавки, и покрыты поочередно слоем гидрофильного материала, периферийным экраном и экраном выхлопной трубы, соответственно, с образованием полостей в канавках, причем экраны состоят из слоя гидрофильного капиллярно-пористого материала, периферийной цилиндрически-конической перфорированной обечайкой и цилиндрической перфорированной обечайкой выхлопной трубы, соответственно. Обечайки соединены между собой перфорированными трубками, также заполненными гидрофильным капиллярно-пористым материалом. Коническое днище корпуса соединено через патрубок слива жидкости, покрытый изнутри слоем гидрофильного материала, и вертикальную сливную трубу с контрольным баком, снабженным указателем уровня, конденсатопроводом, соединенным с конденсатосборником, и дренажной трубой. Технический результат: повышение эффективности очистки газа от паров воды, капель конденсата и частиц кристаллогидратов. 5 ил.

Description

Изобретение относится к очистке газов и может быть использовано для очистки газов в системах газоснабжения различных отраслей народного хозяйства, а именно для очистки газов от капель конденсата, частиц кристаллогидратов углеводородов и паров воды в газопроводах систем газораспределения.

Известно устройство для отвода конденсата в газопроводах, содержащее конденсатосборник, в который погружен один конец конденсатоотводчика [1].

Недостатками известного устройства являются низкая степень очистки газа от находящихся в потоке капель конденсата и частиц кристаллогидратов и невозможность его очистки от водяных паров, что уменьшает эффективность защиты газопроводов от образования кристаллогидратных пробок.

Более близким к предлагаемому изобретению является центробежный брызгоуловитель, содержащий корпус с продольными ребрами (буртиками) на внутренней поверхности его стенок, патрубками ввода и вывода газа и жидкости, экран, выполненный из капиллярно-пористого материала и разделенный кольцевыми перегородками с кольцевыми буртиками на кольцевые секции с кольцевыми щелями между ними, образованными цилиндрическими обечайками [2].

Основными недостатками известного устройства являются невозможность избирательного поглощения водяных паров из газа капиллярно-пористым материалом, невозможность удаления поглощенного конденсата, что влечет за собой быстрое насыщение капиллярно-пористого материала и следующее за этим падение эффективности очистки, требующее его частой регенерации, отсутствие конденсации водяных паров на внутренней поверхности стенки корпуса, что, в конечном счете, снижает эффективность очистки газа и защиты газопровода от закупорки кристаллогидратными пробками.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности очистки газа от паров воды, капель конденсата и частиц кристаллогидратов для обеспечения эффективной защиты газопроводов от закупорки кристаллогидратными пробками.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая центробежно-капиллярная установка для комплексной очистки газов (ЦКУКОГ) содержит корпус с коническим днищем, снабженный патрубками входа газа и слива жидкости, внутри которого помещена выхлопная труба, соединенная через распределительную камеру с наружной рубашкой, покрывающей цилиндрическую часть корпуса, снабженной выходным патрубком осушенного газа, причем внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность выхлопной трубы снабжены продольными буртиками, образующими между собой канавки, и покрыты поочередно слоем гидрофильного материала, периферийным экраном или экраном выхлопной трубы, соответственно, с образованием полостей в канавках, состоящими из слоя гидрофильного капиллярно-пористого материала с диаметром пор (6×10^-6-2×10^-4) мм, периферийной цилиндрически-конической перфорированной обечайкой и цилиндрической перфорированной обечайкой выхлопной трубы, соответственно, соединенными между собой перфорированными трубками, также заполненными гидрофильным капиллярно-пористым материалом с диаметром пор (6×10^-6-2×10^-4) мм, причем между обеими обечайками размещена полая центробежная зона, а коническое днище корпуса соединено через патрубок слива жидкости, покрытый изнутри слоем гидрофильного материала, вертикальной сливной трубой с контрольным баком, снабженным указателем уровня, конденсатопроводом, соединенным с конденсатосборником, и дренажной трубой.

В основу работы предлагаемой центробежно-капиллярной установки для комплексной очистки газа (ЦКУКОГ) положены: состав природных газов, состоящих из углеводородов (СН_4,, С₂Н₆, С₃Н₈ и др.) [3, с.31, 32], которые способны при зимних температурах большинства регионов России образовывать с водой, присутствующей в недостаточно осушенных газах, кристаллогидраты, скорость образования которых многократно возрастает при интенсивном перемешивании газа [4, с.39], а плотность на порядки превышает плотность самого газа [5, с.21;]; высокая турбулентность газового потока в циклоне и высокая скорость отделения твердых частиц от газа под действием центробежной силы в нем; свойство капиллярно-пористых материалов с диаметром пор от 6×10^-6 мм до 2×10^-4 мм конденсировать пары воды с выделением тепла при их конденсации (в данном интервале диаметров пор капиллярно-пористого материала происходит капиллярная конденсация паров воды, тогда как при других диаметрах она отсутствует), причем объем конденсата в тысячи раз меньше объема паров, что создает разрежение в зоне конденсации; свойство некоторых материалов, например стекла, притягивать молекулы воды (гидрофильность) и отталкивать молекулы органических веществ, к которым относятся и углеводороды газа [6, с.240, 595, 343, 596].

Принципиальная конструкция предлагаемой ЦКУКОГ изображена на фиг.1-5.

ЦКУКОГ содержит корпус с коническим днищем 1, снабженный патрубками входа газа 2 и слива жидкости 3, соответственно, внутри которого помещена выхлопная труба 4, соединенная через распределительную камеру 5 с наружной рубашкой 6, покрывающей цилиндрическую часть корпуса 1, снабженной выходным патрубком газа 7. Внутренняя поверхность корпуса 1 снабжена продольными буртиками 8, образующими между собой канавки 9, и покрыта слоем гидрофильного материала (например, жидким стеклом) 10, периферийным экраном 11, состоящим из слоя капиллярно-пористого материала (например, стекловолокна) 12 с диаметром пор (6×10^-6-2×10^-4) мм, и периферийной перфорированной цилиндрически-конической обечайкой 13 с отверстиями 14; наружная поверхность выхлопной трубы 4 также снабжена продольными буртиками 8, образующими между собой канавки 9, и покрыта слоем гидрофильного материала 10, экраном выхлопной трубы 15, состоящим из слоя гидрофильного капиллярно-пористого материала 12 с диаметром пор (6×10^-6-2×10^-4) мм, и цилиндрической перфорированной обечайкой 16, соединенной с обечайкой 13 перфорированными трубками 17, также заполненными гидрофильным капиллярно-пористым материалом 12 с диаметром пор (6×10^-6-2×10^-4) мм, причем между обечайками 13 и 16 размещена полая центробежная зона 18, а коническое днище корпуса 1 соединено через патрубок слива жидкости 3, покрытый изнутри слоем гидрофильного материала 10, вертикальной сливной трубой 19 с контрольным баком 20, снабженным указателем уровня 21, конденсатопроводом 22, соединенным с конденсатосборником (не показан), и дренажной трубой 23.

Для обеспечения нормальной эксплуатации (сопротивление установки может достигать 1000 и более Па, а запас по давлению для преодоления гидравлического сопротивления капилляров материала 12 должен быть не менее 0,1 МПа) ЦКУКОГ устанавливают на распределительных газопроводах высокого и среднего давления в специальных колодцах, в помещениях газораспределительных станций (ГРС), газораспределительных пунктов (ГРП) или отапливаемых пристройках после фильтра очистки от механических примесей. При этом накопительную емкость размещают вне помещения и в зависимости от климатических условий региона ее или закапывают ниже глубины промерзания грунта, или устанавливают на поверхности с соответствующей гидротеплоизоляцией.

ЦКУКОГ работает следующим образом. Очищенный от механических примесей газ с повышенным содержанием влаги и тяжелых углеводородов, что многократно увеличивает скорость образования при отрицательных зимних температурах кристаллогидратных пробок в газопроводе, поступает через патрубок входа газа 2 в полую центробежную зону 18, где закручивается. В результате вращательных движений в зоне 18 в газовом потоке происходит интенсивное перемешивание и возникает центробежная сила, образуются кристаллогидраты углеводородов, которые под действием центробежной силы совместно с каплями конденсата отбрасываются к стенкам периферийной перфорированной цилиндрически-конической обечайки 13 и под действием силы тяжести опускаются вниз через сливную трубу 19 в контрольный бак 20. Одновременно, пары воды, не вступившие в реакцию образования кристаллогидратов, по мере прохождения потоком газа полой центробежной зоны 18 через отверстия 14 в обечайках 13 и 16 поступают к поверхности гидрофильного капиллярно-пористого материала 12 и избирательно поглощаются им, частично конденсируясь при этом в капиллярах. Несконденсировавшаяся часть паров проходит через капилляры, не и поступает на поверхность гидрофильного слоя 10 буртиков 8 и канавок 9, притягиваясь им, в результате чего в полости канавок 9 создается высокая концентрация водяных паров и вследствие этого происходит их конденсация с выделением тепла и понижением давления. Выделяющееся тепло конденсации отводится через стенки корпуса 1 и выхлопной трубы 4 очищенным потоком газа, проходящим через нее, в распределительную камеру 5, рубашку 6 и поступающим через выходной патрубок 7 в газопровод. Пониженное давление в полости канавок 9 обусловливает появление перепада давления между ними и полой центробежной зоной 18, что стимулирует движение водяных паров и конденсата в сторону слоя гидрофильного материала 10, где происходят вышеописанные процессы. Образовавшийся в канавках 9 конденсат под действием силы тяжести стекает через патрубок слива жидкости 3 по сливной трубе 19 в контрольный бак 20, откуда смесь конденсата с кристаллогидратами по конденсатопроводу 22 поступает в накопительную емкость. При этом указатель уровня 21 служит визуальным сигнализатором для определения наполнения конденсатосборника.

Таким образом, предлагаемая ЦКУКОГ обеспечивает повышение эффективности очистки газа от паров воды, капель конденсата и частиц кристаллогидратов, что, в свою очередь, влечет за собой повышение эффективности защиты газопроводов от закупорки кристаллогидратными пробками.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. СССР №916884, Мкл. F17D 1/02, F16Т 1/00, бюл. №12, 1982.

2. А.с. СССР №818657, Мкл. В04С 5/10, бюл. №13, 1981.

3 Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергия, 1975, 368 с.

4. Стаскевич Н.А., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. - Л.: Недра, 1990, 762 с.

5. Справочник химика, т.VI. - Л.: 1967, 1021 с.

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971, 784 с.

Claims (1)

1. Центробежно-капиллярная установка для комплексной очистки газов, включающая корпус с коническим днищем и с расположенной внутри корпуса выхлопной трубой, патрубки входа газа и слива жидкости, при этом выхлопная труба соединена через распределительную камеру с наружной рубашкой, покрывающей цилиндрическую часть корпуса и снабженной выходным патрубком газа, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность выхлопной трубы снабжены продольными буртиками, образующими между собой канавки, и покрыты поочередно слоем гидрофильного материала, периферийным экраном и экраном выхлопной трубы соответственно с образованием полостей в канавках, причем экраны состоят из слоя гидрофильного капиллярно-пористого материала с диаметром пор (6·10^-6-2·10^-4) мм, периферийной цилиндрическо-конической перфорированной обечайкой и цилиндрической перфорированной обечайкой выхлопной трубы соответственно, при этом обечайки соединены между собой перфорированными трубками, также заполненными гидрофильным капиллярно-пористым материалом с диаметром пор (6·10^-6-2·10^-4) мм, причем между обеими обечайками размещена полая центробежная зона, а коническое днище корпуса соединено через патрубок слива жидкости, покрытый изнутри слоем гидрофильного материала, и вертикальную сливную трубу с контрольным баком, снабженным указателем уровня, конденсатопроводом, соединенным с конденсатосборником, и дренажной трубой.

Images