RU2424846C1

RU2424846C1 - Spiral-gravity flow separator

Info

Publication number: RU2424846C1
Application number: RU2010100047/05A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Литра (RU); Алексей Николаевич Литра; Полина Семеновна Кунина (RU); Полина Семеновна Кунина; Алексей Владимирович Поляков (RU); Алексей Владимирович Поляков
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-07-27

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention is designed to separated dispersed particles from gases or vapors and may be used in power engineering, oil processing, petrochemical and chemical industries. Separator comprises housing with inlet and outlet branch pipes, multiple-flight spiral column. Inlet branch pipe houses distributing taper insert. Multiple-flight spiral column is closed by ring shell made up of cylindrical branch pipe plugged on side. Said ring shell houses shut-off device made up of taper element aligned with and fitted on outlet branch pipes. Drip pan is arranged at ring hell top. Distributing insert rear side area does not exceed half the housing flow section. Ring shell diameter makes 1.2-2 of housing diameter, while its length does not exceed that of entire housing starting from plugged part. Shut-off device base equals OD of housing branch pipe while its larger base makes 1.25-1.9 branch pipe diameter. Drip pan inner section diameter makes 1.2-1.6 of housing diameter while its outer section diameter makes 1.3-3 of housing diameter. ^ EFFECT: higher efficiency of separation. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам отделения дисперсных частиц от газов или паров и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.The invention relates to a device for separating dispersed particles from gases or vapors and can be used in energy, oil refining, petrochemical and chemical industries.

Известен прямоточный спиральный сепаратор (А.С. СССР № 1431811 A1, кл. B01D, 45/12), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, винтовые полосы, расположенные на валу и касающиеся стенок корпуса, отверстия для отвода жидкости.Known direct-flow spiral separator (AS USSR No. 1431811 A1, class B01D, 45/12), containing a cylindrical body with inlet and outlet openings, screw strips located on the shaft and touching the walls of the housing, openings for draining fluid.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность и высокое гидравлическое сопротивление.A disadvantage of the known device is the lack of efficiency and high hydraulic resistance.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный спиральный сепаратор (патент № 2264843, кл. B01D 45/12, 2004), содержащий многозаходный винтовой пустотелый корпус с входными и выходными отверстиями и с фланцами, в которых выполнены отверстия для соединительных болтов. В нижней части корпуса имеются отверстия для отвода жидкости и виде щелей. В той же части корпуса к нему прикреплен сборник с отверстиями.Closest to the proposed invention is a direct-flow spiral separator (patent No. 2264843, class B01D 45/12, 2004), containing a multi-helical spiral hollow body with inlet and outlet holes and with flanges in which holes for connecting bolts are made. In the lower part of the housing there are openings for draining the liquid and in the form of gaps. In the same part of the housing, a collector with holes is attached to it.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность отделения дисперсных частиц от газов или паров, а также высокое гидравлическое сопротивление, вызванное изготовлением корпуса в виде винтовой многозаходной пустотелой колонны из направляющих элементов.A disadvantage of the known device is the lack of efficiency in the separation of dispersed particles from gases or vapors, as well as the high hydraulic resistance caused by the manufacture of a housing in the form of a helical multi-start hollow column from guide elements.

Техническим результатом изобретения является обеспечение прямоточности газожидкостного потока внутри прямоточного спирального сепаратора и отделение жидкости от газа.The technical result of the invention is to ensure the direct flow of the gas-liquid flow inside the direct-flow spiral separator and the separation of the liquid from the gas.

Задачей разработанного прямоточного спирального сепаратора является повышение эффективности отделения жидкости от газов или паров.The objective of the developed direct-flow spiral separator is to increase the efficiency of separation of liquid from gases or vapors.

Технический результат достигается тем, что прямоточный спиральный сепаратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, многозаходную винтовую колонну, внутри входного патрубка установлена распределительная вставка, выполненная в виде тела формы, например, конусной, винтовая многозаходная колонна закрыта обечайкой в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, внутри обечайки, соосно, на выходном патрубке установлено отсекающее устройство в виде конусного элемента, в верхней части обечайки установлен каплеуловитель. Площадь тыльной стороны распределительной вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. Диаметр обечайки соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса. Основание отсекающего устройства равно внешнему диаметру патрубка корпуса, а большее основание отсекающего устройства, равно 1,25-1,9 диаметра патрубка. Диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса, а диаметр внешней части каплеуловителя равен 1,3-3 диаметра корпуса.The technical result is achieved by the fact that the direct-flow spiral separator comprises a housing with inlet and outlet nozzles, a multi-start screw column, a distribution insert is installed inside the input pipe, made in the form of a mold body, for example, a conical, multi-start screw column is closed by a shell in the form of a cylindrical pipe, plugged with on the one hand, inside the shell, coaxially, a cut-off device in the form of a cone element is installed on the outlet pipe, a drop-cap is installed in the upper part of the shell tel. The area of the rear side of the distribution insert shall not exceed half the area of the passage section of the housing. The diameter of the shell corresponds to 1.2-2 of the diameter of the housing, and its length, starting from the plugged part, does not exceed the length of the entire housing. The base of the shut-off device is equal to the outer diameter of the nozzle of the housing, and the larger base of the shut-off device is equal to 1.25-1.9 of the diameter of the nozzle. The diameter of the inner part of the droplet eliminator is 1.2-1.6 times the diameter of the casing, and the diameter of the outer part of the droplet eliminator is equal to 1.3-3 times the diameter of the casing.

Благодаря тому, что в корпус прямоточного сепаратора установлена распределительная вставка, которая обеспечивает необходимое распределение газа по кольцевому пространству и увеличивает количество жидкой фазы в пристеночной области за кольцевым пространством. Установленная на входной патрубок обечайка, закрывающая винтовую многозаходную колонну, позволяет обеспечить разделение жидкости и отвод ее из газового потока. Распределительная вставка и обечайка обеспечивают прямоточность газожидкостного потока. Отсекающие устройства дают возможность жидкости, не осевшей на внутренней поверхности обечайки, стекая с лопастей, попасть на эту поверхность и в пленочном виде двигаться по потоку. Каплеуловитель позволяет обеспечить отвод жидкости из газожидкостного потока к наружной стенке обечайки тем самым отделить жидкость от газа.Due to the fact that a distribution insert is installed in the body of the direct-flow separator, which ensures the necessary gas distribution over the annular space and increases the amount of the liquid phase in the wall region behind the annular space. A shell mounted on the inlet pipe, covering the screw multi-start column, allows for separation of the liquid and its removal from the gas stream. Distribution insert and shell provide direct-flow gas-liquid flow. Cut-off devices enable liquid that has not settled on the inner surface of the shell, draining from the blades, to get to this surface and to move in a film form along the stream. The droplet eliminator allows for the removal of liquid from the gas-liquid flow to the outer wall of the shell thereby separating the liquid from the gas.

Совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.The set of essential features set forth in the claims, allows to achieve the desired technical result.

Прямоточный спиральный сепаратор представлен на эскизе, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1. Прямоточный спиральный сепаратор включает корпус 1 и винтовую многозаходную колонну 2. Внутри корпуса 1 соосно ему установлена распределительная вставка 3, выполненная в виде тела конусной или иной формы, причем площадь тыльной стороны вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. На переходе от корпуса 1 к винтовой многозаходной колонне 2 установлена обечайка 4, закрывающая винтовую вставку, по форме в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, при этом диаметр обечайки 4 соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса 1 Внутри обечайки 4, соосно, на выходном патрубке корпуса 1 установлено отсекающее устройство 5, в виде конусного элемента, при этом наименьший диаметр отсекающего устройства 5 равен внешнему диаметру патрубка корпуса 1, а наибольший диаметр должен быть равен 1,25-1,9 диаметра корпуса 1. В верхней части обечайки 4 установлен каплеуловитель 6, диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса 1, а диаметр внешней части 1,3-3 диаметра корпуса 1. Между внутренней поверхностью входного патрубка и распределительной вставкой образуется кольцевой канал 7. Винтовая многозаходная колонна состоит из лопастей 8. Внутренняя поверхность обечайки 4 и выходной патрубок образуют полость 9. Отсекающие устройство 5 и внутренняя поверхность обечайки 4 образуют кольцевой зазор 10. Каплеуловитель 6 и обечайка 4 образуют кольцевой зазор 11. Между выходным патрубком корпуса 1 и каплеуловителем образуется кольцевой зазор 12.The straight-through spiral separator is shown in the sketch, where in Fig. 1 a general view is shown, in Fig. 2 is a top view, in Fig. 3 is a section A-A in Fig. 1. The direct-flow spiral separator includes a housing 1 and a multi-start screw column 2. Inside the housing 1, a distribution insert 3 is arranged coaxially to it, made in the form of a conical or other shape, the area of the back side of the insert should not exceed half the area of the passage section of the housing. At the transition from the housing 1 to the multi-start screw column 2, a shell 4 is installed that covers the screw insert in the form of a cylindrical nozzle plugged on one side, while the diameter of the shell 4 corresponds to 1.2-2 the diameter of the housing, and its length, starting from the plugged part does not exceed the length of the entire housing 1 Inside the shell 4, coaxially, a cut-off device 5 is installed in the form of a cone element on the outlet pipe of the housing 1, while the smallest diameter of the cut-off device 5 is equal to the outer diameter of the pipe of the housing 1, and the larger diameter should be equal to 1.25-1.9 of the diameter of the housing 1. At the top of the shell 4, a drop catcher 6 is installed, the diameter of the inner part of the drop catcher is 1.2-1.6 the diameter of the housing 1, and the diameter of the outer part is 1.3-3 the diameter of the housing 1. An annular channel is formed between the inner surface of the inlet pipe and the distribution insert 7. The multi-start screw column consists of blades 8. The inner surface of the shell 4 and the outlet pipe form a cavity 9. The cutting device 5 and the inner surface of the shell 4 form an annular th gap 10. The droplet eliminator 6 and the shell 4 form an annular gap 11. Between the outlet pipe of the housing 1 and the droplet eliminator an annular gap 12 is formed.

Прямоточный спиральный сепаратор работает следующим образом. Газожидкостной поток, поступая в корпус 1, направляется к винтовой многозаходной колонне 2 за счет распределительной вставки 3, где из-за уменьшения проходного сечения и увеличения скорости в кольцевом канале 7 смесь попадает на лопасти 8. Под действием сил, возникающих за счет профильной формы лопастей 8, он закручивается и делится на газовый, проходящий по всему внутреннему сечению корпуса 1, и жидкостный с частью газа, направленный лопастями 8 во внутреннюю полость 9 обечайки 4. За счет размещения в полости 9 на корпусе 1 отсекающего устройства 5 жидкость с частью газа направляется в кольцевой зазор 10, в зоне которого у потока жидкости вместе с газом увеличивается скорость. Под действием сил вязкости на поверхности контакта между газом и жидкостью происходит движение жидкостной пленки в кольцевой зазор 11 между обечайкой 4 и каплеуловителем 6, часть газа уходит через кольцевой зазор 12 между каплеуловителем 6 и корпусом 1. Жидкость под действием сил гравитации стекает вниз по внешней части обечайки 4.Direct-flow spiral separator operates as follows. The gas-liquid flow entering the housing 1 is directed to the multi-start screw column 2 due to the distribution insert 3, where due to the reduction in the cross-section and increase in speed in the annular channel 7, the mixture enters the blades 8. Under the action of forces arising due to the profile shape of the blades 8, it is twisted and divided into gas, passing through the entire internal section of the housing 1, and liquid with a part of the gas directed by the blades 8 into the inner cavity 9 of the shell 4. By placing cut-off devices in the cavity 9 on the housing 1 and 5, the liquid with a part of the gas is directed into the annular gap 10, in the zone of which the velocity increases with the gas at the liquid flow. Under the action of viscosity forces on the contact surface between gas and liquid, a liquid film moves in the annular gap 11 between the shell 4 and the droplet eliminator 6, a part of the gas escapes through the annular gap 12 between the droplet eliminator 6 and the housing 1. The liquid flows downward along the outer part under the influence of gravity forces shells 4.

Claims

1. A direct-flow spiral separator comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a multi-start screw column, characterized in that a distribution insert is installed inside the input pipe, made in the form of a mold body, for example, a conical, multi-start screw column is closed by a shell in the form of a cylindrical pipe, plugged on the one hand, a cut-off device in the form of a cone element is installed coaxially on the outlet pipe inside the shell, and a droplet eliminator is installed in the upper part of the shell.

2. In-line spiral separator according to claim 1, characterized in that the area of the rear side of the distribution insert should not exceed half the area of the passage section of the housing.

3. In-line spiral separator according to claim 1, characterized in that the diameter of the shell corresponds to 1.2-2 of the diameter of the housing, and its length, starting from the plugged part, does not exceed the length of the entire housing.

4. In-line spiral separator according to claim 1, characterized in that the smaller base of the shut-off device is equal to the outer diameter of the nozzle of the housing, and the larger base of the shut-off device is 1.25-1.9 of the diameter of the nozzle.

5. The direct-flow spiral separator according to claim 1, characterized in that the diameter of the inner part of the droplet eliminator is 1.2-1.6 case diameter, and the diameter of the outer part of the droplet eliminator is 1.3-3 case diameter.