RU2455048C1

RU2455048C1 - Coalescing cartridge

Info

Publication number: RU2455048C1
Application number: RU2011109676/02A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Беляев (RU); Андрей Юрьевич Беляев; Сергей Михайлович Зырянов (RU); Сергей Михайлович Зырянов; Олег Анатольевич Приймак (RU); Олег Анатольевич Приймак
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН"
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-07-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to separation of gas and fine fluid drops and may be used in power engineering, oil, chemical and gas industries. Coalescing cartridge comprises carcass and layers of coalescing materials secured thereon and layers of flexible drain element ahead of and/or between layers of coalescing material. Said flexible drain elements are made from corrugated plate with distance between crimps making 1 to 100 mm. Note here that coating to reduce plate wettability is applied on said corrugated plate.

EFFECT: simplified production, longer life.

6 cl

Description

Изобретение относится к конструкциям средств разделения газа и мелкодисперсных капель жидкости и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтяной, химической и газовой промышленности.The invention relates to the construction of means for separating gas and fine liquid droplets and can be used in energy, oil refining, oil, chemical and gas industries.

Известно (US, патент 5229015) коалесцирующее устройство для мелкодисперсной эмульсии типа «масло в воде», содержащее корпус, выполненный в виде горизонтально расположенного цилиндра, входные и выходные патрубки для ввода эмульсии и вывода очищенной воды и отделенной дисперсной фазы. Забор очищенной воды осуществляется из нижней части корпуса с помощью дренажной трубы. Корпус заполнен хаотически уложенными частицами коалесцирующего материала, выполненного из олеофильного полимера в виде полых цилиндров с прорезями. Разделяемую эмульсию подают в горизонтальном направлении под напором на боковую стенку корпуса и распределяют по всему его объему, омывая коалесцирующий материал. При этом скоалесцированные капли дисперсной фазы всплывают по межпоровым каналам под действием сил гравитации.It is known (US patent 5229015) a coalescing device for a finely dispersed emulsion of the oil-in-water type, comprising a housing made in the form of a horizontally arranged cylinder, inlet and outlet nozzles for introducing the emulsion and withdrawing purified water and the separated dispersed phase. The intake of purified water is carried out from the lower part of the housing using a drain pipe. The body is filled with randomly packed particles of coalescing material made of oleophilic polymer in the form of hollow cylinders with slots. The emulsion to be separated is fed horizontally under pressure to the side wall of the housing and distributed throughout its volume, washing the coalescing material. In this case, coalesced droplets of the dispersed phase float through inter-pore channels under the influence of gravitational forces.

Однако указанная конструкция установки не обеспечивает достаточно полного разделения фаз, кроме того, необходимо прерывание технологического цикла для замены фильтрующего элемента, а также не предусмотрено отделение поверхностно-активных веществ.However, this installation design does not provide a sufficiently complete separation of the phases, in addition, it is necessary to interrupt the process cycle to replace the filter element, and also does not provide for the separation of surfactants.

Известна также (DE, патент 334693) установка, предназначенная для разделения водомасляных эмульсий путем коалесценции дисперсной фазы на гранулированном коалесцирующем материале, выполненном из олеофильного термопласта с положительной плавучестью. Установка представляет собой цилиндрический корпус с патрубком для ввода эмульсии, расположенным в верхней части боковой стенки корпуса, и выходными патрубками для вывода воды и масла, расположенными по центру соответственно внизу и вверху. В корпусе расположена коалесцирующая камера, заполненная гранулированным коалесцирующим материалом из олеофильного термопласта. Патрубок для вывода очищенной воды соединен с центральной трубой, другой конец которой заканчивается воронкой и размещен в отстойной камере, выполненной в виде конуса, размещенного над коалесцирующей камерой и отделенного от нее решеткой.Also known (DE, patent 334693) is an apparatus for separating water-oil emulsions by coalescing a dispersed phase on a granular coalescing material made of oleophilic thermoplastic with positive buoyancy. The installation is a cylindrical body with a nozzle for entering the emulsion, located in the upper part of the side wall of the body, and outlet nozzles for the output of water and oil, located in the center, respectively, bottom and top. In the housing is a coalescing chamber filled with granular coalescing material from an oleophilic thermoplastic. A pipe for the outlet of purified water is connected to a central pipe, the other end of which ends with a funnel and is placed in a settling chamber made in the form of a cone placed above the coalescing chamber and separated from it by a grate.

Однако при таком варианте разделения водных эмульсий не достигается достаточно высокая степень разделения за одну стадию обработки, а также не предусмотрено отделение механических примесей, что приводит к быстрому загрязнению коалесцирующего материала и резкому возрастанию гидродинамического сопротивления установки. При этом требуется его периодическая регенерация.However, with this option for the separation of aqueous emulsions, a sufficiently high degree of separation is not achieved in one processing step, and separation of mechanical impurities is not provided, which leads to a rapid contamination of the coalescing material and a sharp increase in the hydrodynamic resistance of the installation. At the same time, its periodic regeneration is required.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (ЕР, заявка 1159052) коалесцирующий патрон, содержащий каркас и закрепленные на нем слои коалесцирующего материала и слои гибкого дренажного элемента, расположенные перед слоями и/или между слоями коалесцирующего материала.The closest analogue of the developed technical solution can be recognized (EP, application 1159052) a coalescing cartridge containing a frame and layers of coalescing material and layers of a flexible drainage element fixed on it, located in front of the layers and / or between the layers of coalescing material.

Недостатком известного технического решения следует признать накопление жидкости в коалесцирующем материале.A disadvantage of the known technical solution should recognize the accumulation of fluid in the coalescing material.

Известное решение принято в качестве ближайшего аналога.The known decision was made as the closest analogue.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного изобретения, состоит в оптимизации конструкции коалесцирующего патрона.The technical problem solved by the developed invention is to optimize the design of the coalescing cartridge.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в упрощении технологии изготовления коалесцирующего патрона при одновременном повышении его срока службы при той же эффективности использования.The technical result obtained by the implementation of the developed technical solution is to simplify the manufacturing technology of the coalescing cartridge while increasing its service life with the same efficiency of use.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать коалесцирующий патрон разработанной конструкции. Коалесцирующий патрон разработанной конструкции содержит каркас и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы и коалесцирующий материал, причем гибкие дренажные элементы выполнены из гофрированной пластины и расположены перед слоями и/или между слоями, причем на гофрированную пластину нанесено покрытие (фторопласт, стеклопластик, кремнийорганические вещества), уменьшающее ее смачиваемость. Пластины предпочтительно выполнены из несмачиваемого водой материала, устойчивого к действию водяного пара (полистирол, полиамид, фторопласт, стеклопластик, свинец и т.д.). Гофры выполнены обычным образом. Относительно оси патрона гофры могут быть ориентированы любым образом - вдоль оси патрона, перпендикулярно оси патрона, под углом к оси патрона. Гофрированная пластина выполнена с отверстиями (перфорирована).To achieve the specified technical result, it is proposed to use a coalescing cartridge of a developed design. The coalescing cartridge of the developed design contains a frame and flexible drainage elements and coalescing material fixed to it, the flexible drainage elements made of corrugated plate and located in front of the layers and / or between the layers, and the corrugated plate is coated (fluoroplastic, fiberglass, organosilicon substances), reducing its wettability. The plates are preferably made of a water-immiscible material resistant to the action of water vapor (polystyrene, polyamide, fluoroplast, fiberglass, lead, etc.). Corrugations are made in the usual way. With respect to the cartridge axis, the corrugations can be oriented in any way - along the cartridge axis, perpendicular to the cartridge axis, at an angle to the cartridge axis. The corrugated plate is made with holes (perforated).

Расстояние между гофрами может составлять от 1 мм до 100 мм. Коалесцирующий патрон может дополнительно содержать корпус с патрубками подвода исходной смеси и отвода разделенных составляющих смеси, в котором расположены каркас и закрепленные на нем гибкие дренажные элементы и коалесцирующий материал.The distance between the corrugations can be from 1 mm to 100 mm. The coalescing cartridge may further comprise a housing with nozzles for supplying the initial mixture and for withdrawing the separated components of the mixture, in which the frame and flexible drainage elements and coalescing material fixed to it are located.

Указанное выполнение коалесцирующего патрона позволило исключить накопление жидкости в коалесцирующем материале за счет постоянного ее отвода по поверхности гофрированных пластин, соприкасающихся с этим материалом, что, несомненно, упрощает технологию изготовления коалесцирующего патрона, позволяет увеличить срок его службы при той же эффективности использования.The indicated embodiment of the coalescing cartridge made it possible to exclude the accumulation of liquid in the coalescing material due to its constant drainage over the surface of the corrugated plates in contact with this material, which undoubtedly simplifies the manufacturing technology of the coalescing cartridge and allows to increase its service life with the same efficiency of use.

Коалесцирующий патрон состоит из перфорированного каркаса с фланцами по торцам. На перфорированном каркасе расположена сетка, на которую помещен коалесцирующий материал, например, из войлока, из полиамидного волокна, сверху которого наложены гофрированные пластины, поверх гофрированных пластин уложен слой коалесцирующего материала (нетканый синтетического материал, выполненный из полипропиленовых волокон, образующих объемную неупорядоченную конструкцию, закрепленную сеткой из полимерного материала).The coalescing cartridge consists of a perforated frame with flanges at the ends. On a perforated frame there is a grid on which coalescing material is placed, for example, of felt, of polyamide fiber, on top of which corrugated plates are laid, a layer of coalescing material is laid on the corrugated plates (non-woven synthetic material made of polypropylene fibers forming a three-dimensional disordered structure, fixed mesh made of polymer material).

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

Исходную (например, газожидкостную) смесь подают снаружи во внутрь патрона, где она проходит 1-ю стадию коалесценции и фильтрации на сетке и слое войлока из полиамидного волокна с образованием укрупненных капель жидкости. Часть укрупненных капель жидкости стекает по сетке, а основная часть - по гофрированным пластинам. Газожидкостной поток без жидкости, отделенной на 1-й стадии, поступает на 2-ю стадию коалесценции и фильтрации в слой полипропиленовых волокон, где вновь происходит укрупнение капель жидкости. При этом газовый поток окончательно очищается, а укрупненные капли жидкости под действием сил гравитации стекают по сетке и перфорированному каркасу.The initial (for example, gas-liquid) mixture is supplied externally to the inside of the cartridge, where it passes through the 1st stage of coalescence and filtration on a mesh and a layer of felt made of polyamide fiber with the formation of coarse drops of liquid. Part of the coarse liquid droplets flows down the grid, and the main part - along the corrugated plates. A gas-liquid stream without a liquid separated in the 1st stage enters the 2nd stage of coalescence and filtration into a layer of polypropylene fibers, where coarsening of the liquid drops again. In this case, the gas stream is finally cleaned, and the coarsened liquid droplets flow under the influence of gravity along the grid and perforated frame.

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.

Использование в коалесцирующих патронах гофрированных пластин позволяет упростить технологию изготовления коалесцирующего патрона при одновременном повышении его срока службы при той же эффективности использования.The use of corrugated plates in coalescing cartridges makes it possible to simplify the manufacturing technology of a coalescing cartridge while increasing its service life with the same use efficiency.

Claims

1. Coalescing cartridge containing a frame and layers of coalescing material attached to it and layers of a flexible drainage element located in front of or between layers of coalescing material, characterized in that the flexible drainage elements are made of corrugated plate, the distance between the corrugations of which is from 1 to 100 mm, while on the corrugated plate is coated, reducing its wettability.

2. Coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the corrugations are oriented along the axis of the cartridge.

3. The coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the corrugations are oriented perpendicular to the axis of the cartridge.

4. Coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the corrugations are oriented at an angle to the axis of the cartridge.

5. The coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that the corrugated plate is perforated.

6. The coalescing cartridge according to claim 1, characterized in that it further comprises a housing with nozzles for supplying the initial mixture and removal of the separated components of the mixture, in which the frame and layers of coalescing material and layers of flexible drainage element fixed on it in the form of the said plate are located.