RU2455050C1 - Centrifugal separator - Google Patents

Centrifugal separator Download PDF

Info

Publication number
RU2455050C1
RU2455050C1 RU2011114238/05A RU2011114238A RU2455050C1 RU 2455050 C1 RU2455050 C1 RU 2455050C1 RU 2011114238/05 A RU2011114238/05 A RU 2011114238/05A RU 2011114238 A RU2011114238 A RU 2011114238A RU 2455050 C1 RU2455050 C1 RU 2455050C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
gas
diameter
shell
hollow body
Prior art date
Application number
RU2011114238/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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 (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН"
Priority to RU2011114238/05A priority Critical patent/RU2455050C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455050C1 publication Critical patent/RU2455050C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cyclones (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to separation of gas-fluid flows and may be used in various industries, for example, gas processing. Proposed separator comprises shell ring with separated fluid catcher and swirler. Hollow cylindrical body is arranged inside said shell ring and aligned therewith. Body first tight end extends above said catcher while second nozzle-like end is located above swirler. Extending end of hollow body is furnished with gas feed branch pipes. Fender made up of sphere segment with spherical surface directed downward is arranged above second end. Nozzle may shut off said fender.
EFFECT: higher efficiency, reduced hydraulic friction.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике разделения газожидкостных потоков и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например газоперерабатывающей.The invention relates to techniques for the separation of gas-liquid flows and can be used in various industries, such as gas processing.

Известен (SU, авторское свидетельство 768432) центробежный сепарационный элемент, являющийся составной частью многоступенчатого центробежного сепаратора и содержащий обечайку с завихрителем, ловушкой жидкости и газоотводящим патрубком. Сепаратор снабжен осевой трубой, один конец которой размещен в полости предпоследней по ходу газа сепарационной обечайки, а другой - в выходном патрубке последней обечайки.Known (SU, copyright certificate 768432) is a centrifugal separation element, which is an integral part of a multi-stage centrifugal separator and contains a shell with a swirler, a liquid trap and a gas outlet pipe. The separator is equipped with an axial tube, one end of which is located in the cavity of the penultimate downstream separation shell, and the other in the outlet pipe of the last shell.

Недостатком известного элемента является недостаточно эффективное отделение жидкости от газа.A disadvantage of the known element is the insufficiently effective separation of the liquid from the gas.

Известен также (RU, патент 2052272) центробежный сепарационный элемент, содержащий обечайку, два последовательно установленных завихрителя с направляющими лопатками, тонкослойную насадку, размещенную между завихрителями с кольцевым зазором к обечайке, ловушку отделенной жидкости и газоотводящий патрубок.Also known (RU, patent 2052272) is a centrifugal separation element containing a casing, two sequentially installed swirlers with guide vanes, a thin-layer nozzle located between swirlers with an annular gap to the casing, a trap of the separated liquid and a gas outlet pipe.

Недостатками известного сепарационного элемента являются высокое гидравлическое сопротивление и низкая эффективность разделения газа и жидкости из-за вторичного уноса, вызванного циркуляционными токами в центральной части закрученного потока.The disadvantages of the known separation element are high hydraulic resistance and low efficiency of the separation of gas and liquid due to secondary entrainment caused by circulation currents in the Central part of the swirling flow.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2140317) центробежный сепарационный элемент, содержащий обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, причем внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, один торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а другой торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, кроме того, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками.The closest analogue of the developed technical solution can be recognized (RU, patent 2140317) a centrifugal separation element containing a shell with a trap of separated liquid and a swirl, and inside the shell coaxially placed a hollow cylindrical body, one end of which is sealed and protruding above the separated liquid trap, and the other end face is made in the form of a nozzle and is located above the swirl, in addition, the protruding end part of the hollow body is equipped with gas supply pipes.

Недостатком известного сепаратора следует признать недостаточно эффективное разделение жидкости и газа, обусловленное встречным набеганием потоков газожидкостного и из полого тела.A disadvantage of the known separator should be recognized as insufficiently effective separation of liquid and gas due to the oncoming run-in of gas-liquid flows and from the hollow body.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного сепаратора, состоит в оптимизации процесса разделения жидкости и газа.The technical problem solved by the developed separator is to optimize the process of separation of liquid and gas.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в дополнительном повышении эффективности отделения жидкости от газа и снижении гидравлического сопротивления.The technical result obtained by the implementation of the developed technical solution consists in an additional increase in the efficiency of separation of liquid from gas and a decrease in hydraulic resistance.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать конструкцию центробежного сепарационного элемента, содержащего обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, причем внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, первый торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а второй торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, выступающая торцовая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками, причем под вторым торцом расположен отбойник, представляющий собой сегмент сферы, обращенный сферической поверхностью вниз, а сопло выполнено с возможностью перекрытия его. В некоторых вариантах реализации на боковой поверхности полого тела выполнены сквозные отверстия. Предпочтительно диаметр отбойника составляет 1,1-2 от диаметра сопла, а расстояние плоскости отбойника от сопла составляет 0,1-1 от диаметра сопла.To achieve the technical result, it is proposed to use the design of a centrifugal separation element containing a shell with a trap of separated liquid and a swirl, moreover, a hollow cylindrical body is placed inside the shell coaxially with it, the first end of which is sealed and protruding above the trapped separated liquid, and the second end is made in the form nozzle and is located above the swirl, the protruding end part of the hollow body is equipped with gas supply pipes, moreover, under the second end face wives bump representing segment of a sphere, the spherical surface facing down, and the nozzle is arranged to overlap it. In some embodiments, through holes are provided on the side surface of the hollow body. Preferably, the diameter of the chipper is 1.1-2 of the diameter of the nozzle, and the distance of the plane of the chipper from the nozzle is 0.1-1 of the diameter of the nozzle.

Преимущественно, диаметр полого тела соответствует 0,3-0,5 диаметра обечайки, при этом герметичный торец полого тела предпочтительно расположен на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки отделенной жидкости, кроме того, сопло расположено над завихрителем на расстоянии, преимущественно равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, а диаметр отверстия сопла обычно равен 0,2-0,6 диаметра полого тела.Advantageously, the diameter of the hollow body corresponds to 0.3-0.5 of the diameter of the shell, while the sealed end of the hollow body is preferably located at a distance of 0.5-1.0 of the diameter of the shell, counting from the upper edge of the trap of the separated liquid, in addition, the nozzle located above the swirler at a distance mainly equal to 0.5-1.0 of the diameter of the shell, and the diameter of the nozzle orifice is usually equal to 0.2-0.6 of the diameter of the hollow body.

Предпочтительно, газоподводящие патрубки направлены вдоль поверхности обечайки, а вход в патрубок расположен на расстоянии 0,2-0,7 высоты обечайки, считая от нижней кромки ловушки отделенной жидкости.Preferably, the gas supply nozzles are directed along the surface of the shell, and the entrance to the pipe is located at a distance of 0.2-0.7 height of the shell, counting from the lower edge of the trap of the separated liquid.

Размещение внутри обечайки соосно ей полого тела цилиндрической формы обеспечивает гашение кинетической энергии потока, поступающего на разделение, что устраняет вихреобразование и вторичный унос и позволяет за счет этого повысить эффективность отделения жидкости от газа.Placing a cylindrical hollow body coaxially aligned with it inside the shell provides quenching of the kinetic energy of the flow entering the separation, which eliminates vortex formation and secondary entrainment and thereby improves the efficiency of liquid separation from gas.

Выполнение полого тела диаметром 0,3-0,5 диаметра обечайки частично позволяет снизить гидравлическое сопротивление сепарационного элемента, а также предотвращает возникновение циркуляционных токов и вторичного уноса.The implementation of a hollow body with a diameter of 0.3-0.5 of the diameter of the shell partially reduces the hydraulic resistance of the separation element, and also prevents the occurrence of circulating currents and secondary entrainment.

Расположение герметичного торца полого тела выше обечайки на расстоянии, обычно равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки, и размещение газоподводящих патрубков у герметичного торца объясняют то, что при таком расположении газоподводящие патрубки не нарушают структуру центробежного поля внутри элемента.The location of the sealed end of the hollow body above the shell at a distance usually equal to 0.5-1.0 of the diameter of the shell, counting from the top edge of the trap, and the location of the gas supply pipes at the sealed end explain that with this arrangement the gas supply pipes do not violate the structure of the centrifugal field inside item.

Расположение сопла напротив завихрителя на расстоянии, преимущественно равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, объясняется тем, что на таком расстоянии окончательно формируется центробежный поток с зоной пониженного давления в центре, которое обеспечивает подачу газа извне через сопло в закрученный поток. Выполнение сопла с диаметром отверстия, обычно равным 0,2-0,6 диаметра полого тела, обеспечивает достаточную рециркуляцию газа, что предотвращает вторичный унос жидкости.The location of the nozzle opposite the swirl at a distance predominantly equal to 0.5-1.0 of the diameter of the shell is explained by the fact that at this distance a centrifugal flow is finally formed with a zone of reduced pressure in the center, which ensures the supply of gas from the outside through the nozzle to the swirl flow. The implementation of the nozzle with a hole diameter, usually equal to 0.2-0.6 of the diameter of the hollow body, provides sufficient gas recirculation, which prevents secondary entrainment of the liquid.

Использование отбойника позволяет защитить поток газа, выходящий из патрубка, от встречного потока, за счет чего уменьшается давление на торце. Кроме того, отбойник обеспечивает дополнительное разряжение газа на торце за счет эффекта эжектирования. Т.е. газ, обтекающий отбойник, эжектирует газ, выходящий из патрубка, создавая дополнительное разряжение на торце.Using a chipper allows you to protect the gas stream leaving the pipe from the oncoming stream, due to which the pressure at the end decreases. In addition, the chipper provides additional gas discharge at the end due to the ejection effect. Those. the gas flowing around the chipper ejects the gas leaving the nozzle, creating an additional vacuum at the end.

Выполнение в боковой поверхности полого тела отверстий, особенно при перекрытом втором торце, происходит аналогичное эжектирование, но без встречных потоков.The holes in the lateral surface of the hollow body, especially when the second end is closed, a similar ejection occurs, but without counter flows.

Центробежный сепарационный элемент представлен на чертеже.The centrifugal separation element is shown in the drawing.

Центробежный сепарационный элемент разработанной конструкции содержит обечайку 1 с завихрителем 2 и ловушкой 3. Внутри обечайки 1 соосно ей установлено полое тело 4 цилиндрической формы, диаметр которого составляет, предпочтительно, 0,3-0,5 диаметра обечайки 1. Торец 5 полого тела 4 выполнен герметичным и расположен выше обечайки 1 на расстоянии, равном, предпочтительно, 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки ловушки 3. Торец 6 полого тела 4 выполнен в виде сопла с диаметром отверстия, равным, предпочтительно, 0,2-0,6 диаметра полого тела 4, и расположен напротив завихрителя 2 на расстоянии, равном, предпочтительно, 0,5-1,0 диаметра обечайки 1. Торцовая часть полого тела 4 снабжена газоподводящими патрубками 7, соединяющими внутреннюю полость тела 4 с внешним пространством. Газоподводящие патрубки 7 имеют изогнутый профиль и направлены вдоль поверхности обечайки 1. Вход в каждый патрубок 7 расположен на расстоянии 0,2-0,7 высоты обечайки 1, считая от нижней кромки ловушки 3. Суммарное сечение патрубков 7, предпочтительно, соразмерно диаметру сопла 6. Под торцом 6 расположен отбойник 8.The centrifugal separation element of the developed design contains a shell 1 with a swirler 2 and a trap 3. Inside the shell 1, a hollow body 4 of cylindrical shape is installed coaxially with it, the diameter of which is preferably 0.3-0.5 of the diameter of the shell 1. The end face 5 of the hollow body 4 is made sealed and located above the shell 1 at a distance equal to, preferably, 0.5-1.0 diameter of the shell, counting from the upper edge of the trap 3. The end face 6 of the hollow body 4 is made in the form of a nozzle with a hole diameter equal to, preferably, 0.2 -0.6 hollow body diameter 4, and located opposite the swirler 2 at a distance equal to, preferably, 0.5-1.0 diameter of the shell 1. The end part of the hollow body 4 is equipped with gas supply pipes 7 connecting the internal cavity of the body 4 with the outer space. The gas supply pipes 7 have a curved profile and are directed along the surface of the shell 1. The entrance to each pipe 7 is located at a distance of 0.2-0.7 of the height of the shell 1, counting from the lower edge of the trap 3. The total cross section of the pipes 7 is preferably proportional to the diameter of the nozzle 6 Under the end 6 is a chipper 8.

Центробежный сепарационный элемент работает следующим образом.Centrifugal separation element operates as follows.

Газожидкостный поток поступает внутрь элемента через вертикальные щели завихрителя 2, где под действием центробежных сил, возникающих за счет наклонного расположения лопаток завихрителя, он закручивается и делится на центральный газовый с зоной пониженного давления и периферийный газожидкостный с зоной повышенного давления. За счет размещения в центре сепарационного элемента полого тела 4 центральный газовый поток объединяется с периферийным газожидкостным, что устраняет вторичный унос, вызванный обратными токами. Жидкость под действием центробежных сил осаждается на внутреннюю поверхность обечайки 1 и потоком направляется к ловушке 3. Через щель между обечайкой 1 и ловушкой 3 жидкость с частью газа отводится из потока. Основной поток газа, отделившись от жидкости, выходит через пространство между полым телом 4 и ловушкой 3. Часть газа, вышедшего через ловушку 3 вместе с жидкостью, засасывается через патрубки 7 во внутреннюю полость тела 4 и через сопло 6 подается в зону пониженного давления центробежного поля на доочистку от капельной жидкости. Отбойник 8 защищает поток газа, выходящий из патрубка 7, от встречного потока, за счет чего уменьшается давление на торце 6. Кроме того, отбойник 8 обеспечивает дополнительное разряжение газа на торце 6 за счет эффекта эжектирования. Т.е. газ, обтекающий отбойник 8, эжектирует газ, выходящий из патрубка 4, создавая дополнительное разряжение на торце 6.The gas-liquid flow enters the element through the vertical slits of the swirler 2, where under the action of centrifugal forces arising due to the inclined arrangement of the swirl blades, it swirls and is divided into a central gas with a zone of reduced pressure and peripheral gas-liquid with a zone of high pressure. Due to the placement in the center of the separation element of the hollow body 4, the central gas stream is combined with the peripheral gas-liquid, which eliminates the secondary ablation caused by reverse currents. The liquid under the action of centrifugal forces is deposited on the inner surface of the shell 1 and flow is directed to the trap 3. Through the gap between the shell 1 and the trap 3, liquid with a part of the gas is removed from the stream. The main gas stream, separated from the liquid, exits through the space between the hollow body 4 and the trap 3. A part of the gas released through the trap 3 together with the liquid is sucked in through the nozzles 7 into the internal cavity of the body 4 and is supplied through the nozzle 6 to the zone of reduced pressure of the centrifugal field for purification from a drop of liquid. The chipper 8 protects the gas flow leaving the nozzle 7 from the oncoming flow, thereby reducing the pressure at the end 6. In addition, the chipper 8 provides an additional gas discharge at the end 6 due to the ejection effect. Those. the gas flowing around the chipper 8 ejects the gas exiting the pipe 4, creating an additional vacuum at the end 6.

При использовании разработанной конструкции центробежного сепарационного элемента происходит дополнительное повышение эффективности отделения жидкости от газа при снижении гидравлического сопротивления.When using the developed design of the centrifugal separation element, there is an additional increase in the efficiency of separation of liquid from gas with a decrease in hydraulic resistance.

Claims (4)

1. Центробежный сепарационный элемент, содержащий обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель, причем внутри обечайки соосно ей размещено полое тело цилиндрической формы, первый торец которого выполнен герметичным и выступающим над ловушкой отделенной жидкости, а второй торец выполнен в виде сопла и расположен над завихрителем, выступающая торцевая часть полого тела снабжена газоподводящими патрубками, отличающийся тем, что под вторым торцом расположен отбойник, представляющий собой сегмент сферы, обращенный сферической поверхностью вниз, а сопло выполнено с возможностью перекрытия его.1. A centrifugal separation element containing a casing with a trap of separated liquid and a swirl, moreover, a hollow cylindrical body is placed coaxially inside the casing, the first end of which is sealed and protruding above the trap of the separated liquid, and the second end is made in the form of a nozzle and is located above the swirl, the protruding end part of the hollow body is equipped with gas supply nozzles, characterized in that under the second end there is a chipper, which is a segment of a sphere facing a spherical erhnostyu down, and the nozzle is arranged to overlap it. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности полого тела выполнены отверстия.2. The separator according to claim 1, characterized in that the holes are made on the side surface of the hollow body. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диаметр отбойника составляет 1,1÷2 от диаметра сопла.3. The separator according to claim 1, characterized in that the diameter of the chipper is 1.1 ÷ 2 of the diameter of the nozzle. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что расстояние плоскости отбойника от сопла составляет 0,1÷1 от диаметра сопла. 4. The separator according to claim 1, characterized in that the distance of the bump plane from the nozzle is 0.1 ÷ 1 from the diameter of the nozzle.
RU2011114238/05A 2011-04-13 2011-04-13 Centrifugal separator RU2455050C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114238/05A RU2455050C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Centrifugal separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114238/05A RU2455050C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Centrifugal separator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2455050C1 true RU2455050C1 (en) 2012-07-10

Family

ID=46848430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011114238/05A RU2455050C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Centrifugal separator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455050C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751036C1 (en) * 2020-12-28 2021-07-07 Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН" Centrifugal separation element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU565690A1 (en) * 1976-04-15 1977-07-25 Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Экспериментальный Институт Организации,Механизации И Технической Помощи Строительству Цнииомтп Apparatus for separating liquid components from a compressed gas
SU689707A1 (en) * 1977-05-13 1979-10-05 Предприятие П/Я В-8796 Gas-scrubbing apparatus
SU806077A2 (en) * 1979-01-08 1981-02-23 Предприятие П/Я В-8796 Apparatus for scrubbing gas
SU1143472A1 (en) * 1983-05-13 1985-03-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина Vortex dust catcher
SU1713619A1 (en) * 1989-08-16 1992-02-23 Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности Cyclone separator
RU2140317C1 (en) * 1998-08-25 1999-10-27 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа Centrifugal separation member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU565690A1 (en) * 1976-04-15 1977-07-25 Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Экспериментальный Институт Организации,Механизации И Технической Помощи Строительству Цнииомтп Apparatus for separating liquid components from a compressed gas
SU689707A1 (en) * 1977-05-13 1979-10-05 Предприятие П/Я В-8796 Gas-scrubbing apparatus
SU806077A2 (en) * 1979-01-08 1981-02-23 Предприятие П/Я В-8796 Apparatus for scrubbing gas
SU1143472A1 (en) * 1983-05-13 1985-03-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина Vortex dust catcher
SU1713619A1 (en) * 1989-08-16 1992-02-23 Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности Cyclone separator
RU2140317C1 (en) * 1998-08-25 1999-10-27 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа Centrifugal separation member

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751036C1 (en) * 2020-12-28 2021-07-07 Общество с ограниченной ответственностью "Экспертный технический центр ЦКБН" Centrifugal separation element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101570466B1 (en) Exhaust gas processing apparatus
US20180250620A1 (en) Axial flow demister
RU2627375C2 (en) Device for cyclone separation of gas-liquid mixture flow into gas-phase fraction and liquid fraction, additionally equipped with special tank
CN106861296A (en) A kind of duct type NGL cyclone separator
RU2013148376A (en) AXIAL GAS-LIQUID CYCLON SEPARATOR
FI75509B (en) HYDROCYKLON.
JP2014522717A (en) Improved centrifuge
JPWO2011129063A1 (en) Steam separator and nuclear reactor system using the same
CN103301958A (en) Gas-liquid separation apparatus
RU2479360C1 (en) Swirl atomiser
CN105750098A (en) Cyclone separator
RU2455050C1 (en) Centrifugal separator
RU104082U1 (en) CENTRIFUGAL OIL AND GAS SEPARATOR
CN109304061A (en) A kind of oil and gas well testing open flow gas-liquid separator
RU2489194C1 (en) Vortex dust arrester
US9916909B2 (en) Swirler, steam separator including the swirler, and nuclear boiling water reactor including the same
RU2751036C1 (en) Centrifugal separation element
EA037775B1 (en) Cyclone with guide vanes
CN205287961U (en) Vertical gas -liquid separator
WO2017114259A1 (en) Water distribution system with wide-range variable traffic
RU2140317C1 (en) Centrifugal separation member
RU2544626C1 (en) Centrifugal wide-flare sprayer
RU2490052C1 (en) Scrubber
JP2013039501A (en) Multistage type steam-water separator
CN113117633B (en) High-speed spin flow gas-liquid mass transfer system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160414