RU2493900C1

RU2493900C1 - Method of liquid-gas flow separation

Info

Publication number: RU2493900C1
Application number: RU2012119532/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Литвиненко; Сергей Иванович Бойко; Юрий Валерьевич Аристович; Максим Александрович Грицай; Леонид Викторович Сапрыкин; Артем Юрьевич Арестенко
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-09-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to cleaning the gas of liquid impurities exploiting centrifugal forces originating in liquid-gas flow and can be used in oil, gas, petrochemical and other industries. Proposed method comprises swirling liquid-gas flow, forming a film flow of fluid on lyophilic material surface, separating the flow into gas and liquid phases to be discharged from separator. Note here that liquid film flow is created in peripheral area of centrifugal field created by gas flow in its motion. The number of peripheral areas correspond to that of immiscible liquid phase components. Every said area features lyophilic material surface behavior with respect to every component.

EFFECT: higher efficiency of separation.

3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии очистки газа от жидких примесей с использованием центробежных сил, возникающих при закручивании газожидкостного потока, и может быть использовано при разделении газожидкостных смесей в процессах и аппаратах для сепарации жидкости из газового потока, при абсорбции влаги жидким поглотителями, при осушке газа в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to a technology for gas purification from liquid impurities using centrifugal forces arising from the twisting of a gas-liquid stream, and can be used to separate gas-liquid mixtures in processes and apparatuses for separating liquid from a gas stream, when moisture is absorbed by liquid absorbers, and gas is dried in oil , gas, petrochemical and other industries.

Известен способ сепарации жидкости из газового потока (см. патент РФ №2344869, B01D 45/12, B01D 53/26, опубл. 27.01.2009 в БИ №3), включающий закручивание газожидкостного потока, формирование вращающегося слоя жидкости на поверхностях цилиндрического патрубка и осевого тела вращения, разделение потоков на жидкую и газовую фазы и их последующий отбор, причем на максимальном радиусе периферийной кромки осевого тела вращения увеличивают толщину слоя жидкости и формируют дискретные укрупненные капли жидкости путем воздействия на слои жидкости закрученным газовым потоком.A known method of separating liquid from a gas stream (see RF patent No. 2344869, B01D 45/12, B01D 53/26, published on January 27, 2009 in BI No. 3), including twisting a gas-liquid stream, forming a rotating liquid layer on the surfaces of the cylindrical pipe and axial body of revolution, separation of flows into liquid and gas phases and their subsequent selection, moreover, at the maximum radius of the peripheral edge of the axial body of revolution, the thickness of the liquid layer is increased and discrete enlarged liquid droplets are formed by exposing the liquid layers to swirling g zovym stream.

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются:Common features of the known and proposed methods are:

- закручивание газожидкостного потока;- twisting the gas-liquid flow;

- формирование вращающегося слоя жидкости на поверхности цилиндрического патрубка;- the formation of a rotating fluid layer on the surface of the cylindrical pipe;

- разделение потоков на жидкую и газовую фазы и их последующий отбор.- separation of flows into liquid and gas phases and their subsequent selection.

Недостатком известного способа является низкая эффективность отделения жидкости, обусловленная формированием на поверхности цилиндрического патрубка струйного течения жидкости, которая по спирали направляется в зону сбора и удаления и перегружает данную зону. При этом за счет высокой скорости жидкость дробится на капли, которые в значительном количестве уносятся с периферийным газом.The disadvantage of this method is the low efficiency of liquid separation, due to the formation on the surface of the cylindrical nozzle of the jet stream of liquid, which spirals into the collection and removal zone and overloads this zone. Moreover, due to the high speed, the liquid is crushed into droplets, which are carried away in significant quantities with the peripheral gas.

Известен способ сепарации (см. патент РФ №2401155, B01D 45/12, опубл. 10.10.2010 в БИ №28), включающий закручивание восходящего газожидкостного потока, формирование центробежного поля с зонами пониженного и повышенного давления, осаждение капельной жидкости в зоне повышенного давления, образование слоя пленочной жидкости на поверхности центрального тела, установленного в сепарационном элементе, и раздельный отвод газа и жидкости, причем по ходу поступательного движения вращающегося потока осуществляют перемещение пленочной жидкости в зону повышенного давления путем преодоления сил поверхностного натяжения пленки жидкости посредством размещенной на центральном теле сетки и отвод оставшейся пленочной жидкости в зону пониженного давления и далее в область формирования центробежного поля.A known method of separation (see RF patent No. 2401155, B01D 45/12, published on 10/10/2010 in BI No. 28), including the swirling of an upward gas-liquid flow, the formation of a centrifugal field with zones of low and high pressure, the deposition of droplet liquid in the high pressure zone , the formation of a layer of film fluid on the surface of the Central body installed in the separation element, and separate removal of gas and liquid, and along the progressive movement of the rotating stream, the film fluid is moved to the increased area st pressure by overcoming the surface tension forces of the liquid film through a grid placed on the central body and withdrawing the remaining fluid in the film zone of lower pressure and further to the formation of a centrifugal field.

- формирование центробежного поля с зонами пониженного и повышенного давления;- the formation of a centrifugal field with zones of low and high pressure;

- образование слоя пленочной жидкости;- the formation of a layer of film fluid;

Недостатком известного способа является низкая эффективность разделения газожидкостного потока вследствие формирования на поверхности цилиндрического патрубка струйного течения жидкости и, как следствие, уноса капель жидкости с периферийным газом.The disadvantage of this method is the low separation efficiency of the gas-liquid stream due to the formation on the surface of the cylindrical nozzle of the jet fluid flow and, as a result, the entrainment of liquid droplets with peripheral gas.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому результату является способ сепарации, осуществляемый в устройстве для сепарации тонкодисперсной капельной жидкости из парогазового потока (см. патент РФ №2278721, B01D 46/24, опубл. 27.06.2006 в ОБ №18), включающий закручивание газожидкостного потока, формирование пленки на тыльной по отношению к потоку газа поверхности из лиофильного, металлокерамического фильтрматериала с фронтальным тонкопористым мембранным слоем с последующим ее отеканием под действием силы тяжести.The closest in technical essence and the claimed result is a separation method carried out in a device for separating a finely divided dropping liquid from a gas-vapor stream (see RF patent No. 2278721, B01D 46/24, published on June 27, 2006 in OB No. 18), including twisting of gas-liquid flow, film formation on the back surface of the gas flow from the lyophilic, cermet filter material with a front finely porous membrane layer with its subsequent swelling under the influence of gravity.

- формирование пленочного режима течения жидкости на поверхности материала, обладающего лиофильностью;- the formation of a film mode of fluid flow on the surface of a material with lyophilism;

- разделение потоков на газовую и жидкую фазы и их последующий отвод.- separation of flows into gas and liquid phases and their subsequent removal.

Недостатком известного способа является низкая эффективность и производительность, так как в зоне формирования периферийной части центробежного поля на поверхности цилиндрического патрубка формируется струйное течение жидкости, которая по спирали направляется в зону сбора и удаления и перегружает ее, при этом жидкость, имея высокую скорость, дробится на капли, которые в значительном количестве уносятся с периферийным газом. Кроме того, эффективность разделения газожидкостного потока снижена также вследствие разрушения центробежного поля при переходе вращающегося потока на лиофильную металлокерамическую поверхность (на ее тыльной стороне по отношению к потоку газа).The disadvantage of this method is the low efficiency and productivity, since in the zone of formation of the peripheral part of the centrifugal field on the surface of the cylindrical nozzle, a jet stream of liquid is formed, which is helically directed to the collection and removal zone and overloads it, while the liquid, having a high speed, is crushed into drops that are carried away in significant quantities with peripheral gas. In addition, the separation efficiency of the gas-liquid flow is also reduced due to the destruction of the centrifugal field during the transition of the rotating flow to the lyophilic cermet surface (on its back side with respect to the gas flow).

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности и производительности процесса разделения газожидкостного потока.The technical result of the proposed method is to increase the efficiency and productivity of the process of separation of gas-liquid flow.

Технический результат достигается тем, что в способе сепарации газожидкостного потока, включающем закручивание газожидкостного потока, формирование пленочного режима течения жидкости на поверхности материала, обладающего лиофильностью, разделение потока на газовую и жидкую фазы и их последующий отвод, пленочный режим течения жидкости организуют в периферийной зоне центробежного поля, создаваемого потоком газа при его движении, при этом количество периферийных зон соответствует количеству несмешивающихся компонентов жидкой фазы и каждая зона имеет соответствующие свойства лиофильности поверхности материала по отношению к каждому компоненту.The technical result is achieved by the fact that in the method of separating a gas-liquid stream, including swirling a gas-liquid stream, forming a film mode of liquid flow on the surface of the material having lyophilicity, separating the stream into gas and liquid phases and their subsequent removal, the film mode of liquid flow is organized in the peripheral zone of the centrifugal field created by the gas flow during its movement, while the number of peripheral zones corresponds to the number of immiscible components of the liquid phase and ach zone has appropriate properties lyophilic surface of the material with respect to each component.

Формирование пленочного режима течения жидкости в периферийной зоне центробежного поля, создаваемого потоком газа при его движении, позволяет исключить возникновение струйного течения жидкости, а также дробление жидкости на капли и, как следствие, вторичный унос уловленной жидкости. Это также позволяет не перегружать зону сбора и удаления уловленной жидкости и повысить производительность процесса сепарации.The formation of the film regime of the fluid flow in the peripheral zone of the centrifugal field created by the gas flow during its movement eliminates the occurrence of jet fluid flow, as well as the crushing of the liquid into droplets and, as a result, the secondary entrainment of the trapped fluid. It also allows not to overload the collection and removal zone of the captured liquid and to increase the productivity of the separation process.

Соответствие количество периферийных зон количеству несмешивающихся компонентов жидкой фазы позволяет разделять газожидкостный поток, содержащий жидкости с разными физическими свойствами, и за счет избирательного смачивания поверхности лиофильного материала сепарируемыми жидкостями повысить эффективность и производительность процесса сепарации.Correspondence of the number of peripheral zones to the number of immiscible components of the liquid phase makes it possible to separate a gas-liquid stream containing liquids with different physical properties and, due to the selective wetting of the surface of the lyophilic material with separated liquids, to increase the efficiency and productivity of the separation process.

На фигуре 1 представлено устройство, на котором осуществляется предлагаемый способ сепарации газожидкостного потока; на фигуре 2 - графическая зависимость эффективности сепарации воздуха от аэрозолей воды; на фигуре 3 - графическая зависимость эффективности сепарации капель воды и растительного масла от расхода воздуха, полученная экспериментальным путем.The figure 1 presents the device on which the proposed method for separating a gas-liquid stream; figure 2 is a graphical dependence of the efficiency of air separation from aerosols of water; figure 3 is a graphical dependence of the efficiency of separation of drops of water and vegetable oil from air flow, obtained experimentally.

Устройство (см. фиг.1) содержит корпус 1 с патрубком 2 входа газожидкостного потока, патрубком 3 выхода газа и патрубком 4 выхода жидкости. Внутри корпуса 1 расположено горизонтальное полотно 5, снизу которого прикреплена камера 6. На полотне 5 и нижней части камеры 6 установлены центробежные элементы 7, 8 (соответственно) и дренажные патрубки 9, 10 (соответственно).The device (see figure 1) contains a housing 1 with a pipe 2 of the inlet of the gas-liquid flow, pipe 3 of the gas outlet and pipe 4 of the liquid outlet. Inside the housing 1 there is a horizontal web 5, from the bottom of which a chamber 6 is attached. Centrifugal elements 7, 8 (respectively) and drainage tubes 9, 10 (respectively) are mounted on the web 5 and the bottom of the chamber 6.

Центробежный элемент состоит из завихрителя 11, обечайки 12, пленкосъемника 13 и каплеотбойника 14. Внутренняя поверхность обечайки 12 имеет лиофильные свойства по отношению к отделяемой жидкости. Центробежный сепарационный элемент может быть выполнен из металла, пластика, керамических сплавов, стекла, углеволокна и других материалов, а также из их комбинации.The centrifugal element consists of a swirler 11, a shell 12, a film scraper 13 and a drop eliminator 14. The inner surface of the shell 12 has lyophilic properties with respect to the separated liquid. The centrifugal separation element may be made of metal, plastic, ceramic alloys, glass, carbon fiber and other materials, as well as a combination thereof.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Для реализации предложенного способа, а именно: разделения исходной смеси воздух - вода - масло, внутренняя поверхность обечайки 12 центробежного элемента 8 имеет лиофильные свойства по отношению к воде, т.е. является гидрофильной поверхностью, а внутренняя поверхность обечайки 12 центробежного элемента 7 имеет лиофильные свойства по отношению к маслу, т.е. является олерфильной поверхностью.To implement the proposed method, namely: separation of the initial air-water-oil mixture, the inner surface of the shell 12 of the centrifugal element 8 has lyophilic properties with respect to water, i.e. is a hydrophilic surface, and the inner surface of the shell 12 of the centrifugal element 7 has lyophilic properties with respect to oil, i.e. is an oerfil surface.

Исходная смесь (см. фиг.1) через патрубок 2 входа газожидкостного потока попадает в корпус 1 и далее на завихритель 11 центробежного элемента 8 камеры 6, в котором исходная смесь приобретает центробежное движение, при этом формируются центральная (зона А) и периферийная (зона Б) зоны разделяемого газожидкостного потока. Под действием центробежных сил жидкая фаза исходной смеси перемещается в периферийную зону центробежного поля, при этом вода осаждается на внутренней гидрофильной поверхности обечайки 12 центробежного элемента 8. Вода обволакивает гидрофильную поверхность обечайки 12 центробежного элемента 8, после чего основное количество воды в виде пленки направляется в зазор между обечайкой 12 и пленкосъемником 13, стекает по каплеотбойнику 14 в нижнюю часть камеры 6 и через дренажный патрубок 10 и далее патрубок 4 выхода жидкости отводится из устройства.The initial mixture (see Fig. 1) through the nozzle 2 of the gas-liquid flow inlet enters the housing 1 and then onto the swirl 11 of the centrifugal element 8 of the chamber 6, in which the initial mixture acquires a centrifugal movement, while the central (zone A) and peripheral (zone B) zones of a shared gas-liquid flow. Under the action of centrifugal forces, the liquid phase of the initial mixture moves to the peripheral zone of the centrifugal field, while water precipitates on the inner hydrophilic surface of the shell 12 of the centrifugal element 8. Water envelops the hydrophilic surface of the shell 12 of the centrifugal element 8, after which the bulk of the water in the form of a film is sent to the gap between the casing 12 and the film scraper 13, it flows down the drop eliminator 14 into the lower part of the chamber 6 and through the drainage pipe 10 and then the liquid outlet pipe 4 is discharged from the device.

Вместе с водой через зазор между обечайкой 12 и пленкосъемником 13 частично отводится захваченный воздух и часть масла, в режиме револьвентного течения стекающего по пленке воды.Together with water, the trapped air and part of the oil are partially discharged through the gap between the casing 12 and the film stripper 13, in the mode of revolving flow of water flowing down the film.

Основная часть масла уносится вместе с очищенным воздухом в центробежный элемент 7, внутренняя поверхность обечайки 12 которого олеофильна. Попав в зону действия центробежного поля, масляная аэрозоль под действием центробежных сил направляется в периферийную зону центробежного поля, где и осаждается на внутреннюю олеофильную поверхность обечайки 12 центробежного элемента 7. Масло обволакивает олеофильную поверхность обечайки 12, после чего в виде пленки направляется в зазор между обечайкой 12 и пленкосъемником 13, стекает по каплеотбойнику 14 на горизонтальное полотно 5 и через дренажный патрубок 9 и далее патрубок 4 выхода жидкости отводится из устройства. Очищенный воздух отводится за пределы протекания процесса через центральное отверстие пленкосъемника 13 центробежного элемента 7 и выводится из аппарата через патрубок 3 выхода газа.The main part of the oil is carried along with purified air into the centrifugal element 7, the inner surface of the shell 12 of which is oleophilic. Once in the centrifugal field, the oil aerosol under the action of centrifugal forces is sent to the peripheral zone of the centrifugal field, where it is deposited on the inner oleophilic surface of the shell 12 of the centrifugal element 7. The oil envelops the oleophilic surface of the shell 12, after which it is sent in the form of a film into the gap between the shell 12 and a film scraper 13, flows down the drop eliminator 14 onto a horizontal web 5 and through the drainage pipe 9 and then the fluid outlet pipe 4 is discharged from the device. The purified air is discharged outside the process through the central opening of the film stripper 13 of the centrifugal element 7 and is discharged from the apparatus through the gas outlet pipe 3.

Пример 1Example 1

Параметры процесса:Process parameters:

Расход воздуха, м³/ч - 100-400;Air consumption, m ³ / h - 100-400;

Исходное содержание воды в воздухе мл/м³ - 400;The initial water content in air ml / m ³ - 400;

Средняя дисперсность капель, мкм - 10;The average dispersion of droplets, microns - 10;

Давление, МПа - 0,15.Pressure, MPa - 0.15.

Очистка воздуха от воды осуществлялась на центробежном элементе, изображенном на фиг.1, диаметром 50 мм, в двух вариантах. В первом варианте устройство было изготовлено из гидрофобного материала - нержавеющей стали, во втором - из стали 09Г2С с гидрофильным покрытием внутренней поверхности обечайки (периферийная зона центробежного поля). Гидрофильное покрытие было выполнено путем химической обработки внутренней поверхности обечайки (например, жидкофазным окислением поверхности до образования плотного и прочного слоя частично гидратированных оксидов).Air purification from water was carried out on a centrifugal element, shown in figure 1, with a diameter of 50 mm, in two versions. In the first embodiment, the device was made of a hydrophobic material - stainless steel, in the second - of steel 09G2S with a hydrophilic coating on the inner surface of the shell (the peripheral zone of the centrifugal field). The hydrophilic coating was performed by chemical treatment of the inner surface of the shell (for example, by liquid-phase oxidation of the surface to form a dense and durable layer of partially hydrated oxides).

Рассмотрим процесс сепарации воздуха в центробежном элементе, внутренняя поверхность обечайки которого гидрофобна (в нашем случае центробежный элемент выполнен из нержавеющей стали). Исходная смесь подается в завихритель 11, где потоку придается поступательно-вращательное движение. При этом формируется центробежное поле с центральной и периферийной зоной. Жидкость под действием центробежных сил направляется в периферийную зону центробежного поля, где осаждается на внутреннюю поверхность обечайки 12. Далее осевшая жидкость в виду гидрофобности материала центробежного элемента формируется в револьвенту, струя которой под углом 40-50 градусов (в зависимости от угла закрутки в завихрителе) направляется к пленкосъемнику 13 (зона сбора и удаления жидкости), где точечно поступает в зазор между внутренней поверхности обечайки 12 и внутренней поверхностью пленкосъемника 13. В результате часть жидкости не помещается в зазор и уносится с воздухом через центральное отверстие пленкосъемника 13.Consider the process of air separation in a centrifugal element, the inner surface of the shell of which is hydrophobic (in our case, the centrifugal element is made of stainless steel). The initial mixture is fed into the swirler 11, where the flow is given translational-rotational motion. In this case, a centrifugal field with a central and peripheral zone is formed. The liquid under the action of centrifugal forces is directed to the peripheral zone of the centrifugal field, where it is deposited on the inner surface of the shell 12. Next, the settled liquid, due to the hydrophobicity of the material of the centrifugal element, is formed into a revolvent, the jet of which is at an angle of 40-50 degrees (depending on the swirl angle in the swirl) goes to the film stripper 13 (liquid collection and removal zone), where it enters the gap between the inner surface of the shell 12 and the inner surface of the film stripper 13. As a result, part of the liquid and does not fit into the gap and is carried away with air through the Central hole of the film stripper 13.

По результатам проведенных исследований построена зависимость эффективности сепарации воздуха от аэрозолей воды при разных расходах воздуха (фиг.2 кривая 1).According to the results of the studies, the dependence of the efficiency of air separation on water aerosols at different air flow rates is constructed (Fig. 2 curve 1).

На фиг.2 (кривая 2) представлена эффективность сепарации заявляемым способом, а именно: эффективность процесса центробежной сепарации с организованным в периферийной зоне центробежного поля пленочным режимом течения осевшей на внутреннюю поверхность обечайки жидкости. Пленочный режим течения жидкости организован путем нанесения гидрофильного покрытия на внутреннюю поверхность обечайки. В результате аэрозоль воды, поступив в центробежное поле, равномерно осаждается на гидрофильную поверхность и пленкой поднимается к пленкосъемнику 13, равномерно распределяется в зазоре между пленкосъемником 13 и обечайкой 12 и по внешней поверхности обечайки 12 отводится вниз. Газ, попавший в зазор вместе с водой, попадает на каплеотбойник 14, отделяется от капель воды и отводится из зоны действия центробежных сил.Figure 2 (curve 2) shows the separation efficiency of the claimed method, namely: the efficiency of the centrifugal separation process with a film flow regime organized in the peripheral zone of the centrifugal field, the flow of the fluid settled on the inner surface of the shell. The film regime of fluid flow is organized by applying a hydrophilic coating to the inner surface of the shell. As a result, the aerosol of water, having entered the centrifugal field, is uniformly deposited on the hydrophilic surface and rises with the film to the film stripper 13, is evenly distributed in the gap between the film stripper 13 and the shell 12 and is brought down along the outer surface of the shell 12. Gas falling into the gap together with water enters the drop eliminator 14, is separated from water droplets and is removed from the centrifugal force.

Как видно из графиков, представленных на фиг.2, предлагаемый способ сепарации газожидкостного потока значительно эффективней существующих.As can be seen from the graphs presented in figure 2, the proposed method for the separation of gas-liquid flow is much more effective than the existing ones.

Пример 2Example 2

На гидродинамическом стенде ОАО «НИПИгазпереработка» известным и заявляемым способом подверглась сепарации смесь воздух - вода - растительное масло.At the hydrodynamic stand of OAO NIPIgazpererabotka, the air-water-vegetable oil mixture was separated by a known and claimed method.

Параметры процесса:Process parameters:

Содержание воды в воздухе, мл/м³ - 360;The water content in air, ml / m ³ - 360;

Содержание растительного масла в воздухе мл/м³ - 360;The content of vegetable oil in the air ml / m ³ - 360;

Давление, МПа - 0,15.Pressure, MPa - 0.15.

Очистка воздуха осуществлялась на устройстве (см. фиг.1) через два последовательно установленных центробежных сепарационных элемента.Air purification was carried out on the device (see figure 1) through two sequentially installed centrifugal separation elements.

По первому варианту центробежные сепарационные элементы 7 и 8 были выполнены гидрофобными из нержавеющей стали, но смачивающимися растительным маслом.In the first embodiment, the centrifugal separation elements 7 and 8 were made hydrophobic of stainless steel, but wettable by vegetable oil.

По второму варианту первый по направлению движения центробежный сепарационный элемент 8 имеет на внутренней поверхности обечайки (периферийной зоне центробежного поля) гидрофильное покрытие, а второй центробежный сепарационный элемент 7 имеет олеофильную внутреннюю поверхность обечайки.According to the second variant, the first centrifugal separation element 8 in the direction of travel has a hydrophilic coating on the inner surface of the shell (peripheral zone of the centrifugal field), and the second centrifugal separation element 7 has an oleophilic inner surface of the shell.

Исходная смесь через патрубок 2 входа газожидкостной смеси подается во внутреннюю полость корпуса 1, далее воздух с аэрозолями подается в последовательно установленные центробежные элементы 7 и 8. В первом варианте, когда внутренняя поверхность обечайки 12 центробежных элементов 7 и 8 гидрофобна, в зоне действия центробежных сил аэрозоли осаждаются на внутреннюю поверхность обечайки 12 (периферийную зону центробежного поля) центробежного элемента 8. Причем масло пленкой обволакивает поверхность обечайки 12, а осажденная вода револьвентами по поверхности масляной пленки также направляется к пленкосъемнику 13. Масло через зазор между пленкосъемником 13 и обечайкой 12 отводится пленочным течением на внешнюю поверхность обечайки 12 и по ней выводится из зоны действия центробежных сил. Вода частично отводится через зазор вместе с маслом и далее вместе с газом, прошедшим через зазор (боковой выход из пленкосъемника 13), отводится из зоны действия центробежных сил. Основная масса воды, не поместившаяся в зазор вместе с воздухом, через центральное отверстие пленкосъемника 13 направляется в завихритель 11 центробежного сепарационного элемента 7, в котором формируется центробежное поле, и затем водная аэрозоль, переместившаяся под действием центробежных сил на периферию центробежного поля и осевшая на внутреннюю поверхность обечайки 12, револьвентами направляется к пленкосъемнику 13. Процесс прохождения струи водной револьвенты повторяется - часть воды вместе с воздухом отводится через зазор между образующими обечайки 12 и пленкосъемника 13 и далее через каплеотбойник 14 отводится из зоны действия центробежных сил. Другая часть струи револьвенты, не поместившаяся в зазор, уносится вместе с очищенным воздухом через центральное отверстие пленкосъемника 13.The initial mixture through the nozzle 2 of the inlet of the gas-liquid mixture is fed into the inner cavity of the housing 1, then air with aerosols is supplied to the centrifugal elements 7 and 8 in series. In the first embodiment, when the inner surface of the shell 12 of the centrifugal elements 7 and 8 is hydrophobic, in the zone of action of the centrifugal forces aerosols are deposited on the inner surface of the shell 12 (the peripheral zone of the centrifugal field) of the centrifugal element 8. Moreover, the oil envelops the surface of the shell 12 with a film and the precipitated water with revolvers about the surface of the oil film is also directed to the film scraper 13. Oil through the gap between the film scraper 13 and the casing 12 is diverted by the film flow to the outer surface of the casing 12 and is removed from the zone of action of centrifugal forces. Water is partially discharged through the gap together with the oil, and then together with the gas that has passed through the gap (lateral exit from the film stripper 13), it is discharged from the centrifugal force. The bulk of the water, which did not fit into the gap together with the air, is directed through the central opening of the film stripper 13 into the swirl 11 of the centrifugal separation element 7, in which the centrifugal field is formed, and then the water aerosol, which has moved under the action of centrifugal forces to the periphery of the centrifugal field and settled on the inner the surface of the shell 12, is directed by revolvers to the film stripper 13. The process of passing the jet of water revolvent is repeated - part of the water together with the air is discharged through the gap between the samples The shells 12 and the film scraper 13 and further through the droplet separator 14 are discharged from the centrifugal force. The other part of the jet of revolvent, which did not fit in the gap, is carried away together with purified air through the central opening of the film stripper 13.

На фиг.3 представлена кривая 1 - зависимость эффективности сепарации воздуха от воды и масла описанным известным способом центробежной сепарации. Как видно из графика эффективность сепарации достаточно низкая.Figure 3 presents curve 1 - the dependence of the efficiency of separation of air from water and oil described in a known manner by centrifugal separation. As can be seen from the graph, the separation efficiency is quite low.

Рассмотрим работу заявляемого способа сепарации. Исходная смесь (см. фиг.1) через патрубок 2 входа газожидкостного потока и завихритель 11 центробежного элемента 8 попадает в зону действия центробежного поля, имеющего центральную и периферийную зоны. Аэрозоли под действием центробежных сил перемещаются в периферийную зону центробежного поля и осаждаются на внутренней гидрофильной поверхности обечайки 12. Причем вода обволакивает гидрофильную поверхность обечайки 12 и пленкой направляется в зону сбора и удаления жидкости - к пленкосъемнику 13. Масло револьвентой по пленке воды также направляется к пленкосъемнику 13. Далее пленка воды через зазор между образующими обечайки 12 и пленкосъемника 13 отводится из зоны действия центробежных сил, вместе с водой через зазор частично отводится захваченный воздух и часть струи револьвенты. Основная масса не поместившейся в зазоре струи револьвенты уносится вместе с очищенным воздухом в центробежный элемент 7, внутренняя поверхность обечайки 12 которого олеофильна. Попав в зону действия центробежного поля, масляная аэрозоль под действием центробежных сил направляется в периферийную зону центробежного поля, где и осаждается на внутреннюю олеофильную поверхность обечайки 12. При этом масло обволакивает олеофильную поверхность обечайки 12 и пленкой направляется к пленкосъемнику 13. Пленка масла вместе с захваченным воздухом отводится из зоны действия центробежных сил через зазор между образующими обечайки 12 и пленкосъемника 13. Далее воздух и часть масла в капельном виде направляются в каплеотбойник 14 и затем отводятся за пределы протекания процесса.Consider the work of the proposed separation method. The initial mixture (see figure 1) through the nozzle 2 of the inlet of the gas-liquid flow and the swirl 11 of the centrifugal element 8 falls into the action zone of the centrifugal field having a central and peripheral zone. Aerosols under the action of centrifugal forces move to the peripheral zone of the centrifugal field and are deposited on the inner hydrophilic surface of the shell 12. Moreover, the water envelops the hydrophilic surface of the shell 12 and the film is directed to the liquid collection and removal zone - to the film stripper 13. The oil is also directed through the film to the film stripper 13. Further, the film of water through the gap between the generatrices of the shell 12 and the film stripper 13 is discharged from the centrifugal force, along with the water through the gap is partially discharged vachenny air jet and the part revolventy. The bulk of the revolvent jet that did not fit in the gap is carried along with the cleaned air to the centrifugal element 7, the inner surface of the shell 12 of which is oleophilic. Once in the centrifugal field, the oil aerosol under the action of centrifugal forces is sent to the peripheral zone of the centrifugal field, where it is deposited on the inner oleophilic surface of the shell 12. In this case, the oil envelops the oleophilic surface of the shell 12 and the film is directed to the film scraper 13. The oil film along with the captured air is removed from the centrifugal force zone through the gap between the generatrices of the shell 12 and the film stripper 13. Then, the air and part of the oil are dripped into the droplet separator 14 and then diverted from the process.

Кривая 2 на фиг.3 наглядно демонстрирует преимущество заявляемого способа сепарации газожидкостного потока.Curve 2 in figure 3 clearly demonstrates the advantage of the proposed method for the separation of gas-liquid flow.

Claims

A method of separating a gas-liquid stream, including swirling a gas-liquid stream, forming a film mode of liquid flow on the surface of a material having lyophilism, separating the stream into gas and liquid phases and their subsequent removal, characterized in that the film mode of liquid flow is organized in the peripheral zone of the centrifugal field created the gas flow during its movement, while the number of peripheral zones corresponds to the number of immiscible components of the liquid phase, and each zone has a relative sheniyu to each component of the corresponding properties of the surface of the lyophilic material.