RU2650985C2 - Separating centrifugal element - Google Patents
Separating centrifugal element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650985C2 RU2650985C2 RU2016135404A RU2016135404A RU2650985C2 RU 2650985 C2 RU2650985 C2 RU 2650985C2 RU 2016135404 A RU2016135404 A RU 2016135404A RU 2016135404 A RU2016135404 A RU 2016135404A RU 2650985 C2 RU2650985 C2 RU 2650985C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dropper
- hollow body
- shell
- separation element
- element according
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Cyclones (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к устройствам для очистки газа от капельной жидкости и мелкодисперсных механических примесей с использованием центробежных сил, возникающих при закручивании газового потока. Данное изобретение может быть использовано для разделения газожидкостных потоков в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for cleaning gas from a dropping liquid and finely divided solids using centrifugal forces arising from the swirling of a gas stream. This invention can be used to separate gas-liquid flows in the oil, gas, petrochemical and other industries.
Уровень техникиState of the art
Сепарационные центробежные элементы достаточно неплохо себя зарекомендовали для очистки газожидкостных потоков от капельной жидкости и мелкодисперсных механических примесей. Однако современные отечественные сепарационные элементы, несмотря на их низкую себестоимость и доступность, все еще далеки для обеспечения высоких стандартов в газоочистке, а именно остаточного содержания влаги и примесей на уровне менее 5 мг/м3.Separation centrifugal elements have proven themselves quite well for cleaning gas-liquid flows from dropping liquid and finely divided solids. However, modern domestic separation elements, despite their low cost and availability, are still far from ensuring high standards in gas purification, namely the residual moisture and impurity content of less than 5 mg / m 3 .
Известен прямоточно-центробежный элемент (см. патент на изобретение №2344869), который включает в себя полотно тарелки с прямоточно-центробежными элементами, каждый из которых состоит из цилиндрического патрубка с завихрителем на входе и сепарационным устройством в виде колпачкового пленкосъемника на выходе, кольцевую перегородку между наружной стенкой цилиндрического патрубка и внутренней стенкой колпачкового пленкосъемника, расположенный внутри цилиндрического патрубка вытеснитель, канал рециркуляции, при этом вытеснитель снабжен наклонными зубьями, расположенными на его периферийной кромке, причем наклон зубьев ориентирован в сторону закрутки газового потока, при этом кольцевая перегородка выполнена с противоположно расположенными каналами для отбора жидкой и газовой фаз, причем каналы для отбора жидкой фазы выполнены на максимальном радиусе перегородки, а для отбора газовой фазы - на ее минимальном радиусе.Known direct-flow centrifugal element (see patent for invention No. 2344869), which includes a plate plate with direct-flow centrifugal elements, each of which consists of a cylindrical pipe with a swirl at the inlet and a separation device in the form of a cap film stripper at the exit, an annular partition between the outer wall of the cylindrical nozzle and the inner wall of the cap film stripper, the displacer located inside the cylindrical nozzle, a recirculation channel, while the displacer is equipped with inclined teeth located on its peripheral edge, and the inclination of the teeth is oriented towards the swirl of the gas stream, while the annular partition is made with oppositely arranged channels for sampling the liquid and gas phases, and the channels for sampling the liquid phase are made at the maximum radius of the partition, and for selection gas phase - at its minimum radius.
Общими признаками предлагаемого и известного элементов являются наличие в сепарационном элементе:Common features of the proposed and known elements are the presence in the separation element:
- обечайки;- shells;
- завихрителя;- swirl;
- каплесъемника отделенной жидкости.- dropper of the separated liquid.
Недостатком известного элемента является недостаточно высокая эффективность разделения газа и капель жидкости различного диаметра, которые срываются по всему периметру вытеснителя, а мелкодисперсные капли уносятся с потоком очищенного газа. Кроме того, отмечено излишнее количество газа, выходящего через каплесъемник вместе с отсепарированной жидкостью, неэффективное использование поверхности завихрителя.A disadvantage of the known element is the insufficiently high separation efficiency of gas and liquid droplets of various diameters, which break down around the entire perimeter of the displacer, and finely dispersed drops are carried away with the stream of purified gas. In addition, an excessive amount of gas escaping through the dropper along with the separated liquid was noted, inefficient use of the swirler surface.
Также известен центробежный сепарационный элемент (см. патент на изобретение №2140317), включающий обечайку с ловушкой отделенной жидкости и завихритель. 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.Also known is a centrifugal separation element (see patent for invention No. 2140317), including a casing with a trap of separated liquid and a swirl. Inside the shell, a hollow cylindrical body is placed coaxially with it, one end of which is sealed and protruding above the trap of the separated liquid, and the other end 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.
Общими признаками предлагаемого и известного элементов являются наличие в сепарационном элементе:Common features of the proposed and known elements are the presence in the separation element:
- обечайки;- shells;
- завихрителя;- swirl;
- каплесъемник;- dropper;
- размещенное соосно с обечайкой полое тело;- placed hollow body coaxially with the shell;
- один торец полого тела расположен вблизи завихрителя и выполнен с отверстием;- one end of the hollow body is located near the swirl and is made with a hole;
- противоположный торец полого тела выполнен герметичным.- the opposite end of the hollow body is sealed.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность разделения газа и жидкости из-за вторичного уноса, вызванного осаждением части мелких капель, отскочивших на наружную поверхность полого центрального тела, и поступлением на нее в виде пленки части жидкости из внутренней полости полого центрального тела. Кроме того, излишнее количество газа выходит через каплесъемник вместе с отсепарированной жидкостью, также неэффективно используется поверхность завихрителя, а уровень производительности очень сильно ограничен из-за организации рециркуляции части потока.A disadvantage of the known device is the insufficiently high efficiency of gas and liquid separation due to secondary entrainment caused by the deposition of part of small droplets that bounced onto the outer surface of the hollow central body and the passage of a portion of the liquid from the inner cavity of the hollow central body onto it as a film. In addition, excess gas escapes through the dropper along with the separated liquid, the surface of the swirl is also inefficiently used, and the level of productivity is very limited due to the organization of recirculation of part of the stream.
Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является центробежный сепарационный элемент (см. патент РФ на изобретение №2401156), включающий обечайку, завихритель, каплесъемник и размещенное соосно с обечайкой полое тело, один торец которого расположен вблизи завихрителя и выполнен с отверстием, а противоположный торец выполнен герметичным и снабжен газоподводящими патрубками, при этом полое тело снабжено элементом, обеспечивающим разрушение регулярных токов пленки жидкости и выполненным в виде сетки, закрепленной на внешней поверхности полого тела вблизи торца с отверстием.The closest in technical essence, selected as a prototype, is a centrifugal separation element (see RF patent for the invention No. 2401156), including a shell, swirl, dropper and a hollow body placed coaxially with the shell, one end of which is located near the swirl and made with a hole and the opposite end face is sealed and equipped with gas supply pipes, while the hollow body is equipped with an element that ensures the destruction of the regular currents of the liquid film and is made in the form of a mesh ennoy on the outer surface of the hollow body near the end with the opening.
Общими признаками предлагаемого и известного элементов являются наличие в сепарационном элементе:Common features of the proposed and known elements are the presence in the separation element:
- обечайки;- shells;
- завихрителя;- swirl;
- каплесъемник;- dropper;
- размещенное соосно с обечайкой полое тело;- placed hollow body coaxially with the shell;
- один торец полого тела расположен вблизи завихрителя и выполнен с отверстием;- one end of the hollow body is located near the swirl and is made with a hole;
- противоположный торец полого тела выполнен герметичным;- the opposite end of the hollow body is sealed;
- полое тело снабжено элементом, обеспечивающим разрушение регулярных токов пленки жидкости и выполненным в виде сетки, закрепленной на внешней поверхности полого тела вблизи торца с отверстием.- the hollow body is equipped with an element that ensures the destruction of the regular currents of the liquid film and is made in the form of a grid mounted on the outer surface of the hollow body near the end with the hole.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- недостаточно высокая степень удаления жидкости из газожидкостного потока из-за вторичного уноса капель жидкости с наружной стороны каплесъемника, а также отскока капель от образующихся волн на внутренней поверхности обечайки;- insufficiently high degree of liquid removal from the gas-liquid flow due to the secondary ablation of liquid droplets from the outside of the dropper, as well as the bounce of droplets from the generated waves on the inner surface of the shell;
- невысокая производительность из-за организации рециркуляции части потока;- low productivity due to the organization of the recycling of part of the stream;
- недостаточно эффективно используется поверхность завихрителя;- the swirler surface is not used effectively enough;
- большое количество газа вместе с жидкостью проходит через каплесъемник, что приводит к усилению вторичного уноса жидкости.- a large amount of gas together with the liquid passes through the dropper, which leads to increased secondary entrainment of the liquid.
Недостатки сепарационных элементов из уровня техники предлагается устранить за счет сепарационного элемента по настоящему изобретению.The disadvantages of the separation elements of the prior art are proposed to eliminate due to the separation element of the present invention.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного сепарационного элемента, который обеспечивал бы высокий уровень очистки газа, высокую производительность сепарационного элемента.The present invention is the creation of an effective separation element, which would provide a high level of gas purification, high performance separation element.
Вышеуказанная задача достигается за счет сепарационного центробежного элемента, содержащего обечайку, завихритель, каплесъемник, полое тело, размещенное соосно с обечайкой, один торец которого расположен выше уровня завихрителя и выполнен с отверстием, противоположный торец расположен выше каплесъемника и выполнен герметичным, при этом полое тело выше уровня торца с отверстием на своей внешней поверхности снабжено мелкоячеистой сеткой для разрушения потоков пленки жидкости, причем полое тело соединено с каплесъемником пластинами, отличающегося тем, что дополнительно содержит направляющие, соединяющие внешние поверхности каплесъемника и обечайки, а полое тело не имеет газоподводящих патрубков, но на нем нанесено два уровня перфорации, верхняя перфорация выше уровня каплесъемника, а нижняя перфорация ниже уровня каплесъемника, но выше уровня мелкоячеистой сетки для разрушения потоков пленки жидкости.The above task is achieved due to the separation of the centrifugal element containing the shell, swirler, dropper, hollow body, placed coaxially with the shell, one end of which is located above the level of the swirl and made with a hole, the opposite end is located above the dropper and made airtight, while the hollow body is higher the level of the end face with the hole on its outer surface is equipped with a fine mesh mesh to disrupt fluid film flows, the hollow body being connected to the dropper by plates characterized by the fact that it additionally contains guides connecting the outer surfaces of the dropper and shell, and the hollow body does not have gas supply pipes, but it has two levels of perforation, the upper perforation is higher than the dropper, and the lower perforation is below the dropper, but above the level of the fine mesh for destruction of fluid film flows.
В одном варианте изобретения разница внутреннего диаметра обечайки и внутреннего диаметра каплесъемника меньше разницы внешнего диаметра каплесъемника и внешнего диаметра обечайки. За счет увеличения внутреннего диаметра каплесъемника уменьшается ∩-образный канал между внутренней поверхностью обечайки и внутренней вертикальной бортовой поверхностью каплесъемника до 2-4 мм или до величины на 50-100% больше толщины пленки отсепарированной жидкости.In one embodiment of the invention, the difference in the inner diameter of the shell and the inner diameter of the dropper is less than the difference in the outer diameter of the dropper and the outer diameter of the shell. By increasing the inner diameter of the dropper, the ∩-shaped channel between the inner surface of the shell and the inner vertical side surface of the dropper decreases to 2-4 mm or to a value 50-100% greater than the film thickness of the separated liquid.
В одном варианте изобретения полое тело соединено с каплесъемником Г-образными пластинами.In one embodiment of the invention, the hollow body is connected to the dropper by L-shaped plates.
В одном варианте изобретения полое тело характеризуется цилиндрической формой.In one embodiment of the invention, the hollow body is cylindrical.
В еще одном варианте изобретения направляющие, соединяющие внешние поверхности каплесъемника и обечайки, ориентированы в сторону закручивания потока завихрителем.In yet another embodiment of the invention, the guides connecting the outer surfaces of the scraper and the shell are oriented towards the swirling direction of the flow with a swirl.
В еще одном варианте изобретения в днище завихрителя выполнены прорези в форме лопатки, направляющие газовый поток под определенным углом.In yet another embodiment of the invention, slots in the form of a blade are made in the bottom of the swirl, directing the gas flow at a certain angle.
В предпочтительном варианте изобретения завихритель может быть выполнен в виде усеченного конуса.In a preferred embodiment of the invention, the swirler may be in the form of a truncated cone.
В еще одном предпочтительном варианте изобретения каплесъемник размещен над кромкой обечайки и выполнен в виде усеченного тора с вертикальными бортовыми поверхностями.In another preferred embodiment of the invention, the dropper is located above the edge of the shell and is made in the form of a truncated torus with vertical side surfaces.
В еще одном предпочтительном варианте изобретения диаметр полого тела составляет 0,3-0,5 диаметра обечайки.In another preferred embodiment of the invention, the diameter of the hollow body is 0.3-0.5 diameter shell.
В еще одном предпочтительном варианте изобретения верхний торец полого тела расположен выше каплесъемника на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки.In another preferred embodiment of the invention, the upper end of the hollow body is located above the drip tray at a distance of 0.5-1.0 diameter of the shell.
В еще одном предпочтительном варианте изобретения верхняя перфорация выполнена выше уровня каплесъемника (3) на расстоянии диаметра полого тела от верхнего торца полого тела.In another preferred embodiment of the invention, the upper perforation is made above the level of the dropper (3) at a distance of the diameter of the hollow body from the upper end of the hollow body.
В еще одном предпочтительном варианте изобретения нижняя перфорация выполнена на расстоянии 0,25 диаметра полого тела от мелкоячеистой сетки для разрушения потоков пленки жидкости.In another preferred embodiment of the invention, the lower perforation is made at a distance of 0.25 of the diameter of the hollow body from the fine mesh to break the fluid film flows.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения перфорация представляет собой отверстия определенного диаметра, размещенные в шахматном порядке с соответствующим шагом.In the most preferred embodiment of the invention, the perforation is a hole of a certain diameter, placed in a checkerboard pattern with the appropriate pitch.
В еще одном варианте изобретения длина перфорации составляет 0,14-0,16 диаметра обечайки, но не менее 14-16 мм.In another embodiment of the invention, the perforation length is 0.14-0.16 of the diameter of the shell, but not less than 14-16 mm
В наиболее предпочтительном варианте направляющие выполнены в виде отрезков металлической проволоки, которые расположены по окружности каплесъемника, при этом угол наклона этих направляющих для отвода капельной жидкости соответствует углу движения жидкости при ее выходе из каплесъемника.In the most preferred embodiment, the guides are made in the form of pieces of metal wire that are located around the circumference of the dropper, the angle of inclination of these guides to drain the droplet fluid corresponds to the angle of movement of the fluid when it exits the dropper.
В еще одном наиболее предпочтительном варианте сепарационный центробежный элемент может быть выполнен из металла, пластика или композитных материалов.In yet another most preferred embodiment, the separation centrifugal element may be made of metal, plastic or composite materials.
Вышеописанный в рамках настоящего изобретения сепарационный центробежный элемент позволяет достичь следующих технических результатов:The separation centrifugal element described above within the framework of the present invention allows to achieve the following technical results:
- повысить эффективность сепарации газа от жидкости;- increase the efficiency of separation of gas from liquid;
- увеличить производительность сепарационного элемента;- increase the performance of the separation element;
- снизить гидравлическое сопротивление центробежного сепарационного элемента;- reduce the hydraulic resistance of the centrifugal separation element;
- полностью ликвидировать вторичный унос жидкости.- completely eliminate secondary fluid entrainment.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 представлен в изометрической проекции один из предпочтительных вариантов выполнения сепарационного центробежного элемента по настоящему изобретению. На фиг. 1 цифрами обозначены обечайка (1), завихритель (2), каплесъемник (3), полое тело (4), Г-образные пластины (5), мелкоячеистая сетка для разрушения потоков пленки жидкости (6), перфорация (7), направляющие (8), прорези в завихрителе (9).In FIG. 1 is an isometric view of one of the preferred embodiments of the separation centrifugal element of the present invention. In FIG. The digits (1), swirler (2), droplet collector (3), hollow body (4), L-shaped plates (5), fine mesh to break the fluid film flows (6), perforation (7), guides (1) 8), slots in the swirl (9).
На Фиг. 2 представлен в изометрической проекции с вырезом 1/3 тот же предпочтительный вариант выполнения сепарационного центробежного элемента, что и на фиг. 1. На фиг. 2 цифрами обозначены полое тело (4), мелкоячеистая сетка для разрушения потоков пленки жидкости (6), перфорация (7).In FIG. 2 is a perspective view with a 1/3 cut-out showing the same preferred embodiment of a separation centrifugal element as in FIG. 1. In FIG. 2 digits denote a hollow body (4), a fine mesh to break the fluid film flows (6), perforation (7).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Сепарационный центробежный элемент по настоящему изобретению позволяет увеличить эффективность отделения капельной жидкости и других примесей из входящих газожидкостных потоков, понизить гидравлическое сопротивление сепарационного элемента.The separation centrifugal element of the present invention allows to increase the efficiency of separation of dropping liquid and other impurities from the incoming gas-liquid flows, to reduce the hydraulic resistance of the separation element.
Сепарационный центробежный элемент (см. фиг. 1 и 2) состоит из обечайки (1), завихрителя (2), каплесъемника (3), полого тела (4), размещенного соосно с обечайкой (1), один торец которого расположен выше уровня завихрителя (2) и выполнен с отверстием, противоположный торец расположен выше каплесъемника (3) и выполнен герметичным, при этом полое тело (4) выше уровня торца с отверстием на своей внешней поверхности снабжено мелкоячеистой сеткой для разрушения потоков пленки жидкости (6), причем полое тело (4) соединено с каплесъемником (3) пластинами (5), отличающийся тем, что дополнительно содержит направляющие (8), соединяющие внешние поверхности каплесъемника (1) и обечайки (1), а полое тело (4) не имеет газоподводящих патрубков, но на нем нанесено два уровня перфорации (7), верхняя перфорация (7) выше уровня каплесъемника (3), а нижняя перфорация ниже уровня каплесъемника (3), но выше уровня мелкоячеистой сетки для разрушения потоков пленки жидкости (6).The centrifugal separation element (see Figs. 1 and 2) consists of a shell (1), a swirler (2), a dropper (3), a hollow body (4) placed coaxially with the shell (1), one end of which is located above the swirl level (2) and is made with a hole, the opposite end is located above the drip tray (3) and is hermetic, while the hollow body (4) is equipped with a fine mesh mesh to break the fluid film flows (6) above the end face with the hole on its outer surface, and the body (4) is connected to the dropper (3) by the plates (5), distinguishing which further comprises guides (8) connecting the outer surfaces of the dropper (1) and the shell (1), and the hollow body (4) does not have gas inlets, but it has two levels of perforation (7), the upper perforation (7 ) above the level of the dropper (3), and the lower perforation below the level of the dropper (3), but above the level of the fine mesh to break the fluid film flows (6).
В сепарационном центробежном элементе газожидкостная смесь поступает внутрь завихрителя (2) через прорези вдоль наклонных лопаток, расположенных в днище завихрителя, и через прорези (9) вдоль направляющих, сделанных в боковой поверхности завихрителя (2). Под действием центробежных сил, возникающих за счет наклонного расположения лопаток, входящий газожидкостной поток закручивается и делится на: центральный газовый поток и периферийный газожидкостной поток. При этом внутри завихрителя (2) создается зона пониженного давления. Поток газа приобретает поступательно-вращательное движение. Основное количество жидкости из газа осаждается на внутреннюю поверхность обечайки (1) под действием центробежных сил. По мере движения вверх по внутренней стороне обечайки (1) отсепарированная жидкость с частью газа поступает в зазор между каплесъемником (3) и обечайкой (1) и отводится из сепарационного элемента. Газ с остаточным содержанием жидкости поступает в ∩-образный канал каплесъемника (3) и, продолжая спиральное вращательное движение, выводится на внешнюю поверхность обечайки (1). Специальные направляющие (8) облегчают отвод капельной жидкости с кромки каплесъемника (3) на наружную поверхность обечайки (1). Под действием силы тяжести жидкость стекает вниз по образующей обечайки (1), а очищенный газ объединяется с основным потоком газа. Основной поток газа, отделенный от жидкости, выходит из элемента через кольцевое отверстие, образованное наружной поверхностью каплесъемника (3) и полым телом (4). Часть жидкости, которая при поступательно-вращательном движении газового потока осела на наружную поверхность полого тела (4), коалесцируется на мелкоячеистой сетке для разрушения потоков пленки жидкости (6), закрепленной на наружной образующей поверхности полого тела (4) в нижней его части. По мере укрупнения капель их будет срывать газовый поток, спирально поднимающийся вверх и отбрасывать на внутреннюю поверхность обечайки (1). Мелкие капли жидкости будут двигаться снизу-вверх по наружной поверхности полого тела (4), пока не достигнут перфорации (7). По достижении краев отверстий перфорации (7) капли жидкости будут всасываться внутрь полого тела (4) из-за образования в нижней его части зоны пониженного давления газового потока. Таким образом, будет ликвидироваться возможный "вторичный" унос мелкодисперсной жидкости.In the separation centrifugal element, the gas-liquid mixture enters the swirler (2) through the slots along the inclined blades located in the bottom of the swirl, and through the slots (9) along the guides made in the side surface of the swirl (2). Under the action of centrifugal forces arising due to the inclined arrangement of the blades, the incoming gas-liquid stream is twisted and divided into: the central gas stream and the peripheral gas-liquid stream. At the same time, a zone of reduced pressure is created inside the swirl (2). The gas flow acquires a translational-rotational motion. The main amount of liquid from the gas is deposited on the inner surface of the shell (1) under the action of centrifugal forces. As you move up the inner side of the shell (1), the separated liquid with part of the gas enters the gap between the dropper (3) and the shell (1) and is discharged from the separation element. Gas with a residual liquid content enters the ∩-shaped channel of the dropper (3) and, continuing the spiral rotational movement, is discharged to the outer surface of the shell (1). Special guides (8) facilitate the removal of droplet fluid from the edge of the dropper (3) to the outer surface of the shell (1). Under the action of gravity, the liquid flows down along the generatrix of the shell (1), and the purified gas is combined with the main gas stream. The main gas stream, separated from the liquid, leaves the element through an annular hole formed by the outer surface of the dropper (3) and the hollow body (4). The part of the liquid, which during the translational-rotational movement of the gas flow has settled on the outer surface of the hollow body (4), coalesces on a fine-mesh mesh to destroy the flows of the liquid film (6), mounted on the outer forming surface of the hollow body (4) in its lower part. As the droplets coarsen, they will be disrupted by a gas stream spiraling upward and discarded onto the inner surface of the shell (1). Small drops of liquid will move from bottom to top on the outer surface of the hollow body (4) until they reach the perforation (7). Upon reaching the edges of the perforation holes (7), liquid droplets will be absorbed into the hollow body (4) due to the formation of a lower gas pressure zone in its lower part. Thus, the possible "secondary" entrainment of finely divided liquid will be eliminated.
Ниже подробно разобраны и проиллюстрированы наиболее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.The most preferred embodiments of the present invention are detailed and illustrated below.
Каплесъемник (3) размещен над кромкой обечайки (1) и выполнен в виде усеченного тора с вертикальными бортовыми поверхностями. Эти поверхности образуют с внешней и внутренней образующими обечайки сообщающиеся ∩-образные каналы. На внешней образующей поверхности обечайки установлены направляющие (8), ориентированные в сторону закручивания потока завихрителем. Они представляют собой отрезки проволоки, которые присоединены одним концом к внешней поверхности обечайки (1), а другим концом - к краю наружной бортовой поверхности каплесъемника (3). В днище завихрителя (2) выполнены прорези, которые представляют сбой лопатки, направляющие газовый поток под определенным углом. Сам завихритель (2) может быть выполнен в виде усеченного конуса.The dropper (3) is located above the edge of the shell (1) and is made in the form of a truncated torus with vertical side surfaces. These surfaces form communicating ∩-shaped channels with the external and internal shell-forming shells. On the outer forming surface of the shell, guides (8) are installed, oriented in the direction of swirling the flow with a swirler. They are pieces of wire that are attached at one end to the outer surface of the shell (1), and at the other end to the edge of the outer side surface of the dropper (3). Slots are made in the bottom of the swirl (2), which represent the failure of the blades directing the gas flow at a certain angle. The swirler (2) itself can be made in the form of a truncated cone.
За счет увеличения внутреннего диаметра каплесъемника (3) уменьшается ∩-образный канал между внутренней поверхностью обечайки (1) и внутренней вертикальной бортовой поверхностью каплесъемника (3) до 2-4 мм или до величины на 50-100% больше толщины пленки отсепарированной жидкости (см. фиг. 2). Из фиг. 2 также видно, что стенка обечайки (1) не совпадает с осью симметрии торообразной части каплесъемника (3). Такое конструктивное исполнение уменьшает количество вторичного газа, выходящего через каплесъемник (3), соответственно уменьшается возможность срыва капель отсепарированной жидкости с наружной бортовой поверхности каплесъемника (3).By increasing the internal diameter of the dropper (3), the ∩-shaped channel between the inner surface of the shell (1) and the inner vertical side surface of the dropper (3) decreases to 2-4 mm or to a value 50-100% greater than the thickness of the film of the separated liquid (cm Fig. 2). From FIG. 2 it is also seen that the wall of the shell (1) does not coincide with the axis of symmetry of the toroidal part of the dropper (3). This design reduces the amount of secondary gas exiting through the dropper (3), respectively, reduces the possibility of dropping drops of the separated liquid from the outer side surface of the dropper (3).
Кроме того, за счет увеличения внутреннего диаметра каплесъемника (3) (уменьшения размера зазора) увеличивается площадь центрального отверстия для выхода основного потока отсепарированного газа, что соответственно влечет за собой снижение гидравлического сопротивления сепарационного элемента.In addition, by increasing the internal diameter of the dropper (3) (reducing the size of the gap), the area of the central hole for the exit of the main stream of the separated gas increases, which accordingly entails a decrease in the hydraulic resistance of the separation element.
В предлагаемой конструкции сепарационного элемента предлагается ликвидировать газоподводящие патрубки, которые используют в сепарационных элементах, раскрытых в патентах на изобретение №2140317 и №2401156 (прототип). Жесткость соединения цилиндрической обечайки (1) центробежного сепарационного элемента и полого тела (4) обеспечивают за счет крепления их сваркой друг к другу с помощью пластин, например Г-образных пластин (5).In the proposed design of the separation element, it is proposed to eliminate the gas supply pipes that are used in the separation elements disclosed in the invention patents No. 2140317 and No. 2401156 (prototype). The rigidity of the connection of the cylindrical shell (1) of the centrifugal separation element and the hollow body (4) is ensured by fixing them by welding to each other using plates, for example, L-shaped plates (5).
Полое тело (4), диаметр которого составляет 0,3-0,5 диаметра обечайки (1), представляет собой трубку, состоящую из цилиндрической и конической частей (см. фиг. 2). На наружной образующей поверхности полого тела (4) в нижней его части закреплена мелкоячеистая сетка для разрушения потоков пленки жидкости (6). Верхний торец полого тела (4) закрыт герметичной крышкой и расположен выше обечайки (1) на расстоянии, равном 0,5-1,0 диаметра обечайки, считая от верхней кромки каплесъемника (3). Нижний торец в конической части не заглушен. На расстоянии от верхнего торца, равном диаметру полого тела, имеется перфорация (7), выполненная в виде отверстий определенного диаметра, размещенных в шахматном порядке с соответствующим шагом. Длина этой перфорации (7) по образующей полого тела (4) составляет 14-16 мм или 0,14-0,16 диаметра обечайки (1). Аналогичная перфорация (7) расположена на расстоянии равном 0,25 диаметра полого тела (4) от верхнего края мелкоячеистой сетки для разрушения потоков пленки жидкости (6), расположенной в нижней части полого тела (4). Длина второй перфорации зоны по образующей полого тела (4) также равна 14-16 мм или 0,14-0,16 диаметра обечайки (1). Суммарная площадь отверстий перфорированных зон должна быть больше или равна площади отверстия конической части полого тела (4).The hollow body (4), the diameter of which is 0.3-0.5 of the diameter of the shell (1), is a tube consisting of a cylindrical and conical parts (see Fig. 2). On the outer generatrix of the surface of the hollow body (4) in its lower part, a fine-mesh mesh is fixed to destroy the flows of the liquid film (6). The upper end of the hollow body (4) is closed by a sealed cover and is located above the shell (1) at a distance equal to 0.5-1.0 of the diameter of the shell, counting from the upper edge of the droplet remover (3). The bottom end in the conical part is not plugged. At a distance from the upper end, equal to the diameter of the hollow body, there is a perforation (7) made in the form of holes of a certain diameter, placed in a checkerboard pattern with an appropriate step. The length of this perforation (7) along the generatrix of the hollow body (4) is 14-16 mm or 0.14-0.16 of the diameter of the shell (1). A similar perforation (7) is located at a distance equal to 0.25 of the diameter of the hollow body (4) from the upper edge of the fine mesh to break the fluid film flows (6) located in the lower part of the hollow body (4). The length of the second perforation of the zone along the generatrix of the hollow body (4) is also equal to 14-16 mm or 0.14-0.16 of the diameter of the shell (1). The total area of the holes of the perforated zones should be greater than or equal to the area of the hole of the conical part of the hollow body (4).
Для отвода капельной жидкости с каплесъемника (3) на наружную поверхность обечайки (1) предусмотрены специальные направляющие (8). Они выполнены в виде отрезков металлической проволоки и расположены по окружности каплесъемника (3). Угол наклона этих направляющих (8) для отвода капельной жидкости соответствует углу движения жидкости при ее выходе из каплесъемника (3) (см. фиг. 2).To guide the drip fluid from the dropper (3) to the outer surface of the shell (1), special guides (8) are provided. They are made in the form of pieces of metal wire and are located around the circumference of the dropper (3). The angle of inclination of these guides (8) for dropping the droplet liquid corresponds to the angle of movement of the liquid when it exits the dropper (3) (see Fig. 2).
Днище завихрителя (2) может быть изготовлено с прорезями в виде треугольных профильных лопаток, при этом газовый поток, входящий в сепарационный элемент, получает дополнительное закручивание. В таком исполнении завихрителя (2) будут более эффективно использоваться и боковая и торцевая его поверхности, увеличивая тем самым его пропускную способность и, соответственно, понижая гидравлическое сопротивление сепарационного элемента в целом.The bottom of the swirler (2) can be made with slots in the form of triangular profile blades, while the gas stream entering the separation element receives additional twisting. In this design of the swirler (2), both its side and end surfaces will be used more effectively, thereby increasing its throughput and, accordingly, lowering the hydraulic resistance of the separation element as a whole.
Кроме того, треугольные профильные лопатки в днище завихрителя (2), сориентированные в ту же сторону, что и направляющие в его боковой поверхности, имеют тот же угол наклона, что и направляющие в боковой поверхности завихрителя (2).In addition, the triangular profile vanes in the bottom of the swirl (2), oriented in the same direction as the guides in its side surface, have the same angle of inclination as the guides in the side surface of the swirl (2).
Возможно выполнение завихрителя (2) в виде усеченного конуса, что позволяет уменьшить влияние сторонних завихрений при входе газожидкостного потока в сепарационный центробежный элемент, тем самым дополнительно понижая гидравлическое сопротивление сепарационного элемента.The swirler (2) can be made in the form of a truncated cone, which allows one to reduce the influence of external swirls when the gas-liquid flow enters the separation centrifugal element, thereby further reducing the hydraulic resistance of the separation element.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков сепарационного центробежного элемента позволяет повысить эффективность разделения газожидкостного потока по сравнению с анализируемым прототипом.Thus, the claimed combination of features of a separation centrifugal element allows to increase the efficiency of separation of a gas-liquid stream in comparison with the analyzed prototype.
Эффективность центробежной сепарации проверена экспериментальными исследованиями вторичного уноса жидкости с газом в сепарационном центробежном элементе предлагаемой конструкции. Эксперименты проводились на модельном газожидкостном потоке с регулируемым расходом и дисперсностью жидкой фазы. Для определения источников вторичного уноса использовался метод визуализации газокапельного потока с применением лазерного сканирования. Проведены экспериментальные исследования работы сепарационного элемента. Получены зависимости остаточного содержания капельной жидкости в потоке выходящего газа от расхода газа после внедрения конструктивных факторов, проведен анализ их эффективности. Сепарационный центробежный элемент по настоящему изобретению позволяет достигать остаточного содержания влаги и механических примесей на уровне до 1-3 мг/м3, тогда как сепарационный элемент по прототипу обеспечивает остаточное содержание влаги и механических примесей не менее 5-10 мг/м3.The effectiveness of centrifugal separation is verified by experimental studies of the secondary entrainment of liquid with gas in a centrifugal separation element of the proposed design. The experiments were carried out on a model gas-liquid flow with a controlled flow rate and dispersion of the liquid phase. To determine the sources of secondary ablation, a method of visualizing a gas-droplet flow using laser scanning was used. Experimental studies of the operation of the separation element. The dependences of the residual droplet content in the effluent gas flow on the gas flow rate after the introduction of design factors are obtained, and their effectiveness is analyzed. The separation centrifugal element of the present invention allows to achieve a residual moisture and solids content of up to 1-3 mg / m 3 , while the prototype separation element provides a residual moisture and solids content of at least 5-10 mg / m 3 .
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135404A RU2650985C2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Separating centrifugal element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135404A RU2650985C2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Separating centrifugal element |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016135404A3 RU2016135404A3 (en) | 2018-03-05 |
| RU2016135404A RU2016135404A (en) | 2018-03-05 |
| RU2650985C2 true RU2650985C2 (en) | 2018-04-18 |
Family
ID=61597083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135404A RU2650985C2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Separating centrifugal element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650985C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3526081A (en) * | 1965-07-09 | 1970-09-01 | Wilhelm Kusters | Gas purification |
| US4629481A (en) * | 1985-01-18 | 1986-12-16 | Westinghouse Electric Corp. | Low pressure drop modular centrifugal moisture separator |
| RU2344869C2 (en) * | 2007-03-28 | 2009-01-27 | Закрытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтегазовой промышленности" (ЗАО "ЦКБ НГП") | Method of liquid separation from gas flow and device for its realisation |
| RU2401156C1 (en) * | 2009-08-12 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" | Axial flow separation element |
| RU2498839C1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") | Mass-exchange separation element (versions) and mass-exchange column (versions) |
-
2016
- 2016-08-31 RU RU2016135404A patent/RU2650985C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3526081A (en) * | 1965-07-09 | 1970-09-01 | Wilhelm Kusters | Gas purification |
| US4629481A (en) * | 1985-01-18 | 1986-12-16 | Westinghouse Electric Corp. | Low pressure drop modular centrifugal moisture separator |
| RU2344869C2 (en) * | 2007-03-28 | 2009-01-27 | Закрытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтегазовой промышленности" (ЗАО "ЦКБ НГП") | Method of liquid separation from gas flow and device for its realisation |
| RU2401156C1 (en) * | 2009-08-12 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" | Axial flow separation element |
| RU2498839C1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") | Mass-exchange separation element (versions) and mass-exchange column (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016135404A3 (en) | 2018-03-05 |
| RU2016135404A (en) | 2018-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7025890B2 (en) | Dual stage centrifugal liquid-solids separator | |
| US4035171A (en) | Gas liquid separator for flare systems | |
| CN107469470B (en) | Gas-liquid separator | |
| EP2136137B1 (en) | Steam/water conical cyclone separator | |
| JP6336478B2 (en) | Cyclone, cyclone mist removing device and method of use | |
| RU2342182C2 (en) | Separator bath | |
| GB2036606A (en) | Vortex separators | |
| CN211706363U (en) | Gas-liquid separation apparatus | |
| US8349059B2 (en) | Pocketed cyclonic separator | |
| RU58379U1 (en) | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR (OPTIONS) | |
| EP0425311B1 (en) | Cyclone steam/water separator | |
| RU2650985C2 (en) | Separating centrifugal element | |
| EA003338B1 (en) | A compact cascade scrubber for scrubbing exhaust gas | |
| EP0038325A4 (en) | Horizontal vapor-liquid separator. | |
| JP5776326B2 (en) | Gas-liquid separator | |
| AU1481800A (en) | Curved inlet vanes in a secondary separator of a gas/oil separator arrangement | |
| US2998100A (en) | Entrainment separator | |
| SU1066629A1 (en) | Separator | |
| RU2824856C2 (en) | Gas-liquid separator of vortex type | |
| RU66972U1 (en) | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR | |
| RU2311946C1 (en) | Vortex type gaseous separator | |
| KR102667436B1 (en) | Portable Vortex Air Filter Device | |
| RU54537U1 (en) | Vortex Camera | |
| RU2136350C1 (en) | Gas cleaning separator | |
| RU2064326C1 (en) | Separator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190901 |