RU2722191C1 - Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow - Google Patents

Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow Download PDF

Info

Publication number
RU2722191C1
RU2722191C1 RU2019125113A RU2019125113A RU2722191C1 RU 2722191 C1 RU2722191 C1 RU 2722191C1 RU 2019125113 A RU2019125113 A RU 2019125113A RU 2019125113 A RU2019125113 A RU 2019125113A RU 2722191 C1 RU2722191 C1 RU 2722191C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wire
wettable surface
gas stream
gas
separation element
Prior art date
Application number
RU2019125113A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артём Игоревич Власов
Виталий Олегович Яковлев
Валерий Денисович Федоренко
Дмитрий Сергеевич Копицын
Максим Викторович Горбачевский
Андрей Александрович Новиков
Владимир Арнольдович Винокуров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ")
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 "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ")
Priority to RU2019125113A priority Critical patent/RU2722191C1/en
Priority to PCT/RU2019/001011 priority patent/WO2021025586A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722191C1 publication Critical patent/RU2722191C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0031Degasification of liquids by filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/10Filter screens essentially made of metal
    • B01D39/12Filter screens essentially made of metal of wire gauze; of knitted wire; of expanded metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0035Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by wetting, e.g. using surfaces covered with oil

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

FIELD: oil, gas and coke-chemical industries.SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, in particular to the field of gas cleaning from impurities, namely to gas cleaning from suspended drops and vaporous liquid. Proposed device comprises case with uncleaned gas inlet branch pipe, purified gas outlet and separated fluid outlet. Inside the housing between the raw gas inlet branch pipe and the cleaned gas outlet branch pipe there is at least one separation element. Separation element includes at least one grid layer made from wire with non-wettable surface, and at least one grid layer made of wire with wetted surface. In another embodiment, the separation element may include a mesh made of at least one wire with non-wettable surface and at least one wire with a wetted surface. In the third embodiment, the separation element includes a frame with strained in it strings made from wires with non-wettable surface and wires with a wetted surface. At the same time near the string made of wire with wetted surface there is at least one adjacent string made of wire with non-wettable surface.EFFECT: technical result is higher efficiency of separation of vapour and drop liquid from gas flow and reduced gas-dynamic resistance of separation elements.34 cl, 7 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к области очистки газа от примесей, а именно к очистке газа от взвешенных капель и парообразной жидкости.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the field of gas purification from impurities, and in particular to gas purification from suspended droplets and vaporous liquid.

В нефтяной и газовой промышленности для отделения жидкости из потока газа используют способы, заключающиеся в направлении потока газа со взвешенными каплями жидкости в специальные устройства, обеспечивающие отделение (сепарацию) жидкости от потока газа - газовые сепараторы, состоящие из корпуса, внутри которого расположены сепарационные элементы различных типов, подобранных в зависимости от требований к подготовке газа и производительности сепаратора по газу. Для отделения парообразной жидкости перед стадией сепарации применяют технологические системы, включающие оборудование для охлаждения потока газа: 1) расширения газа (дроссель, турбодетандер и др.); 2) механического охлаждения газа (холодильная машина с контуром хладагента).In the oil and gas industry, methods are used to separate the liquid from the gas stream, which consist in the direction of the gas stream with suspended droplets of liquid into special devices that ensure separation (separation) of the liquid from the gas stream - gas separators, consisting of a housing inside which there are separation elements of various types selected depending on the requirements for gas treatment and the performance of the gas separator. Technological systems are used to separate the vaporous liquid before the separation stage, including equipment for cooling the gas flow: 1) gas expansion (throttle, turboexpander, etc.); 2) mechanical gas cooling (chiller with a refrigerant circuit).

Основная проблема используемых в промышленности устройств для отделения жидкости из потока газа - отсутствие возможности извлекать парообразную жидкость на стадии сепарации газа, а также отсутствие контроля над смачиваемостью материала сепарационных элементов, используемых в газовых сепараторах.The main problem of devices used in industry for separating liquid from a gas stream is the inability to extract vaporous liquid at the gas separation stage, as well as the lack of control over the wettability of the material of the separation elements used in gas separators.

Кроме того, образование пленки отделяемой жидкости на поверхности сепарационных элементов приводит к уменьшению полезной площади сепарационных элементов и уменьшению площади сечения, доступной для протекания газа, что, в свою очередь повышает газодинамическое сопротивление сепарационного элемента, в частности при увеличении скорости потока газа, а также может приводить к проскоку капель в потоке очищаемого газа и к образованию вторичного аэрозоля при диспергировании уловленных капель жидкости при высоких линейных скоростях очищаемого газа.In addition, the formation of a film of the separated liquid on the surface of the separation elements leads to a decrease in the useful area of the separation elements and a decrease in the cross-sectional area available for gas flow, which, in turn, increases the gas-dynamic resistance of the separation element, in particular with an increase in the gas flow rate, and can also lead to the dropping of droplets in the stream of the gas to be cleaned and to the formation of a secondary aerosol when dispersing trapped liquid droplets at high linear velocities of the gas being purified.

Известно техническое решение (заявка на патент DE №10323155, опубликована 09.12.2004 г, МПК: B01D 45/08), согласно которому для отделения жидкости из потока газа используется устройство (газовый сепаратор) с сепарационными элементами, из которых как минимум один из них включает ткань или волокнистый материал с гидрофобными свойствами и наноструктурированной поверхностью. За счет гидрофобности и структурирования поверхность имеет низкую смачиваемость, вследствие чего капли воды, попадающие на поверхность с потоком газа, имеют слабое взаимодействие с поверхностью, принимают почти сферическую форму, скатываются, сливаются - происходит коалесценция капель жидкости. В результате укрупнения капель жидкости они стекают с фильтра за счет сил гравитации. Общим признаком с заявленным техническим решением является то, что устройство для отделения жидкости из потока газа содержит сепарационный элемент с гидрофобной (несмачиваемой водой) поверхностью. Однако применение в сепарационных элементах материалов только с гидрофобной поверхностью неэффективно для обеспечения устойчивого сбора и отвода капельной влаги, в связи с хаотичным движением капель воды на супергидрофобных поверхностях, особенно при высоких скоростях потока газа, а применение тканевых или волокнистых фильтрующих элементов приводит к высокому сопротивлению сепарационных элементов потоку газа. Кроме того, известный способ обеспечивает отделение только капельной жидкости из потока газа, но не обеспечивает отделение паров жидкости.A technical solution is known (patent application DE No. 10323155, published December 9, 2004, IPC: B01D 45/08), according to which a device (gas separator) with separation elements is used to separate liquid from a gas stream, of which at least one of them includes a fabric or fibrous material with hydrophobic properties and a nanostructured surface. Due to hydrophobicity and structuring, the surface has low wettability, as a result of which water droplets falling on the surface with a gas stream have a weak interaction with the surface, take an almost spherical shape, roll, merge - coalescence of liquid droplets occurs. As a result of the enlargement of liquid droplets, they flow off the filter due to gravitational forces. A common feature with the claimed technical solution is that the device for separating liquid from a gas stream contains a separation element with a hydrophobic (non-wettable water) surface. However, the use of materials with a hydrophobic surface only in the separation elements is ineffective for ensuring the stable collection and removal of droplet moisture, due to the random movement of water droplets on super-hydrophobic surfaces, especially at high gas flow rates, and the use of fabric or fibrous filter elements leads to high separation resistance elements to the gas flow. In addition, the known method provides for the separation of only droplet liquid from the gas stream, but does not provide for the separation of liquid vapor.

Известно использование сочетания гидрофобной и гидрофильной поверхности для разделения несмешивающихся жидкостей, в частности, по изобретению (патент US №8409448, опубликован 02.04.2013 г, МПК: B01D 37/00, B01D 17/022, B01D 17/04), согласно которому отделение липофильной жидкости из гидрофильной жидкой фазы, либо отделение гидрофильной жидкости из липофильной жидкой фазы осуществляют с помощью фильтра, выполненного из гидрофильных и гидрофобных волокон. В результате взаимодействия гидрофильной жидкости с гидрофильными волокнами, а липофильной жидкости, соответственно, с гидрофобными волокнами происходит накопление, коалесценция капель жидкости на соответствующих волокнах и их удаление с фильтра за счет сил гравитации. Общими признаками с заявленным изобретением является применение материала с гидрофобной поверхностью и материала с гидрофильной поверхностью для отделения капель несмешивающейся липофильной (олеофильной) или гидрофильной жидкости. Однако использование фильтра, выполненного из волокон, не обеспечивает эффективное отделение жидкости из потока газа в связи с высоким газодинамическим сопротивлением таких материалов.It is known to use a combination of a hydrophobic and hydrophilic surface to separate immiscible liquids, in particular, according to the invention (US patent No. 8409448, published 04/02/2013, IPC: B01D 37/00, B01D 17/022, B01D 17/04), according to which separation lipophilic liquid from the hydrophilic liquid phase, or the separation of the hydrophilic liquid from the lipophilic liquid phase is carried out using a filter made of hydrophilic and hydrophobic fibers. As a result of the interaction of a hydrophilic liquid with hydrophilic fibers, and a lipophilic liquid, respectively, with hydrophobic fibers, the accumulation, coalescence of liquid droplets on the corresponding fibers and their removal from the filter due to gravitational forces occurs. Common features with the claimed invention is the use of a material with a hydrophobic surface and a material with a hydrophilic surface to separate drops of an immiscible lipophilic (oleophilic) or hydrophilic liquid. However, the use of a filter made of fibers does not provide an effective separation of the liquid from the gas stream due to the high gas-dynamic resistance of such materials.

Ближайшим аналогом (прототипом) является устройство для осушки пара (патент CN №102350182, опубликован 26.02.2014 г, МПК: B01D 53/26), в котором для отделения капельной влаги из потока пара используется гофрированная пластина с гидрофобным покрытием, содержащим равномерно распределенные включения из гидрофильного материала. Капли воды из потока пара взаимодействуют с гидрофильными включениями, накапливаются, достигают определенного размера и стекают с поверхности. При этом за счет гидрофобной поверхности вокруг гидрофильных включений на поверхности пластины не образуется водяная пленка. Общими признаками известного устройства с заявляемым техническим решением является использование материала, поверхность которого содержит участки с несмачиваемым (гидрофобным) и смачиваемым (гидрофильным) покрытием, для отделения капельной влаги из потока газа. Однако, конструкция данного устройства не позволяет обеспечить эффективное отделение взвешенных капель жидкости в связи с уносом капель жидкости с потоком газа с поверхности пластины и высоким газодинамическим сопротивлением пластины потоку газа.The closest analogue (prototype) is a device for drying steam (CN patent No. 102350182, published 02.26.2014, IPC: B01D 53/26), in which a corrugated plate with a hydrophobic coating containing uniformly distributed inclusions is used to separate droplet moisture from the steam stream. from hydrophilic material. Drops of water from a steam stream interact with hydrophilic inclusions, accumulate, reach a certain size and flow down from the surface. However, due to the hydrophobic surface around the hydrophilic inclusions on the surface of the plate does not form a water film. Common features of the known device with the claimed technical solution is the use of a material whose surface contains areas with a non-wettable (hydrophobic) and a wettable (hydrophilic) coating to separate droplet moisture from the gas stream. However, the design of this device does not allow for the effective separation of suspended liquid droplets due to the entrainment of liquid droplets with a gas stream from the surface of the plate and the high gas-dynamic resistance of the plate to gas flow.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности отделения парообразной и капельной жидкости из потока газа и уменьшение газодинамического сопротивления сепарационных элементов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of separation of vaporous and dropping liquid from the gas stream and reducing the gas-dynamic resistance of the separation elements.

Технический результат достигается за счет использования устройства для отделения жидкости из потока газа, включающего корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью.The technical result is achieved through the use of a device for separating liquid from a gas stream, including a casing with raw gas inlet nozzles, a purified gas outlet and separated liquid outlet, while at least one separation gas is installed inside the housing between the raw gas inlet and the purified gas outlet an element that includes at least one layer of mesh made of wire with a non-wettable surface, and at least one layer of mesh made of wire with a wettable surface.

Также достижение технического результата обеспечивается при использовании описанного сепарационного элемента независимо от заявленного устройства, например, в составе устройств другой конструкции.Also, the achievement of the technical result is ensured by using the described separation element regardless of the claimed device, for example, as part of devices of a different design.

При использовании заявленного устройства с сепарационным элементом поток газа, поступая в корпус устройства, проходит через сепарационный элемент или комбинацию сепарационных элементов, происходит столкновение и взаимодействие капель жидкости с проволоками со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями в результате чего обеспечивается одновременно отделение воды и тяжелых углеводородов, которые затем отводят через патрубок выхода отделенной жидкости, при этом обеспечивается достаточный зазор для протекания потока газа через сепарационный элемент.When using the inventive device with a separation element, the gas flow entering the device’s body passes through the separation element or a combination of separation elements, there is a collision and interaction of liquid droplets with wires with wettable and non-wettable surfaces, which results in the simultaneous separation of water and heavy hydrocarbons, which then diverted through the outlet pipe of the separated liquid, while providing sufficient clearance for the flow of gas through the separation element.

В соответствии с заявленным техническим решением поверхности классифицируют на смачиваемые и несмачиваемые на основе значений краевого угла смачивания, который является количественной характеристикой процесса смачивания поверхности жидкостью и характеризует межмолекулярное взаимодействие поверхности твердых тел с жидкостями. Значение краевого угла смачивания - значение угла, который образуется между касательной, проведенной к поверхности фазы жидкость-газ и твердой поверхностью с вершиной, располагающейся в точке контакта трех фаз, и условно измеряемый всегда внутрь жидкой фазы. При значениях этого угла меньше 90° поверхности являются смачиваемыми (лиофильная поверхность), при значениях угла более 90° - несмачиваемыми (лиофобная поверхность). В случае, если в качестве жидкости рассматривается вода, поверхности при значениях краевого угла смачивания менее 90° считаются гидрофильными, а при значениях более 90° - гидрофобными. В рамках данного изобретения под смачиваемой поверхностью понимается гидрофильная и олеофобная поверхность, под несмачиваемой поверхностью понимается гидрофобная и олеофильная поверхность.In accordance with the claimed technical solution, the surfaces are classified as wettable and non-wettable based on the values of the contact angle, which is a quantitative characteristic of the process of wetting the surface with liquid and characterizes the intermolecular interaction of the surface of solids with liquids. The value of the wetting angle is the value of the angle that is formed between the tangent drawn to the surface of the liquid-gas phase and the solid surface with a vertex located at the contact point of the three phases, and conditionally measured always inside the liquid phase. For values of this angle less than 90 ° the surfaces are wettable (lyophilic surface), for values of the angle greater than 90 ° they are non-wettable (lyophobic surface). If water is considered as a liquid, surfaces with values of the contact angle less than 90 ° are considered hydrophilic, and with values greater than 90 ° - hydrophobic. In the framework of the present invention, a wettable surface refers to a hydrophilic and oleophobic surface, a non-wettable surface refers to a hydrophobic and oleophilic surface.

Предполагается, что взвешенные капли воды, попадая на проволоку с несмачиваемой поверхностью, за счет слабого взаимодействия воды с гидрофобной поверхностью в сочетании со скоростью потока газа не удерживаются и переносятся потоком газа, изменяя траекторию, что приводит к повышению вероятности столкновения и коалесценции капель в потоке газа. При коалесценции капель на несмачиваемой поверхности их общая поверхностная энергия уменьшается, а высвободившаяся энергия может привести к «подпрыгиванию» вновь возникшей капли, и, соответственно, к ее дальнейшему переносу потоком газа. В результате слабого взаимодействия воды с гидрофобной поверхностью проволоки не происходит образование пленки воды, которая может привести к уменьшению площади сечения сепарационного элемента, доступной для протекания газа, за счет удаления капель воды с несмачиваемой поверхности, что обеспечивает уменьшение газодинамического сопротивления по сравнению с известными сетчатыми сепарационными элементами.It is assumed that suspended water droplets falling on a wire with a non-wettable surface, due to the weak interaction of water with a hydrophobic surface in combination with the gas flow rate, are not retained and transferred by the gas flow, changing the trajectory, which increases the likelihood of collisions and coalescence of droplets in the gas flow . With the coalescence of droplets on a non-wettable surface, their total surface energy decreases, and the released energy can lead to a "bounce" of the newly formed droplet, and, accordingly, to its further transport by the gas stream. As a result of the weak interaction of water with the hydrophobic surface of the wire, a water film does not form, which can lead to a decrease in the cross-sectional area of the separation element available for gas flow due to the removal of water droplets from the non-wettable surface, which ensures a decrease in gas-dynamic resistance compared to the known mesh separation elements.

При попадании взвешенных капель воды на смачиваемую поверхность капля за счет сильного взаимодействия с поверхностью приобретает менискообразную форму, растекается, образуя пленку жидкости. Вследствие сильного взаимодействия воды с гидрофильными поверхностями обеспечивается улавливание паровой воды проволоками со смачиваемой поверхностью. При накоплении воды на поверхности проволоки со смачиваемой поверхностью размер капель увеличивается, капли достигают критического размера, при котором начинают скатываться по поверхности проволоки за счет сил гравитации. Таким образом проволоки с гидрофильной поверхностью служат каналами для отвода отделившейся воды.When suspended water droplets get on the wetted surface, the drop acquires a meniscus shape due to strong interaction with the surface, spreads, forming a liquid film. Due to the strong interaction of water with hydrophilic surfaces, vapor water is captured by wires with a wettable surface. When water accumulates on the surface of a wire with a wettable surface, the size of the droplets increases, the droplets reach a critical size at which they begin to slide along the surface of the wire due to gravitational forces. Thus, wires with a hydrophilic surface serve as channels for the removal of separated water.

В состав жидкости в потоке газа помимо воды входят также взвешенные капли и пары тяжелых углеводородов. Механизм взаимодействия взвешенных капель и паровой фазы тяжелых углеводородов с олеофильной (несмачиваемой) и олеофобной (смачиваемой) поверхностями аналогичен механизму взаимодействия воды с гидрофильной и гидрофобной поверхностями. При этом толщина пленки жидких углеводородов, образующейся на проволоке с несмачиваемой поверхностью, значительно меньше по сравнению с толщиной водяной пленки на проволоке со смачиваемой поверхностью в одинаковых условиях, что связано с разницей в значениях поверхностного натяжения этих жидкостей.In addition to water, the liquid composition in the gas stream also includes suspended droplets and vapors of heavy hydrocarbons. The mechanism of interaction of suspended droplets and the vapor phase of heavy hydrocarbons with oleophilic (non-wettable) and oleophobic (wettable) surfaces is similar to the mechanism of interaction of water with hydrophilic and hydrophobic surfaces. In this case, the thickness of the film of liquid hydrocarbons formed on a wire with a non-wettable surface is much smaller than the thickness of a water film on a wire with a wettable surface under the same conditions, which is associated with the difference in the surface tension of these liquids.

Таким образом, в устройстве одновременно обеспечивается:Thus, the device simultaneously provides:

- улавливание паровой и капельной жидкости за счет сильного взаимодействия жидкости с поверхностями проволок (гидрофильная (смачиваемая) для улавливания воды, олеофильная (несмачивамая) для улавливания тяжелых углеводородов);- capture of steam and drop liquid due to the strong interaction of the liquid with the surfaces of the wires (hydrophilic (wettable) for trapping water, oleophilic (non-wettable) for trapping heavy hydrocarbons);

- удаление капель за счет слабого взаимодействия с другим типом поверхности проволок (с гидрофобной (несмачиваемой) для удаления капель воды, и с олеофобной (смачиваемой) для удаления капель тяжелых углеводородов), что приводит к свободному протеканию потока газа у проволок с несмачиваемой поверхностью, т.к. предотвращается образование толстых пленок воды на их поверхностях.- droplet removal due to weak interaction with a different type of wire surface (with hydrophobic (non-wettable) to remove water droplets, and with oleophobic (wettable) to remove heavy hydrocarbon droplets), which leads to a free flow of gas from wires with a non-wettable surface, t .to. the formation of thick films of water on their surfaces is prevented.

Это приводит к повышению эффективности отделения парообразной и капельной жидкости из потока газа и уменьшению газодинамического сопротивления сепарационных элементов.This leads to an increase in the efficiency of separation of vaporous and dropping liquid from the gas stream and to a decrease in the gas-dynamic resistance of the separation elements.

Конфигурация сепарационного элемента в данном случае может быть различна. Слой сетки из проволоки с несмачиваемой поверхностью и слой сетки из проволоки со смачиваемой поверхностью могут быть уложены вместе и свернуты таким образом, чтобы обеспечивалось чередование слоев, либо уложены вместе и скручены в рулон, за счет чего также обеспечивается чередование слоев сетки. Возможна укладка нескольких слоев сетки с несмачиваемой поверхностью и нескольких слоев сетки со смачиваемой поверхностью с обеспечением чередования указанных слоев. При этом слои могут чередоваться один через один, один через два или более.The configuration of the separation element in this case may be different. The wire mesh layer with a non-wettable surface and the wire mesh layer with a wettable surface can be laid together and rolled up so that layers are alternated, or laid together and twisted into a roll, which also ensures the alternation of mesh layers. It is possible to lay several layers of a mesh with a non-wettable surface and several layers of a mesh with a wettable surface to ensure alternation of these layers. In this case, the layers can alternate one through one, one through two or more.

Достижение технического результата обеспечивается за счет использования устройства для отделения жидкости из потока газа, включающего корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает сетку, выполненную по меньшей мере из одной проволоки с несмачиваемой поверхностью и по меньшей мере из одной проволоки со смачиваемой поверхностью. Использование приведенного сепарационного элемента независимо от заявленного устройства также обеспечивает достижение технического результата.The achievement of the technical result is achieved through the use of a device for separating liquid from a gas stream, including a casing with raw gas inlet nozzles, purified gas outlet and separated liquid outlet, while at least one is installed inside the housing between the raw gas inlet and the purified gas outlet a separation element that includes a mesh made of at least one wire with a non-wettable surface and at least one wire with a wettable surface. Using the above separation element, regardless of the claimed device also ensures the achievement of a technical result.

Проволоки могут быть сплетены вместе различными способами плетения, например, широко используемым способом «кулирная гладь», либо могут быть спутаны вместе и спрессованы.The wires can be braided together by various weaving methods, for example, by the widely used “cooking surface” method, or they can be tangled together and pressed.

Технический результат также достигается за счет использования устройства для отделения жидкости из потока газа, включающего корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволок с несмачиваемой поверхностью и проволок со смачиваемой поверхностью, при этом рядом со струной, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, расположена по меньшей мере одна соседняя струна, выполненная из проволоки с несмачиваемой поверхностью. Применение описанного сепарационного элемента для отделения жидкости из потока газа в приведенных выше устройствах и иных устройствах для отделения жидкости из потока газа также обеспечивает достижение технического результата.The technical result is also achieved through the use of a device for separating liquid from a gas stream, including a casing with raw gas inlet nozzles, a purified gas outlet and separated liquid outlet, while at least one is installed inside the housing between the raw gas inlet and the purified gas outlet the separation element, which includes a frame with strings stretched in it, made of wires with a non-wettable surface and wires with a wettable surface, while at least one adjacent string made of wire with a non-wettable wire is located next to a string made of wire with a wettable surface surface. The use of the described separation element for separating liquid from a gas stream in the above devices and other devices for separating liquid from a gas stream also ensures the achievement of a technical result.

При этом заявленные устройства и сепарационные элементы одинаково эффективно могут использоваться для отделения жидкости как из горизонтального (горизонтальный газовый сепаратор), так и из вертикального потока газа (вертикальный газовый сепаратор).Moreover, the claimed devices and separation elements can equally effectively be used to separate the liquid from both the horizontal (horizontal gas separator) and the vertical gas stream (vertical gas separator).

Также достижение технического результата обеспечивается за счет использования способа отделения жидкости из потока газа, по которому в корпус устройства, выполненного по любому из заявленных вариантов, через патрубок входа неочищенного газа подают поток газа и пропускают его по меньшей мере через один сепарационный элемент, при этом обеспечивают отделение капель жидкости и отводят жидкость через патрубок выхода отделенной жидкости.The achievement of the technical result is also achieved through the use of a method of separating liquid from a gas stream, according to which a gas stream is supplied through the inlet of the crude gas into the housing of the device according to any of the claimed variants, and it is passed through at least one separation element, while providing separating liquid droplets and draining the liquid through the outlet pipe of the separated liquid.

Предполагаемый механизм взаимодействия взвешенных капель и паровой жидкости со смачиваемой и не смачиваемой поверхностями проволок, из которых выполнены сепарационные элементы указан выше.The proposed mechanism for the interaction of suspended droplets and vapor liquid with the wetted and non-wettable surfaces of the wires from which the separation elements are made is indicated above.

Таким образом, при прохождении потока газа через заявленные устройства, либо сепарационные элементы имеет место совокупность процессов, которые обеспечивают повышение эффективности отделения паровой и капельной жидкости из потока газа и уменьшение газодинамического сопротивления сепарационных элементов:Thus, when passing a gas stream through the claimed device or separation elements, there is a set of processes that provide an increase in the efficiency of separation of steam and droplet liquid from the gas stream and a decrease in the gas-dynamic resistance of the separation elements:

- сепарация жидкости в процессе соударения взвешенных капель с проволоками сепарационных элементов за счет чего происходит изменение траектории движения капель, увеличивается вероятность их столкновения, при этом капли жидкости, имеющие плотность значительно большую, чем плотность газа, отделяются от потока газа за счет разницы масс;- liquid separation during the collision of suspended droplets with the wires of the separation elements due to which the trajectory of the droplets changes, the probability of their collision increases, while liquid droplets having a density significantly higher than the gas density are separated from the gas flow due to the mass difference;

- адсорбционное взаимодействие паровой фазы воды со смачиваемой (гидрофильной) поверхностью и паров тяжелых углеводородов с несмачиваемой (олеофильной) поверхностью проволок, из которых выполнены сепарационные элементы;- adsorption interaction of the vapor phase of water with a wettable (hydrophilic) surface and the vapor of heavy hydrocarbons with a non-wettable (oleophilic) surface of the wires from which the separation elements are made;

- межмолекулярное взаимодействие капель жидкости в процессе коалесценции;- intermolecular interaction of liquid droplets during coalescence;

- самоотвод укрупненных капель с поверхности проволоки под действием силы тяжести.- self-removal of coarse droplets from the surface of the wire under the action of gravity.

Согласно заявленному изобретению краевой угол смачивания по воде проволоки с несмачиваемой поверхностью (гидрофобной), из которой выполнены сепарационные элементы, может составлять от 120° до 173°, предпочтительно от 140° до 160°, наиболее предпочтительно от 142° до 150°, например, 146°. Поверхности со значениями краевого угла смачивания по воде более 150° называют супергидрофобными. При таких значениях краевого угла смачивания характерно очень слабое взаимодействие воды с поверхностью проволоки, капля воды на такой поверхности принимает сферическую форму с минимальной площадью контакта с поверхностью, что обеспечивает более легкий отрыв капли от поверхности. При значениях краевого угла смачивания по воды ниже 120° взаимодействие жидкости с поверхностью будет недостаточно слабым для легкого удаления капель с поверхности потоком газа. Верхняя граница определяется известными на настоящее время способами получения супергидрофобной поверхности [Boinovich et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19500-19508].According to the claimed invention, the water contact angle of a wire with a non-wettable surface (hydrophobic) from which the separation elements are made can be from 120 ° to 173 °, preferably from 140 ° to 160 °, most preferably from 142 ° to 150 °, for example 146 °. Surfaces with water contact angles greater than 150 ° are called superhydrophobic. At such values of the contact angle, a very weak interaction of water with the surface of the wire is characteristic, a drop of water on such a surface takes a spherical shape with a minimum contact area with the surface, which provides easier separation of the drop from the surface. If the water contact angle is below 120 °, the interaction of the liquid with the surface will not be weak enough to easily remove droplets from the surface with a gas stream. The upper bound is determined by currently known methods for producing a superhydrophobic surface [Boinovich et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19500-19508].

Предпочтительно, чтобы расстояние между проволокой с несмачиваемой поверхностью и соседней проволокой со смачиваемой поверхностью, из которых выполнены сепарационные элементы, на участке максимальной дистанции между ними составляло от 1 мм до 10 мм. Такое расстояние обеспечивает эффективный отвод жидкости за счет перескока капель после соударения с проволокой с несмачиваемой поверхностью на проволоку со смачиваемой поверхностью. Расстояние меньше 1 мм может привести к повышению газодинамического сопротивления за счет того, что толщина образующейся водяной пленки на проволоках со смачиваемой поверхностью составляет около 0,5 мм, увеличение расстояния более 10 мм не позволяет обеспечить эффективный перенос капель жидкости с проволоки с несмачиваемой поверхностью на проволоку со смачиваемой поверхностью.It is preferable that the distance between the wire with a non-wettable surface and the adjacent wire with a wettable surface of which the separation elements are made, in the maximum distance between them, be from 1 mm to 10 mm. This distance provides an effective drainage of the liquid due to the dropping of drops after collision with a wire with a non-wettable surface onto a wire with a wettable surface. A distance of less than 1 mm can lead to an increase in gas-dynamic resistance due to the fact that the thickness of the resulting water film on wires with a wettable surface is about 0.5 mm, an increase in the distance of more than 10 mm does not allow efficient transfer of liquid droplets from a wire with a non-wettable surface to the wire with wettable surface.

Соотношение суммарной длины проволоки с несмачиваемой поверхностью к суммарной длине проволоки со смачиваемой поверхностью в составе сепарационных элементов может варьироваться в широких пределах (от 0,2:1 до 20:1), при этом с проволокой со смачиваемой поверхностью может быть расположена по меньшей мере одна соседняя проволока с несмачиваемой поверхностью.The ratio of the total length of a wire with a non-wettable surface to the total length of a wire with a wettable surface in the composition of the separation elements can vary within wide limits (from 0.2: 1 to 20: 1), while at least one wire with a wettable surface can be located adjacent wire with non-wettable surface.

Предпочтительно, чтобы соотношение суммарной длины проволоки со смачиваемой поверхностью к суммарной длине проволоки с несмачиваемой поверхностью в сепарационном элементе составляло 1:2. Такое соотношение позволяет дополнительно увеличить эффективность улавливания жидкости, обеспечивая при этом низкое газодинамическое сопротивление сепарационных элементов.Preferably, the ratio of the total length of the wire with a wettable surface to the total length of the wire with a non-wettable surface in the separation element is 1: 2. This ratio allows you to further increase the efficiency of liquid capture, while ensuring low gas-dynamic resistance of the separation elements.

В рамках данного изобретения проволока с несмачиваемой поверхностью может быть получена любым известным способом. Поверхность такой проволоки может быть выполнена шероховатой. Известно, что повышение шероховатости гидрофобной поверхности приводит к увеличению значений краевого угла смачивания в связи с увеличением площади контакта жидкости с поверхностью. Проволока с несмачиваемой поверхностью, из которой выполнен сепарационный элемент, может быть выполнена из металла, при этом на ее поверхность нанесено гидрофобное покрытие, либо из любых других материалов, подходящих для использования в газовых сепараторах. В частности, несмачиваемая поверхность проволоки может быть получена путем нанесения на поверхность металлической проволоки неорганического покрытия, состоящего из дисперсных частиц порошка размером от 1 нм до 100 мкм с последующей химической обработкой полученной поверхности модифицирующим агентом, придающим поверхности полученного покрытия гидрофобные свойства. В качестве материала для неорганического покрытия могут использоваться как простые, так и сложные химические вещества, для которых возможно подобрать модифицирующий агент, придающий им свойство несмачиваться отделяемой жидкостью. Например, в случае отделения воды из потока газа в качестве материала для неорганического покрытия могут использоваться оксиды неметаллов и переходных металлов, в частности, оксид кремния, оксид алюминия, оксид титана. В качестве такого модифицирующего агента могут использоваться замещенные силаны (например, триметилхлорсилан, диметилдихлорсилан, триметоксисиланы с углеводородным четвертым заместителем, триэтоксисиланы с углеводородным четвертым заместителем, триметоксисиланы с перфторированным углеводородным четвертым заместителем, триэтоксисиланы с перфторированным углеводородным четвертым заместителем). Поверхности такого рода характеризуются иерархической структурой, т.е. наличием шероховатостей микронного размера, поверхность которых в свою очередь имеет шероховатости нанометрового размера. Такие особенности рельефа приводят к снижению площади контакта жидкости с поверхностью за счет реализации режима смачивания Касси-Бакстера, и характеризуются высокими значениями контактного угла смачивания. Нанесение покрытия может производиться на поверхность проволоки как до ее включения в состав сетки или сепарационного элемента, так и в составе сетки, которая затем используется для изготовления сепарационного элемента.In the framework of this invention, a wire with a non-wettable surface can be obtained by any known method. The surface of such a wire may be roughened. It is known that an increase in the roughness of a hydrophobic surface leads to an increase in the values of the contact angle due to an increase in the area of contact of the liquid with the surface. A wire with a non-wettable surface, from which the separation element is made, can be made of metal, while a hydrophobic coating is applied to its surface, or from any other materials suitable for use in gas separators. In particular, the non-wettable surface of the wire can be obtained by applying an inorganic coating to the surface of a metal wire, consisting of dispersed powder particles ranging in size from 1 nm to 100 μm, followed by chemical treatment of the obtained surface with a modifying agent, which imparts hydrophobic properties to the surface of the obtained coating. As a material for an inorganic coating, both simple and complex chemicals can be used, for which it is possible to choose a modifying agent, which gives them the ability to not be wetted by the separated liquid. For example, in the case of separation of water from a gas stream, non-metal and transition metal oxides, in particular, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, can be used as the material for the inorganic coating. As such modifying agent, substituted silanes (e.g., trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethoxysilanes with a hydrocarbon fourth substituent, triethoxysilanes with a hydrocarbon fourth substituent, trimethoxysilanes with a perfluorinated hydrocarbon fourth substituent, triethoxysilanes with a perfluorinated hydrocarbon fourth substituent) can be used as such a modifying agent. Surfaces of this kind are characterized by a hierarchical structure, i.e. the presence of micron-sized roughnesses, the surface of which, in turn, has nanometer-sized roughnesses. Such features of the relief lead to a decrease in the area of contact between the liquid and the surface due to the implementation of the Cassie-Baxter wetting mode, and are characterized by high contact wetting angles. The coating can be applied to the surface of the wire both before it is included in the composition of the mesh or separation element, and as part of the mesh, which is then used to make the separation element.

Проволоки со смачиваемой поверхностью, из которой выполнен сепарационный элемент, могут быть выполнены из металла, модифицированы любым известным способом получения хорошо смачиваемых поверхностей, в частности, обработкой металлической проволоки кислородной плазмой, травлением поверхности металлической проволоки в неорганических или органических кислотах, или же нанесением слоя нерастворимого в воде полиэлектролита (полимера, содержащего функциональные группы, образующие катионы или анионы при взаимодействии с водой), либо может быть выполнена из других материалов, подходящих для использования в газовых сепараторах, например, из полимерной нити, имеющей незначительный коэффициент линейного расширения.The wires with a wettable surface from which the separation element is made can be made of metal, modified by any known method of producing well-wettable surfaces, in particular, by treating a metal wire with oxygen plasma, etching the surface of a metal wire in inorganic or organic acids, or by applying a layer of insoluble in water, a polyelectrolyte (a polymer containing functional groups that form cations or anions when interacting with water), or can be made of other materials suitable for use in gas separators, for example, from a polymer filament having an insignificant coefficient of linear expansion.

Для изготовления сеток могут использоваться как прямые, так и предварительно гофрированные проволоки.For the manufacture of nets, both straight and pre-corrugated wires can be used.

Устройство для отделения жидкости из потока газа может содержать по меньшей мере один теплообменный элемент, установленный либо между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом, либо между сепарационным элементом и выходом очищенного газа, либо внутри сепарационного элемента. Теплообменный элемент охлаждается за счет циркуляции хладагента и имеет температуру ниже температуры входящего газового потока.A device for separating liquid from a gas stream may comprise at least one heat exchange element installed either between the raw gas inlet pipe and the separation element, or between the separation element and the purified gas outlet, or inside the separation element. The heat exchange element is cooled by circulation of the refrigerant and has a temperature below the temperature of the incoming gas stream.

В случае установки теплообменного элемента между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом поток газа контактирует с теплообменным элементом, на котором происходит конденсация паров жидкости из потока газа, рост, а также коалесценция взвешенных в потоке газа капель, также возможно частичное отделение крупных капель за счет гравитации, затем поток газа с укрупненными взвешенными каплями жидкости взаимодействует с сепарационным элементом, на котором происходит отделение капель жидкости из потока газа, отвод отделяемой жидкости через патрубок выхода отделенной жидкости, а очищенный газ выводится через патрубок выхода очищенного газа.In the case of installing a heat exchange element between the raw gas inlet pipe and the separation element, the gas stream contacts the heat exchange element, on which condensation of liquid vapor from the gas stream occurs, growth, as well as coalescence of droplets suspended in the gas stream, partial separation of large drops due to gravity is also possible then the gas stream with coarse suspended droplets of liquid interacts with the separation element, on which the liquid droplets are separated from the gas stream, the separated liquid is discharged through the outlet of the separated liquid, and the purified gas is discharged through the outlet of the purified gas.

При установке теплообменного элемента внутри сепарационного элемента холодная поверхность теплообменного элемента контактирует с поверхностью сепарационного элемента и охлаждает его, что приводит не только к охлаждению потока газа при контакте с теплообменным элементом как указано выше, но и к охлаждению самого сепарационного элемента, что обеспечивает дополнительную конденсацию паровой жидкости на поверхности сепарационного элемента, укрупнение капель, что ускоряет процесс отделения жидкости из потока газа.When a heat-exchange element is installed inside the separation element, the cold surface of the heat-exchange element contacts the surface of the separation element and cools it, which leads not only to a cooling of the gas flow upon contact with the heat-exchange element as described above, but also to cooling of the separation element itself, which provides additional steam condensation liquid on the surface of the separation element, enlargement of droplets, which accelerates the process of separation of the liquid from the gas stream.

В случае установки теплообменного элемента между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа в одном варианте обеспечивается дополнительная конденсация на поверхности теплообменного элемента за счет охлаждения паровой жидкости и укрупнение капель жидкости, не отделившейся при прохождении потока газа через сепарационный элемент; в другом варианте после прохождения сепарационных элементов поток очищенного газа взаимодействует с горячим теплообменным элементом, что приводит к повышению температуры очищенного газа, снижает его насыщенность парами жидкости и тем самым дополнительно способствует исключению образования новых капель жидкости в потоке очищенного газа, направляемого потребителю после газового сепаратора.In the case of installing a heat exchange element between the separation element and the outlet of the purified gas outlet, in one embodiment, additional condensation is provided on the surface of the heat exchange element due to cooling of the vapor liquid and enlargement of liquid droplets that did not separate when the gas stream passed through the separation element; in another embodiment, after passing through the separation elements, the stream of purified gas interacts with the hot heat-exchange element, which leads to an increase in the temperature of the purified gas, reduces its saturation with liquid vapor and thereby further eliminates the formation of new drops of liquid in the stream of purified gas sent to the consumer after the gas separator.

Поверхность холодного теплообменного элемента может быть гидрофобной, что позволяет предотвратить образование пленки жидкости на его поверхности, повышает эффективность теплоотвода за счет конденсации в капельном режиме, а также интенсифицирует конденсацию жидкости из потока газа. Гидрофобные свойства поверхности холодного теплообменного устройства обеспечивают также устойчивость к отложениям гидратов на поверхности теплообменного элемента. В этом случае появившиеся зародыши (частицы) гидрата не удерживаются на поверхности, сносятся потоком газа и разлагаются, образуя капельную жидкость, которая отделяется сепарационным элементом, расположенным между теплообменным элементом и патрубком выхода очищенного газа.The surface of the cold heat exchange element can be hydrophobic, which helps prevent the formation of a liquid film on its surface, increases the efficiency of heat removal due to condensation in the drip mode, and also intensifies the condensation of liquid from the gas stream. The hydrophobic surface properties of the cold heat exchanger also provide resistance to hydrate deposits on the surface of the heat exchange element. In this case, the resulting hydrate nuclei (particles) are not retained on the surface, are carried away by the gas flow and decompose, forming a droplet liquid, which is separated by a separation element located between the heat exchange element and the outlet of the purified gas.

В качестве теплообменных элементов могут использоваться теплообменные устройства любых известных типов (испаритель, радиатор, конденсатор, рекуператор, микротеплообменник, градирня, калорифер, экономайзер), либо любой тип охлаждающей секции с внешним холодильным циклом.As heat exchange elements, heat exchangers of any known types can be used (evaporator, radiator, condenser, recuperator, microheat exchanger, cooling tower, air heater, economizer), or any type of cooling section with an external refrigeration cycle.

Для обеспечения предварительной конденсации паровой и капельной жидкости поток газа может быть предварительно охлажден перед подачей в корпус устройства для отделения жидкости из потока газа.To ensure precondensation of the vapor and droplet liquid, the gas stream can be pre-cooled before being fed to the device housing for separating the liquid from the gas stream.

Поток газа также может быть разделен на два потока, один из которых предварительно направлен на охлаждение и затем подан в корпус устройства для отделения жидкости из потока газа одновременно со вторым (неохлажденным) потоком газа. В результате смешения двух потоков газа с разной температурой обеспечивается охлаждение газа и интенсификация процесса конденсации паровой и капельной жидкости в потоке газа.The gas stream can also be divided into two streams, one of which is preliminarily directed to cooling and then fed into the casing of the device for separating liquid from the gas stream simultaneously with the second (uncooled) gas stream. As a result of mixing two gas streams with different temperatures, the gas is cooled and the condensation process of steam and droplet liquid in the gas stream is intensified.

Устройство для отделения жидкости из потока газа может содержать между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа дополнительный сепарационный элемент, состоящий из сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, это позволяет дополнительно скоалесцировать и отделить из потока газа капли воды, предварительно скоалесцированные, но не отделенные на первом сепарационном элементе.A device for separating liquid from a gas stream may contain, between the separation element and the outlet of the purified gas outlet, an additional separation element consisting of a mesh made of wire with a wettable surface, this allows additionally coalescing and separating water droplets previously coalesced but not separated from the gas stream on the first separation element.

Устройство для отделения жидкости из потока газа может дополнительно содержать между сепарационным элементом и выходом очищенного газа по меньшей мере один центробежный сепарационный элемент, выполненный, например, в виде минициклонов. Центробежные сепарационные элементы обеспечивают отделение укрупненных капель жидкости, которые не отделились при прохождении сепарационного элемента, выполненного из проволоки со смачиваемой поверхностью и проволоки с несмачиваемой поверхностью.The device for separating liquid from the gas stream may further comprise between the separation element and the outlet of the purified gas at least one centrifugal separation element, made, for example, in the form of minicyclones. Centrifugal separation elements provide for the separation of coarse liquid droplets that did not separate when passing through a separation element made of wire with a wettable surface and wire with a non-wettable surface.

В устройстве для отделения жидкости из потока газа между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом может быть установлен вводной распределительный элемент. Вводной распределительный элемент обеспечивает равномерное распределение потока газа по сечению сепаратора, а также прием в объем сепаратора жидкостных пробок, размер которых много превосходит размер взвешенных в потоке газа частиц жидкости, и их быстрое отделение от потока газа. В качестве вводного распределительного элемента могут выступать, в частности, клиновидное или тангенциальное устройства. Использование, например, вводного распределительного элемента с патрубком тангенциального ввода приводит к отделению наиболее крупных капель взвешенной в потоке газа жидкости под действием центробежных сил перед прохождением потока газа через сепарационные элементы.In the device for separating liquid from the gas stream between the inlet pipe of the raw gas and the separation element can be installed inlet distribution element. The inlet distribution element ensures uniform distribution of the gas flow over the separator cross section, as well as the reception of liquid plugs in the separator volume, the size of which is much larger than the size of the liquid particles suspended in the gas flow, and their rapid separation from the gas flow. In particular, a wedge-shaped or tangential device can act as an input distribution element. The use of, for example, an inlet distribution element with a tangential inlet pipe leads to the separation of the largest drops of liquid suspended in the gas stream under the action of centrifugal forces before the gas stream passes through the separation elements.

Устройство для отделения жидкости из потока газа может содержать между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом дополнительный сепарационный элемент, выполненный в виде жалюзийного (пластинчатого) каплеуловителя, который предназначен для отделения взвешенных в потоке газа капель жидкости с размером от 10 мкм до 40 мкм. Отделение капель жидкости с помощью жалюзийных каплеуловителей происходит за счет разности плотности жидкости и газа путем направления потока газа по искривленной траектории, в результате чего капли жидкости, имеющие плотность значительно большую, чем плотность газа, отделяются от потока газа.A device for separating liquid from a gas stream may contain, between the raw gas inlet pipe and the separation element, an additional separation element made in the form of a louvered (plate) droplet eliminator, which is designed to separate liquid droplets suspended in the gas stream from 10 μm to 40 μm in size. The separation of liquid droplets using louvre droplet eliminators occurs due to the difference in the density of the liquid and gas by directing the gas flow along a curved path, as a result of which liquid droplets having a density significantly higher than the gas density are separated from the gas stream.

Использование вводного распределительно элемента и пластинчатого (жалюзийного) сепарационного элемента позволяет предварительно отделить крупные капли жидкости из потока газа, а затем на сепарационном элементе, выполненном из проволоки с несмачиваемой поверхностью и проволоки со смачиваемой поверхностью, отделить более мелкие взвешенные капли и паровую жидкость.The use of an inlet distribution element and a plate (louvre) separation element allows preliminary separation of large liquid droplets from a gas stream, and then, on a separation element made of wire with a non-wettable surface and a wire with a wettable surface, to separate smaller suspended droplets and vapor liquid.

В связи с тем, что каждый тип сепарационных элементов в составе устройства для отделения жидкости из потока газа характеризуется разной производительностью, размером улавливаемых капель, газодинамическим сопротивлением, устройство для отделения жидкости из потока газа может включать различные комбинации сепарационного элемента, выполненного из проволоки со смачиваемой поверхностью и проволоки с несмачиваемой поверхностью, с дополнительными сепарационными, теплообменными или другими элементами для отделения жидкости из потока газа.Due to the fact that each type of separation elements in a device for separating liquid from a gas stream is characterized by a different performance, droplet size, gas-dynamic resistance, a device for separating liquid from a gas stream can include various combinations of a separation element made of wire with a wettable surface and wire with non-wettable surface, with additional separation, heat transfer or other elements for separating liquid from the gas stream.

В связи с тем, что любые сепарационные элементы требуют периодического технического обслуживания, устройство для отделения жидкости из потока газа может включать отверстие или патрубок для установки и демонтажа сепарационных элементов.Due to the fact that any separation elements require periodic maintenance, the device for separating liquid from the gas stream may include a hole or pipe for installing and removing the separation elements.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.

На фигуре 1 в качестве примера осуществления настоящего изобретения схематично представлена конструкция устройства для отделения жидкости из потока газа, где:Figure 1 as an example implementation of the present invention schematically shows the design of a device for separating liquid from a gas stream, where:

1 - корпус устройства;1 - device body;

2 - патрубок входа неочищенного газа;2 - pipe inlet of the crude gas;

3 - патрубок выхода очищенного газа;3 - outlet pipe for purified gas;

4 - патрубок выхода отделенной жидкости;4 - outlet pipe of the separated liquid;

5 - сепарационный элемент.5 - separation element.

На фигуре 2 представлено взаимное расположение слоев сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и слоя сетки, выполненного из проволоки со смачиваемой поверхностью.The figure 2 shows the relative position of the layers of the mesh made of wire with a non-wettable surface, and the layer of mesh made of wire with a wettable surface.

На фигуре 3 показана конфигурация, когда слои сетки из проволоки с несмачиваемой поверхностью и слой сетки из проволоки со смачиваемой поверхностью уложены вместе и свернуты.Figure 3 shows the configuration when the wire mesh layers with a non-wettable surface and the wire mesh layer with a wettable surface are stacked and rolled up.

На фигуре 4 показана конфигурация, когда слои сетки из проволоки с несмачиваемой поверхностью и слой сетки из проволоки со смачиваемой поверхностью уложены вместе и скручены в рулон, где:Figure 4 shows the configuration when the wire mesh layers with a non-wettable surface and the wire mesh layer with a wettable surface are laid together and twisted into a roll, where:

6 - сетка, выполненная из проволоки с несмачиваемой поверхностью;6 - mesh made of wire with a non-wettable surface;

7 - сетка, выполненная из проволоки со смачиваемой повехностью.7 - mesh made of wire with wetted surface.

На фигурах 5-7 приведены зависимости изменения значений коэффициента сепарации при увеличении эквивалентной скорости потока газа при использовании устройств с различными типами сепарационных элементов, где:Figures 5-7 show the dependence of the changes in the separation coefficient with an increase in the equivalent gas flow rate when using devices with various types of separation elements, where:

8 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью и два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью;8 shows the dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element comprising one layer of a mesh made of wire with a wettable surface and two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface;

9 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий слои сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью;9 shows the dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element including layers of a mesh made of wire with a wettable surface;

10 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью и два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, при этом между указанным сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа установлен дополнительный сепарационный элемент, слои сетки которого выполнены из проволоки со смачиваемой поверхностью;10 - dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element comprising one layer of a mesh made of wire with a wettable surface and two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface, between the specified separation element and the outlet pipe of the purified gas an additional separation element is installed, the mesh layers of which are made of wire with a wettable surface;

11 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий слои сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, при этом между указанным сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа установлен дополнительный сепарационный элемент, слои сетки которого выполнены из проволоки со смачиваемой поверхностью;11 - dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element, including layers of a mesh made of wire with a wettable surface, while an additional separation is installed between the specified separation element and the outlet of the purified gas an element whose mesh layers are made of wire with a wettable surface;

12 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью и два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, при этом между входом неочищенного газа и указанным сепарационным элементом установлен теплообменный элемент, на поверхность которого нанесено гидрофобное покрытие;12 - dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element comprising one layer of a mesh made of wire with a wettable surface and two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface, between the inlet of the crude gas and the specified separation element, a heat exchange element is installed on the surface of which a hydrophobic coating is applied;

13 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью и два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, при этом между входом неочищенного газа и указанным сепарационным элементом установлен теплообменный элемент;13 - dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element comprising one layer of a mesh made of wire with a wettable surface and two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface, a heat exchange element is installed between the raw gas inlet and said separation element;

14 - зависимость значений коэффициента сепарации от эквивалентной скорости потока газа при использовании устройства для отделения жидкости из потока газа, содержащего сепарационный элемент, включающий слои сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, при этом между входом неочищенного газа и указанным сепарационным элементом установлен теплообменный элемент.14 shows the dependence of the values of the separation coefficient on the equivalent gas flow rate when using a device for separating liquid from a gas stream containing a separation element including layers of a mesh made of wire with a wettable surface, and a heat-exchange element is installed between the inlet of the raw gas and the specified separation element.

Устройство для отделения жидкости из потока газа включает корпус 1 с патрубками входа неочищенного газа 2, выхода очищенного газа 3 и выхода отделенной жидкости 4, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент 5, который включает по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью. В одном из вариантов сепарационный элемент включает сетку, выполненную по меньшей мере из одной проволоки с несмачиваемой поверхностью и по меньшей мере из одной проволоки со смачиваемой поверхностью. В другом варианте сепарационный элемент включает каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволок с несмачиваемой поверхностью и проволок со смачиваемой поверхностью, при этом рядом со струной, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, расположена по меньшей мере одна соседняя струна, выполненная из проволоки с несмачиваемой поверхностью.A device for separating liquid from a gas stream includes a housing 1 with nozzles for the inlet of the crude gas 2, the outlet of the purified gas 3 and the outlet of the separated liquid 4, at least one separation element 5 is installed inside the housing between the nozzle of the crude gas inlet and the outlet of the purified gas, 5 which includes at least one layer of mesh made of wire with a non-wettable surface, and at least one layer of mesh made of wire with a wettable surface. In one embodiment, the separation element includes a mesh made of at least one wire with a non-wettable surface and at least one wire with a wettable surface. In another embodiment, the separation element includes a frame with strings stretched in it, made of wires with a non-wettable surface and wires with a wettable surface, while at least one adjacent string made of wire with a wetted surface is located next to a string made of wire with a wettable surface non-wettable surface.

Приведенные ниже примеры служат для иллюстрации изобретения, но не должны рассматриваться, как ограничивающие изобретение.The following examples serve to illustrate the invention, but should not be construed as limiting the invention.

Пример 1. Эффективность отделения жидкости из потока газа оценивали при сравнении результатов испытаний использования заявленного устройства для отделения жидкости из потока газа, сепарационный элемент которого включает сетку, выполненную из одного слоя проволоки со смачиваемой поверхностью и двух слоев проволоки с несмачиваемой поверхностью, и устройства, сепарационный элемент которого включает сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью. Сетка из проволоки с несмачиваемой поверхностью представляет собой рукавную сетку, выполненную из проволоки из нержавеющей стали с нанесенным гидрофобным покрытием. Для гидрофобного покрытия проводят обработку сетки в присутствии купона-свидетеля. Сетку дважды промывают ацетоном и этанолом для очистки поверхности (обезжиривания), затем сматывают в рулон диаметром 220-240 мм (длина сетки в рулоне составила около 100 м), помещают в реактор и заливают этанолом из расчета около 4,5 л этанола на 100 м сетки. Далее, последовательно добавляют тетраэтоксисилан (из расчета около 32,6 мл на 100 м сетки) и гексадецилтриметоксисилан (из расчета около 21,1 мл на 100 м сетки), после чего к смеси добавляют 25% водный раствор аммиака (из расчета 810 мл на 100 м сетки). Указанные операции проводят при интенсивном перемешивании в реакторе посредством циркуляции жидкости с помощью перистальтического насоса. После добавления всех компонентов реакционную смесь нагревают до 60°С и выдерживают час при данной температуре. После отделения обработанной сетки от реакционной смеси и промывки дистиллированной водой получают сетку с силанизированной поверхностью, которую высушивают при температуре 100°С в течение 5 часов. Степень гидрофобизации поверхности оценивают с помощью купона-свидетеля из нержавеющей стали. Значение краевого угла смачивания по воде в данном случае составило 150°, что существенно превышает краевой угол смачивания на любых гладких подложках (например, политетрафторэтилен характеризуется краевым углом смачивания 114°-118°) и свидетельствует об образовании супергидрофобного покрытия на нержавеющей стали. После обработки сетку гофрируют с шагом гофрирования около 2 мм.Example 1. The efficiency of separating liquid from a gas stream was evaluated by comparing the test results of using the inventive device for separating liquid from a gas stream, the separation element of which includes a mesh made of one layer of wire with a wettable surface and two layers of wire with a non-wettable surface, and a device the element of which includes a mesh made of wire with a wettable surface. The wire mesh with non-wettable surface is a wire mesh made of stainless steel wire with a hydrophobic coating. For hydrophobic coating, the mesh is processed in the presence of a witness coupon. The grid is washed twice with acetone and ethanol to clean the surface (degreasing), then wound into a roll with a diameter of 220-240 mm (the length of the grid in a roll was about 100 m), placed in a reactor and filled with ethanol at the rate of about 4.5 l of ethanol per 100 m the grid. Next, tetraethoxysilane (at a rate of about 32.6 ml per 100 m of a grid) and hexadecyltrimethoxysilane (at a rate of about 21.1 ml per 100 m of a grid) are added sequentially, after which a 25% aqueous ammonia solution (at a rate of 810 ml per 100 m net). These operations are carried out with vigorous stirring in the reactor by circulating a liquid using a peristaltic pump. After adding all the components, the reaction mixture is heated to 60 ° C and held for an hour at this temperature. After separating the treated mesh from the reaction mixture and washing with distilled water, a silanized surface mesh is obtained, which is dried at a temperature of 100 ° C. for 5 hours. The degree of surface hydrophobization is assessed using a stainless steel witness coupon. The value of the water contact angle in this case was 150 °, which significantly exceeds the contact angle on any smooth substrates (for example, polytetrafluoroethylene has a contact angle of 114 ° -118 °) and indicates the formation of a superhydrophobic coating on stainless steel. After processing, the mesh is corrugated with a corrugation step of about 2 mm.

В качестве сетки из проволоки со смачиваемой поверхностью использовали рукавную сетку из нержавеющей стали шириной 84 мм, гофрированную с шагом гофрирования 2 мм, обезжиренную последовательной промывкой в ацетоне и этаноле.A wire mesh made of stainless steel 84 mm wide, corrugated with a corrugation step of 2 mm, degreased by successive washing in acetone and ethanol was used as a wire mesh with a wettable surface.

Из подготовленных указанными способами сеток были собраны сепарационные элементы, плотность укладки сеток составила около 300 кг/м3. Первый сепарационный элемент включает три чередующихся слоя сетки (из проволоки с несмачиваемой поверхностью/ из проволоки со смачиваемой поверхностью/ из проволоки с несмачиваемой поверхностью), уложенных как показано на фигуре 3. Второй сепарационный элемент включает сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью, аналогичен по размеру первому сепарационному элементу.Separation elements were assembled from the grids prepared by the indicated methods, the density of the grid laying was about 300 kg / m 3 . The first separation element includes three alternating layers of mesh (wire with a non-wettable surface / wire with a wettable surface / wire with a non-wettable surface) laid as shown in figure 3. The second separation element includes a mesh made of wire with a wettable surface, similar to size of the first separation element.

Первый сепарационный элемент устанавливают в устройство, включающее корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, горизонтальной конструкции. Через устройство пропускают поток газа и оценивают эффективность по средним значениям содержания капельной жидкости на входе и выходе газового сепаратора. Из полученных значений определяют, как изменяется коэффициент сепарации в зависимости от изменения эквивалентной скорости потока газа.The first separation element is installed in a device including a housing with nozzles for the inlet of the crude gas, the outlet of the purified gas and the outlet of the separated liquid, horizontal design. A gas stream is passed through the device and the efficiency is estimated by the average values of the droplet liquid content at the inlet and outlet of the gas separator. From the obtained values, it is determined how the separation coefficient changes depending on the change in the equivalent gas flow rate.

Коэффициент сепарации определяют по формуле:The separation coefficient is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Vc - объем жидкости в дренаже, мл; Qф - производительность форсунки, мл/мин; tэ - время эксперимента.where V c is the volume of fluid in the drainage, ml; Q f - nozzle productivity, ml / min; t e is the experiment time.

Эквивалентная скорость потока газа определяется по формуле:The equivalent gas flow rate is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Qг - расход газа, м3/ч (н.у.); S - площадь сечения сепарационной насадки, м2; 3600 - коэффициент пересчета для получения размерности скорости м/с.where Q g - gas flow, m 3 / h (n.o.); S is the cross-sectional area of the separation nozzle, m 2 ; 3600 - conversion factor to obtain the speed dimension m / s.

Аналогично оценивали эффективность отделения жидкости из потока газа, пропускаемого через устройство, в котором был установлен второй сепарационный элемент, включающий слои сетки, выполненные из проволоки со смачиваемой поверхностью.Similarly, the efficiency of separating liquid from a gas stream passing through a device in which a second separation element was installed, including mesh layers made of wire with a wettable surface, was evaluated.

Полученные результаты представлены на фигуре 5, на которой видно, что для кривой 9 наблюдается резкое падение значений коэффициента сепарации при увеличении эквивалентной скорости потока газа по сравнению с кривой 8.The results are presented in figure 5, which shows that for curve 9 there is a sharp drop in the values of the separation coefficient with an increase in the equivalent gas flow rate compared to curve 8.

Пример 2. Эффективность отделения жидкости из потока газа оценивали при использовании заявленного устройства для отделения жидкости из вертикального потока газа, сепарационный элемент которого включает сетку, выполненную из одного слоя проволоки со смачиваемой поверхностью и двух слоев проволоки с несмачиваемой поверхностью, и устройства, сепарационный элемент которого включает сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью, при этом между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа обоих устройств установлен дополнительный сепарационный элемент, включающий сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью.Example 2. The efficiency of separating liquid from a gas stream was evaluated using the inventive device for separating liquid from a vertical gas stream, the separation element of which includes a grid made of one layer of wire with a wettable surface and two layers of wire with a non-wettable surface, and a device whose separation element is includes a grid made of wire with a wettable surface, while between the separation element and the outlet of the purified gas outlet of both devices an additional separation element is installed, including a grid made of wire with a wettable surface.

Подготовка сеток и сборка сепарационных элементов проводилась аналогично указанным в примере 1.The preparation of grids and the assembly of separation elements was carried out similarly to those indicated in example 1.

Для сравнения эффективности отделения жидкости поток газа пропускают через указанные устройства и оценивают изменение значений коэффициента сепарации в зависимости от изменения эквивалентной скорости потока газа согласно формулам (1) и (2).To compare the efficiency of liquid separation, a gas stream is passed through these devices and the change in the values of the separation coefficient is evaluated depending on the change in the equivalent gas flow rate according to formulas (1) and (2).

Полученные результаты испытаний представлены на фигуре 6, из которой видно, что для кривой 11 наблюдается резкое падение значений коэффициента сепарации при увеличении эквивалентной скорости потока газа по сравнению с кривой 10.The test results obtained are presented in figure 6, which shows that for curve 11 there is a sharp drop in the values of the separation coefficient with an increase in the equivalent gas flow rate compared to curve 10.

Анализ полученных данных в обоих приведенных примерах показывает, что при использовании в составе сепарационного элемента сетки, выполненной только из проволоки со смачиваемой поверхностью (кривые 9 и 11), наблюдается резкое падение коэффициента сепарации капельной жидкости при повышении эквивалентной скорости газа. При использовании же в составе сепарационного элемента сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью и проволоки с несмачиваемой поверхностью, падение коэффициента сепарации капельной жидкости при повышении эквивалентной скорости газа более пологое (кривые 8 и 10), что указывает на то, что отделение капельной жидкости из потока газа происходит более эффективно.An analysis of the data obtained in both examples shows that when using a mesh composed of only a wire with a wettable surface as a part of the separation element (curves 9 and 11), a sharp drop in the separation coefficient of the dropping liquid is observed with an increase in the equivalent gas velocity. When using a mesh made of a wire with a wettable surface and a wire with a non-wettable surface as a part of the separation element, the drop in the separation coefficient of droplet liquid decreases more gently with an increase in the equivalent gas velocity (curves 8 and 10), which indicates that the drop liquid is separated from gas flow is more efficient.

Пример 3. Эффективность отделения жидкости из потока газа оценивали при сравнении изменения значений коэффициента сепарации в зависимости от изменения эквивалентной скорости потока газа, рассчитанных по формулам (1) и (2).Example 3. The efficiency of separation of the liquid from the gas stream was evaluated by comparing the changes in the values of the separation coefficient depending on the change in the equivalent gas flow rate calculated by formulas (1) and (2).

Первое устройство включает комбинацию теплообменного элемента и сепарационного элемента, содержащего два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и слой сетки, выполненный из проволоки со смачиваемой поверхностью, при этом слои уложены как показано на фигуре 3.The first device includes a combination of a heat exchange element and a separation element containing two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface, and a mesh layer made of wire with a wettable surface, the layers being laid as shown in figure 3.

Второе устройство включает комбинацию теплообменного элемента, на поверхность которого нанесено гидрофобное покрытие, и сепарационного элемента, содержащего два слоя сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и слой сетки, выполненный из проволоки со смачиваемой поверхностью, при этом слои уложены как показано на фигуре 3.The second device includes a combination of a heat-exchange element, on the surface of which a hydrophobic coating is applied, and a separation element containing two layers of a mesh made of wire with a non-wettable surface, and a mesh layer made of wire with a wettable surface, the layers being laid as shown in figure 3 .

Третье устройство включает комбинацию теплообменного элемента и сепарационного элемента, содержащего сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью.The third device includes a combination of a heat exchange element and a separation element containing a mesh made of wire with a wettable surface.

Подготовка сеток и сборка сепарационных элементов аналогична указанным в примере 1. Нанесение гидрофобного покрытия на поверхность теплообменного элемента проводилось аналогично процессу гидрофобизации поверхности сетки по примеру 1.The preparation of grids and the assembly of separation elements is similar to those indicated in example 1. The application of a hydrophobic coating on the surface of the heat exchange element was carried out similarly to the process of hydrophobization of the surface of the grid in example 1.

Полученные результаты испытаний представлены на фигуре 7. Из представленных зависимостей видно, что использование в составе устройства для отделения жидкости из потока газа сепарационного элемента, содержащего слои сетки, выполненные из проволок со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями (кривая 13), приводит к повышению значений коэффициента сепарации по сравнению с устройством, сепарационный элемент которого содержит сетку, выполненную только из проволоки со смачиваемой поверхностью (кривая 14). Гидрофобизация поверхности теплообменного элемента также приводит к повышению значений коэффициента сепарации (кривая 12).The obtained test results are shown in figure 7. From the presented dependencies it is seen that the use of a separating element containing mesh layers made of wires with wettable and non-wettable surfaces as a part of the device for separating liquid from the gas stream (curve 13) leads to an increase in the values of the separation coefficient compared with a device whose separation element contains a grid made only of wire with a wettable surface (curve 14). Hydrophobization of the surface of the heat exchange element also leads to an increase in the values of the separation coefficient (curve 12).

Увеличение значений коэффициента сепарации заявленных устройств и сепарационных элементов по сравнению со значениями коэффициента сепарации при использовании устройств, сепарационные элементы которых включают сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью, при увеличении эквивалентной скорости потока газа позволяет сделать вывод об увеличении эффективности отделения жидкости из потока газа и уменьшении газодинамического сопротивления сепарационных элементов потоку газа.An increase in the values of the separation coefficient of the claimed devices and separation elements compared to the values of the separation coefficient when using devices whose separation elements include a mesh made of wire with a wettable surface, with an increase in the equivalent gas flow rate allows us to conclude that the efficiency of liquid separation from the gas stream is increased and reducing the gas-dynamic resistance of the separation elements to the gas flow.

В связи с тем, что механизм взаимодействия капельной и паровой жидкости со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями аналогичен как для сепарационных элементов, которые содержат слои сеток, выполненных из проволок со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями, так и для сепарационных элементов, включающих сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью и проволоки с несмачиваемой поверхностью, либо каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволок со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями, представленные примеры подтверждают достижение технического результата при использовании заявленных вариантов сепарационных элементов для отделения жидкости из потока газа и заявленных вариантов устройств для отделения жидкости из потока газа.Due to the fact that the mechanism of interaction of the droplet and steam liquid with wettable and non-wettable surfaces is similar for separation elements that contain layers of nets made of wires with wettable and non-wettable surfaces, and for separation elements that include a mesh made of wire with wettable surface and wire with a non-wettable surface, or a frame with strings stretched in it made of wires with a wettable and non-wettable surface, the presented examples confirm the achievement of the technical result when using the claimed options for separation elements for separating liquid from a gas stream and the claimed variants of devices for separating liquid from the gas stream.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности отделения парообразной и капельной жидкости из потока газа и уменьшение газодинамического сопротивления сепарационных элементов, что, в свою очередь приводит к улучшению тепломассообмена между потоком газа и сепарационными элементами.Thus, the claimed technical solution provides an increase in the efficiency of separation of vaporous and dropping liquid from the gas stream and a decrease in the gas-dynamic resistance of the separation elements, which, in turn, leads to an improvement in heat and mass transfer between the gas stream and the separation elements.

Claims (34)

1. Устройство для отделения жидкости из потока газа, включающее корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью.1. A device for separating liquid from a gas stream, including a housing with nozzles for the inlet of the crude gas, outlet of the purified gas and the outlet of the separated liquid, while at least one separation element is installed inside the housing between the nozzle of the crude gas inlet and the outlet of the purified gas, which includes at least one layer of mesh made of wire with a wettable surface, and at least one layer of mesh made of wire with a wettable surface. 2. Устройство для отделения жидкости из потока газа по п. 1, в котором слои сетки, выполненные из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и слои сетки, выполненные из проволоки со смачиваемой поверхностью, чередуются.2. A device for separating liquid from a gas stream according to claim 1, wherein the grid layers made of wire with a non-wettable surface and the mesh layers made of wire with a wettable surface are alternated. 3. Устройство для отделения жидкости из потока газа по п. 1, в котором по меньшей мере один слой сетки, выполненный из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненный из проволоки со смачиваемой поверхностью, уложены в рулон.3. A device for separating liquid from a gas stream according to claim 1, wherein at least one layer of the mesh made of wire with a non-wettable surface, and at least one layer of the mesh made of wire with a wettable surface, is laid in a roll. 4. Устройство для отделения жидкости из потока газа, включающее корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает сетку, выполненную по меньшей мере из одной проволоки с несмачиваемой поверхностью и по меньшей мере из одной проволоки со смачиваемой поверхностью.4. A device for separating liquid from a gas stream, including a housing with nozzles for the inlet of the crude gas, outlet of the purified gas and the outlet of the separated liquid, while at least one separation element is installed inside the housing between the nozzle of the crude gas inlet and the outlet of the purified gas, which includes a mesh made of at least one wire with a non-wettable surface and at least one wire with a wettable surface. 5. Устройство для отделения жидкости из потока газа по п. 4, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью и проволока со смачиваемой поверхностью сплетены вместе.5. A device for separating liquid from a gas stream according to claim 4, in which a wire with a non-wettable surface and a wire with a wettable surface are woven together. 6. Устройство для отделения жидкости из потока газа по п. 4, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью и проволока со смачиваемой поверхностью спутаны между собой и спрессованы.6. A device for separating a liquid from a gas stream according to claim 4, wherein the wire with a non-wettable surface and a wire with a wettable surface are tangled and pressed together. 7. Устройство для отделения жидкости из потока газа, включающее корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода отделенной жидкости, при этом внутри корпуса между патрубком входа неочищенного газа и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один сепарационный элемент, который включает каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволок с несмачиваемой поверхностью и проволок со смачиваемой поверхностью, при этом рядом со струной, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, расположена по меньшей мере одна соседняя струна, выполненная из проволоки с несмачиваемой поверхностью.7. A device for separating liquid from a gas stream, including a housing with nozzles for the inlet of the crude gas, outlet of the purified gas and the outlet of the separated liquid, while at least one separation element is installed inside the housing between the nozzle of the crude gas inlet and the outlet of the purified gas, which includes a frame with strings stretched in it made of wires with a non-wettable surface and wires with a wettable surface, while at least one adjacent string made of wire with a non-wettable surface is located next to a string made of wire with a wettable surface. 8. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором краевой угол смачивания по воде проволоки с несмачиваемой поверхностью составляет от 120° до 173°.8. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which the wetting angle of water wire with a non-wettable surface is from 120 ° to 173 °. 9. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором расстояние между проволокой с несмачиваемой поверхностью и соседней проволокой со смачиваемой поверхностью на участке максимальной дистанции между ними составляет от 1 мм до 10 мм.9. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which the distance between the wire with a non-wettable surface and the adjacent wire with a wettable surface at the maximum distance between them is from 1 mm to 10 mm. 10. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором соотношение суммарной длины проволоки со смачиваемой поверхностью к суммарной длине проволоки с несмачиваемой поверхностью в сепарационном элементе составляет 1:2.10. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which the ratio of the total length of the wire with a wettable surface to the total length of the wire with a non-wettable surface in the separation element is 1: 2. 11. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором несмачиваемая поверхность проволоки выполнена шероховатой.11. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which the non-wettable surface of the wire is roughened. 12. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью выполнена из металла, при этом на ее поверхность нанесено гидрофобное покрытие.12. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which a wire with a non-wettable surface is made of metal, while a hydrophobic coating is applied to its surface. 13. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором смачиваемая проволока выполнена из металла.13. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which a wettable wire is made of metal. 14. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, которое содержит по меньшей мере один теплообменный элемент, установленный в корпусе между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом.14. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, which contains at least one heat exchange element installed in the housing between the raw gas inlet pipe and the separation element. 15. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, которое содержит по меньшей мере один теплообменный элемент, установленный в корпусе между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа.15. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, which contains at least one heat exchange element mounted in the housing between the separation element and the outlet pipe of the purified gas. 16. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, которое содержит по меньшей мере один теплообменный элемент, установленный внутри сепарационного элемента с обеспечением контакта поверхности теплообменного элемента и сепарационного элемента.16. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, which contains at least one heat exchange element mounted inside the separation element to ensure contact between the surface of the heat exchange element and the separation element. 17. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один дополнительный сепарационный элемент, который включает по меньшей мере одну сетку, выполненную из проволоки со смачиваемой поверхностью, или каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволоки со смачиваемой поверхностью.17. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which at least one additional separation element is installed between the separation element and the outlet of the purified gas, which includes at least one mesh made of wire with a wettable surface, or a frame with strings stretched in it made of wetted wire. 18. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором между сепарационным элементом и патрубком выхода очищенного газа установлен по меньшей мере один центробежный сепарационный элемент.18. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which at least one centrifugal separation element is installed between the separation element and the outlet of the purified gas. 19. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, которое содержит вводной распределительный элемент, установленный перед сепарационным элементом.19. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, which comprises an inlet distribution element installed in front of the separation element. 20. Устройство для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 1, 4, 7, в котором между патрубком входа неочищенного газа и сепарационным элементом установлен дополнительный сепарационный элемент, содержащий жалюзийный каплеуловитель.20. A device for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 1, 4, 7, in which between the raw gas inlet pipe and the separation element an additional separation element is installed comprising a louvre droplet eliminator. 21. Способ отделения жидкости из потока газа, по которому в корпус устройства, выполненного по любому из пп. 1-20, через патрубок входа неочищенного газа подают поток газа и пропускают его по меньшей мере через один сепарационный элемент, при этом обеспечивают отделение капель жидкости и отводят жидкость через патрубок выхода отделенной жидкости.21. The method of separating liquid from a gas stream, according to which into the housing of a device made according to any one of paragraphs. 1-20, a gas stream is supplied through the raw gas inlet pipe and passed through at least one separation element, while separating liquid droplets and draining the liquid through the outlet pipe of the separated liquid. 22. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа, который включает по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью.22. A separation element for separating liquid from a gas stream, which includes at least one layer of a mesh made of wire with a non-wettable surface, and at least one layer of a mesh made of wire with a wettable surface. 23. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по п. 22, в котором слои сетки, выполненной из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и слои сетки, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, чередуются.23. The separation element for separating liquid from a gas stream according to claim 22, wherein the layers of the mesh made of wire with a non-wettable surface and the layers of the mesh made of wire with a wettable surface are alternated. 24. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по п. 22, в котором по меньшей мере один слой сетки, выполненный из проволоки с несмачиваемой поверхностью, и по меньшей мере один слой сетки, выполненный из проволоки со смачиваемой поверхностью, уложены в рулон.24. A separation element for separating liquid from a gas stream according to claim 22, wherein at least one mesh layer made of wire with a non-wettable surface and at least one mesh layer made of wire with a wettable surface is laid on a roll. 25. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа, который включает сетку, выполненную по меньшей мере из одной проволоки с несмачиваемой поверхностью и по меньшей мере из одной проволоки со смачиваемой поверхностью.25. A separation element for separating liquid from a gas stream, which includes a grid made of at least one wire with a non-wettable surface and at least one wire with a wettable surface. 26. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по п. 25, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью и проволока со смачиваемой поверхностью сплетены вместе.26. A separation element for separating a liquid from a gas stream according to claim 25, wherein the wire with a non-wettable surface and a wire with a wettable surface are woven together. 27. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по п. 25, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью и проволока со смачиваемой поверхностью спутаны между собой и спрессованы.27. A separation element for separating a liquid from a gas stream according to claim 25, wherein the wire with a non-wettable surface and a wire with a wettable surface are tangled and pressed together. 28. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа, который включает каркас с натянутыми в нем струнами, выполненными из проволок с несмачиваемой поверхностью и проволок со смачиваемой поверхностью, при этом рядом со струной, выполненной из проволоки со смачиваемой поверхностью, расположена по меньшей мере одна соседняя струна, выполненная из проволоки с несмачиваемой поверхностью.28. A separation element for separating liquid from a gas stream, which includes a frame with strings stretched in it, made of wires with a non-wettable surface and wires with a wettable surface, while at least one string is located next to a string made of wire with a wettable surface adjacent string made of wire with a non-wettable surface. 29. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором краевой угол смачивания по воде проволоки с несмачиваемой поверхностью составляет от 120° до 173°.29. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which the water contact angle of a wire with a non-wettable surface is from 120 ° to 173 °. 30. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором расстояние между проволокой с несмачиваемой поверхностью и соседней проволокой со смачиваемой поверхностью на участке максимальной дистанции между ними составляет от 1 мм до 10 мм.30. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which the distance between the wire with a non-wettable surface and the adjacent wire with a wettable surface at the maximum distance between them is from 1 mm to 10 mm. 31. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором соотношение суммарной длины проволоки со смачиваемой поверхностью к суммарной длине проволоки с несмачиваемой поверхностью в сепарационном элементе составляет 1:2.31. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which the ratio of the total length of the wire with a wettable surface to the total length of the wire with a non-wettable surface in the separation element is 1: 2. 32. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором несмачиваемая поверхность проволоки выполнена шероховатой.32. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which the non-wettable surface of the wire is roughened. 33. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором проволока с несмачиваемой поверхностью выполнена из металла, при этом на ее поверхность нанесено гидрофобное покрытие.33. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which the wire with a non-wettable surface is made of metal, while a hydrophobic coating is applied to its surface. 34. Сепарационный элемент для отделения жидкости из потока газа по любому из пп. 22, 25, 28, в котором смачиваемая проволока выполнена из металла.34. The separation element for separating liquid from a gas stream according to any one of paragraphs. 22, 25, 28, in which a wettable wire is made of metal.
RU2019125113A 2019-08-06 2019-08-06 Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow RU2722191C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125113A RU2722191C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow
PCT/RU2019/001011 WO2021025586A1 (en) 2019-08-06 2019-12-25 Method and device for separating liquid from a gas stream

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125113A RU2722191C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722191C1 true RU2722191C1 (en) 2020-05-28

Family

ID=71067302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125113A RU2722191C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2722191C1 (en)
WO (1) WO2021025586A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB386112A (en) * 1931-12-31 1933-01-12 Keith Sefton Molyneux Ffennell Improvements in filters for air and other gases
US4818257A (en) * 1987-05-01 1989-04-04 Monsanto Company Fiber bed separator and process for removal of aerosols from high velocity gas without re-entrainment
SU1540078A1 (en) * 1988-03-30 1991-04-30 Макеевский Инженерно-Строительный Институт Packing for mass- and heat-exchange and reaction apparatus
US5837018A (en) * 1996-05-08 1998-11-17 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Oil mist separating element
FR2832322A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-23 Commissariat Energie Atomique Liquid-gas separator for separating liquid and undissolved gas, comprises hydrophilic and hydrophobic membranes to separate gas and liquid flows
RU2224579C1 (en) * 2002-07-12 2004-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Тамбовский научно-исследовательский химический институт" Method of filtration of air and device for its realization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB386112A (en) * 1931-12-31 1933-01-12 Keith Sefton Molyneux Ffennell Improvements in filters for air and other gases
US4818257A (en) * 1987-05-01 1989-04-04 Monsanto Company Fiber bed separator and process for removal of aerosols from high velocity gas without re-entrainment
SU1540078A1 (en) * 1988-03-30 1991-04-30 Макеевский Инженерно-Строительный Институт Packing for mass- and heat-exchange and reaction apparatus
US5837018A (en) * 1996-05-08 1998-11-17 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Oil mist separating element
FR2832322A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-23 Commissariat Energie Atomique Liquid-gas separator for separating liquid and undissolved gas, comprises hydrophilic and hydrophobic membranes to separate gas and liquid flows
RU2224579C1 (en) * 2002-07-12 2004-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Тамбовский научно-исследовательский химический институт" Method of filtration of air and device for its realization

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021025586A1 (en) 2021-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5314529A (en) Entrained droplet separator
US11441852B2 (en) Droplet ejecting coatings
US3066462A (en) Demisting gas with mats
KR100861809B1 (en) Methods for reducing entrainment of solids and liquids
CA2552760C (en) Method and apparatus for separating liquid droplets from a gas stream
US10525504B2 (en) Functional coatings enhancing condenser performance
US20160339356A1 (en) Systems including an apparatus comprising both a humidification region and a dehumidification region
US4053290A (en) Fiber bed separator
US3394533A (en) Liquid-gas separator
WO2010002238A1 (en) Wet gas separator
EP3241598B1 (en) Gas-liquid phase separator and method of separating a gas and a liquid
CN103657266A (en) Flexible fiber spiral line demisting device
RU2722191C1 (en) Device (embodiments) for separation of liquid from gas flow, separation element (embodiments) for separation of liquid from gas flow and method of liquid separation from gas flow
CN107810039A (en) Sieve curtain array and sedimentation device and waste gas processing method
CN105983277B (en) Demister and its design method
CN110124503A (en) A kind of flue gas demisting dedusting disappears white device and technique
CN112815765A (en) Receive hydrophone blade, receive hydrophone, cooling tower based on separation membrane
EP3565651A1 (en) Condensate separator for exhaust gas measuring systems
US1909227A (en) Apparatus for conditioning air
US20200362543A1 (en) Surfaces with high surface areas for enhanced condensation and airborne liquid droplet collection
RU2334542C1 (en) Horizontal separator
CN206073753U (en) A kind of water-saving cooling tower
JPH09173764A (en) Wet flue gas desulfurizer and method thereof
JP3865217B2 (en) Evaporator
RU2200616C1 (en) Gas cleaning unit