RU52574U1

RU52574U1 - SEPARATOR GAS-LIQUID VERTICAL VORTEX TYPE

Info

Publication number: RU52574U1
Application number: RU2005136075/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Рогожкин
Original assignee: Сергей Анатольевич Рогожкин
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-04-10

Abstract

Полезная модель предназначена для осаждения мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока в поле центробежных сил и применяется в нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, кольцевую карман-ловушку, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, причем ось сепарационного пакета смещена относительно оси корпуса сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности, причем ось выходного патрубка совпадает с осью сепарационного пакета. Такое исполнение сепаратора позволило больше сохранить структуру вращающегося потока в пространстве между сепаратором и корпусом, а также уменьшить габаритные размеры сепаратора при сохранении его производительности.The utility model is intended for the deposition of finely dispersed and aerosol liquid and solid particles from a gas stream in a field of centrifugal forces and is used in the oil, gas, machine-building, food, chemical and other industries. A separator comprising a vertical cylindrical body, a horizontal cover, an inlet, outlet, drain pipe, a deflector, an annular pocket-trap, a vertical separation bag consisting of flat curved and arcuate plates that form slotted channels in the overlap zone, the axis of the separation package being offset relative to the axis of the separator housing so that the distance from the separation package to the walls of the housing and the deflector is the same around the entire circumference, and the axis of the outlet pipe coincides with the axis of the separator ion packet. This design of the separator made it possible to preserve the structure of the rotating flow in the space between the separator and the housing, as well as reduce the overall dimensions of the separator while maintaining its performance.

Description

Полезная модель предназначена для осаждения мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока в поле центробежных сил и применяется в нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The utility model is intended for the deposition of finely dispersed and aerosol liquid and solid particles from a gas stream in a field of centrifugal forces and is used in the oil, gas, machine-building, food, chemical and other industries.

Известен сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2188062) [1], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный кольцевой перегородкой на нижнюю и верхнюю сепарационные камеры, входной и выходной патрубки, дефлектор, сепарационный пакет с вертикальными пластинами, составляющими щелевые каналы, на кольцевой горизонтальной перегородке установлены с незначительным перекрытием и кольцевым зазором концентрические кольца, над верхней кромкой которых смонтированы карманы-ловушки, состоящие из соединенных между собой горизонтальной шайбы и цилиндрического кольца.The known separator STsV-5 (patent RU 2188062) [1], containing a vertical cylindrical body divided by an annular partition into lower and upper separation chambers, inlet and outlet nozzles, a deflector, a separation bag with vertical plates constituting slotted channels, on an annular horizontal partition concentric rings are installed with slight overlap and an annular gap, over the upper edge of which pockets-traps are mounted, consisting of interconnected horizontal washers and cylinders Chesky ring.

Недостаток известного устройства заключается в том, что желобы, сужающиеся по ходу движения в них жидкостной пленки к внутренней поверхности корпуса аппарата, закрывают значительную часть живого сечения между корпусом и сепарационным пакетом, что в последнем случае приводит к росту потерь напора в аппарате и хаотическому движению газожидкостной смеси в этом пространстве и уносу значительной части жидкой фазы во внутрь сепарационного пакета; кроме того, щель, расположенная за желобами по ходу движения потока, полностью перекрыта, т.е. не участвует в сепарационном процессе и создает дополнительные потери напора; наличие двух сепарационных камер - верхней и нижней, связанных между собой гидрозатворным сливом, делает конструкцию громоздкой и малопроизводительной. Увеличение нагрузки по газу приводит к увеличению сопротивления сепарационного блока, т.е. к увеличению разности давления в нижней и верхней камерах. Чтобы гидрозатвор справился, необходимо его увеличивать по высоте, т.е. увеличивать высоту корпуса аппарата.A disadvantage of the known device is that the troughs, tapering in the direction of movement of the liquid film in them to the inner surface of the apparatus body, cover a significant part of the live section between the housing and the separation bag, which in the latter case leads to an increase in pressure losses in the apparatus and the chaotic gas-liquid movement mixtures in this space and entrainment of a significant part of the liquid phase into the inside of the separation bag; in addition, the gap located behind the troughs in the direction of flow is completely blocked, i.e. does not participate in the separation process and creates additional pressure losses; the presence of two separation chambers - the upper and lower, interconnected by a water-tight drain, makes the construction cumbersome and inefficient. An increase in gas load leads to an increase in the resistance of the separation unit, i.e. to increase the pressure difference in the lower and upper chambers. In order for the water seal to cope, it is necessary to increase it in height, i.e. increase the height of the device.

Известен также малогабаритный высокоэффективный сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2221625, дата публикации 2004.01.20) [2], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских Also known is a small-sized high-performance separator STsV-5 (patent RU 2221625, publication date 2004.01.20) [2], containing a vertical cylindrical body, horizontal cover, inlet, outlet, drain pipe, deflector, vertical separation bag, consisting of flat

изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, причем на внутренней поверхности вертикальной дугообразной пластины, расположенной по ходу движения газожидкостного потока непосредственно после плоских изогнутых пластин пакета, по всей высоте установлены сходящиеся дугообразные направляющие пластины, направленные под углом 30 градусов к горизонтали, собирающие и транспортирующие пленочную жидкость с внутренней поверхности дугообразной пластины в зону щелевого канала, причем для транспортировки жидкой фазы из зоны щелевого канала к внутренней поверхности корпуса аппарата предусмотрены прямоугольные открытые желоба, занимающие 1/7-1/8 часть площади сечения, ограниченного внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью пакета, в верхней внутренней части сепарационного пакета в отверстии горизонтальной крышки установлена кольцевая карман-ловушка, образованная наружной нижней частью цилиндрической поверхности выходного патрубка, нижней поверхностью крышки и внутренней поверхностью верхней части сепарационных пластин.curved and arched plates, which form slotted channels in the lap zone, and on the inner surface of the vertical arc-shaped plate located in the direction of gas-liquid flow directly after the flat curved plate packs, converging arc-shaped guide plates are installed along the entire height, directed at an angle of 30 degrees to the horizontal collecting and transporting film fluid from the inner surface of the arcuate plate into the zone of the slotted channel, and for transportation of A rectangular phase from the gap channel zone to the inner surface of the apparatus body is provided with rectangular open troughs occupying 1 / 7-1 / 8 of the cross-sectional area bounded by the inner surface of the housing and the outer surface of the bag; an annular pocket is installed in the upper inner part of the separation bag in the hole of the horizontal cover - a trap formed by the outer lower part of the cylindrical surface of the outlet pipe, the lower surface of the lid and the inner surface of the upper part of the separation plates.

Недостатком указанного сепаратора является различие площадей вертикальных осевых сечений свободного пространства вокруг сепарационного пакета за счет наличия дефлектора во внутренней части корпуса сепаратора. Это приводит к нарушениям структуры потока вокруг сепарационного пакета ввиду разности скоростей потока, что приводит к неравномерной загрузке сепарационного пакета, и повышению материалоемкости и габаритов, так как расчет сепаратора при этом ведется по самой загруженной части сепарационного пакета.The disadvantage of this separator is the difference in the area of the vertical axial cross-sections of free space around the separation package due to the presence of a deflector in the inner part of the separator body. This leads to violations of the flow structure around the separation bag due to the difference in flow rates, which leads to uneven loading of the separation bag, and an increase in material consumption and dimensions, since the separator is calculated according to the most loaded part of the separation bag.

Указанный сепаратор по патенту №2221625 является по совокупности существенных признаков наиболее близким сепаратором того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.The specified separator according to patent No. 2221625 is the combination of essential features the closest separator of the same purpose to the claimed utility model. Therefore, it is adopted as a prototype of the claimed utility model.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение материалоемкости сепаратора и повышение качества сепарации.The technical problem to which the claimed utility model is directed is to reduce the material consumption of the separator and improve the quality of separation.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является уменьшение габаритных размеров сепаратора при сохранении его производительности, а также снижение неравномерности движения газожидкостного потока во внутреннем пространстве сепаратора.The technical result provided by the claimed utility model is to reduce the overall dimensions of the separator while maintaining its performance, as well as reducing the uneven movement of the gas-liquid flow in the inner space of the separator.

Сущность полезной модели состоит в том, что сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, кольцевую карман-ловушку, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, причем ось сепарационного пакета смещена относительно оси корпуса сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности, причем ось выходного патрубка совпадает с осью сепарационного пакета.The essence of the utility model is that a separator comprising a vertical cylindrical body, a horizontal cover, an inlet, an outlet, a drain pipe, a deflector, an annular pocket-trap, a vertical separation package consisting of flat curved and arcuate plates that form slotted holes in the overlap zone channels, and the axis of the separation package is offset relative to the axis of the separator housing so that the distance from the separation package to the walls of the housing and the deflector is the same over the entire circumference, and the axis output pipe coincides with the axis of the separation package.

На фиг.1 изображен сепаратор в продольном сечении, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид В на фиг.1; на фиг.4 - вид Б на фиг.1.In Fig.1 shows a separator in longitudinal section, in Fig.2 - section aa of Fig.1; figure 3 is a view In figure 1; figure 4 is a view of B in figure 1.

СЕПАРАТОР ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИХРЕВОГО ТИПА состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 горизонтальной крышки 2 с цилиндрическим отверстием 3, над которым расположен выходной патрубок 4, входного патрубка 5, соединенного с корпусом 1 в верхней его части, дефлектора 6, формирующего вращательное движение газожидкостного потока внутри сепаратора Вертикальный сепарационный пакет 7 состоит из плоских изогнутых пластин 8 и дугообразных 9 и 10 Пластины 8, 9, 10 укреплены по внутреннему периметру горизонтальной крышки 2 и позволяют сохранить одинаковый и постоянный размер щелевых каналов 11.VERTICAL GAS-LIQUID VERTICAL SEPARATOR SEPARATOR consists of a vertical cylindrical body 1 of a horizontal cover 2 with a cylindrical hole 3, over which an outlet pipe 4 is located, an inlet pipe 5 connected to the housing 1 in its upper part, a deflector 6 forming a rotational movement of the gas-liquid flow inside the separator Vertical the separation package 7 consists of flat curved plates 8 and arcuate 9 and 10. The plates 8, 9, 10 are fixed along the inner perimeter of the horizontal cover 2 and allow keep the same and constant size of the slotted channels 11.

Ось сепарационного пакета 7 смещена относительно оси корпуса 1 сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного пакета 7 до стенок корпуса 1 и дефлектора 6 было одинаковым по всей окружности.The axis of the separation bag 7 is offset relative to the axis of the separator housing 1 so that the distance from the separation bag 7 to the walls of the housing 1 and the deflector 6 is the same around the entire circumference.

В верхней части сепарационного пакета 7 между нижней наружной поверхностью выходного патрубка 12, внутренней поверхностью верхней части плоских изогнутых и дугообразных пластин 8, 9, 10 образован кольцевой зазор, который совместно с внутренней поверхностью горизонтальной крышки 2 сформировал карман-ловушку 13. Пластина 9, расположенная у дефлектора 6, установлена с образованием между ней и краем дефлектора 6 канала 14 и между ее краем и краем предыдущей пластины 8 канала 15. Каналы 14 и 15 направлены навстречу газовому потоку. Между краями соседних пластин 9 и 10 образован канал 16, направленный по ходу движения газожидкостного потока. На всей высоте пластины 9 на внутренней поверхности установлены сужающиеся к каналу 16 An annular gap is formed in the upper part of the separation bag 7 between the lower outer surface of the outlet pipe 12, the inner surface of the upper part of the flat curved and arched plates 8, 9, 10, which together with the inner surface of the horizontal cover 2 forms a pocket-trap 13. The plate 9, located the deflector 6 is installed with the formation between it and the edge of the deflector 6 of the channel 14 and between its edge and the edge of the previous plate 8 of the channel 15. Channels 14 and 15 are directed towards the gas flow. Between the edges of adjacent plates 9 and 10, a channel 16 is formed, directed along the gas-liquid flow. At the entire height of the plate 9 on the inner surface are installed tapering to the channel 16

дугообразные направляющие пластины 17, переходящие в зоне щелевого канала 16 в прямоугольные по сечению открытые желоба 18 Внутри нижней части плоских изогнутых и дугообразных пластин 8, 9, 10 расположено плоское днище 19, приподнятое относительно нижней кромки пластин 8, 9, 10 и имеющее относительно их кольцевой радиальный зазор 20 и соединенное посредством радиальных пластин 21 на расстоянии 0,1-0,15 диаметра сепарационного пакета с ложным днищем 22, расположенным над шайбой 23, установленной над сливным патрубком 24 Между корпусом сепаратора 1 и шайбой 23 образуется кольцевой зазор 25.arcuate guide plates 17 passing in the area of the slotted channel 16 into open channels 18 rectangular in cross section 18 Inside the lower part of the flat curved and arcuate plates 8, 9, 10 there is a flat bottom 19, raised relative to the lower edge of the plates 8, 9, 10 and having relative to them an annular radial clearance 20 and connected by means of radial plates 21 at a distance of 0.1-0.15 of the diameter of the separation bag with a false bottom 22 located above the washer 23 mounted above the drain pipe 24 Between the separator housing 1 and the washer 23 is formed an annular gap 25.

Отношение площади сечения корпуса сепаратора к основным геометрическим параметрам составляет к площади сечения сепарационного пакета 2-2,5, к площади сечения щелевых каналов в сепарационном пакете по вертикали в зоне их нахлестки 2-2,5, к площади сечения кольцевого зазора между сепарационным пакетом и плоским днищем 12-15. Отношение высоты сепарационного пакета к его внутреннему диаметру 2,3-2,5.The ratio of the cross-sectional area of the separator body to the main geometric parameters is 2-2.5 to the cross-sectional area of the separation bag, to the vertical cross-sectional area of the slotted channels in the separation bag 2-2.5, to the cross-sectional area of the annular gap between the separation bag and flat bottom 12-15. The ratio of the height of the separation package to its inner diameter is 2.3-2.5.

Сепаратор работает следующим образом.The separator works as follows.

Газожидкостная смесь подводится в аппарат через входной патрубок 5, расположенный в верхней его части Дефлектор 6 препятствует поступлению газожидкостного потока в осевую зону сепарационного пакета 7 без предварительного разделения потока.The gas-liquid mixture is fed into the apparatus through the inlet pipe 5 located in its upper part. The deflector 6 prevents the gas-liquid flow from entering the axial zone of the separation bag 7 without preliminary separation of the flow.

В криволинейном пространстве, образованном стенкой корпуса 1 и пластинами 8, 9, 10, из газового потока выделяется основная масса жидкости Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса 1 сепаратора и под действием гравитационных сил по ходу газового потока по нисходящей спирали транспортируются через кольцевой зазор 25 к сливному патрубку 24 Мелкодисперсная капельная жидкость, не осевшая на корпусе 1, попадает на наружную поверхность пластин 8, 9, 10 и транспортируется газовым потоком через входные тангенциальные щели 11 на их внутреннюю поверхность.In the curvilinear space formed by the wall of the housing 1 and the plates 8, 9, 10, the bulk of the liquid is released from the gas stream. Drops of liquid are discarded by centrifugal force on the walls of the separator housing 1 and, under the influence of gravitational forces, are transported along the downward spiral through the annular gap 25 to the drain pipe 24 A finely dispersed droplet liquid that does not settle on the housing 1 enters the outer surface of the plates 8, 9, 10 and is transported by a gas stream through the tangential inlet slots 11 on and the inner surface.

Так как тангенциальные щели по ходу потока не сужаются, снижаются потери напора на местные сопротивления, что в целом скажется на потерях напора в аппарате.Since the tangential gaps do not narrow downstream, the pressure loss to local resistances is reduced, which will generally affect the pressure loss in the apparatus.

Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость, попадая на начальную внутреннюю поверхность дугообразной пластины 9, под влиянием изогнутых дугообразных направляющих пластин 17 направляется к прямоугольным открытым желобам 18, где под влиянием вращающегося газового потока в пространстве между корпусом 1 и пакетом 7 транспортируется и отбрасывается к внутренней поверхности стенки корпуса с последующей транспортировкой ее к сливному патрубку 24. Образовавшаяся в нижней части сепарационного пакета жидкостная пленка, не успевшая попасть в нижний желоб, удаляется из сепарационного элемента через кольцевой зазор 20, образованный плоским днищем 19 и пластинами 8, 9, 10, т.е. через зазор 25 к сливному парубку 24.Being transported from plate to plate, liquid falling onto the initial inner surface of the arcuate plate 9, under the influence of curved arcuate guide plates 17, is directed to rectangular open grooves 18, where under the influence of a rotating gas flow in the space between the housing 1 and the package 7 it is transported and discarded to the inner the surface of the wall of the housing with its subsequent transportation to the drain pipe 24. A liquid film formed in the lower part of the separation bag that does not have time to get there trough bottom is removed from the separation element through the annular gap 20 formed by a flat bottom 19 and the plates 8, 9, 10, i.e., through the gap 25 to the drain pipe 24.

Радиальные пластины 21 с закрепленным к ним в нижней части ложным днищем 22 исключают вращательный эффект газового потока под ложным днищем, что беспрепятственно способствует отеканию отсепарированной жидкости с нижних кромок пластин через кольцевой зазор 25 к сливному патрубку 24. Шайба 23 препятствует возникновению вращающегося вихря над патрубком 24, что значительно улучшает слив жидкости из аппарата.Radial plates 21 with a false bottom fixed to them in the lower part exclude the rotational effect of the gas flow under the false bottom, which freely contributes to the flow of the separated liquid from the lower edges of the plates through the annular gap 25 to the drain pipe 24. The washer 23 prevents the rotation of the vortex above the pipe 24 , which significantly improves the drainage of fluid from the apparatus.

Последняя ступень сепарации расположена в верхней части пакета 7. Неотсепарированная мелкодисперсная часть жидкой фазы по восходящей спирали поступает в кольцевую карман-ловушку 13, образованную наружной нижней частью выходного патрубка 12, верхней внутренней поверхностью пластин 8, 9, 10 и внутренней плоскостью горизонтальной крышки 2.The last stage of separation is located in the upper part of the package 7. The unseparated finely divided part of the liquid phase in an ascending spiral enters the annular pocket-trap 13 formed by the outer lower part of the outlet pipe 12, the upper inner surface of the plates 8, 9, 10 and the inner plane of the horizontal cover 2.

Вращаясь в направлении газового потока, оставшаяся неотсепарированная пленочная часть жидкой фазы захватывается карманом-ловушкой 13, (ее наружный диаметр больше внутреннего диаметра пакета), продолжая свое вращательное движение в направлении газового потока и будучи прижата к нижней поверхности горизонтальной крышки 2 под действием центробежной силы, прижимается к верхней внутренней части пластин 8, 9, 10. Затем она захватывается верхней дугообразной направляющей пластиной 17 и транспортируется ко входу верхнего прямоугольного желоба 18 с последующим попаданием на верхнюю часть внутренней поверхности корпуса 1.Rotating in the direction of the gas flow, the remaining unseparated film part of the liquid phase is captured by the trap pocket 13, (its outer diameter is larger than the inner diameter of the packet), continuing its rotational movement in the direction of the gas flow and being pressed against the lower surface of the horizontal cover 2 under the action of centrifugal force, pressed to the upper inner part of the plates 8, 9, 10. Then it is captured by the upper arcuate guide plate 17 and transported to the entrance of the upper rectangular groove 18 with subsequent contact with the upper part of the inner surface of the housing 1.

В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: снижение внешних габаритных размеров сепаратора при сохранении его производительности достигается за счет установки сепарационного пакета в In the claimed utility model, the claimed technical result: reduction of the external overall dimensions of the separator while maintaining its performance is achieved by installing a separation package in

корпусе сепаратора со смещением так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности Производительность сепаратора зависит от величины минимального сечения пространства между сепарационным пакетом и корпусом. Чем больше минимальное сечение, тем больше производительность, и наоборот. Указанное выше расположение сепарационного пакета относительно корпуса позволяет выбирать корпус меньшего диаметра при неизменной по сравнению с прототипом производительности сепаратора, что приводит к достижению заявляемого технического результата.separator housing with offset so that the distance from the separation bag to the walls of the housing and the deflector is the same over the entire circumference. The capacity of the separator depends on the size of the minimum cross-sectional space between the separation bag and the housing. The larger the minimum section, the greater the productivity, and vice versa. The above location of the separation package relative to the housing allows you to choose a housing of a smaller diameter with a constant separator performance compared to the prototype, which leads to the achievement of the claimed technical result.

В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: сохранение структуры вращающегося газожидкостного потока во внутреннем пространстве сепаратора достигается за счет установки сепарационного пакета в корпусе сепаратора со смещением так, чтобы расстояние от сепарационного пакета до стенок корпуса и дефлектора было одинаковым по всей окружности При таком расположении сепарационного пакета относительно корпуса площадь вертикального сечения пространства между сепарационным пакетом и корпусом будет иметь меньший разброс значений по сравнению с прототипом Это позволит газожидкостному потоку двигаться вокруг сепарационного пакета более равномерно, что приведет к большему сохранению его структуры при движении вокруг сепарационного пакета.In the claimed utility model, the claimed technical result: maintaining the structure of the rotating gas-liquid flow in the inner space of the separator is achieved by installing a separation bag in the separator housing with an offset so that the distance from the separation bag to the walls of the housing and the deflector is the same around the circumference With this arrangement of the separation bag relative to the housing, the vertical cross-sectional area between the separation bag and the housing will have a smaller spread values in comparison with the prototype This will allow the gas-liquid flow to move around the separation package more uniformly, which will lead to greater preservation of its structure when moving around the separation package.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.INFORMATION SOURCES.

1. Патент РФ №2188062, B 01 D 45/12, 20021. RF patent No. 2188062, B 01 D 45/12, 2002

2. Патент РФ №2221625, B 01 D 45/12, 2004.2. RF patent No. 2221625, B 01 D 45/12, 2004.

Claims

A separator comprising a vertical cylindrical body, a horizontal cover, an inlet, outlet, drain pipe, a deflector, an annular pocket-trap, a vertical separation package consisting of flat curved and arched plates, which form slotted channels in the overlap zone, characterized in that the separation axis the package is offset relative to the axis of the separator housing so that the distance from the separation package to the walls of the housing and the deflector is the same over the entire circumference, and the axis of the outlet pipe coincides with the axis of the separation packet.