RU70813U1

RU70813U1 - FILTER SEPARATOR

Info

Publication number: RU70813U1
Application number: RU2007136967/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Григорьевич Кузнецов; Александр Васильевич Бураков; Андрей Алексеевич Ефремов; Александр Иванович Абрамов; Юрий Леонидович Кузнецов
Original assignee: Леонид Григорьевич Кузнецов; Александр Васильевич Бураков; Андрей Алексеевич Ефремов; Александр Иванович Абрамов; Юрий Леонидович Кузнецов
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-02-20

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для разделения газожидкостных смесей и может быть использована в нефтяной, газовой, химической и других областях промышленности в качестве фильтра-сепаратора для очистки газов от жидкости и твердых частиц. Фильтр-сепаратор содержит вертикальный корпус с патрубком входа газожидкостной смеси и патрубками выхода газа и жидкости, распределительный трубчатый короб, установленный напротив патрубка входа газожидкостной смеси, и закрепленную внутри корпуса горизонтальную перегородку, установленную выше патрубка входа газожидкостной смеси, к которой присоединен распределительный трубчатый короб с установленным в нем фильтрующим устройством. Фильтрующее устройство содержит, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, изготовленный, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, обеспечивающих процессы грубой и тонкой очистки газа. Между корпусом и трубчатым коробом установлен завихритель, выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку газожидкостного потока. Волокнисто-пористый материал фильтрующего элемента может иметь слои с возрастающим или слои с уменьшающимся по ходу движения газожидкостного потока размером пор.The utility model relates to devices for separating gas-liquid mixtures and can be used in the oil, gas, chemical and other industries as a filter separator for cleaning gases from liquids and solid particles. The filter-separator contains a vertical housing with a gas-liquid mixture inlet pipe and gas and liquid outlet pipes, a distribution tube box installed opposite the gas-liquid mixture inlet pipe, and a horizontal partition fixed inside the body, mounted above the gas-liquid mixture inlet pipe, to which a distribution pipe box with the filtering device installed in it. The filtering device comprises at least one filtering element made of at least two layers of fibrous-porous material, providing processes for coarse and fine gas purification. Between the casing and the tubular duct, a swirler is installed, made of bent blades of a given profile located at an equal pitch around the circumference, ensuring equalization of the velocity field and effective swirling of the gas-liquid flow. The fibrous-porous material of the filter element may have layers with increasing or layers with decreasing pore size along the gas-liquid flow.

Description

Полезная модель относится к устройствам для разделения газожидкостных смесей и может быть использована в нефтяной, газовой, химической и других областях промышленности в качестве фильтра-сепаратора для очистки газов от жидкости и твердых частиц.The utility model relates to devices for separating gas-liquid mixtures and can be used in the oil, gas, chemical and other industries as a filter separator for cleaning gases from liquids and solid particles.

Известен сепаратор для осушки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе входную и выходную фильтрующие секции, при этом входная фильтрующая секция выполнена в виде установленной над патрубком входа неочищенного газа тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами и размещенным под ней газораспределительным устройством, выполненным в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которого установлены изготовленные из вертикально расположенных плоских пластин направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, а выходная фильтрующая секция выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка (патент РФ №2252813, МПК B01D 45/12, B01D 53/26, публикация 2005 г).A known separator for drying gas, comprising a housing with nozzles for inlet of raw gas, outlet for purified gas and liquid outlet and inlet and outlet filter sections located in the housing, wherein the inlet filter section is in the form of a plate with direct-flow centrifugal separation plates installed above the nozzle of the inlet gas elements and a gas distribution device placed under it, made in the form of a truncated cone or a truncated pyramid expanding from the bottom up, in the input and intermediate In the course of which guide rails made of vertically arranged flat plates are installed with rectangular or square holes, and the output filter section is made in the form of at least two collapsible plates located on top of each other with ring mesh nozzles, and a gas distribution grill is located between the plates (RF patent No. 2252813 IPC B01D 45/12, B01D 53/26, 2005 publication).

Недостатками известного устройства является неэффективное разделение газожидкостного потока вследствие отсутствия элементов для тонкой доочистки газового потока и большие габаритные размеры, вследствие выбранного способа сепарации и последовательного вертикального расположения фильтрующих секций и целесообразности The disadvantages of the known device is the ineffective separation of the gas-liquid stream due to the lack of elements for fine tertiary treatment of the gas stream and the large overall dimensions, due to the selected separation method and the sequential vertical arrangement of the filter sections and the feasibility

обеспечивать большое расстояние между фильтрующими секциями для повышения эффективности системы.provide a large distance between the filter sections to increase the efficiency of the system.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является фильтр-сепаратор, содержащий вертикальный корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубками выхода газа и жидкости, и распределительный короб, установленный напротив патрубка входа газожидкостной смеси. Фильтр-сепаратор снабжен горизонтальным полотном, установленным выше патрубка входа газожидкостной смеси, к которому присоединены распределительный короб и установленный в нем коаксиально фильтр-патрон, над горизонтальным полотном установлен фильтр-патрон тонкой очистки, причем внутренние полости фильтр-патрона и фильтр-патрона тонкой очистки соединены между собой через отверстие, выполненное в горизонтальном полотне, патрубок входа газожидкостной смеси снабжен направляющей пластиной, а в зазоре между корпусом и коробом установлен завихритель (патент РФ №2299757, МПК B01D 45/12, публикация 2007 г).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a filter separator containing a vertical casing with a gas-liquid mixture inlet pipe, gas and liquid outlet pipes, and a distribution box installed opposite the gas-liquid mixture inlet pipe. The filter separator is equipped with a horizontal cloth installed above the nozzle of the gas-liquid mixture inlet, to which a junction box and a coaxial filter cartridge mounted in it are attached, a fine filter cartridge is installed above the horizontal cloth, and the internal cavities of the filter cartridge and fine filter cartridge interconnected through an opening made in a horizontal canvas, the inlet of the gas-liquid mixture is equipped with a guide plate, and in the gap between the housing and the duct installed a swirler (RF patent №2299757, IPC B01D 45/12, 2007 publication).

Недостатком известного устройства являются большие габаритные размеры и металлоемкость конструкции, вследствие наличия дополнительного фильтрующего элемента, неудобство обслуживания и контроля за работой (состоянием) фильтрующих элементов и вследствие этого большие эксплуатационные расходы на периодическую замену фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки.A disadvantage of the known device is the large overall dimensions and metal consumption of the structure, due to the presence of an additional filter element, the inconvenience of servicing and monitoring the operation (condition) of the filter elements and, as a result, the high operational costs for the periodic replacement of filter elements of coarse and fine cleaning.

В случае расположения патрубка входа газожидкостной смеси тангенциально корпусу для обеспечения равномерного потока необходимо существенно увеличить диаметр корпуса фильтра-сепаратора, так, чтобы ширина кольцевого зазора между распределительным коробом и корпусом была больше, либо равна диаметру условного прохода входного патрубка, при этом также необходимо обеспечить, чтобы площадь центральной In the case of the location of the inlet port of the gas-liquid mixture tangentially to the housing, to ensure uniform flow, it is necessary to significantly increase the diameter of the filter-separator housing, so that the width of the annular gap between the distribution box and the housing is greater than or equal to the diameter of the nominal passage of the inlet pipe, it is also necessary to ensure to the area of the central

полости распределительного короба была больше площади кольцевого зазора (для исключения вторичного уноса жидкости).the distribution box cavity was larger than the annular gap area (to exclude secondary fluid entrainment).

В случае применения направляющей пластины на входе в фильтр-сепаратор, поле скоростей в кольцевом зазоре будет неравномерным.If a guide plate is used at the inlet to the filter separator, the velocity field in the annular gap will be uneven.

Критерием засорения фильтрующих элементов, как правило, является повышение гидравлического сопротивления, которое можно установить при помощи дифференциального манометра, однако два фильтрующих элемента соединенных последовательно невозможно контролировать, и таким образом при повышении сопротивления необходимо заменять сразу фильтрующие элементы грубой и тонкой очистки, что увеличивает эксплуатационные расхода.The criterion for the clogging of the filter elements is, as a rule, an increase in hydraulic resistance, which can be set using a differential pressure gauge, however, two filter elements connected in series cannot be controlled, and thus, with an increase in resistance, it is necessary to immediately replace the coarse and fine filter elements, which increases operating costs .

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание фильтра-сепаратора, обеспечивающего эффективную очистку газа от жидкости и твердых частиц, и имеющего меньшие габаритные размеры и металлоемкость конструкции по сравнению с прототипом, а также обеспечение удобства контроля за работой фильтра-сепаратора, его обслуживания и эксплуатации.The technical task of the proposed utility model is the creation of a filter separator that provides effective cleaning of gas from liquid and solid particles, and having a smaller overall size and metal structure compared to the prototype, as well as providing convenient monitoring of the filter separator, its maintenance and operation.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.The essence of the proposed technical solution is as follows.

Фильтр-сепаратор содержит вертикальный корпус с патрубком входа газожидкостной смеси и патрубками выхода газа и жидкости, распределительный трубчатый короб, установленный напротив патрубка входа газожидкостной смеси, и закрепленную внутри корпуса горизонтальную перегородку, установленную выше патрубка входа газожидкостной смеси, к которой присоединен распределительный трубчатый короб с установленным в нем фильтрующим устройством. Фильтрующее устройство содержит, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, изготовленный, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, обеспечивающих процессы грубой и тонкой очистки газа. Между корпусом и трубчатым коробом установлен завихритель, The filter-separator contains a vertical housing with a gas-liquid mixture inlet pipe and gas and liquid outlet pipes, a distribution tube box installed opposite the gas-liquid mixture inlet pipe, and a horizontal partition fixed inside the body, mounted above the gas-liquid mixture inlet pipe, to which a distribution pipe box with the filtering device installed in it. The filtering device comprises at least one filtering element made of at least two layers of fibrous-porous material, providing processes for coarse and fine gas purification. A swirler is installed between the housing and the tubular duct,

выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку газожидкостного потока.made from bent blades of a given profile located at equal pitch around the circumference, ensuring equalization of the velocity field and effective swirling of the gas-liquid flow.

Волокнисто-пористый материал фильтрующего элемента может иметь слои с возрастающим или слои с уменьшающимся по ходу движения газожидкостного потока размером пор.The fibrous-porous material of the filter element may have layers with increasing or layers with decreasing pore size along the gas-liquid flow.

В нижней части фильтрующего элемента может быть установлен защитный экран.A protective shield may be installed at the bottom of the filter element.

В нижней части корпуса установлено устройство для определения уровня конденсата в нижней части фильтра-сепаратора.In the lower part of the housing there is a device for determining the level of condensate in the lower part of the filter separator.

Фильтр-сепаратор содержит дифференциальный манометр для измерения перепада давления между входным и выходным патрубками.The filter separator contains a differential pressure gauge for measuring the differential pressure between the inlet and outlet nozzles.

На фиг.1 представлен общий вид фильтра-сепаратора; на фиг.2 - сечение АА на фиг.1; на фиг.3 - представлен разрез фильтрующего элемента.Figure 1 presents a General view of the filter separator; figure 2 is a section AA in figure 1; figure 3 - presents a section of the filter element.

Фильтр-сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, патрубок входа газожидкостной смеси 2, патрубок выхода газа 3, патрубок выхода жидкости 4. Внутри корпуса 1 соосно его обечайке, напротив патрубка входа газожидкостной смеси 2 установлен трубчатый короб 5. Внутри трубчатого короба расположены фильтрующие элементы 6 (либо фильтрующий элемент), присоединенные к горизонтальной перегородке 7 и закрепленные от осевого смещения при загрязнении фильтрующих элементов 6 фиксатором 8.The filter separator contains a cylindrical housing 1, a gas-liquid mixture inlet pipe 2, a gas outlet pipe 3, a liquid outlet pipe 4. Inside the housing 1 is aligned with its shell, opposite the gas-liquid mixture inlet pipe 2, a tubular duct 5 is installed. Filter elements 6 are located inside the tubular duct ( or a filter element) attached to the horizontal partition 7 and secured against axial displacement when the filter elements 6 are contaminated with a retainer 8.

В кольцевом зазоре между корпусом 1 и трубчатым коробом 5 закреплен завихритель, выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток 9 заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку газожидкостного потока.In the annular gap between the housing 1 and the tubular duct 5, a swirler is fixed, made of curved blades 9 of a given profile arranged at equal intervals around the circumference, ensuring the equalization of the velocity field and the effective swirling of the gas-liquid flow.

Высота трубчатого короба 5 равна 1-2 диаметра корпуса и обеспечивает достаточную протяженность для сепарации крупных капель под действием центробежной силы.The height of the tubular duct 5 is equal to 1-2 of the diameter of the housing and provides a sufficient length for the separation of large drops under the action of centrifugal force.

В нижней части корпуса 1 имеются патрубки 10, 11 для установки прибора (не показан) для контроля уровня конденсата.In the lower part of the housing 1 there are nozzles 10, 11 for installing a device (not shown) for monitoring the level of condensate.

Фильтр-сепаратор содержит опоры 12.The filter separator contains supports 12.

В верхней части фильтра-сепаратора установлена крышка 13 для обеспечения возможности периодической смены фильтрующих элементов.A cover 13 is installed in the upper part of the filter-separator to enable the periodic change of filter elements.

Фильтрующие элементы (фиг.3) содержат два слоя волокнисто-пористого фильтрующего материала 14.The filter elements (figure 3) contain two layers of fibrous-porous filter material 14.

Слои материала 14 могут располагаться в фильтрующем элементе с сужением пор материала по ходу движения газа. Слои материала 14 могут располагаться в фильтрующем элементе с расширением пор материала по ходу движения газа. Для свободного стекания жидкости установлен защитный конический экран 15.Layers of material 14 can be located in the filter element with narrowing of the pores of the material along the gas. The layers of material 14 can be located in the filter element with the expansion of the pores of the material along the gas. For free runoff of liquid, a protective conical screen 15 is installed.

Защитный экран 15, выполняющий также функцию каплеотбойника, закреплен на прочном каркасе 16 с помощью винта 17.The protective screen 15, which also performs the function of a drop collector, is mounted on a strong frame 16 with a screw 17.

Для герметичного соединения с горизонтальной перегородкой 7 на фильтрующем элементе предусмотрено резиновое уплотнительное кольцо 18.For a tight connection with a horizontal partition 7, a rubber sealing ring 18 is provided on the filter element.

Для удобства замены фильтрующих элементов предусмотрена ручка 19.For the convenience of replacing the filter elements, a handle 19 is provided.

Фильтр-сепаратор работает следующим образом.The filter separator operates as follows.

Газожидкостной поток поступает в патрубок входа газожидкостной смеси 2 и входит в пространство между корпусом 1 и распределительным коробом 5.The gas-liquid flow enters the nozzle of the inlet of the gas-liquid mixture 2 and enters the space between the housing 1 and the distribution box 5.

Изогнутые лопатки 9 установленного в кольцевом зазоре между корпусом 1 и трубчатым коробом 5 завихрителя обеспечивают выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку газожидкостного потока.Curved blades 9 installed in the annular gap between the housing 1 and the tubular duct 5 of the swirler provide leveling of the velocity field and effective swirling of the gas-liquid flow.

Отделенная жидкость, движущаяся вниз вдоль стенок корпуса 1, собирается в нижней его части и дренируется через патрубок выхода жидкости 4.The separated fluid moving down along the walls of the housing 1 is collected in its lower part and drained through the fluid outlet 4.

Нисходящий поток газа с остаточным содержанием жидкости и примесей меняет направление движения и поступает во внутреннюю часть короба 5 на наружную поверхность фильтрующих элементов 6.A downward flow of gas with a residual content of liquid and impurities changes the direction of movement and enters the inner part of the duct 5 on the outer surface of the filter elements 6.

Поток равномерно распределяется по всей поверхности фильтрующих элементов 6, проходит через внутреннюю полость фильтрующих элементов и через отверстия в горизонтальной перегородке 7 и через патрубок 3 выходит из фильтра-сепаратора.The flow is evenly distributed over the entire surface of the filter elements 6, passes through the internal cavity of the filter elements and through the holes in the horizontal partition 7 and through the pipe 3 leaves the filter separator.

При расположении в фильтрующем элементе слоев фильтрующего материала с сужением пор материала по ходу движения газа, обеспечивается последовательно грубая и тонкая очистка газа в одном фильтрующем элементе.When layers of filter material are located in the filter element with narrowing of the pores of the material in the direction of the gas movement, coarse and fine gas purification is successively provided in one filter element.

При расположении в фильтрующем элементе слоев фильтрующего материала с расширением пор материала по ходу движения газа, мельчайшие капли жидкости, не отделившиеся в центробежном сепараторе, проходя по фильтрующим слоям, объединяются в более крупные капли и скапливаются в нижней части фильтрующего элемента, откуда стекают через пористое дно по защитному коническому экрану 15, обеспечивающему свободное отекание жидкости.When layers of filter material are located in the filter element with the expansion of the pores of the material along the gas, the smallest drops of liquid that have not separated in the centrifugal separator passing through the filter layers are combined into larger drops and accumulate in the lower part of the filter element, from where they flow through the porous bottom on a protective conical screen 15, which provides free flow of fluid.

Установка дифференциального манометра позволяет контролировать загрязнение фильтрующего элемента по перепаду давления на нем.Installing a differential pressure gauge allows you to control the pollution of the filter element by the pressure drop across it.

Предложенная конструкция обладает низкими массогабаритными характеристиками, обеспечивает удобство контроля за работой фильтра-сепаратора, удобна в обслуживании и эксплуатации.The proposed design has low overall dimensions, provides the convenience of monitoring the operation of the filter separator, is convenient in maintenance and operation.

Claims

1. A filter separator comprising a vertical housing with a gas-liquid mixture inlet pipe and gas and liquid outlet pipes, a distribution tube box mounted opposite the gas-liquid mixture inlet pipe, a horizontal partition mounted inside the body, mounted above the gas-liquid mixture inlet pipe to which the distribution pipe is connected a box with a filtering device installed therein, characterized in that the filtering device comprises at least one filtering element, and prepared from at least two layers of fibrous-porous material that provide coarse and fine gas purification processes, and between the casing and the tubular duct there is a swirler made of bent blades of a given profile located at equal pitch around the circumference, ensuring equalization of the velocity field and effective twist gas-liquid flow.

2. The filter separator according to claim 1, characterized in that the fibrous-porous material of the filter element has layers with increasing pore size along the gas-liquid stream.

3. The filter separator according to claim 2, characterized in that a protective screen is installed in the lower part of the filter element.

4. The filter separator according to claim 1, characterized in that the fibrous-porous material of the filter element has layers with decreasing pore size along the gas-liquid stream.

5. The filter separator according to claim 1, characterized in that in the lower part of the housing there is a device for determining the level of condensate in the lower part of the filter separator.

6. The filter separator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it contains a differential pressure gauge for measuring the pressure difference between the inlet and outlet nozzles.