SU1074608A1

SU1074608A1 - Cyclone

Info

Publication number: SU1074608A1
Application number: SU823396502A
Authority: SU
Inventors: Валентин Николаевич Саракуз; Геннадий Михайлович Тиманьков; Анатолий Александрович Борисов; Вадим Александрович Котов; Валерий Викторович Куликов; Герман Николаевич Пекин; Евгений Максимович Кукарцев; Лев Алексеевич Ефимов; Александр Михайлович Доколин; Евгений Владимирович Паученко; Виктор Дмитриевич Бельбрут
Original assignee: Предприятие П/Я В-8415
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1984-02-23

Abstract

ЦИКЛОН, содержащий корпус с тангенциальным входным, осевым выходным и разгрузочным патрубками, винтовой закручиватель, установленный во входном патрубке, отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности сепарации, винтовой закручиватель выполнен эллиптическим с горизонтальной осью равной 0,98- 0,99 горизонтальной оси входного патрубка , и с вертикальной осью, равной 0,85- 0,9 вертикальной оси входного патрубка. (/) 1 N О5 о 00CYCLONE, comprising a housing with a tangential inlet, axial outlet and discharge nozzles, a screw coiler installed in the inlet nozzle, characterized in that, in order to increase separation efficiency, the screw coiler is made elliptical with a horizontal axis of 0.98-0.99 of the horizontal axis the inlet nozzle, and with a vertical axis equal to 0.85-0.9 of the vertical axis of the inlet nozzle. (/) 1 N O5 about 00

Description

Изобретение относитс к устройствам дл отделени твердых и жидких включений от газов и может быть использовано в нефтехимической, химической и других област х промышленности. Известен циклон дл отделени твердых и жидких включений от газа, содержащий корпус, верхний патрубок дл вывода очищенного газа, нижний патрубок дл вывода отделенных твердых и жидких включений и боковой цилиндрический или эллиптический патрубок дл ввода газа, содержащего включени . Боковой патрубок выполнен таким образом, что он обеспечивает тангенциальный ввод газа относительно внутренней поверхности циклона 1. Недостатком данного циклона вл етс сравнительно низка степень очистки поступающего в него газа (70-95% в зависимости от свойств включений в газе). Известен также циклон-центробежныи сепаратор дл отделени включении от газа, содержащий корпус, верхний патрубок дл вывода очищенного газа, нижний патрубок дл вывода отделенной жидкости в боковой (цилиндрический или эллиптический ) патруб(Л дл ввода газа с включени ми с размещенным в нем завихрителем потока (цилиндрическим винтовым направл ющим аппаратом), поиче .м патрубок дл ввода газа с включени ми выполнен с продольно направленным вниз щелевым отверстием 2. Однако известный циклон нельз использовать дл очистки газов, содержащих крупные твердые включени , так как при уменьшении щирины продольной щели она забиваетс твердыми включени ми, что приводит к увеличению вторичного уноса и снижению эффективности отделени , а при увеличении ширины щели наблюдаетс проскок твердых включений, что также приводит к ухудшению отделени . Кроме того, циклон не пригоден, напри мер, дл очистки газов, поступающих после дегазации бутадиеновых и изопреновых каучуков, содержащих твердую крошку каучука с размера.ми 0,1 -10 мм. Цель изобретени - повышение эффективности сепарации. Поставленна цель достигаетс тем, что в циклоне, содержащем корпус с тангенциальным входным, осевыми выходным и разгрузочным патрубками, винтовой закручиватель , установленный во входном патрубке , винтовой закручиватель выполнен эллиптическим с горизонтальной осью, равной 0,98-0,99 горизонтальной оси входного патрубка, и с вертикальной осью, равной 0,85-0,9 вертикальной оси входного патрубка. На фиг. 1 изображен сепаратор, продольный разрез; на фиг., 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б- Б на фиг. 2 (в случае выполнени входного патрубка круглым); на фиг. 4 - то же, в случае выполнени входного патрубка эллиптическим; на фиг. 5 - эпюры окружных скоростей газа в поперечном сечении входного патрубка. Циклон состоит из корпуса 1, входного патрубка 2 дл ввода газа с включени ми, разгрузочного патрубка 3 дл вывода отделенных включений, выходного патрубка 4 дл вывода очищенного газа, винтового закручивател 5. Последний 5 монтируетс в патрубке 2 циклона с помощью приваренных к трубе 6 с восьми стержней 7, установленных под 90° друг к другу, с внутренней резьбой, в которую ввинчены распорные болты 8. На концах распорных болтов установлены с возможностью самоцентровки упоры 9 с рисками. После установки винтового закручивател в патрубок гаечным ключом производитс поворот болтов 8 таким образом, чтобы обеспечить центровку направл ющего аппарата, равенство верхнего и нижнего зазоров и надежную фиксацию закручивател в патрубке. Циклон работает следующим образом. Газ с включени ми, полученными, например , при отделении крошки полиизопренового каучука (с размерами частиц 0,1 - 10 мм) от газообразного растворител с парами воды, подаетс в патрубок 2, где закручиваетс и раздел ете на очищенный газ, движущийс в винтовых каналах закручивател , и включени , которые движутс в верхнем и нижнем зазорах между закручивателем и стенками патрубка. Предварительно разделенные во входном патрубке газ и включени вывод тс из него по касательной к внутренней поверхности циклона , где за счет центробежных сил происходит дополнительна очистка газа от включений. Очищенный газ выходит через патрубок 4, а отделенные жидкие или твердые включени вывод тс через патрубок 3. В табл. 1 приведены данные по обоснованию выбора соотнощений осей винтового закручивател и входного патрубка на примере отделени включений (крошки каучука 5%) от газов (паров растворител ) воды после стадии дегазации полимеризата изопренового каучука. Из табл. 1 видно, что только при выполнении закручивател в поперечном сечении эллиптическим обеспечиваетс эффективное отделение включений от газов после дегазации полимеризата изопренового каучука. При увеличении отношени величины горизонтальной оси закручивател к горизонтальной оси патрубка (более 0,99) качество отделени остаетс высоким, но трудно осуществл ть монтаж винтового направл ющего аппарата в патрубке изза малого зазора. горизонтальной оси закручивател к горизонтальной оси патрубка (менее 0,98) ухудшаетс качество отделени . При увеличении отношени величины горизонтальной оси патрубка (более А0,99) качество отделени остаетс высоким, но трудно осуществл ть монтаж винтового направл ющего аппарата в патрубке из-за малого зазора. При уменьщении отношени величины вертикальной оси закручивател к вертикальной оси патрубка (менее 0,85) ухудшаетс качество отделени , а увеличении этого отношени (более 0,9) происходит забивка просвета между витками закручивател и стенкой патрубка и резко ухудшаетс отделение в результате вторичного уноса. При изменении эллиптичности выходного патрубка эффективность отделени не измен етс и остаетс высокой., Благодар эллиптической форме закручивател , в нем происходит резкие изменени направлени движени газа с включени ми , сопровождающиес ударами о внутреннюю поверхность патрубка, чтоThe invention relates to devices for separating solid and liquid impurities from gases and can be used in the petrochemical, chemical and other industries. A cyclone is known for separating solid and liquid inclusions from a gas, comprising a housing, an upper nozzle for withdrawing purified gas, a lower nozzle for withdrawing separated solid and liquid inclusions, and a lateral cylindrical or elliptical nozzle for introducing a gas containing inclusions. The side nozzle is designed in such a way that it provides a tangential gas injection relative to the inner surface of the cyclone 1. The disadvantage of this cyclone is the relatively low degree of purification of the gas entering it (70-95% depending on the properties of the inclusions in the gas). A cyclone-centrifugal separator is also known for separating intake from gas, comprising a housing, an upper nozzle for withdrawing purified gas, a lower nozzle for withdrawing separated liquid into a lateral (cylindrical or elliptical) nozzle (L for introducing a gas with inclusions placed with a flow swirler (a cylindrical screw guide), a port of gas inlet with inclusions is made with a longitudinal downwardly slit hole 2. However, the known cyclone cannot be used to clean gases, Large solid inclusions, as with a decrease in the width of the longitudinal slit, it clogs with solid inclusions, which leads to an increase in secondary entrainment and a decrease in separation efficiency, and with an increase in the width of the slit, breakthrough of solid inclusions is observed, which also leads to a deterioration of separation. not suitable, for example, for the purification of gases entering after degassing of butadiene and isoprene rubbers containing solid crumb rubber with a size of 0.1-10 mm. The purpose of the invention is to increase the separation efficiency. The goal is achieved by the fact that in a cyclone comprising a housing with a tangential inlet, axial output and discharge nozzles, a helical twister installed in the inlet nozzle, the helical twister is made elliptical with a horizontal axis equal to 0.98-0.99 of the horizontal axis of the inlet nozzle, and with a vertical axis equal to 0.85-0.9 of the vertical axis of the inlet nozzle. FIG. 1 shows a separator, a longitudinal section; in fig., 2 - section A-A in fig. one; in fig. 3 is a section BB in FIG. 2 (in the case of making the inlet round); in fig. 4 - the same, if the inlet nozzle is made elliptical; in fig. 5 - diagrams of the peripheral velocity of the gas in the cross section of the inlet pipe. The cyclone consists of a housing 1, an inlet nozzle 2 for gas inlet with inclusions, a discharge nozzle 3 for withdrawing separated inclusions, an outlet nozzle 4 for evacuating cleaned gas, and a screw coil 5. The last 5 is mounted in the nozzle 2 of the cyclone welded to the pipe for 6 s eight rods 7, installed at 90 ° to each other, with internal thread, into which the spacer bolts 8 are screwed. At the ends of the spacer bolts, stops 9 with risks are mounted with the possibility of self-centering. After the screw fastener is installed in the nozzle, the bolts 8 are rotated with a wrench in such a way as to ensure the alignment of the guide vane, equal upper and lower gaps and secure the fixer in the nozzle. The cyclone works as follows. Gas with inclusions obtained, for example, by separating polyisoprene rubber crumbs (0.1 to 10 mm in size) from a gaseous solvent with water vapor, is fed to pipe 2, where it is twisted and separated into purified gas moving in screw channels a swirler; and inclusions that move in the upper and lower gaps between the swirler and the walls of the nozzle. The pre-separated gas in the inlet pipe and the inclusions are removed from it at a tangent to the inner surface of the cyclone, where, due to centrifugal forces, the gas is further purified from inclusions. The purified gas exits through the pipe 4, and the separated liquid or solid inclusions are discharged through the pipe 3. In the table. Figure 1 shows the rationale for the selection of the ratios of the axis of the screw twister and the inlet nozzle by the example of separating inclusions (rubber crumbs 5%) from gases (solvent vapors) of water after the degassing of isoprene rubber. From tab. 1, it can be seen that only when the curler is made in an elliptical cross section, the inclusions are effectively separated from the gases after degassing the isoprene rubber polymerizate. As the ratio of the horizontal axis of the twister to the horizontal axis of the nozzle (more than 0.99) increases, the separation quality remains high, but it is difficult to mount the screw guide vane in the nozzle because of the small gap. the horizontal axis of the twister to the horizontal axis of the nozzle (less than 0.98) deteriorates the quality of separation. With an increase in the ratio of the value of the horizontal axis of the nozzle (more than A0.99), the quality of the separation remains high, but it is difficult to mount the screw guide vane in the nozzle because of the small gap. Decreasing the ratio of the vertical axis of the twister to the vertical axis of the nozzle (less than 0.85) decreases the quality of separation, and as this ratio increases (more than 0.9), the lumen between the twists and the wall of the nozzle clogs and sharply deteriorates as a result of secondary entrainment. When the ellipticity of the outlet nozzle changes, the separation efficiency does not change and remains high. Due to the elliptical shape of the twister, there are abrupt changes in the direction of gas movement with inclusions, accompanied by strikes against the inner surface of the nozzle, which

Таблица 1 способствует лучще.му отделению включений от газа. В области наибольших зазоров газ с одной стороны за счет сил в зкостного трени увлекаетс во вращение (течение Куэтта), с другой стороны поскольку горизонтальные зазоры отсутствуют (забиты крошкой) возникает возвратное течение , подчин ющеес закону Пуазейл . При этом окружна (спиральна ) скорость в наибольшем зазоре составл ет около 10% величины осевой скорости газа в этом зазоре. В табл. 2 приведены значени скоростей газа в винтовом канале и наибольшем зазоре (размер наибольшей оси патрубка 400 мм, наименьшей 300 мм), Как видно из табл. 2, получено хорошее совпадение экспериментальных и расчетных значений скоростей. Таким образом, установлено , что газ в наибольших зазорах совершает в основном (90/о ) осевое движение , закрутка его незначительна (10%), что обеспечивает эффективное удаление из аппарата отсепарированных твердых включений (крошки каучука) без забивки аппарата и вторичного уноса.Table 1 contributes to better separation of inclusions from gas. In the region of the largest gaps, on the one hand, gas is carried along by rotation (Quette flow) due to forces in viscosity friction, and on the other hand, since there are no horizontal gaps (clogged with crumbs), a return flow occurs that obeys the Poiseyl law. In this case, the circumferential (spiral) velocity in the largest gap is about 10% of the magnitude of the axial velocity of the gas in this gap. In tab. Table 2 shows the values of the gas velocities in the screw channel and the largest gap (the size of the largest axis of the nozzle is 400 mm and the smallest is 300 mm). As can be seen from the table. 2, a good agreement was obtained between the experimental and calculated values of the velocities. Thus, it was found that the gas in the largest gaps performs mainly (90 / o) axial movement, its spin is insignificant (10%), which ensures effective removal of separated solid inclusions (rubber crumbs) from the apparatus without driving the apparatus and secondary entrainment.

1:0,71: 0.7

1:11: 1

1:0,71: 0.7

0,1 0.1

0,87 0,1 0,87 0,1 0,870.87 0.1 0.87 0.1 0.87

0,2 0,1 0,1 0,2 0,30.2 0.1 0.1 0.2 0.3

0,10.1

0,870.87

0,980.98

0,4 0,6-10.4 0.6-1

9393

с помоПитоТаблица 2with helpPitoTable 2

73,573.5

9,69.6

8,58.5

6969

9,29.2

Claims

CYCLONE, comprising a housing with a tangential inlet, axial outlet and discharge nozzles, a screw twister installed in the inlet nozzle, characterized in that, in order to increase the separation efficiency, the screw twist is made elliptical with a horizontal axis of 0.98-0.99 horizontal axis inlet pipe, and with a vertical axis equal to 0.85-0.9 of the vertical axis of the inlet pipe.