SU1096790A1

SU1096790A1 - Multichannel centrifugal separator

Info

Publication number: SU1096790A1
Application number: SU833562908A
Authority: SU
Inventors: Р.В. Капитонов; В.А. Кравченко; Н.П. Кузнецова; А.П. Приставка; В.Р. Грунвальд; К.С. Рочев; Б.В. Сперанский; В.И. Иделев
Original assignee: Государственный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт "Южниигипрогаз"
Priority date: 1983-01-04
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1985-08-23

Abstract

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЬПТ СЕПАРАТОР, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода и вывода газа и жидкости, трубные доски с закрепленными на них вихревьгми трубками , имеющими пазы с продольными кромками дл отвода жидкости, расположенные в нижней части трубок, о тличающийс тем, что, с целью повьшгени эффективности сепарации путем исключени вторичного уноса отсепарированной жидкости, продольные кромки пазов выполнены отогнутыми наружу. (Л ;о 05 VI |MULTICHANNEL CENTRIFUGAL SEPARATOR, containing a horizontal body with gas inlet and outlet connections, tube plates with vortex tubes attached to them, with grooves with longitudinal edges for draining the liquid, located in the lower part of the tubes, characterized by the fact that in order to increase the efficiency separation by eliminating the secondary entrainment of the separated liquid, the longitudinal edges of the grooves are bent outward. (L; o 05 VI |

Description

Изобретение относитс к устройствам дл отделени капельной жидкости от потока газа и может примен тьс в газовой, нефтехимической и других отрасл х промьшшенности дл очис ки газов или дл извлечени из них ценных .продуктов.-The invention relates to a device for separating a dropping liquid from a gas stream and can be used in gas, petrochemical and other industrial fields for cleaning gases or for extracting valuable products from them.

. Известен газосепаратор дл очистки природного газа от конденсата, включающий цилиндрический корпус с та1ггенциаль:1ым вводом газа и установо анную внутри корпуса контактную тарелку , на которой размещены сепарационные элементы с цилиндрическими патрубками, имеющими тангенциальные прорези на входе,и устройства дл отвода жидкой пленки на выходе, состо щие из соединенных между собой конической отражательной поверхности и внешнего отбойного цилиндра, обра-. зующих с сепарационньп патрубком лабиринтный канал СОНедостатком указанного сепаратора вл етс низка эффективность сепарации при высоком начальном конденсатном факторе. При вертикальном расположении сепарационньк патрубков i. A known gas separator for the purification of natural gas from condensate, comprising a cylindrical body with a thermal gas: the first gas inlet and a contact plate mounted inside the body, on which are arranged separation elements with cylindrical nozzles having tangential slots at the inlet, and a device for draining the liquid film at the outlet, consisting of interconnected conical reflective surface and the outer baffle cylinder; The separation labyrinth channel, which draws a residue from this separator, is a low separation efficiency with a high initial condensate factor. With a vertical arrangement, the separation pipes i

длина патрубка ограничиваетс условием устойчивости пленки жидкости в воеthe length of the nozzle is limited by the condition of the stability of the film of liquid in

ход щем потоке газа и не превьшает 45 диаметров патрубка. При большей длине патрубка начинаетс процесс волнообразовани на стенках сепарационного патрубка, сопровождающийс разрушением жидкостной пленки и уносом капель жидкости с потоком газа. В то же врем наиболее высока эффективность сепарации (особенно тонкодисперсных капель жидкости) достигает :; при длине сепарационного патрубка , в 8-10 раз превышающей его диаметр , что не может быть вьшолнено при вертикальном расположении сепарационньк патрубков.gas flow and does not exceed 45 diameters of the pipe. With a greater length of the nozzle, the process of wave formation on the walls of the separation nozzle begins, accompanied by the destruction of the liquid film and the entrainment of liquid droplets with the gas flow. At the same time, the highest separation efficiency (especially fine liquid droplets) reaches:; when the length of the separation pipe is 8-10 times its diameter, which cannot be done with a vertical arrangement of the separation pipes.

Известен также горизонтальный многоканальный центробежньш сепаратор, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа и отсепарированной жидкости, установленное внутри корпуса множество вихревых трубок с завихрител ми во входной части и. пазами дл отвода жидкости в выходной части вьшолненными в виде кольцевых разрывов 2.1, Сепараци жидкости происходит внутри каждой вихревой трубки под действием центробежных сил благодар закрутке потока, Отсепарированна жидкость стекает из вихревых трубок через кольцевые разрывы и удал етс из сепаратора через патрубок отвода жидкости. Благодар горизонтальному расположению вихревых трубок и достаточной их длине сепаратор обеспечивает вы(рокую эффективность разделени газа и жидкости.Also known is a horizontal multichannel centrifugal separator, comprising a housing with gas inlet and outlet nozzles and a separated liquid, a plurality of vortex tubes with swirlers in the inlet part and installed inside the housing. grooves for draining the liquid in the form of annular discontinuities 2.1. Separation of the liquid occurs inside each vortex tube under the action of centrifugal forces due to the spin flow. The separated liquid flows from the vortex tubes through the annular discontinuities and is removed from the separator through the liquid outlet. Due to the horizontal arrangement of the vortex tubes and the sufficient length of them, the separator ensures high efficiency of gas and liquid separation.

Недостатком указанного сепаратора вл етс повьщ1енный вторичный унос жидкости, вызываемый тем, что отсепарированна жидкость, стекающа из пазов, попадает в пазы нижерасположенньгх трубок, вновь подхватываетс потоком газа и уноситс с ним. Это снижает эффективность сепарации.The disadvantage of this separator is increased secondary liquid entrainment, caused by the fact that the separated liquid that flows from the grooves falls into the grooves of the downstream tubes, is again picked up by the gas flow and is carried away with it. This reduces the separation efficiency.

Наиболее близким к предложенному устройству вл етс сепаратор З, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода и вывода газа и жидкости, трубные доски с закрепленными на них вихревыми трубками, имеющими пазы дл отвода жидкости, расппоженные в нижней части трубок.Closest to the proposed device is a separator 3, comprising a horizontal body with gas inlet and outlet nozzles, tube plates with vortex tubes attached to them, having slots for draining the liquid at the bottom of the tubes.

Недостатком сепаратора вл етс то, что отсепарированна жидкость стекает на ниже расположенные трубки и попадает по их стенкам внутрь трубок за счет вторичньгх вихревых течений, что снижает эффективность сепарации.The disadvantage of the separator is that the separated liquid flows into the lower pipes and enters the tubes inside the tubes due to secondary vortex flows, which reduces the separation efficiency.

Цель изобретени - повышение эффективности сепарации путем предотврщени вторичного уноса отсепарированной жидкости, достигаетс тем, что в многоканальном центробежном сепараторе , содержащем горизонтальный корпус с патрубками ввода и вывода газа и жидкости, трубные доски с закреплеными на них выхревыми трубками, имеющими пазы с продольными кромками дл отвода жидкости, расположенные в нижней части трубок, продольные кромки пазов выполнены отогнутыми наружу.The purpose of the invention is to increase the separation efficiency by preventing re-entrainment of the separated liquid, which is achieved by the fact that in a multi-channel centrifugal separator containing a horizontal body with gas and liquid inlet and outlet connections, tube plates with exhaust tubes fixed on them, with longitudinal edges for exhaust liquids located at the bottom of the tubes, the longitudinal edges of the grooves are bent outward.

Пазы целесообразно выполнить на рассто нии не менее 10 диаметров вихревых трубок от завихрител , а отгиб кромок пазов выполнить на ширину, превьш1ающую диаметр вихревой трубки. При этом исключаетс захват отсепарированных капель потоком газа.It is advisable to make the grooves at a distance of not less than 10 diameters of the vortex tubes from the swirler, and bend the edges of the grooves by a width that exceeds the diameter of the vortex tube. This prevents trapping of the separated droplets by the gas flow.

Благодар такому конструктивному выполнению вихревых трубок над каждым пазом дл отвода жидкости образуютс козырьки, исключающие попадание в поток газа отсепарированной в вьше расположенных трубках жидкости . Длину паза необходимо выбирать из услови полного отвода отсепарированной жидкости от вихревых трубок Испытани вихревых трубок в стендовых услови х на прозрачной модели показали, что отсепарированна жидкость движетс по стенкам трубки в виде отдельных струйных витков.Выполнение паза с длиной, превьппающей длину витка закрученного потока, спог собствует полному отводу жидкости из вихревой трубки. Длина витка и соо ветственно длина .паза завис т от конструкции завихрител (величины тангенциальной и аксиальной составл юпщх скорости потока на выходе из завихрител ), диаметра и шероховатости стенок вихревых трубок, рассто ни между завихрителем и пазом и определ ютс расчетным или зкспериментальным путем. Экспериментальным путем установлено , что дл стальных труб при распо- ложении паза на рассто нии 10-15 диаметров вихревой трубки длина паза ;. может быть определена из зависимости , йд - длина паза дл отвода жидкости; X/,W - соответственно, аксиаль на и тангенциальна сос тавл ющие скорости поток на выходе из завихрител d - диаметр вихревой трубки.Due to such a constructive implementation of the vortex tubes, over each slot for draining the liquid, peaks are formed to prevent liquid from being separated in the tubes located in the gas stream. The length of the groove must be chosen from the condition of complete removal of the separated liquid from the vortex tubes. Testing of the vortex tubes in bench conditions on a transparent model showed that the separated liquid moves along the tube walls in the form of separate jet coils. Execution of the groove with a length exceeding the length of the twisted flow path promotes the complete removal of fluid from the vortex tube. The length of the coil and, accordingly, the length of the groove depend on the design of the swirler (the values of the tangential and axial flow rates at the exit of the swirl), the diameter and roughness of the walls of the vortex tubes, and the distance between the swirl and the groove and are determined by calculation or experimental means. It was established experimentally that, for steel pipes, when the groove is located at a distance of 10–15 diameters of the vortex tube, the length of the groove;. can be determined from the dependence, ID - the length of the groove for drainage of fluid; X /, W are, respectively, the axial on and tangential component of the flow velocity at the exit of the swirl; d is the diameter of the vortex tube.

Коэффициент 2 учитывает затуха- ние тангенциальной скорости потока на длине (10-15) с/ от завихрител .Coefficient 2 takes into account the attenuation of the tangential flow velocity at a length (10–15) s / from the swirler.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.FIG. 1 shows the proposed separator, a longitudinal section; in fig. 2 - section A-A of FIG. one.

Сепаратор содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с патрубком 2 ввода газожидкостной смеси, патрубком 3 выхода очищенного газа и пат- 50 рубком А отвода отсепарированной жидкости. Внутри корпуса 1 в трубных решетках 5 и 6 установлены вихревые трубки 7 с завихрител ми 8 на входе и пазами 9 на выходе. Пазы 9 55 вьтолнены в нижней части трубок 7. Кромки 10 пазов трубок 7 отогнуты по длине пазов наружу.The separator contains a horizontal cylindrical body 1 with a nozzle 2 for introducing a gas-liquid mixture, a nozzle 3 for exiting the purified gas and a nozzle of a separated liquid. Inside the housing 1 in the tube sheets 5 and 6, vortex tubes 7 are installed with swirlers 8 at the inlet and slots 9 at the exit. The grooves 9 55 are made in the lower part of the tubes 7. The edges of the 10 grooves of the tubes 7 are bent along the length of the grooves to the outside.

Как видно из таблицы, в многоканальном сепараторе эффективность сепарации всех р дов вихревых трубок одинакова и достигает 98-99%, а эффективность сепарации в вихревых трубках с кольцевым разрывом, начина с четвертого р да, не превьш1ает 90%. Сепаратор работает следующим образом . Раздел емую газожидкостную смесь подают через патрубок 2 в трубки 7 и закручивают с помощью завихрителей 8. Под действием центробежных сил капли жидкости отбрасываютс на стенки трубок 7 и перемещаютс в виде спиральных струй к выходному концу.Достигнув пазов 9, жидкость стекает по кромкам 10 и удал етс из сепаратора через патрубс; 4. Наличие кромок 10, имеющих форму козырьков, предотвращает попадание отсепарированной жидкости в пазы ниже расположенных трубок 7. Очищенный газ вывод т из сепаратора через патрубок 2. При высоком конденсатном факторе возможна сепараци жидкости из газа под действием,гравитационных сил до входа в трубки 7. В этом случае целесообразно установить дополнительный патрубок дл отвода жидкости из зоны между патрубком 2 и трубной решеткой 5. Испытани многоканальных сепараторов в стендовых услови х показали, что при выполнении пазов в виде кольцевых разрывов эффективность сепарации ниже расположенных р дов выхревых трубок ниже, чем верхних р дов. , Сравнительна характеристика эффективности предлагаемого сепаратора и базового объекта 2 приведена в таблице.As can be seen from the table, in a multichannel separator, the separation efficiency of all rows of vortex tubes is the same and reaches 98–99%, and the separation efficiency in vortex tubes with an annular gap, starting from the fourth row, does not exceed 90%. The separator works as follows. The separated gas-liquid mixture is fed through the pipe 2 into the tubes 7 and twisted with the help of swirlers 8. Under the action of centrifugal forces, liquid droplets are thrown onto the walls of the tubes 7 and move in the form of spiral streams to the output end. Having reached the grooves 9, the liquid flows along the edges 10 and removed from the separator through the pipe; 4. The presence of the edges 10, having the form of visors, prevents the separated liquid from getting into the grooves of the pipes located below 7. The purified gas is removed from the separator through the nozzle 2. With a high condensate factor, the liquid can be separated from the gas under the action of gravitational forces before entering the tubes 7 In this case, it is advisable to install an additional pipe to drain the liquid from the zone between pipe 2 and the tube sheet 5. Testing of multichannel separators under bench conditions showed that when making grooves in the form of annular discontinuities separation efficiency of lower located rows of exhaust tubes is lower than upper rows. The comparative characteristic of the efficiency of the proposed separator and the base object 2 is given in the table.

Таким образом, предлагаемый многоканальный центробежный сепаратор позволит повысить эффективность сепарации за счет исключени вторичного уноса жидкости.Thus, the proposed multi-channel centrifugal separator will improve the separation efficiency by eliminating secondary liquid entrainment.

Внедрение предлагаемого сепаратора на установках осушки и очисткиThe introduction of the proposed separator for drying and cleaning

газа в производственном объединении Оренбурггаззавод позволит получить годовой экономический эффект 70 тыс. руб. на один сепаратор по сравнению с базовым сепаратором за счет снижени потерь абсорбента с газом из сепараторов.gas in the production association Orenburggazzavod will provide an annual economic effect of 70 thousand rubles. per separator compared to the base separator by reducing the loss of absorbent with gas from the separators.

ЮYU

Claims

MULTI-CHANNEL CENTRIFUGAL SEPARATOR, comprising a horizontal housing with gas and liquid inlet and outlet nozzles, tube boards with vortex tubes fixed to them, having grooves with longitudinal edges for draining the liquid, located in the lower part of the tubes, characterized in that, in order to increase efficiency separation by eliminating the secondary entrainment of the separated liquid, the longitudinal edges of the grooves are bent outward.

FIG. 1

2 *

1 1096790 2