SU1487931A1 - Вихревой газожидкостный сепаратор - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам для центробежной очистки жидИзобретение относится к устройствам для центробежной очистки жидкостей и газов и может быть применено в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является обеспечение высокой эффективности процесса дегазации, сепарации и снижение пёнообразования.

На чертеже изображен предлагаемый сепаратор, общий вид.

Вихревой газожидкостный сепаратор содержит корпус 1 с крышкой 2, размещенный в его верхней части боковой входной патрубок 3, осевую выхлопную трубу 4, завихритель 5, выполненный в виде цилиндрической втулки с винтовыми каналами, установленной концентрично выхлопной трубе 4 и разде- _: ляющей корпус 4 на напорную 6 и вихре*

2

'костей и газов и может быть применено в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повы‘шение эффективности процесса дегазации, сепарации и снижение пенообразования. Вихревой сепаратор содержит корпус с крышкой, осевую выхлопную трубу, входной патрубок. Завихритель делит корпус на напорную и вихревую камеры. В вихревой камере установлена каплеотбойная тарелка, которая делит вихревую камеру на верхнюю и нижнюю части. Каплеотбойная тарелка прикреплена пружиной к брызгозащитному стакану, в который опущена вьпслопНая труба. Верхняя часть вы- § полнена конической, нижняя - цилиндрической. 2 э.п. ф-лы, 1 ил.

вую 7 камеры. Сепаратор имеет каплеотбойную тарелку 8, разделяющую вихревую камеру 7 на верхнюю для пеноразрушения и десорбции газа 9 и нижнюю для дегазации жидкости 10 части. Верхняя часть 9 выполнена конической, нижняя часть 10 - цилиндрической.Сепаратор содержит также осевую газовыводящую трубу 11 с каплеотбойником 12, установленную в нижней части 10 вихревой камеры 7. Выхлопная труба 4 оснащена выводным штуцером 13, брызгозащитным стаканом 14, к днищу которого на пружине 15 прикреплена каплеотбойная тарелка 8. Нижняя часть 10 вихревой камеры 7 имеет штуцер 16 вывода жидкой фазы. Газовыводящая труба 11 снабжена штуцером 17. Пло'щадь кольцевого сечения между тарел5Ц.....1487931

з , 1487931 . 4

кой 8 и корпусом 1 равна площади Сечения винтовых каналов завихрителя 5.

Сепаратор работает следующим образом.

Жидкость под давлением, содержащая растворенные газообразные компоненты, через входной патрубок 3 поступает в напорную камеру 6, откуда через винтовые каналы завихрителя 5 в виде струй направляется в верхнюю часть 9 вихревой камеры, где вследствие действия поля центробежных сил, адиабатического расширения и эффекта температурного разделения происходит процесс десорбции растворенного газа,при этом жидкость расслаивается и нагревается с образованием пенного слоя, разрушению которого способствует и каплеотбойная тарелка 8,на которую натекает газожидкостный поток. Выделившийся газ охлаждается вследствие эффекта температурного разделения, проходит через кольцевой зазор между брыэгозащитным стаканом 14 и осевой трубой 4, выводится в виде охлажденного потока через штуцер 13. Жидкая фаза по зазору» образованному тарелкой 8 и корпусом, направляется в виде тонкозакрученного слоя с волнообразной поверхностью, формируемой вибрирующей на пружине 15 тарелкой 8, поступает в нижнюю часть 10 камеры 7, где стекая по стенкам под действием адиабатического расширения, дегазируется. Выделившийся газ отводится через осевую газовыводящую трубу 11, оснащенную каплеотбойником 12, и штуцер 17 из аппарата. Дегазированная жидкая фаза выводится через штуцер 16.

Сущность изобретения заключается в использовании эффекта ступенчатого дросселирования давления при закрученном течении фаз путем разделения вихревой камеры на две части каплеотбойной тарелкой, находящейся в постоянном колебательном состоянии,

10

15

20

25

30

35

40.

45

что обеспечивает условия для разрушения пенного слоя жидкой фазы при соударении с ее поверхностью, а также:^э в использовании эффекта температурного разделения, который реализуется при десорбции газа из закрученного жидкостного потока.

Использование процесса десорбции $$ легких газов из жидкостей, находящихся под давлением, показадо, что моноэтаноламиновый раствор (МЭА), насыщенный углекислым газом СО_? (до 110 г/л при давлении до 2,5 МПа и тем пературе 350 К), при его закрутке и снижении давления (до 1,0-0,8 МПа) в верхней камере расслаивается по ра.диусу на жидкую фазу, пенную и газообразную. В результате адиабатического расширения в поле центробежных сил темпратура выделяющегося газа снижается (до 325 К), а температура жидкое ти повышается. Увеличение степени расширения в этой камере более 2-3 (^рвхоА« /^р г«э«) Д^ает рост снижения температуры на несколько градусов (2-5 К) и не повышает интенсивности десорбции газа, так как дальнейшее увеличение степени расширения повышает степень пенообразования. Натекание жидкой и пенообразной фаз на тарелку, находящуюся в вибрационном состоянии, способствует ускорению про цесса разрушения пены.Выполнение верх ней части в виде раскрывающегося конуса обеспечивает снижение кинетической энергии жидкостного потока, перегход в тепло, что способствует разрыву химических связей углекислого газа с МЭА-раствором, а также обеспечивает постоянный по сечению объем зоны газовыделения. При вводе жидкост· ного потока через винтовые каналы он начинает увеличиваться по радиусу вследствие расслоения. Угол раскрытия зависит от концентрации растворен· ного газа в жидкости, чем она выше, тем больше должен быть угол раскрытия. Однако увеличение угла раскрытия более 52° может привести к отрыву жидкой фазы от стенки и резкой турбулизации всего объема потоков, т.е. возрастает пенообразование и унос жидкой фазы десорбированным газом. Минимальный угол раскрытия для приведенной концентрации С0^ (105 г/л) составляет около 27°. Коцентрация СОί в растворе в указанных условиях расширения и формы камеры снижается до 85 г/л. Далее, сохраняя вращательное движение, жидкая фаза, проходя через кольцевой зазор между каплеотбойной тарелкой и корпусом,при дросселировании давления попадает в нижнюю часть вихревой камеры. Жидкая фаза течет тонким слоем, вращается и вследствие колебательных движений тарелки имеет волнистую поверхность. Адиабатическое расширение с учетом этих факторов способствует интенсив1487931

ной дегазации жидкой фазы, причем большая степень расширения и большая поверхность жидкой фазы, и большой объем зоны выделения газа способствуют глубокой дегазации жидкости.

Очистка МЭА—раствора от растворенного СО₂ показала, что ступенчатое снижение давления жидкости при ее высокоскоростной закрутке позволяет проявить свойства эффекта температурного разделения, существенно снизить процесс ценообразования вследствие действия центробежных сил, а также успешно разрушать пенный слой с по- ι мощью вибрирующей каплеотбойной тарелки. Действие центробежной силы в направлении к стенке корпуса и действие адиабатического расширения разрывают пузырьки пены, сокращая не ₂ только их радиус, но и препятствуют увеличению времени их "жизни".

Сепаратор может быть успешно применен для покомпонентного разделения или выделения растворенных газов из 25 жидкостей, так как обладает высокой степенью регулирования процесса путем изменения уровня давления в каждой камере за счет проходного сечения газоотводящих труб и кольцевого дд зазора между тарелкой и корпусом.

При работе опытного образца вихрегвого газожидкостного сепаратора получены следующие результаты: общий расход МЭА, 1180 м³/ч, концентрация С0$ 100-110 г/л, темпарута 350 К, давление 2,5 МПа.

При допустимом остаточном давлении жидкости не менее 0,5 МПа получено снижение концентрации СО.^ до ₄θ 65 г/л и расхода тепла на регенерацию раствора на 1 моль С0_г 320 ккал, сокращение циркуляционного расхода раствора на 140 м³ на абсорбер и 480 м³ на регенератор, снижение температуры регенерации раствора до 393 К.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Вихревой газожидкостный сепаратор, содержащий корпус с крышкой, размещенный в его верхней части боковой входной патрубок, осевую вы-. ·. хлопную трубу, завихритель, выполнен_;ный ТЬ виде цилиндрической втулки с ^винтовыми каналами, установленной концентрично выхлопной трубе и разделяющей корпус на напорную и вихревую камеры, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой эффективности дегазации и сепарации газов из жидкой фазы, сепаратор снабжен каплеотбойной тарелкой, разделяющей вихревую камеру на верхнюю и нижнюю части, и осевой газовыводящей трубой с каплеотбойником, установленной в нижней части вихревой камеры, причем верхняя часть вихревой камеры выполнена конической, а нижняя - цилиндрической.
2. 2. Сепаратор по п.1, отличающий с я тем, что выхлопная труба снабжена брызгозащитным стаканом, а каплеотбойная тарелка прикреплена к днищу стакана посредством пружины,
3. 3. Сепаратор поп.1, отличающийся тем, что, площадь кольцевого сечения между тарелкой и корпусом равна площади сечения винтовых каналов.

   1487931