SU848069A1 - Центрифуга дл разделени газовыхСМЕСЕй - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройств дл  непрерывного разделени  смесей г зов с различными молекул рными весами , а именно к центрифугам, и может быть использовано в газодобывающей промышленности дл  вьщелени  т желых углеводородов из природного газа при подготовке его к дальнейшему транспортированию , а также в химической и других отрасл х промышленности дл  разделени  изотопов. Известны центрифуги дл  непрерывного разделени  газовых смесей, содержащие корпус, заключенный внутри корпуса ротор и привод. В полости между ротором и корпусом создают вакуум с целью устранени  трени  ротор о газовую среду, вызывающего нагрев ротора и потерю мощностей привода D и 12. Однако известные центрифуги имеют малую производительность вследствие недостаточно высокой скорости вращени  ротора, так как высокий коэффи- . циент разделени  смеси может быть достигнут лишь при очень высоких скорост х вращени , а скорость вращени  ротора ограничена прочностью материала его обечайки на разрыв центробежными силами. Избыточное же давление газовой смеси внутри обечайки ротора создает дополцительную нагрузку, снижа  тем самым допустимую скорость вращени , а следовательно и разделительную способность ротора . Естественно, что давление газовой смеси в роторе таких центрифуг, как правило, близко к атмосферному и дл  получени  требуемой степени радделв ни  заданного количества смеси необходимо включение параллельно большого числа центрифуг (многоступенчатость процесса). Кройе того, применение мощных вакуумнасосов дл  обеспечени  вакуума в камере меладу ротором и корусом центрифуги усложн ет и удоро сает технологию разделени . Вследствие всех этих недостатков центрифуги с вакуумной камерой между рото ром н корпусом примен ютс , в основном , в лаборатор1с гх услови х о Известна также центрифуга дл  раз делени  газов, содержаща  корпус с входными и выходными отверсти ми, ус тановленный в корпусе на газовых под шипниках ротор, снабженный множество радиальных отверстий в его максималь но широкой нижней части, неподвижные лопатки, расположенные в камере межд ротором и корпусом у отверстий в роторе , а также спиральную камеру дл  закрутки потока газа, поступак11цего непосредственно в ротор„ В этой центрифуге отверсти  в сте ке ротора, служащие дл  вывода т желых компонентов газа, сообщают полос ротора с камерой, образованной .ротором и корпусом центрифуги, а неподвижные лопатки, установленные в каме ре напротив отверстий, предотвращают дальнейшее вращение изгон емого из ротора т желого газа. Таким образом, газова  среда в камере и в полости ротора практически имеет одинаковое давление, вследствие чего разгруженна  от избыточного внутреннего давлегш  обечайка ротора может вращатьс  с большей скоростью по сравнению с центрифугой с вакуумной камерой З Однако при этом возникает отрицательное действие сил трени  ротора о газ в камере, а установленные в ка мере неподвижные лопатки, преп тству вращательному движению выведенного из ротора газа, тормоз т вращение газовой среды в камере, что увеличивает энергетические затраты на вращение ротора, способствует иагреву ротора и служит преп тствием дл  увеличени  скорости вращени , а следовательно , производительности и разделительного эффекта центрифуги, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  цен рифуга, содержаща  корпус с патрубком дл  подачи газовой смеси, ротор, состо пщй из двух соосных, совместно вращающихс  обечаек, разделенных рабочей полостью. Ротор установлен в корпусе с равномерным кольцевым зазором между наружной обечайкой ротора и корпусом. Дл  подачи газовой смеси в ротор служит, пустотелый вал, соединенный с внутренней обечайкой , из которой через систему от94 верстий смесь поступает в рабочую полость, образованную обечайками ротора. Выпускные каналы дл  т желого и легкого компонентов разделены уп лотнител ми . В средней части корпуса центрифуги между уплотнител ми установлено отверстие дл  инжекции газоносител  в зазор между корпусом и наружной обечайкой ротора, которьй, создава  незначительный подпор, преп тствует проникновению через уплот1штели в этот зазор разделенных фракций и их смешиванию . Однако некоторое количество газаносител  попадает в разделенные потоки и уноситс  как с т желой, так и с легкой фракци ми, что требует посто нного подвода инертного газа в корпус центрифуги, а сами разделенные . продукты посто нно шчеют примесь данного газа, что ограничивает область применени  известного устройства. Кроме того, в известной центрифуге скорость вращени  ротора, а следовательно , и. производительность, ограничена и не может быть увеличена выше допустимой, обусловленной прочностью материала наружной обечайки ротора и его нагревом от трени  о газ. Цель изобретени  - повьшзение производительности центрифуги. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в центрифуге, содержащей корпус с патрубком дл  подачи газовой смеси, установленный в корпусе на полом приводноп валу ротор, состо щий из двух соосных обечаек, полость внутренней обечайки ротора сообщена с полостью между корпусом и ротором через дросселирующее отверстие, при этом патрубок дл  подачи газовой смеси расположен в нижней части корпуса тангенциально к нему. На чертеже изображена предлагаема  центрифуга, обощй вид в разрезе. Центрифуга содержит корпус 1 с патрубком 2 дл  подачи газовой смеси и патрубками 3 и 4 дл  вывода т желого компонента после грубой и тонкой очистки, соответственно, ротор, состо щий из наружной 5 и внутренней 6 обечаек, установленный в корпусе 1 на подшипниках 7. Полость внутренней обечайки 6 сообщена с полостью между корпусом 1 и ротором через дросселирующее отверстие 8, Отверсти  9 в нижней части внутренней обечайки 6 сообщают полость последней с рабочей полостью ротора, образованной обечайками 5 и 6. Внутренн   и наружна обечайки 6 и 5 ротора соединены в нижней части отбойным диском 10, влсдествие чего обе обечайки вращаютс  как одно целое. Отбойный диск 10имеет на периферии р д отверстий 11, служащих дл  вывода т желых ком понентов смеси после тонкой очистки в рабочей полости ротора. Отверсти  11сообщаютс  с зазором, образованным отбойньм диском 10 и днищем наружной обечайки 5. Ротор приводитс  во вращение радиальной турбиной 12 (на фиг. 1 показана условно) при по мощи приводного вала 13, полость ко торого сообщена с рабочей полостью ротора и служит дл  вьшода легкого компонента газовой смеси. Центрифуга работает следующим образом . Газова  смесь из скважины под вы соким давлением (100-150 атм) поступает в корпус 1 через тангенциальный патрубок 2 и приобретает вращательное . движение , совпадающее по направлению с вращением ротора, одновремен но двига сь вверх в сужающуюс  часть корпуса 1 о При этом, чтобы исключить трение наружной обечайки 5 ротора о газ в кольцевом зазоре, давление подаваемой через патрубок 2 газовой смеси должно быть таким, чтобы скорость вращени  смеси в зазоре была близка к скорости вращени  ротора. При вращении смеси в кольцевом зазор т желые компоненты под действием центробежных сил концентрируютс  у стенки корпуса 1 и вывод тс  из него через патрубок 3 (груба  очистка) Дл  предотвращени  нагрева корпуса от трени  вращающегос  в зазора газа может быть предусмотрено охлаждение стенки корпуса любым известным способом . После грубой очистки газ поступает в полость внутренней обечайки 6 ротора. Проход  через дросселирук ц е отверстие 8, газ за счет дросселировани  при перепадах давлени  значительно охлаждаетс , что спо собствует увеличению коэффициента разделени  центрифуги. При этом часть т желых углеводородов при резком охлаждении и расширении в полости внутренней обечайки 6 конденсируетс  и вместе с остальным газом че рез отверсти  9 поступает в рабочую 96 полость ротора, образованную обечайками 5 и 6, способству  охлаждению стенок быст.ровращающегос  ротора. Вращение ротора осуществл етс  радиальной турбиной 12, установленной на одном валу 13 с ротором. В рабочей полости ротора под действием центробежных сил т желые компоненты смеси концентрируютс  у наружной обечайки 5, а легкие у внутренней обечайки 6. Благодар  сужению наружной обечайки 5 кверху, устанавливаетс  направление потоков (вверх-легкого компонента, вниз т желого ), что обеспечивает продольные градиенты концентраций обоих потоков. Т желый компонент выводитс  через отверсти  11 в зазор между отбойным диском 10 и днищем наружной обечайки 5 и затем через патрубок 4 выходит из корпуса 1. Легкий компонент после тонкой очистки в роторе поступает через полость пустотелого приводного вала 13 в газовую магистраль. Таким образом, разделение газовой смеси на легкую и т желую фракции в предлагаемой центрифуге происходит в три этапа: сначала груба  очистка от капель и наиболее т желых компонентов в кольцевом зазоре между ротором и корпусом (на этом участке центрифуга работает в качестве циклонного центробежного сепаратора), затем в полости внутренней обечайки 6 ротора осуществл етс  дроссельна  сепараци  газа и, наконец, в рабочей полости ротора происходит тонка  очистка . Разделительный эффект в предлагаемой центрифуге, при прочих равных услови х, повышаетс  та1сже за счет увеличени  допустимой скорости вращени  ротора, которое достигаетс  благодар  более высокому давлению газа в кольцевом зазоре (противодавлению) по сравнению с давлением газа в роторе изза наличи  дросселирующего отверсти , так как при этом уменьшаетс  нагрузка на наружную обечайку 5 ротора (ре- ультирующий вектор центробежной сиы и внутреннего давлени  газа в рооре частично уравновешиваетс  проивоположно направленным вектором илы внешнего дл  ротора давлени  гаа в кольцевом зазоре) . Использование предлагаемой центифуги эффективно на газовых npohttic-

лах дп  очистки газа от т желых углеводородов перед его дальнейшим транспортированием по трубопроводам. По мере падени  давлени  в скважине в схему перед центрифугой целесообразно включать дожимной компрессор дл  обеспечени  достаточно высокого давлени  в; циклонной части центрифуги .

Claims (4)

1.Патент Японии № 49-6252, кл. В 04 В 5/08, 1974.

2.Клименко А.П. Сниженные угле-г водородные газы. М., Недра, 1974,

с. 56-58.

3.Патент Великобритании 1 12692191 кл. В 04 В 5/08, 1972.

4.Патент Японии № 49-8144, кл, В 05 В 5/08, 1974 (прототип).