WO2016068753A1 - Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость - Google Patents
Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016068753A1 WO2016068753A1 PCT/RU2015/000714 RU2015000714W WO2016068753A1 WO 2016068753 A1 WO2016068753 A1 WO 2016068753A1 RU 2015000714 W RU2015000714 W RU 2015000714W WO 2016068753 A1 WO2016068753 A1 WO 2016068753A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- gas
- phase
- liquid
- sump
- liquid phase
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
Definitions
- the invention is intended to separate a heterogeneous gas (vapor) - liquid system with a low concentration of dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase and can be used in oil refining, gas, petrochemical, chemical, food and other industries for the separation of gas-liquid mixtures, for example, when separating the products of cooling the distillate of a distillation column fractionating hydrocarbons in a settling apparatus into a small amount of gas (vapor) and the predominant liquid phase.
- Known separator for separating a fluid mixture of substances of different densities, such as gas and liquid which includes a casing, a rotor assembly, a hole for passing a fluid flow, a protrusion protruding upward from the casing and surrounding the hole, and a pipe, and the pipe can be connected to the protrusion so that the inner surface of the nozzle is combined with the curved surface of the protrusion to obtain a curved surface for the flow path
- Gas purification separator US Pat. 2522834 Russian Federation. N ° 2012106222/03; decl. 10.07.09; publ. 20.07.14.
- the main disadvantage of this invention is the high energy intensity of the apparatus for creating the centrifugal force necessary for rotation of the rotor, which is a shaft associated with a package of plates and, as a result, the cost of the separation process.
- a gas separator including a housing with fittings for introducing and discharging a gas-liquid mixture and a bubbler, characterized in that the gas separator housing is horizontally provided with a liquid extraction nozzle in the lower part and a fitting a gas take-off in the upper part, wherein the liquid and gas take-off nozzles are connected to the gas-liquid mixture outlet fitting, the upper generatrix of which is located not lower than the upper generatrix of the gas separator body, and the bubbler is placed in a horizontal plane passing through the lower side inscribed in the cross section of the square body made in the form of a pipe system (gas separator: US Pat. 2035197 Russian Federation. Jfe 5003948/26; decl. 02.08.91; publ. 20.05.95).
- the disadvantages of this invention are:
- a filter separator including a housing with fittings for introducing a gas-liquid mixture, a gas outlet separated from liquid and impurities and with filter-coalescing sections installed therein made of porous elements, and a separation section, while the porous elements are made from oriented vertically volumetric, porous plates not interconnected along the flow of the gas-liquid mixture, the outer surfaces of the filter-coalescing sections are provided on the one hand, gratings of the pressurized flow of the gas-liquid mixture, on the other - gas sampling grids, and the separation section is made of perforated plates open to each other along the gas-liquid mixture, the surfaces of which are provided with vertically oriented porous bundles offset from each other and porous bundles of an adjacent plate (Filter-separator: Pat. 2480267 Russian Federation. JV ° 2011146503/02 claimed 17.11.11; publ. 04.27.13).
- the disadvantages of this invention are:
- the apparatus has an increased metal consumption due to the large volume of the liquid phase collection zone, which is an independent additional apparatus;
- the apparatus is used only for separating inhomogeneous systems of the “fog” type with a low content of droplet liquid phase, in which the volume of the apparatus is free from the liquid phase; • installation of the separation section after the filter-coalescing sections is practically useless, since only relatively large drops of the liquid phase can be deposited in the separation section, which simply should not remain in the gas stream after the filter-coalescing sections;
- the task was to develop the design of a sump for the efficient separation of an inhomogeneous gas (vapor) -liquid system with a low concentration of a dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase, in which at least a significant part of the disadvantages inherent in known sump designs is absent.
- gas (vapor) is a liquid with a low concentration of a dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase, including a horizontal cylindrical body with bottoms, a device for separating a heterogeneous system, an input fitting of a heterogeneous system and a nozzle for withdrawing gas (steam) and liquid phases, under the nozzle for introducing a heterogeneous system, a collector-type distributor with a trough with a rear segment wall paired with a horizontal cylinder is located a skimmer casing body and parallel perforated drainage strips with flanges parallel to the longitudinal axis of the horizontal cylindrical settler casing, a fragment of the separating device is placed under each perforated drainage bar with flanges in the form of a packet of a regular multilayer nozzle made of corrugated permeable plates, also in a horizontal cylindrical settler casing drain partition in the form of a segment plate conjugated to
- the basis for effective sedimentation is the presence of a large sedimentation mirror in the sump, since the larger the mirror area and the thinner the layer to be separated heterogeneous system, the higher the performance of the sump.
- This fundamental principle of settling separation is fully used in the claimed invention, since the inhomogeneous gas (vapor)-liquid system is separated during film flow by a continuous liquid phase in a fragment of a separation device in the form of a packet of a regular multilayer packing on the surface of corrugated permeable plates.
- the corrugated permeable plates have an angle of inclination of the corrugation to the horizontal of 40-60 degrees, which will provide a stable film flow of the liquid phase along their surface while increasing the path and residence time of the film on the corrugated permeable plate and, accordingly, in the package of corrugated permeable plates in 1 , 15-1.40 times more than with a vertical arrangement of corrugated permeable plates.
- the corrugated permeable plates are made of an expanded plate 0.1-0.5 mm thick with the formation of diamond-shaped mesh holes with a size of 3-8 mm and a rib thickness of 0.5-2.0 mm, which increases the manufacturability of the manufacture of corrugated permeable plates, reduces the metal consumption of the design of the sump, and the diamond-shaped holes in the corrugated permeable plates contributes to an intensive rupture of the flowing film at the vertices of the sharp corners of the diamond-shaped holes and an additional increase in its surface, compared with conventional perforation in the form of round holes.
- corrugations of adjacent corrugated permeable plates are offset by 90 degrees and contact each other with corrugated vertices, forming cavities 3-5 times larger than the edge of the diamond-shaped openings of the corrugated permeable plates, in which the gas (steam) flow from the formed flow phase precipitates droplets of the liquid phase, carried out from the liquid film during the separation of the inhomogeneous gas (vapor)-liquid system.
- corrugated permeable plates are fixed to each other in the package using spot welding or stitched with knitting needles with plugged ends, which provides on the one hand the ease of assembly of the package, and on the other - its structural strength.
- the height of the drain partition along the vertical axis of symmetry be greater than the distance from the lower ends of the middle package of the regular multilayer nozzle to the horizontal cylindrical tank of the settler vertically, which ensures the formation of a hydraulic shutter separating the liquid and gas (vapor) phases removed from the settler.
- the height of the edges of the perforated drain plates in millimeters is not less than the hydraulic resistance when the shared heterogeneous system passes through the perforated drain plates in millimeters of the column layer of the heterogeneous system, which provides sufficient pressure of the divided heterogeneous system on the perforated drain plates with edges for its passage through the corrugated packet permeable plates without "choking".
- the edges of the perforated drain plates have triangular, square or trapezoidal slots, the width of the perforated drain plates with edges is less than the width of the packets of a regular multilayer nozzle from corrugated permeable plates, which makes it possible to uniformly irrigate the underlying nozzle with an increase in the flow rate of its divided or heterogeneous system .
- an absorption column above the outlet fitting of the gas (vapor) phase, equipped with vertically arranged packets of a regular multilayer nozzle made of corrugated permeable plates, similar to fragments of the separation device and separated by segmented partitions, interfaced with the walls of the absorption column, by the outlet fitting of an additionally purified gas ( vapor) phase and a fitting for entering the liquid phase, which is fed into the upper part of the absorption column to capture from the gas stream ( ApoB) phase entrained liquid droplets.
- the sump is additionally equipped with a drain wall, a liquid phase outlet fitting for irrigation of the absorption column and a pump with a pipeline connecting the lower part of the horizontal cylindrical sedimentation tank with the upper part of the absorption column.
- the filled arrows show the movement of the liquid phase
- the unfilled arrows show the movement of the gas (vapor) phase
- the half-filled arrows show the motion of an inhomogeneous system.
- a heterogeneous gas (vapor) -liquid system with a low concentration of dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase through the inlet of the inhomogeneous system 2 enters the horizontal cylindrical tank of the sump 1 and is sent to a manifold type distributor with a trough with a rear segment wall 6 , then the heterogeneous system is evenly distributed along the perforated drain plates with flanges 7 located parallel to the longitudinal axis of the horizontal cylindrical body of the settler 1, from where through miles in perforated drain strips with flanges 7 flows into the separation section located under each perforated strip and drain constituting a multilayer packet of regular packing of corrugated permeable plates, which separates the gas and liquid phases.
- the liquid phase flows through openings in the corrugated permeable plates to a drain wall 4, which is a segment plate, and is discharged from the horizontal cylindrical body of the settler 1 through the outlet of the liquid phase 3.
- the released gas phase is discharged through the outlet of the gas (vapor) phase 5.
- FIG. 2 shows section AA, where the locations of the inlet fitting of an inhomogeneous system 2, a manifold type distributor with a trough with a back segment wall 6, perforated drain strips with flanges 7, having a width less than the width of the packets of a regular multilayer nozzle 8, consisting of corrugated permeable plates, located x under each perforated drain strip with flanges 7, and the weir 4 in a horizontal cylindrical housing 1 of the settler.
- a non-uniform gas-vapor system with a low concentration of a dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase enters the horizontal cylindrical housing of the settler 1 through the inlet of the inhomogeneous system 2 and is sent to a manifold-type distributor with a trough with a rear segment wall 6 , then the heterogeneous system is evenly distributed along the perforated drain plates with flanges 7 located parallel to the longitudinal axis of the horizontal cylindrical body of the settler 1, from where through Verstov perforated drain strips flows into the separation section arranged under each perforated drain strip 7 with flanges constituting the multilayer packet of regular packing of corrugated permeable plates, which separates the gas and liquid phases.
- the liquid phase flows through the holes in corrugated permeable plates onto a drain baffle 4, which is a segment plate, and is discharged from the horizontal cylindrical body of the sump 1 through the liquid phase outlet fitting 3.
- the gas phase which may contain a suspension of liquid droplets, then through the outlet of the gas (vapor) phase 5 enters the section for additional purification of the gas (vapor) phase, consisting of an absorption column 11, equipped in the upper part with a fitting for entering the liquid phase for irrigation 10, similar in composition to the liquid phase separated from the heterogeneous system and used to trap the entrained drops of the liquid phase, the outlet fitting of the additionally cleaned gas (vapor) phase 9, vertically arranged packets of a regular multilayer nozzle 8 from corrugated permeable plates, similar to fragments of a separation device, and divided segmented partitions 12
- the gas (vapor) phase containing a suspension of microdrops of the liquid phase, passes the nozzle layer in a horizontal direction along a sinusoidal path due to non-alignment and apertures permeable
- the figure 4 shows the design of the sump for the separation of an inhomogeneous gas (vapor)-liquid system with a low concentration of a dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase with an absorption column and with the supply of the liquid phase for irrigation, which differs from the composition of the liquid phase separated from the inhomogeneous system.
- the design of the sump provides (a) a nozzle for introducing a liquid phase for irrigation 10, which differs in composition from a liquid phase that is separated from a heterogeneous system, a nozzle for withdrawing a liquid phase for irrigation of an absorption column 16, an additional drain wall 13 for separate drainage the liquid phase separated from the heterogeneous system, and the liquid phase supplied to the irrigation of the absorption column, the outlet fitting of the liquid phase to irrigate the absorption column 16, a pump 14 for pumping the liquid phase supplied to the absorption th a column, and a pipe 15 connecting the lower part of the horizontal cylindrical housing of the sump 1 with the upper part of the absorption column 11.
- Example 1 A horizontal hollow sump, when it is half filled with a volume separated by a heterogeneous gas-liquid system, generally has a capacity Qj (m 3 / h), calculated by the equation:
- D is the diameter of the horizontal hollow sump, m
- L is the length of the horizontal hollow sump, m
- Wo is the rate of rise of gas bubbles, m / h;
- DL is the area of the mirror of the liquid phase, m 2 .
- productivity of the horizontal hollow sump is proportional to the area of the liquid phase mirror.
- Example 2 When separating a heterogeneous gas-liquid system in a horizontal hollow sump with a diameter of D and a length L when filling one fourth of the apparatus volume, a separating device according to the invention is placed in its upper part with a separated liquid-free gas phase.
- the collector-type distributor with a trough and parallel perforated drain strips with flanges is D / 4 in height
- fragments of the device for separation in the form of a packet of a regular multilayer nozzle from corrugated permeable plates located under each drain bar have a height D / 2, length L / 2 and width D / 10 with the distance between the D / 20 packets, then 6 similar packets will be placed in the horizontal hollow sump.
- the value of the thickness of the corrugation of the permeable plates is taken to be 2 cm, and the thickness of the liquid phase film on the corrugated permeable plate is 1 mm
- the rate of rise of gas bubbles is denoted by Wo, similarly to example 1.
- the claimed invention provides a solution to the problem - the development of a universal design of the sump for separating an inhomogeneous gas (vapor) -liquid system with a low concentration of dispersed gas (vapor) phase in the liquid phase: the sump provides a significant increase in the productivity of the apparatus while maintaining the quality of separation, or significantly improves the quality of separation while maintaining the performance of the device, or with a slight increase in the productivity of the device while ensuring ivaet definite improvement of quality of separation heterogeneous system into gas and liquid phases.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газовой, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для разделения газожидкостных смесей. Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе включает горизонтальный цилиндрический корпус с днищами, штуцера ввода неоднородной системы и вывода газовой (паровой) и жидкой фаз, штуцер ввода неоднородной системы, под которым расположен распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой, перфорированные сливные планки с закраинами, устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, сливную перегородку в виде сегментной пластины, а также абсорбционную колонку для дополнительной очистки газовой (паровой) фазы, оборудованную насосом и трубопроводом, соединяющим нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса отстойника с верхней частью абсорбционной колонки.
Description
ОТСТОЙНИК ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ
СИСТЕМЫ ГАЗ (ПАР)-ЖИДКОСТЬ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение предназначено для разделения неоднородной системы газ (пар)- жид ость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газовой, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для разделения газожидкостных смесей, например, при разделении продуктов охлаждения дистиллята ректификационной колонны, фракционирующей углеводороды, в отстойном аппарате на небольшое количество газовой (паровой) и преобладающую жидкую фазы.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна конструкция сепаратора неоднородных систем газ (пар)-жидкость, включающая емкость со штуцерами ввода исходной неоднородной смеси и вывода раздельно газовой (паровой) и жидкой фаз (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1970. С. 650). Недостатком представленной конструкции является большая металлоемкость из-за необходимости обеспечения длительного времени разделения неоднородной системы под действием гравитационной силы и низкое качество разделения, обусловленное тем, что мелкие капли жидкости в газовой фазе и пузырьки газа в жидкой фазе не успевают, соответственно, осадиться или всплыть за ограниченное время пребывания неоднородной системы в аппарате.
Известен сепаратор для разделения текучей смеси веществ различной плотности, таких как газ и жидкость, который включает кожух, роторный узел, отверстие для пропускания потока текучей среды, выступ, выступающий вверх от кожуха и окружающий отверстие, и патрубок, причем патрубок может соединяться с выступом так, что внутренняя поверхность патрубка сочетается с изогнутой поверхностью выступа для получения изогнутой поверхности для пути потока (Газоочистной сепаратор: пат. 2522834 Рос. Федерация. N° 2012106222/03; заявл. 10.07.09; опубл. 20.07.14). Основным недостатком данного изобретения является высокая энергоемкость аппарата для создания центробежной силы, необходимая для вращения ротора, представляющего собой вал, сопряженный с пакетом тарелок и, как следствие, удорожание процесса сепарации.
Известен также газоотделитель, включающий корпус со штуцерами для ввода и вывода газожидкостной смеси и барботер, отличающийся тем, что корпус газоотделителя размещен горизонтально, снабжен штуцером отбора жидкости в нижней части и штуцером
отбора газа в верхней части, причем штуцера отбора жидкости и газа соединены со штуцером вывода газожидкостной смеси, верхняя образующая которого расположена не ниже верхней образующей корпуса газоотделителя, а барботер размещен в горизонтальной плоскости, проходящей через нижнюю сторону, вписанного в поперечное сечение корпуса квадрата, и выполнен в виде системы труб (Газоотделитель: пат. 2035197 Рос. Федерация. Jfe 5003948/26; заявл. 02.08.91; опубл. 20.05.95). Недостатками данного изобретения являются:
• отвод разделившихся газовой и жидкой фаз по одному общему трубопроводу, что приведет, по крайней мере, к частичному повторному смешению газовой и жидкой фаз и, как следствие, к снижению эффективности разделения фаз в аппарате в целом;
• подача газа в барботер под уровень жидкой фазы в корпусе приведет к снижению эффективности отделения газовой дисперсной фазы от сплошной жидкой фазы, поскольку скорость свободного всплывания одиночных газовых пузырей при низкой концентрации газовой фазы в неоднородной системе значительно выше и, соответственно, эффективность разделения выше, чем при стесненном всплывании совокупности пузырьков, возникающей при дополнительном барботаже газа в газоотделителе, увеличивающем концентрацию газовой фазы в неоднородной системе.
Известен также фильтр-сепаратор, включающий корпус со штуцерами ввода газожидкостной смеси, вывода газа, отделенной от жидкости и примесей и с установленными в нем фильтр-коалесцирующими секциями, выполненными из пористых элементов, и секции сепарации, при этом пористые элементы выполнены из ориентированных к вертикали объемных, пористых незамкнутых между собой по ходу подачи газожидкостной смеси пластин, внешние поверхности фильтр-коалесцирующих секций снабжены с одной стороны, решетками наддува потока газожидкостной смеси, с другой - решетками отбора газа, а секция сепарации выполнена из перфорированных незамкнутых между собой по ходу подачи газожидкостной смеси пластин, поверхности которых снабжены ориентированными к вертикали пористыми жгутами, смещенными относительно друг друга и пористых жгутов смежной пластины (Фильтр-сепаратор: пат. 2480267 Рос. Федерация. JV° 2011146503/02 заявл. 17.11.11; опубл. 27.04.13). Недостатками данного изобретения являются:
• аппарат имеет повышенную металлоемкость из-за большого объема зоны сбора жидкой фазы, представляющей собой самостоятельный дополнительный аппарат;
• аппарат применяется только для разделения неоднородных систем типа «туман» с низким содержанием капельной жидкой фазы, при котором объем аппарата свободен от жидкой фазы;
• установка секции сепарации после фильтр-коалесцирующих секций практически бесполезна, так как в секции сепарации возможно осаждение только относительно крупных капель жидкой фазы, которых после фильтр-коалесцирующих секций просто не должно оставаться в потоке газа;
· установка фильтр-коалесцирующих секций, выполненных из вертикальных пористых пластин малоэффективно, поскольку капли жидкой фазы, находящиеся в потоке газа, легко проходят сквозь поры перегородки при достаточном перепаде давления на перегородке;
• практически невозможно разделять в аппарате неоднородную систему с низкой концентрацией газовых пузырьков в жидкости, так как при этом весь разделяемый поток будет проходить через аппарат практически без разделения на фазы из-за фактической соосности штуцеров ввода неоднородной системы и вывода газа, поскольку через этот штуцер с газом отводятся излишки жидкой фазы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При создании изобретения ставилась задача разработки конструкции отстойника для эффективного разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе, в котором отсутствует, по крайней мере, значительная часть недостатков, свойственных известным конструкциям отстойников.
Поставленная задача решается за счет того, что в отстойнике для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе, включающем горизонтальный цилиндрический корпус с днищами, устройство для сепарации неоднородной системы, штуцер ввода неоднородной системы и штуцера вывода газовой (паровой) и жидкой фаз, под штуцером ввода неоднородной системы располагают распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой, сопряженной с горизонтальным цилиндрическим корпусом отстойника и параллельными перфорированными сливными планками с закраинами, расположенными параллельно продольной оси горизонтального цилиндрического корпуса отстойника, под каждой перфорированной сливной планкой с закраинами размещают фрагмент устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, также в горизонтальном цилиндрическом корпусе отстойника располагают сливную перегородку в виде сегментной пластины, сопряженной с нижней частью горизонтального цилиндрического корпуса отстойника. Основой эффективного отстаивания является наличие в отстойнике большого зеркала отстаивания, поскольку чем больше площадь зеркала и тоньше слой разделяемой
неоднородной системы, тем выше производительность отстойника. Этот фундаментальный принцип отстойного разделения использован в заявляемом изобретении в полной мере, поскольку вводимая в отстойник неоднородная система газ (пар)-жидкость разделяется при пленочном течении сплошной жидкой фазой в фрагменте устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки по поверхности гофрированных проницаемых пластин. Наличие отверстий в гофрированных проницаемых пластинах приводит к щадящему перемешиванию осветляемой жидкой фазы, выравниванию в ней концентрации газовых пузырьков и увеличению, таким образом, скорости всплывания газовых пузырьков в пленке жидкой фазы, а наличие гофров формирует каналы, в которых из формируемого потока газовой (паровой) фазы осаждаются капли жидкой фазы, которые могут быть вынесены из жидкой пленки при разделении неоднородной системы газ (пар)-жидкость.
Целесообразно, чтобы гофрированные проницаемые пластины имели угол наклона гофра к горизонтали 40-60 градусов, что обеспечит устойчивый пленочный поток жидкой фазы по их поверхности при одновременном увеличении пути и времени пребывания пленки на гофрированной проницаемой пластине и, соответственно, в пакете гофрированных проницаемых пластин в 1,15-1,40 раза больше, чем при вертикальном расположении гофрированных проницаемых пластин. Полезно, чтобы гофрированные проницаемые пластины были выполнены из экспанзированной пластины толщиной 0,1-0,5 мм с образованием ромбовидных ячеек-отверстий с размером 3-8 мм и толщиной ребра 0,5-2,0 мм, что повышает технологичность изготовления гофрированных проницаемых пластин, снижает металлоемкость конструкции отстойника, а ромбовидность отверстий в гофрированных проницаемых пластинах способствует интенсивному разрыву стекающей пленки в вершинах острых углов ромбовидных отверстий и дополнительному увеличению ее поверхности, по сравнению с обычной перфорацией в виде круглых отверстий.
Целесообразно также, чтобы гофры смежных гофрированных проницаемых пластин были смещены на 90 градусов и контактировали между собой вершинами гофров, образуя полости размером в 3-5 раз больше, чем ребро ромбовидных ячеек-отверстий гофрированных проницаемых пластин, в которых из формируемого потока газовой (паровой) фазы осаждаются капли жидкой фазы, выносимые из жидкой пленки при разделении неоднородной системы газ (пар)-жидкость.
Полезно также, чтобы гофрированные проницаемые пластины фиксировались между собой в пакете при помощи точечной электросварки или сшивались спицами
с заглушёнными торцами, что обеспечивает с одной стороны простоту сборки пакета, а с другой - его конструктивную прочность.
Целесообразно, чтобы высота сливной перегородки по вертикальной оси симметрии была больше расстояния от нижних торцов среднего пакета регулярной многослойной насадки до горизонтального цилиндрического корпуса отстойника по вертикали, что гарантирует формирование в отстойнике гидравлического затвора, разделяющего выводимые из отстойника жидкую и газовую (паровую) фазы.
Необходимо, чтобы высота закраин перфорированных сливных планок в миллиметрах была не меньше гидравлического сопротивления при прохождении разделяемой неоднородной системы сквозь перфорированные сливные планки в миллиметрах столба слоя неоднородной системы, что обеспечивает достаточный напор разделяемой неоднородной системы на перфорированных сливных планках с закраинами для ее прохождения через пакет гофрированных проницаемых пластин без «захлебывания».
Целесообразно также, чтобы закраины перфорированных сливных планок имели прорези треугольного, квадратного или трапециевидного типа, ширина перфорированных сливных планок с закраинами была меньше ширины пакетов регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, что позволяет равномерно орошать нижележащую насадку при увеличении расхода разделяемой неоднородной системы или ее газосодержания.
Целесообразно также, над штуцером вывода газовой (паровой) фазы установить абсорбционную колонку, снабженную вертикально-расположенными пакетами регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, аналогичные фрагментам устройства для сепарации и разделенные сегментными перегородками, сопряженными со стенками абсорбционной колонки, штуцером вывода дополнительно очищенной газовой (паровой) фазы и штуцером ввода жидкой фазы, которая подается в верхнюю часть абсорбционной колонки для улавливания из потока газовой (паровой) фазы унесенных капель жидкой фазы.
Целесообразно также, при подаче жидкой фазы для улавливания унесенных капель жидкой фазы в верхнюю часть абсорбционной колонки, отличающейся от состава отделяемой жидкой фазы, отстойник дополнительно оборудовать сливной перегородкой, штуцером вывода жидкой фазы для орошения абсорбционной колонки и насосом с трубопроводом, соединяющим нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса отстойника с верхней частью абсорбционной колонки. Это позволяет уменьшить расход подаваемой жидкой фазы, отличной от отделяемой жидкой фазы, на абсорбцию.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
Конструкция отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе представлена на фигуре 1 , сечение А-А - на фигуре 2.
Конструкция отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе с абсорбционной колонкой и конструкция отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе с абсорбционной колонкой и с подачей на орошение жидкой фазы, отличающейся от состава отделяемой жидкой фазы, изображены на фигурах 3 и 4, соответственно. Представленные на фигурах 1-4 конструкции отстойника содержат следующие элементы:
1 - горизонтальный цилиндрический корпус отстойника;
2 - штуцер ввода неоднородной системы;
3 - штуцер вывода жидкой фазы;
4 - сливная перегородка;
5 - штуцер вывода газовой (паровой) фазы;
6 - корыто с задней сегментной стенкой;
7 - перфорированные сливные планки с закраинами;
8 - пакет регулярной многослойной насадки;
9 - штуцер вывода дополнительно очищенной газовой (паровой) фазы;
10 - штуцер ввода жидкой фазы для орошения;
11 - абсорбционная колонка;
12 - сегментные перегородки;
13 - дополнительная сливная перегородка;
14 - насос;
15 - трубопровод;
16 - штуцер вывода жидкой фазы для орошения абсорбционной колонки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигурах 1-4 закрашенными стрелками изображено движение жидкой фазы, не закрашенными стрелками - движение газовой (паровой) фазы, а полузакрашенными стрелками - движение неоднородной системы.
Согласно фигуре 1, неоднородная система газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе через штуцер ввода неоднородной системы 2 поступает в горизонтальный цилиндрический корпус отстойника 1 и направляется в распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой 6, далее неоднородная система равномерно распределяется по перфорированным сливным планкам с закраинами 7, расположенными параллельно продольной оси горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1, откуда через отверстия в перфорированных сливных планках с закраинами 7 стекает в секции сепарации, расположенные под каждой перфорированной сливной планкой и представляющие собой пакет регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, в которых происходит отделение газовой и жидкой фаз. Жидкая фаза стекает через отверстия в гофрированных проницаемых пластинах на сливную перегородку 4, представляющую собой сегментную пластину, и отводится из горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1 через штуцер вывода жидкой фазы 3. Выделившаяся газовая фаза отводится через штуцер вывода газовой (паровой) фазы 5.
Для более детального представления конструкции отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе на фигуре 2 изображено сечение А-А, где представлены расположения штуцера ввода неоднородной системы 2, распределителя коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой 6, перфорированных сливных планок с закраинами 7, имеющие ширину меньше ширины пакетов регулярной многослойной насадки 8, состоящие из гофрированных проницаемых пластин, расположенных под каждой перфорированной сливной планкой с закраинами 7, и сливной перегородки 4 в горизонтальном цилиндрическом корпусе отстойника 1.
Согласно фигуре 3, неоднородная система газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе через штуцер ввода неоднородной системы 2 поступает в горизонтальный цилиндрический корпус отстойника 1 и направляется в распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой 6, далее неоднородная система равномерно распределяется по перфорированным сливным планкам с закраинами 7, расположенными параллельно продольной оси горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1, откуда через отверстия перфорированных сливных планок стекает в секции сепарации, размещенные под каждой перфорированной сливной планкой с закраинами 7, представляющие собой пакет регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, в которых происходит отделение газовой и жидкой фаз. Жидкая фаза стекает через отверстия
в гофрированных проницаемых пластинах на сливную перегородку 4, представляющую собой сегментную пластину, и отводится из горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1 через штуцер вывода жидкой фазы 3. Выделившаяся газовая фаза, которая может содержать взвесь микрокапель жидкой фазы, далее через штуцер вывода газовой (паровой) фазы 5 поступает в секцию дополнительной очистки газовой (паровой) фазы, состоящей из абсорбционной колонки 11, снабженной в верхней части штуцером ввода жидкой фазы для орошения 10, близкой по составу с жидкой фазой, отделившейся от неоднородной системы и используемой для улавливания унесенных капель жидкой фазы, штуцером вывода дополнительно очищенной газовой (паровой) фазы 9, вертикально-расположенными пакетами регулярной многослойной насадки 8 из гофрированных проницаемых пластин, аналогичные фрагментам устройства для сепарации, и разделенными сегментными перегородками 12. Газовая (паровая) фаза, содержащая взвесь микрокапель жидкой фазы, проходит слой насадки в горизонтальном направлении по синусоидальной траектории за счет не соосности отверстий гофрированных проницаемых пластин, контактируя с жидкой фазой схожей по составу с жидкой фазой, отделившейся от неоднородной системы. Таким образом, в потоке возникает центробежная сила, отбрасывающая капли жидкой фазы на поверхность гофрированных проницаемых пластин, по которым капли жидкой фазы стекают на сливную перегородку 4, объединяется с жидкой фазой, отделившейся от неоднородной системы и далее отводятся из горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1 через штуцер вывода жидкой фазы 3. Дополнительно очищенная газовая (паровая) фаза отводится из верхней части абсорбционной колонки 11 через штуцер вывода дополнительно очищенной газовой (паровой) фазы 9.
На фигуре 4 изображена конструкция отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе с абсорбционной колонкой и с подачей жидкой фазы на орошение, отличающейся от состава жидкой фазы, отделяемой от неоднородной системы. В отличие от фигуры 3, в конструкции отстойника предусмотрен(а) штуцер ввода жидкой фазы для орошения 10, отличающейся по составу от жидкой фазы, отделяемой от неоднородной системы, штуцер вывода жидкой фазы для орошения абсорбционной колонки 16, дополнительная сливная перегородка 13 для раздельного отвода жидкой фазы, отделившейся от неоднородной системы, и жидкой фазы, подаваемой на орошение абсорбционной колонки, штуцер вывода жидкой фазы для орошения абсорбционной колонки 16, насос 14 для перекачивания жидкой фазы, подаваемой в абсорбционную
колонку, и трубопровод 15, соединяющий нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса отстойника 1 с верхней частью абсорбционной колонки 11.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для оценки эффективности работы отстойника по заявляемому изобретению представлено сравнение его производительности с производительностью в основном применяемых в нефтепереработке пустотелых горизонтальных отстойников одинаковых размеров.
Пример 1. Пустотелый горизонтальный отстойник при его половинном заполнении объема разделяемой неоднородной системой газ-жидкость, имеет в общем случае производительность Qj (м3/ч), рассчитываемую по уравнению:
Qi = 3,14 D L Wo /4 - 0,785-D L Wo,
где D - диаметр пустотелого горизонтального отстойника, м;
L - длина пустотелого горизонтального отстойника, м;
Wo - скорость всплывания газовых пузырьков, м/ч;
D L - площадь зеркала жидкой фазы, м2.
Таким образом, производительность пустотелого горизонтального отстойника пропорциональна площади зеркала жидкой фазы.
Пример 2. При разделении неоднородной системы газ-жидкость в пустотелом горизонтальном отстойнике диаметром D и длиной L при заполнении на одну четвертую объема аппарата в нижней его части отсепарированной очищенной от газа жидкой фазой размещено в его верхней части сепарирующее устройство по заявляемому изобретению.
При этом распределитель коллекторного типа с корытом и параллельными перфорированными сливными планками с закраинами имеют в высоту величину D/4, а расположенные под каждой сливной планкой фрагменты устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин имеют высоту D/2, длину L/2 и ширину D/10 при расстоянии между пакетами D/20, тогда в пустотелом горизонтальном отстойнике будет размещаться 6 аналогичных пакетов. Из практических данных, принято значение толщины гофра проницаемых пластин равным 2 см, а толщины пленки жидкой фазы на гофрированной проницаемой пластине - 1 мм. Скорость всплывания газовых пузырьков обозначается Wo, аналогично примеру 1. Тогда в одном пакете разместится D/0,2 гофрированных проницаемых пластин с общей поверхностью зеркала осветления жидкости равной D2 L/0,8 (м2), а поверхность зеркала осветления во всем отстойнике составит 7,5 D2 L, то есть в 7,5 D раз выше, чем в примере 1. При этом объем жидкой пленки на поверхности гофрированных проницаемых пластин отстойника составит 0,0075 D2 L (м3) при времени осаждения
15 000714
0,001/Wo (ч), откуда производительность пустотелого горизонтального отстойника Q2 (м3/ч) рассчитывается по формуле:
Q2 = 7,5 D2 L W0,
Сравнение результатов расчетов по двум примерам показывает, что при равном качестве разделения неоднородной смеси газ-жидкость и одинаковых габаритах аппарата, отстойник по заявляемому изобретению будет иметь производительность в 9,55 D раз больше, чем стандартный емкостной отстойник, например, при диаметре отстойника равном 1,4 м производительность возрастет в 13,3 раза. При одинаковой производительности обоих отстойников в заявляемой конструкции отстойника пропорционально уменьшится толщина пленки жидкости на гофрированных проницаемых пластинах, что позволит при сохранении времени отстаивания выделиться из объема пленки более мелким пузырькам газа. Допуская, что выделение газовых пузырьков из неоднородной системы газ-жидкость на гофрированных проницаемых пластинах подчиняется закону Стокса получим, что минимальный диаметр газовых пузырьков, выделяющихся при очистке неоднородной системы газ-жидкость в разработанной конструкции отстойника, в 3,6 раз меньше, чем в соответствующей стандартной емкостной конструкции отстойника.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает решение поставленной задачи - разработки универсальной конструкции отстойника для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе: отстойник обеспечивает существенное увеличение производительности аппарата при сохранении качества разделения, или значительно повышает качество разделения при сохранении производительности аппарата, или при некотором увеличении производительности аппарата одновременно обеспечивает определенное повышение качества разделения неоднородной системы на газовую и жидкую фазы.
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с днищами, устройство для сепарации неоднородной системы, штуцер ввода неоднородной системы и штуцера вывода газовой (паровой) и жидкой фаз, отличающийся тем, что под штуцером ввода неоднородной системы располагают распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой, сопряженной с горизонтальным цилиндрическим корпусом отстойника и параллельными перфорированными сливными планками с закраинами, расположенными параллельно продольной оси горизонтального цилиндрического корпуса отстойника, под каждой перфорированной сливной планкой с закраинами размещают фрагмент устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, также в горизонтальном цилиндрическом корпусе отстойника располагают сливную перегородку в виде сегментной пластины, сопряженной с нижней частью горизонтального цилиндрического корпуса отстойника.
2 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что гофрированные проницаемые пластины имеют угол наклона гофра к горизонтали 40-60 градусов.
3 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что гофрированные проницаемые пластины выполняют из экспанзированной пластины толщиной 0,1-0,5 мм с образованием ромбовидных ячеек-отверстий с размером 3-8 мм и толщиной ребра 0,5-2,0 мм.
4 Отстойник по п. 3, отличающийся тем, что гофры смежных гофрированных проницаемых пластин смещены на 90 градусов и контактируют между собой вершинами гофров, образуя полости размером в 3-5 раз больше, чем ребро ромбовидных ячеек- отверстий гофрированных проницаемых пластин.
5 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что гофрированные проницаемые пластины фиксируются между собой в пакете при помощи точечной электросварки или сшиваются спицами с заглушёнными торцами.
6 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что высота сливной перегородки по вертикальной оси симметрии больше расстояния от нижних торцов среднего пакета регулярной многослойной насадки до горизонтального цилиндрического корпуса отстойника по вертикали.
7 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что высота закраин перфорированных сливных планок в миллиметрах не меньше гидравлического сопротивления при прохождении разделяемой неоднородной системы сквозь перфорированные сливные планки в миллиметрах столба слоя неоднородной системы.
8 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что закраины перфорированных сливных планок имеют прорези треугольного, квадратного или трапециевидного типа.
9 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что ширина перфорированных сливных планок меньше ширины пакетов регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин.
10 Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что над штуцером вывода газовой (паровой) фазы установлена абсорбционная колонка, снабженная вертикально расположенными пакетами регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин, аналогичные фрагментам устройства для сепарации и разделенные сегментными перегородками, сопряженными со стенками абсорбционной колонки, штуцером вывода дополнительно очищенной газовой (паровой) фазы и штуцером ввода жидкой фазы, которая подается в верхнюю часть абсорбционной колонки для улавливания унесенных капель жидкой фазы.
11 Отстойник по п. 10, отличающийся тем, что при подаче жидкой фазы для улавливания унесенных капель жидкой фазы в верхнюю часть абсорбционной колонки, отличающейся от состава отделяемой жидкой фазы, отстойник дополнительно снабжен сливной перегородкой, штуцером вывода жидкой фазы для орошения абсорбционной колонки и насосом с трубопроводом, соединяющим нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса отстойника с верней частью абсорбционной колонки.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143523/05A RU2574622C1 (ru) | 2014-10-29 | Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе | |
| RU2014143523 | 2014-10-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016068753A1 true WO2016068753A1 (ru) | 2016-05-06 |
Family
ID=55857915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000714 WO2016068753A1 (ru) | 2014-10-29 | 2015-10-28 | Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2016068753A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101559291A (zh) * | 2009-05-18 | 2009-10-21 | 建湖县鸿达阀门管件有限公司 | 一种油气水三相分离器 |
| RU2480267C1 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-04-27 | Илшат Минуллович Валиуллин | Фильтр-сепаратор |
| RU2481144C1 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-05-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Сепаратор газа |
-
2015
- 2015-10-28 WO PCT/RU2015/000714 patent/WO2016068753A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101559291A (zh) * | 2009-05-18 | 2009-10-21 | 建湖县鸿达阀门管件有限公司 | 一种油气水三相分离器 |
| RU2480267C1 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-04-27 | Илшат Минуллович Валиуллин | Фильтр-сепаратор |
| RU2481144C1 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-05-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Сепаратор газа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2570867C2 (ru) | Устройство для коалесцентной сепарации смеси, содержащей две текучие фазы, по меньшей мере частично несмешиваемые друг с другом и имеющие различную удельную плотность | |
| RU2641926C2 (ru) | Резервуар для газовой флотации | |
| BRPI0619574A2 (pt) | método e aparelho para separação de partìculas submergidas a partir de um fluido | |
| RU2577055C9 (ru) | Вертикальный сепаратор для разделения неоднородных систем газ-жидкость типа "туман" | |
| RU2574622C1 (ru) | Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой (паровой) фазы в жидкой фазе | |
| Farakhov et al. | Import substitution of industrial devices for gas purification from the disperse phase in petrochemical industry | |
| RU2394623C1 (ru) | Газораспределительное устройство | |
| RU2573469C1 (ru) | Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость | |
| RU2003126959A (ru) | Установка для очистки нефтесодержащих вод | |
| WO2016068753A1 (ru) | Отстойник для разделения неоднородной системы газ (пар)-жидкость | |
| RU166600U1 (ru) | Сепарационная установка | |
| RU2618057C1 (ru) | Устройство для разделения нефтяной эмульсии | |
| RU2455048C1 (ru) | Коалесцирующий патрон | |
| RU177293U1 (ru) | Сепарационная емкость с парными перегородками | |
| RU2243814C2 (ru) | Устройство для разделения эмульсии (варианты) | |
| RU2153383C1 (ru) | Жидкостно-газовый сепаратор | |
| RU130870U1 (ru) | Аппарат глубокой очистки воды | |
| RU2545332C1 (ru) | Каскадный гидродинамический фильтр-водоотделитель | |
| RU2456051C1 (ru) | Разделитель несмешивающихся жидкостей легкой и тяжелых фаз с разной плотностью | |
| RU2618857C1 (ru) | Способ и коалесцентный элемент для разделения эмульсии | |
| US2820700A (en) | Fluid contacting apparatus | |
| RU88986U1 (ru) | Центробежный каплеотбойник | |
| RU196274U1 (ru) | Трехфазный сепаратор для разделения продукции нефтяных скважин | |
| RU2217209C2 (ru) | Устройство для разделения эмульсий | |
| RU125483U1 (ru) | Трехфазный сепаратор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15855185 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15855185 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |