Сепаратор

 

Использование: для разделения газожидкостных систем под действием центробежных сил. Сущность изобретения: вертикальный цилиндрический сепаратор разделен кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры. Входной патрубок присоединен тангенциально к нижней камере, в которой расположен сепарационный элемент. Вертикальные дугообразные пластины, образующие сепарационный элемент, укреплены по внутреннему периметру перегородки с перекрытием их краев. К одной из пластин присоединены сужающиеся по ходу вращения потока желоба, а выше нижних кромок пластин с радиальным зазором установлено днище. В верхней камере установлен конфузор, снабженный отражателем, выполненным в виде кассеты с фильтрующим материалом. Внутри отражателя расположен цилиндрический отсекатель. 1 з. п. ф - лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для разделения газожидкостных систем под действием центробежных сил и может быть использовано в пищевой, химической, легкой и других смежных отраслях промышленности.

Известны центробежные сепараторы с дугообразными сепарирующими пластинами (авт. св. СССР NN 1111824, 1066629, 986460, 1261691).

Наиболее близким к предлагаемому является сепаратор по авт. св. СССР N 1066629, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлен сепарирующий элемент, выполненный в виде криволинейных лопаток, установленных по многозаходной спирали Архимеда. Выходные концы его лопаток расположены наклонно к оси сепарационного элемента по поверхности усеченного конуса под острым углом к направлению вращения потока. Сепаратор имеет сливные устройства и патрубки ввода и вывода фаз.

Недостатками данного сепаратора являются большое гидравлическое сопротивление сепарационного элемента в нижней сепарационной камере, сложность конструкции элемента и, следовательно, недостаточно высокая производительность и эффективность отделения жидкости от газа (или разделения газожидкостной смеси).

Предлагаемое изобретение позволит упростить конструкцию сепарационного элемента, повысить эффективность отделения жидкости от газа, существенно увеличить производительность за счет снижения гидравлического сопротивления движению газового потока.

Этот эффект достигается тем,что в сепараторе, состоящем из вертикального цилиндрического корпуса, разделенного кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры,имеется входной патрубок, присоединенный к нижней камере тангенциально и снабженный дефлектором. Сепаратор содержит также конфузор, установленный на разделяющей перегородке в верхней сепарационной камере, отражатель и отсекатель, выполненный в виде цилиндра и расположенный внутри отражателя. Сепарационный элемент сепаратора выполнен из дугообразных пластин, укрепленных по внутреннему периметру перегородки, разделяющей верхнюю и нижнюю сепарационные камеры и края пластин расположены с перекрытием, образуя вертикальные щелевые каналы. В верхней части корпуса расположен выходной патрубок, а в нижней части корпуса патрубок для вывода отсепарированной жидкости. При этом в отличие от прототипа отражатель выполнен в виде кассеты с фильтрующим элементом, образуя канал для вспомогательного газового потока. Одна из пластин сепарационного элемента снабжена сужающимися по ходу вращения газового потока желобами, а в нижней части сепарационного элемента расположено днище, приподнятое относительно нижних кромок его вертикальных пластин с зазором. Отличием сепаратора является также то, что к днищу нижней части сепарационного элемента крестообразно прикреплены перегородки, препятствующие закручиванию газового потока.

Кассета с фильтрующим элементом и особенность установки одной из пластин обеспечивают инерционную сепарацию плюс ударное действие. Имеются в виду мелкодисперсные частицы, которые плохо удаляются инерционной сепарацией и для их укрупнения нужен фильтрующий элемент. Желоба установлены по ходу вращения газового потока и, проходя по ним, частицы отбрасываются по стенкам корпуса.

Наличие днища в нижней части сепарационного элемента и его выполнение способствуют отделению крупнодисперсных частиц.

И днище, и желоба помогают отделить крупнодисперсную фазу, поэтому фильтрующие элементы работают лучше.

Все предлагаемые признаки взаимосвязаны, взаимно влияют друг на друга и зависят друг от друга. Поэтому они нужны именно в совокупности. Новые признаки направлены на повышение производительности сепаратора и эффективности отделения газа от жидкости и ранее с этой целью не применялись.

На фиг.1 изображен сепаратор в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Сепаратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, разделенного кольцевой горизонтальной перегородкой 2 на нижнюю 3 и верхнюю 4 сепарационные камеры. Входной патрубок 5 тангенциально присоединен к нижней камере 3 и снабжен дефлектором 6. На перегородке 2 в верхней сепарационной камере 4 установлен конфузор 7 с отсекателем 8 и отражателем 9, соединенных между собой кольцевым днищем 10, причем отражатель выполнен в виде кассеты проницаемой для газа и заполненной фильтрующим материалом ( многослойно нержавеющая сетка из тонкой проволоки с мелкоячеистой структурой и т.п.). Над конфузором 7 расположен выходной патрубок 11 Сепарирующие вертикальные пластины 12 и 13 с щелевыми каналами 14, а также пластина 15 размещены в нижней камере 3, выполнены из дугообразных пластин и укреплены по внутреннему периметру перегородки 2. Края соседних пластин расположены с перекрытием,образуя вертикальные щелевые каналы 14, направленные навстречу входящему в сепарационный элемент газовому потоку. Между краями соседних пластин 15 и 12 образован вертикальный щелевой канал 16, направленный по ходу вращения газового потока внутри сепарационного элемента. По всей высоте пластины 12 после канала 16 установлены, сужающиеся к стенке корпуса 1 желоба 17, в нижней части сепарационных пластин 12, 13 и 15 расположено днище 18, закрепленное на нижних кромках этих пластин, при этом днище 18 приподнято относительно нижней кромки пластин 12, 13, 15 и имеет относительно этих пластин радиальный кольцевой зазор. На нижней поверхности днища 18 укреплены крестообразно пластины 19. Над сливным патрубком 20 расположено плоское днище 21 с кольцевым зазором 22 относительно корпуса 1 сепаратора. Кольцевой зазор 22 предназначен для удаления отсепарированной жидкости. Камеры 3 и 4 аппарата соединены сливной трубкой 23, расположенной по наружной поверхности корпуса аппарата и ее нижний конец погружен в гидрозатвор 24, который соединен с сепарационной камерой 3 сливным отверстием.

Процесс очистки газа от взвешенных частиц, мелкодисперсной, капельной и пленочной жидкости и жидкостных пробок происходит следующим образом. Газожидкостная смесь подводится в сепаратор через тангенциальный патрубок 5, расположенный в верхней части аппарата. Дефлектор 6 препятствует поступлению газожидкостной смеси в осевую зону камеры 3, без предварительного разделения газовзвеси. В криволинейном пространстве образованном стенкой корпуса 1 и дугообразными пластинами 12, 13 и 15 из газового потока выделяется основная масса жидкости. Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенку корпуса 1 сепаратора и под действием гравитационных сил по ходу вращения газового потока по нисходящий спирали транспортируются через кольцевой зазор 22, образованный плоским днищем 21 и корпусом 1, к сливному патрубку 20.

Мелкодисперсная жидкость, не осевшая на корпусе 1, попадает на наружную поверхность пластин 12, 13 и 15 и транспортируется газовым потоком через входные вертикальные щели 14 на их внутреннюю поверхность. Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость с небольшим количеством газа направляется в отводной тангенциальный канал 16, образованный пластинами 15 и 12, откуда по сужающимся по ходу вращения газового потока желобами 17 отбрасываются к стенкам корпуса 1 и затем удаляются из аппарата через сливной патрубок 20.

Остатки мелкодисперсной жидкости увлекаются газовым потоком в верхнюю сепарационную камеру 4, где оседая на внутренней поверхности конфузора 7 в виде пленки транспортируются с незначительным количеством газового потока через кольцевой зазор, образованный конфузором 7 и отсекателем 8 на внутреннюю поверхность кассеты 9. Таким образом жидкость в виде пленки транспортируется газовым потоком к верхней кромке конфузора 7, срываясь с верхней кромки колли жидкости попадают на внутреннюю поверхность кассеты 9 и далее задерживаются на многослойной сетке и, постепенно укрупняясь, стекают на перегородку 2 и по сливной трубке удаляются из сепаратора, а газ проходит через сетку кассеты 9 и далее направляется к выходному патрубку 11. В результате резкого снижения скорости газа за счет расширения проходного сечения и равномерного распределения скорости газа при его прохождении через кассету 9, уловленная жидкость стекает на наружную поверхность кольцевой перегородки 2 и по сливной трубке 23 стекает в гидрозатвор 24, откуда через сливное отверстие направляется в сливной патрубок 20. За счет эжектирования, создаваемого отсекателем 8 и выходным патрубком 11, основная часть очищенного газа, проходящая через отсекатель 8, смешивается с частью газового потока,отведенного через кольцевой зазор, образованный отсекателем 8 и конфузором 7 и по выходному патрубку 11 отводится из сепаратора.

Так осуществляется трехступенчатая сепарация газожидкостной смеси в аппарате Таким образом, в предлагаемом аппарате по сравнению с прототипом упрощена конструкция основных функциональных элементов сепаратора, при этом значительно повысилась производительность и эффективность разделения газожидкостной смеси за счет снижения гидравлических потерь газового потока.

Формула изобретения

1. Сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры, входной патрубок, присоединенный к нижней камере тангенциально и снабженный дефлектором, расположенный в нижней камере сепарационный элемент, выполненный из вертикальных дугообразных пластин, укрепленных по внутреннему периметру перегородки с перекрытием их краев, между которыми образованы вертикальные щелевые канала, конфузор, установленный на перегородке в верхней сепарационной камере, снабженный отражателем и отсекателем, выполненным в виде цилиндра, расположенного внутри отражателя, патрубки вывода очищенного газа и отделенной жидкости, отличающийся тем, что сепарационный элемент снабжен присоединенными к одной из его пластин сужающимися по ходу вращения потока желобами и днищем, установленным с радиальным зазором относительно пластин выше их нижних кромок, а отражатель выполнен в виде кассеты с фильтрующим материалом.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен пластинами, крестообразно прикрепленными к нижней поверхности днища сепарационного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3