Устройство для контакта жидкости и газа

 

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности, может быть использовано в колонных или сепарационных аппаратах установок подготовки и переработки газа, газового конденсата или нефти. Устройство для контакта жидкости и газа содержит коаксиально установленные на основании завихритель с каналами для подачи газа, стакан с каналами для подачи жидкости и отверстиями для первичной сепарации, соединенными со сливным карманом, обтекатель и пленкосъемник, причем между стаканом и завихрителем внутри устройства установлена диафрагма в виде кольца, над которой в нижней части стакана расположены тангенциальные каналы для подачи жидкости, выполненные в виде отбортованных отверстий, с размерами отбортовок, не превышающими ширину кольца диафрагмы, а верхняя часть сливного кармана расположена в зазоре между стаканом и пленкосъемником. Отверстия тангенциальных каналов для подачи жидкости отбортованы в сторону, как и отверстия тангенциальных каналов для подачи газа и расположены над ними симметрично относительно основания. Изобретение позволяет увеличить диапазон эффективной работы устройства, обеспечивая автоматическое увеличение расхода жидкости при увеличении расхода газа. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности и может быть использовано в колонных или сепарационных аппаратах установок подготовки и переработки газа, газового конденсата или нефти.

Известно устройство для контакта жидкости и газа (авт. св. N 475160 от 14.10.75, кл. B 01 D 3/26), включающее цилиндрический стакан, в котором соосно размещен осевой завихритель и выполнены по периметру стакана каналы для подачи жидкости, а в верхней части стакана соосно размещен пленкосъемник жидкости.

Недостатком указанного устройства является размещение каналов для подачи жидкости в зоне повышенного давления, образуемой при закрутке газового потока на внутренней стенке стакана, что снижает расход подаваемой жидкости на контакт с газом.

Известно устройство для контакта жидкости и газа (патент N 1149475 от 20.07.94, кл. B 01 D 3/26, прототип), содержащее коаксиально установленные на основании завихритель с тангенциальными каналами для подачи газа, стакан с каналами для подачи жидкости, обтекатель и пленкосъемник.

В этом устройстве за счет размещения каналов подачи жидкости в центральной разряженной зоне устранен недостаток устройства, приведенного в качестве аналога.

Недостатком этого устройства является небольшой диапазон работы из-за малого расхода жидкости в связи с ограничением площади входных каналов для подачи жидкости. Увеличение сечения трубок уменьшает сечение патрубка и увеличивает гидравлическое сопротивление элемента. Для устранения последнего необходимо увеличение межторного расстояния, то есть увеличение металлоемкости.

Кроме того, к недостаткам следует отнести унос жидкости с газом, выходящим из-под пленкосъемника. Этот недостаток может быть частично устранен при помощи каналов для первичной сепарации жидкости, которые выполняются в стакане и соединяются со сливным карманом (см. авт.св. N 683760, кл. B 03 D 3/30).

Целью изобретения является расширение диапазона эффективной работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контакта газа и жидкости, содержащем коаксиально установленные на основании завихритель с тангенциальными каналами для подачи газа, стакан с каналами для подачи жидкости и отверстиями для первичной сепарации, соединенными со сливным карманом, обтекатель и пленкосъемник, между стаканом и завихрителем внутри устройства установлена диафрагма в виде кольца, над которой в нижней части стакана расположены тангенциальные каналы для подачи жидкости, выполненные в виде отбортованных отверстий с размерами отбортовок, не превышающими ширину кольца диафрагмы, а верхняя часть сливного кармана расположена в зазоре между стаканом и пленкосъемником, отверстия тангенциальных каналов для подачи жидкости отбортованы в ту же сторону, как и отверстия тангенциальных каналов для подачи газа, и симметричны им относительно основания.

Выполнение между стаканом и завихрителем диафрагмы в виде кольца и тангенциальных каналов для подачи жидкости в виде отбортованных отверстий с размерами отбортовок, не превышающими ширину кольца диафрагмы, и расположение этих отверстий в нижней части стакана по его окружности позволило увеличить входное сечение для жидкости в зоне разрежения, так как каналы расположены не в центре, где площадь ограничена, а на периферии стакана. Это позволило увеличить расход жидкости, не снижая гидравлического сопротивления элемента устройства, и тем самым расширить диапазон эффективной работы устройства.

Выполнение тангенциальных каналов для подачи жидкости стакана комбинированными с тангенциальными и осевыми каналами для подачи газа завихрителя таким образом, что отверстия тангенциальных каналов для подачи жидкости отбортованы в ту же сторону, как и отверстия тангенциальных каналов для подачи газа, и симметричны им относительно основания устройства, позволило увеличить площадь сечения прохода газа и расход газа при снижении гидравлического сопротивления устройства, а также увеличило разрежение и расход по жидкости.

Расположение верхней части сливного кармана в зазоре между стаканом и пленкосъемником позволило за счет дифрагирования выходного канала вторичной сепарации значительно уменьшить вторичный унос жидкости с газом, выходящим из-под пленкосъемника, что в свою очередь позволило расширить диапазон эффективной работы устройства при увеличении расхода газа.

Заявителю не известно из существующего уровня техники устройств для контакта жидкости и газа, в которых увеличение диапазона эффективной работы достигалось бы подобным образом.

На фиг. 1 представлено устройство для контакта жидкости с газом.

На фиг. 2 - сечение А-А, поперечное сечение по тангенциальным каналам подачи жидкости.

На фиг. 3 - сечение Б-Б, поперечное сечение по тангенциальным каналам подачи газа.

Устройство состоит из основания 1 и коаксиально установленных завихрителя 2, стакана 3 с отверстиями для первичной сепарации жидкости 4, расположенными в его верхней части и соединенными с карманом 5 для отвода жидкости, пленкосъемника 6, обтекателя 7, диафрагмы 8, расположенной между завихрителем 2 и стаканом 3, внутри устройства, и тангенциальных каналов для подачи жидкости, выполненных в виде отбортованных отверстий 9, с размерами отбортовок, не превышающими ширину кольца диафрагмы, в нижней части стакана 3 над диафрагмой 8.

Завихритель 2 состоит из корпуса 10, в верхней части которого выполнены тангенциальные каналы для подачи газа в виде отбортованных отверстий 11. Внутри корпуса 10 расположены осевые лопатки 12.

Отверстия 9 тангенциальных каналов для подачи жидкости отбортованы в ту же сторону, как и отверстия 11 тангенциальных каналов для подачи газа, и симметричны им относительно основания 1.

Карман 5 соосно зафиксирован со стаканом 3 дистанционным прутками 13, а каплесъемник 6 дистанционными прутками 14.

Обтекатель 7 соосно зафиксирован со стаканом распорками 15, корпус завихрителя 10 соосно установлен в отверстии основания 1 и закреплен на нем.

Стакан 3 соосно установлен в диафрагме 8 и жестко закреплен в ней. Стакан 3 и завихритель 2 соединены резьбовым соединением, состоящим, например, из болта 16 и гайки 17, соединенной с осевыми лопатками 12.

Устройство работает следующим образом.

Газовый поток подается под основание 1 в завихритель 2, в котором газ закручивается, частично проходя через осевые каналы между осевыми лопатками 12, а частично через отверстия 11 тангенциальных каналов. В закрученный газовый поток в стакане через отверстия 9 тангенциальных каналов всасывается жидкость. А, так как тангенциальные каналы выполнены по окружности стакана 3 в его нижней части над диафрагмой 8 в теневой ее стороне в виде отверстий 9, отбортованных в ту же сторону, как и отверстия 11 тангенциальных каналов для подачи газа, и симметричны им относительно основания 1, а размеры отбортовок не превышают ширину кольца диафрагмы, поток жидкости ориентируется в направлении закрученного потока газа. После чего часть жидкости поднимается в закрученном виде по внутренней стенке стакана 3 и отводится в карман 5 через отверстия первичной сепарации жидкости 4. Другая же ее часть поднимается по оси закрученного газового потока, дробится на распорках 15 и формируется в виде пленки на поверхности обтекателя 7. Затем жидкостная пленка диспергируется закрученным газовым потоком, срывающим ее с наружной кромки обтекателя 7, на мельчайшие капли. Из образовавшегося таким образом газожидкостного потока во внутреннем объеме стакана 3 жидкость отделяется на первой ступени сепарации через отверстия 4 в карман 5 и затем оставшаяся жидкость отделяется в канале меду пленкосъемником 6 и верхней частью кармана 5. Для исключения попадания большого количества газа в канал между стаканом 3 и пленкосъемником 6 он дифрагмируется верхней частью кармана 5. Осушенный газ направляется на вышележащую ступень контакта.

Выполнение диафрагмы 8 в виде кольца, расположенного между корпусом завихрителя 10 и стаканом 3, и тангенциальных каналов для подачи жидкости в нижней части стакана 3 над диафрагмой 8 в виде отбортованных отверстий 9, размеры которых не превышают ширину диафрагмы, отбортованы в ту же сторону, как и отверстия тангенциальных каналов для подачи газа, и симметричны им относительно основания, позволило значительно увеличить входное сечение канала для подачи жидкости в зоне разрежения, так как каналы расположены не в центре, где сечение стакана ограничено, а на периферии, тем самым увеличивая расход по газу и жидкости при снижении гидравлического сопротивления устройства.

Верхняя часть кармана 5, расположенная в зазоре между стаканом 3 и пленкосъемником 6, играет роль диафрагмы в выходном канале вторичной сепарации жидкости, обеспечивающей эффективную очистку выходного потока газа при увеличении его расхода.

Все это позволило увеличить диапазон эффективной работы устройства, обеспечивая автоматическое увеличение расхода жидкости при увеличении расхода газа.

Формула изобретения

1. Устройство для контакта газа и жидкости, содержащее коаксиально установленные на основании завихритель с тангенциальными каналами для подачи газа, стакан с каналами для подачи жидкости и отверстиями для первичной сепарации, соединенными со сливным карманом, обтекатель и пленкосъемник, отличающееся тем, что между стаканом и завихрителем внутри устройства установлена диафрагма в виде кольца, над которой в нижней части стакана расположены тангенциальные каналы для подачи жидкости, выполненные в виде отбортованных отверстий, с размерами отбортовок, не превышающими ширину кольца диафрагмы, а верхняя часть сливного кармана расположена в зазоре между стаканом и пленкосъемником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия тангенциальных каналов для подачи жидкости отбортованы в ту же сторону, как и отверстия тангенциальных каналов для подачи газа.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что отверстия тангенциальных каналов подачи жидкости расположены над отверстиями тангенциальных каналов для подачи газа и симметричны им относительно основания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3