Вихревой центробежный сепаратор

Изобретение относится к конструкциям возвратно-прямоточных центробежных сепараторов, связанных с разделением двухфазных сред, преимущественно газ-жидкость, и может найти применение во всех технологических процессах в нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности. Сепаратор содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус, в верхней части которого размещен тангенциальный патрубок для ввода потока, выхлопной патрубок для отвода газа, патрубок для удаления дисперсной фазы в нижней части корпуса и внутренний цилиндр, снабженный закрепленными к его стенке полыми усеченными конусами и обратными конусами, расположенными с зазором к стенке. Обратные и полые усеченные конусы установлены с чередованием друг друга. Над местами крепления полых конусов в стенке выполнены щели, расположенные в шахматном порядке относительно щелей над соседним полым конусом, а на внешней поверхности стенки с зазором к ней над каждой щелью закреплены отсекатели. У нижнего торца внутреннего цилиндра размещен кольцевой желоб для сбора жидкости с переливными трубами. Технический результат: повышение эффективности разделения двухфазных потоков до 95%, простота в изготовлении. 3 ил.

 

Изобретение относится к конструкциям возвратно-прямоточных сепараторов, которые применяются в процессах очистки природного газа, разделения двухфазных сред, преимущественно газ-жидкость, и может найти применение во всех технологических процессах в нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности.

Известно устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц, содержащее цилиндрический корпус с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода запыленной газообразной среды, осевым отводящим патрубком для вывода очищенной газообразной среды, съемным бункером для сбора взвешенных частиц (Патент РФ №2231396, МПК B04C 5/12, опубл. 27.06.2004 г.). В этом устройстве осевой отводящий патрубок снабжен съемной крышкой, на которой смонтирован винтовой завихритель, обладающий возможностью вертикального перемещения. Лопасти завихрителя размещены с дифференцированным шагом, уменьшающимся по ходу движения пылегазовой среды в отводящем патрубке и под углом, превышающим угол естественного откоса улавливаемого загрязнения, обеспечивая при этом попутное с корпусом направление закрутки газового потока внутри отводящего патрубка. Выходной штуцер расположен тангенциально к отводящему патрубку.

В этом устройстве пылегазовая среда подается в цилиндрический корпус через размещенный тангенциально штуцер, под действием центробежных сил частицы отбрасываются к стенке корпуса и, выпадая из потока, оседают в бункере для сбора взвешенных частиц. Очищенный газообразный поток разворачивается на 180° и отводится из аппарата через штуцер вывода осевого отводящего патрубка. В устройстве создается дополнительное вращательное движение газопылевого потока в зоне отводящего патрубка.

Данное устройство работает недостаточно эффективно, так как попадающие на лопасти винтового завихрителя частицы, а также частицы, отсепарированные на стенке отводящего патрубка, движутся в бункер в направлении, противоположном движению очищенного газового потока, и отсутствуют элементы, отделяющие поток отсепарированной дисперсной фазы от газового потока в этой области, что приводит к захвату отсепарированных частиц газовым потоком и увеличению вторичного уноса.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является пылеуловитель, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус, в верхней части которого размещен тангенциальный патрубок для ввода потока, выхлопной патрубок для отвода газа и патрубок для удаления дисперсной фазы в нижней части корпуса, по образующим внутренней поверхности корпуса, в направлении входного потока загрязненного газа, выполнены уступы, а в нижней части корпуса соосно установлена обечайка, отделяющая пространство у стенок корпуса от центральной части (Патент РФ №2174452, МПК B04C 5/103, опубл. 10.10.2001 г.). Пространство внутри обечайки сообщено с полостью внутреннего цилиндра, расположенного над обечайкой, и далее через выхлопной патрубок сообщено с устройством для отвода очищенного газа.

Данное устройство несмотря на эффективный отвод крупно- и среднедисперсных частиц за счет установки уступов имеет недостаток, который заключается в недостаточно эффективной сепарации мелкодисперсной части дисперсной фазы в пространстве внутри внутреннего цилиндра, где отсутствуют какие-либо устройства для отвода или улавливания мелкодисперсных частиц.

Задачей изобретения является повышение эффективности улавливания из двухфазных потоков мелкодисперсных частиц.

Увеличение эффективности улавливания мелкодисперсных частиц достигается за счет отклонения направления газожидкостного потока от вертикального внутри внутреннего цилиндра к внешней стенке полых усеченных конусов за счет обтекания обратного конуса, создания в области усеченного конуса устойчивого вихревого образования, в котором происходит интенсивное турбулентное движение, в результате которого происходит коалесценция мелких капель с образованием капель более крупного размера; создания застойной области между корпусом и полым усеченным конусом около щелей, в которой обеспечивается устойчивое движение слоев газа, насыщенных капельной жидкостью, с вовлечением в него слоев отсепарированной (в результате вращательного движения газожидкостного потока) на внутренней поверхности внутреннего цилиндра жидкости к щелям и отвод через них на внешнюю поверхность внутреннего цилиндра; предотвращения вторичного уноса капель жидкости, стекающих по внешней поверхности внутреннего цилиндра за счет установки отсекателей, препятствующих попаданию газожидкостного потока, движущегося между корпусом и внешней поверхностью внутреннего цилиндра, к щелям, что могло служить препятствием выходу газового потока, насыщенного каплями, из щелей.

Эффективное разделение двухфазного потока обеспечивается отводом отсепарированной жидкости в патрубок для слива жидкости с помощью желоба и переливных трубок, по которым она стекает вниз.

Указанная задача достигается тем, что в вихревом центробежном сепараторе для разделения двухфазного потока, преимущественно газожидкостного, вертикально расположен цилиндрический корпус, в верхней части которого размещен тангенциальный патрубок для ввода потока, выхлопной патрубок для отвода газа, патрубок для удаления дисперсной фазы в нижней части корпуса и внутренний цилиндр, согласно изобретению внутренний цилиндр снабжен закрепленными к его стенке полыми усеченными конусами и обратными конусами, расположенными с зазором к стенке, причем обратные и полые усеченные конуса установлены с чередованием друг друга, над местами крепления полых конусов в стенке выполнены щели, расположенные в шахматном порядке относительно щелей над соседним полым конусом, а на внешней поверхности стенки с зазором к ней над каждой щелью закреплены отсекатели, при этом у нижнего торца внутреннего цилиндра размещен кольцевой желоб для сбора жидкости с переливными трубами.

Схематично на фиг.1 изображен вихревой центробежный сепаратор, на фиг.2 и 3 - разрезы по А-А и Б-Б.

Вихревой центробежный сепаратор содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус 1, в верхней части которого размещен тангенциальный патрубок для ввода потока 2, выхлопной патрубок для отвода газа 3 и патрубок для удаления дисперсной фазы 4 в нижней части корпуса. Сепаратор снабжен внутренним цилиндром 5, внутри которого с зазором к стенке расположены обратные конусы 6, а также полые усеченные конусы 7, прикрепленные к стенке. Обратные 6 и полые усеченные 7 конусы установлены с чередованием друг друга. Над местами крепления полых конусов в стенке выполнены щели 8, расположенные в шахматном порядке относительно щелей над соседним полым конусом. На внешней поверхности стенки с зазором к ней над каждой щелью закреплены отсекатели 9. У нижнего торца внутреннего цилиндра 5 расположен кольцевой желоб 10 для сбора жидкости с переливными трубами 11. К обратным конусам 7 прикреплены пластины 12, которые установлены на кольца 13, закрепленные к стенке внутреннего цилиндра 5.

Устройство работает следующим образом. Газожидкостный поток поступает в аппарат через тангенциально расположенный к корпусу 1 сепаратора патрубок 2. Под действием центробежной силы крупные капли движутся к боковым стенкам корпуса 1 и осаждаются на них. В нижней части корпуса 1 газожидкостный поток разворачивается и входит внутрь внутреннего цилиндра 5. При этом газожидкостный поток отклоняется от вертикали, обтекая обратный конус 6. Далее газожидкостный поток движется к внешней стенке полого усеченного конуса 7, при этом в области усеченного конуса 7 образуется устойчивое вихревое образование и интенсивное турбулентное движение, в результате которого происходит коалесценция мелких капель с образованием капель более крупного размера. Далее газожидкостный поток отклоняется к центру и сталкивается со следующим обратным конусом 6, который отклоняет газовый поток снова к периферии к следующему полому усеченному конусу 7, вблизи которого образуется тороидальное вихревое образование с турбулентным движением, в котором также происходит коалесценция капель. Вследствие того что газожидкостный поток вращается внутри внутреннего цилиндра 5, слои газа, насыщенные капельной жидкостью, примыкают к внутренней поверхности внутреннего цилиндра 5 и далее движутся вниз к щелям 8, проходят через них и попадают в область между внутренним цилиндром 5 и корпусом 1. Крупные капли стекают по внешней поверхности внутреннего цилиндра 5, попадают в кольцевой желоб 10, далее по переливным трубкам 11 стекают в нижнюю часть корпуса 1. Вследствие того что над каждой щелью 8 закреплены отсекатели 9, газожидкостный поток, проходящий между корпусом 1 и внешней поверхностью внутреннего цилиндра 5, не попадает к щелям 8 и не препятствует выходу газового потока, насыщенного каплями, из щелей 8. В то же время вращающийся газожидкостный поток, движущийся с большой скоростью вдоль отсекателя 9 с внешней стороны внутреннего цилиндра 5, создает эжекционный эффект, вытягивающий газовый поток, насыщенный каплями, из щели 8. Между корпусом 1 и полым усеченным конусом 7 создается застойная область, в которой газовый поток слабо подвижен. В результате через щели 8 происходит устойчивое движение газового потока, насыщенного жидкими каплями, и в этот газовый поток вовлекаются слои жидкости, примыкающие к внутренней поверхности внутреннего цилиндра 5. Очищенный газовый поток удаляется через выхлопной патрубок для отвода газа 3, а отсепарированная жидкость - через патрубок для удаления дисперсной фазы 4.

Установка обратных конусов 4 позволяет отклонить направление движения газожидкостного потока от вертикального внутри внутреннего цилиндра 5 к внешней стенке полого усеченного конуса за счет обтекания обратного конуса для создания тороидального вихревого образования вблизи полого усеченного конуса.

Установка полых усеченных конусов 7 позволяет:

а) создать застойную область между корпусом 1 и полыми усеченными конусами, в которой создается движение слоев газа, насыщенного каплями жидкости, и отсепарированной на внутренней поверхности внутреннего цилиндра жидкости к щелям 8;

б) образовать устойчивое вихревое образование вблизи расположения полого усеченного конуса, в котором происходит интенсивное турбулентное движение и коалесценция мелких капель с образованием капель более крупного размера.

Установка кольцевого желоба 10 позволяет собирать жидкость, стекающую со стенок внутреннего цилиндра 5.

Снабжение внутреннего цилиндра 5 щелями 8 позволяет обеспечить отвод жидкости, отсепарированной и стекающей на внутренней поверхности внутреннего цилиндра 5.

Установка отсекателей 9 позволяет создать запор и исключить возможность вторичного уноса капель жидкости, попавших на внешнюю поверхность внутреннего цилиндра 5.

Предлагаемая конструкция вихревого центробежного сепаратора позволяет расширить сферу применения центробежных сепараторов, повысить эффективность разделения двухфазных потоков до 95%, она проста в изготовлении и может быть получена при реконструкции известных сепараторов согласно изобретению путем установки полых усеченных конусов, обратных конусов во внутреннем пространстве внутреннего цилиндра, отсекателей, щелей в стенке внутреннего цилиндра, позволяющих повысить эффективность разделения двухфазного потока.

Вихревой центробежный сепаратор для разделения двухфазного потока, преимущественно газожидкостного, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус, в верхней части которого размещен тангенциальный патрубок для ввода потока, выхлопной патрубок для отвода газа, патрубок для удаления дисперсной фазы в нижней части корпуса и внутренний цилиндр, отличающийся тем, что внутренний цилиндр снабжен закрепленными к его стенке полыми усеченными конусами и обратными конусами, расположенными с зазором к стенке, причем обратные и полые усеченные конуса установлены с чередованием друг друга, над местами крепления полых конусов в стенке выполнены щели, расположенные в шахматном порядке относительно щелей над соседним полым конусом, а на внешней поверхности стенки с зазором к ней над каждой щелью закреплены отсекатели, при этом у нижнего торца внутреннего цилиндра размещен кольцевой желоб для сбора жидкости с переливными трубами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям возвратно-прямоточных центробежных сепараторов, связанных с разделением двухфазных сред, преимущественно, газ-жидкость, и может найти применение во всех технологических процессах в нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкциям прямоточных центробежных сепараторов, связанных с разделением двухфазных сред, преимущественно, газ-жидкость, и может найти применение в технологических процессах в нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к центробежным возвратно-прямоточным сепараторам, связанным с разделением двухфазных сред, преимущественно газ-жидкость. .

Циклон // 2367523
Изобретение относится к области очистки газа от жидкости и мехпримесей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано на газовых и нефтяных промыслах, а также на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Циклон // 2324543
Изобретение относится к области пылеулавливания в центробежном поле и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, горноперерабатывающей, строительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, а именно к аппаратам для проведения и интенсификации многофазных химико-технологических процессов с участием компонентов газа, жидкости и твердых веществ в газожидкостных или псевдоожиженных дисперсных слоях, а также для проведения других тепло- и массообменных процессов в вихревых центробежных реакторах.

Циклон // 2278741
Изобретение относится к области очистки газов, точнее, к устройству циклона для сухой очистки газа от твердых частиц. .

Изобретение относится к сухой инерционной очистке газов от пыли и может быть использовано в любой отрасли производства, где требуется очистка газовых потоков, в частности в химической и пищевой промышленности.

Изобретение относится к технике очистки газовоздушных потоков от механических примесей (пылей) и может быть использовано в химической, металлургической и др. .

Сепаратор // 2386470
Изобретение относится к устройствам очистки газовых и жидкостных потоков от дисперсных частиц

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для отделения капельной, аэрозольной и парообразной жидкости из газожидкостного потока, и может быть использовано в системе топливного газа газотурбинных двигателей и газовых магистралях

Изобретение относится к области разделения аэродисперсных продуктов на фракции по совокупности физико-механических свойств с одновременной очисткой воздуха

Циклон // 2457039
Изобретение относится к аппаратам центробежного типа и может быть использовано для очистки газов от пыли в системах газоочистки

Изобретение относится к инерционной очистке газов от пыли и может быть использовано в любой отрасли производства, где применяется очистка газовых потоков от пыли, в частности, после сушильных агрегатов в пищевой и химической промышленности. Центробежный пылеулавливатель содержит цилиндроконический корпус с тангенциально расположенным под углом к горизонтали входным патрубком и расположенным в центре корпуса соосно цилиндрическим выходным патрубком. На стенке корпуса внутри центробежного пылеулавливателя ниже входного патрубка установлена вставка в форме винтовой поверхности, имеющая бортик со щелевидными улавливающими отверстиями. Техническим результатом является повышение эффективности очистки запыленных газовых выбросов. 3 ил.

Изобретение относится к циклонному сепаратору и может быть использовано в машиностроении и, в частности, в технологических процессах, в которых требуется сепарировать из потока газовой или жидкой среды под действием центробежных сил одно вещество, которое имеет более высокую плотность, чем основная средообразующая фракция. Циклонный сепаратор содержит корпус, входной патрубок для подвода первичного потока исходной среды, разделяемой на фракции, выходной патрубок для отвода потока основной средообразующей фракции, выходной патрубок для отвода вторичного потока отделяемой фракции с плотностью большей, чем плотность основной средообразующей фракции. Сепаратор содержит удлиненное контртело обтекания, размещенное в корпусе и оформляющее рабочее пространство сепаратора, по крайней мере, один вихреиндуцирующий элемент, средство отбора отделяемой фракции, полость для временного накопления отделяемой фракции, по крайней мере, один дренажный канал, сообщающий средство отбора отделяемой фракции с полостью для временного накопления отделяемой фракции. Вихреиндуцирующий элемент выполнен в виде, по крайней мере, одного кольцевого элемента с односторонней поверхностью, закрепленного на удлиненном контртеле обтекания и образующего спиралевидный канал переменного сечения по ходу потока. Средство отбора отделяемой фракции конструктивно совмещено с элементами дренажного канала. Техническим результатом является повышение эффективности циклонного сепаратора. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение предназначено для разделения смесей. Гидроциклон содержит область (2) притока с тангенциальным входным отверстием (4) для подаваемой пульпы (6), область (3) разделения, которая примыкает к области (2) притока и которая содержит насадку (8) нижнего слива для выпуска крупнозернистых материалов или крупной фракции. В области тангенциального впускного отверстия (4) предусмотрено по меньшей мере одно дополнительное впускное отверстие для подачи потока барьерной текучей среды. Указанный поток барьерной текучей среды и поток подаваемой пульпы отделены друг от друга посредством пластины (10), по меньшей мере, в верхней области гидроциклона (1). Изобретение также относится к способу работы гидроциклона (1) согласно изобретению. Технический результат: улучшение разделения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к процессу очистки газовых потоков от капельной жидкости и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Циклон для очистки газового потока от капель жидкой фазы включает цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком для ввода загрязненного капельными частицами жидкой фазы газового потока и коническим днищем с бункером сбора жидкой фазы выделенных из газового потока примесей, снабженный центральной выходной трубой для отвода очищенного газового потока. В нижней части центральной выходной трубы коаксиально с ней устанавливают отбортованный наружу патрубок, внутрь которого помещают многоканальный завихритель со спиральными каналами прямоугольного сечения. Пространство между внутренней стенкой центральной выходной трубы и наружной стенкой отбортованного наружу патрубка формирует гидравлический затвор, а между нижним обрезом центральной выходной трубы и отбортовкой патрубка обеспечивают зазор для стока избытка жидкой фазы из гидравлического затвора. Техническим результатом изобретения является увеличение степени очистки газовых потоков от капель жидкой фазы за счет формирования в одном корпусе аппарата двухступенчатого воздействия центробежных сил на загрязненный капельными частицами жидкой фазы газовый поток. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Группа изобретений относится к устройствам для разделения газожидкостных смесей. Согласно первому варианту газожидкостный сепаратор содержит полость для разделения газожидкостной смеси с входным отверстием для газожидкостной смеси, сообщенным с магистральным трубопроводом, лопасти, полость для сбора жидкости, выходное отверстие для выхода очищенного газа. Над полостью для сбора жидкости, выполненной в виде закрытой емкости с патрубком для слива жидкости, расположена полость для разделения газожидкостной смеси, выполненная в виде логарифмического спиралеобразного канала с основанием и с вертикальной стенкой, по внутренней стороне которой по всему периметру спирали вертикально установлены лопасти с уклоном их внешних граней под углом 100110° к вертикальной плоскости и расположены на расстоянии друг от друга с возможностью образования турбулентного завихрения. При этом под внутренними гранями лопастей в основании полости расположены отверстия для слива жидкости в полость для сбора жидкости. Полость для разделения газожидкостной смеси имеет крышку, в которой расположено выходное отверстие для выхода очищенного газа. При этом поперечное сечение входного отверстия для газожидкостной смеси, образованное основаниями полостей и внешней стенкой полости для разделения газожидкостной смеси, соизмеримо с поперечным сечением магистрального трубопровода. Согласно другому варианту газожидкостный сепаратор содержит полость для разделения газожидкостной смеси с входным отверстием для газожидкостной смеси, сообщенным с магистральным трубопроводом, лопасти, полость для сбора жидкости и выходное отверстие для выхода очищенного газа. Полость для сбора жидкости расположена под полостью для разделения газожидкостной смеси, основания которых выполнены в виде полуколец с расположенными по их дугам внешними и внутренними вертикальными стенками. При этом полость для сбора жидкости выполнена в виде закрытой емкости с патрубком для слива жидкости, а полость для разделения газожидкостной смеси имеет крышку, в которой расположено выходное отверстие для выхода очищенного газа. В полости для разделения газожидкостной смеси по всему периметру дуги внешней стенки с ее внутренней стороны вертикально установлены лопасти с уклоном их внешних граней под углом 100110° к вертикальной плоскости и расположены на расстоянии друг от друга с возможностью образования турбулентного завихрения. Под внутренними гранями лопастей в основании полости расположены отверстия для слива жидкости в полость для сбора жидкости. Поперечное сечение входного отверстия для газожидкостной смеси, образованное основаниями полостей и внешней и внутренней стенками полости для разделения газожидкостной смеси, соизмеримо с поперечным сечением магистрального трубопровода. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности очищения газа. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сепарационному устройству для удаления частиц из жидкости. Сепарационное устройство содержит корпус (12), имеющий первую (19) и вторую (40) сепарационные камеры, перегородки для создания препятствия внутри второй камеры (40), отверстия (98) в корпусе для входа и выхода жидкости в первую камеру (19), средство (100) для создания закручивания жидкости внутри первой камеры (19, отверстия, обеспечивающие поток жидкости между первой камерой (19) и второй камерой (40), средство для направления потока жидкости внутри второй камеры. Суммарный поток во второй камере проходит в направлении, по существу противоположном направлению закручивания потока в первой камере. Технический результат: простота монтажа, эффективная работа устройства при потоке в любом направлении. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх