Сепаратор для очистки газа

Изобретение предназначено для очистки газа от жидких примесей. Сепаратор содержит корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости, теплообменник, расположенную во входном патрубке фильтрующую коническую перфорированную насадку и душ. Газ подается на насадку сверху, а площадь сечения корпуса превышает площадь сечения насадки. Технический результат: повышение эффективности работы сепаратора, снижение его газодинамического сопротивления. 1 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к области очистки газа от различного рода жидких сред и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Известные технические решения, применяемые для очистки различных газов от капельной жидкости, заключаются в использовании инерционных, центробежных сил или комбинированных сепарационных устройств. Все они, по сути своей, являются сепараторами ударного действия. Указанные устройства отличаются низкой эффективностью очистки, высоким газодинамическим сопротивлением и достаточно сложны в изготовлении. Ввиду того, что в данных устройствах движение потока газа и жидкости происходит в противоположных направлениях, эффективность очистки их невысока из-за возможного вторичного уноса газом капель жидкости.

Известен сепаратор, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа и выхода очищенного газа, сепарационное устройство, состоящее из верхней и нижней частей в виде двух пакетов регулярной насадки, тарелку с трубой слива жидкости и сборник жидкости (полезная модель патент РФ N 42182, кл. B01D 45/12).

Недостатком такого сепаратора является его ненадежная работа при повышенном содержании жидкости в очищаемом газе, так как при встречном движении газа и жидкости происходит замокание насадок и, как следствие, возрастание газодинамического сопротивления сепаратора и вторичный унос капель жидкости.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является газосепаратор сетчатый, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода осушенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе сепарационную сетчатую насадку и коагулятор (см. ОСТ 26-02-2059-79 «Газосепараторы сетчатые». Технические условия.). Недостатком такого газосепаратора является повышенное газодинамическое сопротивление и унос капель жидкости при высокой влажности очищаемого газа.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности работы сепаратора, снижение его газодинамического сопротивления за счет рациональной подачи газа, распределения скоростей газа и использования гравитационных сил.

Указанная задача решается за счет того, что в сепараторе для очистки газа, состоящем из корпуса с патрубками входа неочищенного газа, выходов очищенного газа и жидкости, фильтрующей секции, душа и теплообменника, расположенных в патрубке входа неочищенного газа, и конусного ограничителя в корпусе, согласно заявляемому техническому решению неочищенный газ подводится в сепаратор для очистки газа через патрубок, расположенный в верху корпуса, фильтрующая секция выполнена в виде фильтрующей конической перфорированной насадки, с углом конуса при вершине от 70 до 100 градусов, причем площадь сечения корпуса превышает площадь сечения фильтрующей конической перфорированной насадки в 2-3 раза, а патрубок выхода очищенного газа расположен выше нижнего края фильтрующей конической перфорированной насадки.

В ходе исследований было установлено, что подача потока неочищенного газа в сепараторе заявляемой конструкции сверху способствует стеканию жидкости к нижнему краю фильтрующей конической перфорированной насадки сепаратора, а резкое падение скорости газа на выходе из фильтрующей конической перфорированной насадки в расширяющийся корпус не препятствует отрыву капель жидкости от фильтрующей конической перфорированной насадки под действием сил тяжести и тем самым не допускает вторичного уноса капель жидкости очищенным газом. Попутное движение газа и жидкости не позволяет сконденсированной влаге заполнить ячейки фильтрующей конической перфорированной насадки сепаратора, благодаря чему газодинамическое сопротивление сепаратора для очистки газа заявляемой конструкции остается постоянным. Коническая форма перфорированной насадки сепаратора обеспечивает стекание сконденсированной жидкости непрерывными струйками, что также препятствует уносу капель жидкости очищенным газом. Конусный ограничитель останавливает продвижение пленки жидкости за счет капиллярного эффекта по стенке корпуса к выходному патрубку очищенного газа в сепараторе. Расположенный в входном патрубке неочищенного газа теплообменник при подаче в него теплоносителя не позволяет замерзнуть сконденсированной жидкости при пониженной температуре окружающей среды, а при работе с газом повышенной температуры, в него может подаваться хладагент, что способствует более интенсивной конденсации влаги.

Использование на практике сепаратора для очистки газа заявляемой конструкции, с применением весового метода определения эффективности его работы, показали полное отсутствие капельной жидкости в выходящем из сепаратора очищенном газе.

Расположенный над теплообменником и фильтрующей конической перфорированной насадкой душ используется для промывки фильтрующей конической перфорированной насадки и теплообменника в случае отложении на их поверхности продукции реакций различных химических производств.

На фигуре показан продольный разрез сепаратора, для очистки газа заявляемой конструкции.

Заявляемый сепаратор для очистки газа содержит корпус 1 с патрубками входа неочищенного газа 2, выхода очищенного газа 3 и выхода жидкости 4, расположенные во входном патрубке 2 теплообменник 5, фильтрующую коническую перфорированную насадку 6, установленную с возможностью ее монтажа и демонтажа без нарушения целостности сепаратора, душ 7, и конический ограничитель 8.

Очистка газа от жидкости в сепараторе заявляемой конструкции происходит следующим образом. Через патрубок входа неочищенного газа 2, расположенный вверху корпуса 1, газ подается в корпус сепаратора. Поток неочищенного газа попадает на фильтрующую коническую перфорированную насадку 6, например, выполненную из сетки, где происходит конденсация жидкости и стекание ее к нижнему краю насадки. За счет того, что площадь сечения корпуса превышает площадь сечения фильтрующей конической перфорированной насадки, происходит резкое падение скорости течения газа на выходе из насадки, капли жидкости им не захватываются и под действием гравитационных сил падают на дно корпуса 1. Очищенный газ выходит через патрубок выхода очищенного газа 3, расположенный выше нижнего края фильтрующей конической перфорированной насадки, что также способствует достижению поставленной задачи, а отделившаяся жидкость удаляется через патрубок выхода жидкости 4, расположенный внизу корпуса. Пленка жидкости, поднимающаяся по стенке корпуса к патрубку выхода очищенного газа 3 за счет капиллярного эффекта, отражается ограничителем 8.

При температуре окружающей среды ниже температуры замерзания жидкости в теплообменник 5 подается теплоноситель, что не позволяет сконденсированной жидкости замерзнуть в корпусе сепаратора для очистки газа. При температуре окружающей среды выше температуры замерзания жидкости в теплообменник 5 подается хладагент, что способствует конденсации влаги.

В случае скопления отложений на поверхностях фильтрующей конической перфорированной насадки и теплообменника, их поверхности подвергаются промывке, например, водой из душа 7.

Заявляемая конструкция сепаратора для очистки газа позволяет значительно снизить влагосодержание очищенного газа, газодинамическое сопротивление сепаратора и тем самым повысить эффективность работы сепаратора.

Сепаратор для очистки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости, ограничитель, расположенную во входном патрубке фильтрующую секцию, теплообменник и душ для промывки фильтрующей секции и теплообменника, отличающийся тем, что поток неочищенного газа в корпус подается сверху на фильтрующую секцию, выполненную в виде фильтрующей конической перфорированной насадки с углом конуса при вершине от 70 до 100°, а очищенный газ выходит из фильтрующей конической перфорированной насадки в корпус, имеющий площадь сечения, превышающую площадь сечения фильтрующей конической перфорированной насадки в 2-3 раза, причем патрубок выхода очищенного газа расположен выше нижнего края фильтрующей конической перфорированной насадки.