Центробежный сепаратор

Авторы патента:

Демихов Сергей Викторович (RU)

B01D45/12 - с использованием центробежных сил (центрифуги B04B; циклоны B04C)

Владельцы патента RU 2477646:

Демихов Сергей Викторович (RU)

Изобретение относится к центробежному сепаратору для очистки газовых потоков от жидких и твердых дисперсных частиц. Сепаратор содержит цилиндрический корпус с осевыми патрубками для ввода и вывода газового потока, узел вывода отделенных примесей, завихритель газового потока и соосно расположенную центральную перфорированную трубу, при этом вдоль внешней поверхности центральной перфорированной трубы спирально размещен по меньшей мере один сепарационно-коагулирующий элемент, выполненный из полосы просечно-вытяжного листа, завихритель газового потока расположен в патрубке для ввода газового потока, узел вывода отделенных примесей расположен на боковой поверхности цилиндрического корпуса, а центральная перфорированная труба выполнена из просечно-вытяжного листа. Обеспечивается эффективность работы в широком диапазоне производительностей по газу, упрощение конструкции, снижение материалоемкости, снижение гидравлического сопротивления, возможность работы с загрязненными жидкостями, возможность промывки сепаратора с помощью форсунок от загрязнений и отложений частиц без остановки рабочего процесса и разборки корпуса, возможность различного расположения корпуса в пространстве, небольшие габаритные размеры, возможность монтажа непосредственно на трубопроводе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам очистки газовых потоков от капельной жидкости.

В настоящее время известно множество устройств для очистки потоков в поле центробежных сил.

Так, из описания к авторскому свидетельству СССР №1042778 (опубликовано 23.09.1983) известен сепаратор для отделения жидких частиц от потока газа, который содержит цилиндрический корпус с осевыми отверстиями для входа и выхода газа, завихритель, размещенный во входном отверстии, распорный перфорированный цилиндр, закрепленный по оси корпуса, коаксиально установленную внутри распорного перфорированного цилиндра на подшипниках перфорированную трубу с силовой турбиной, при этом с целью интенсификации процесса сепарации из-за более полного использования динамического давления потока газа и понижения его статического давления в зоне сепарации, он снабжен отсасывающей турбиной, установленной в выходном конце перфорированной трубы, а силовая турбина установлена во входном конце. Выход отсепарированной жидкости осуществляется через отверстия в боковой стенке корпуса.

Кроме этого известен сепаратор, который содержит корпус с укрепленной внутри него с возможностью вращения перфорированной трубой, при этом внутри концевого участка перфорированной трубы установлено отбойной устройство. Узел слива выполнен в боковой поверхности корпуса в виде патрубка (а.с. СССР №427740, опубликовано 15.05.1974).

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является центробежный сепаратор, выполненный в виде цилиндрического корпуса, в котором коаксиально расположена перфорированная труба с завихрителем потока, установленным на ее входе. Корпус с обоих концов закрыт крышками и содержит узел вывода отделенной жидкости. При этом в центральной перфорированной трубе установлен конусный вытеснитель, между центральной трубой и конусным вытеснителем по всей его длине расположены лопатки ступени сепарации, а между центральной трубой и корпусом на том же уровне расположены лопатки гидрозатвора (патент РФ №2363520, опубликован 10.08.2009).

Недостатками аналога являются сложность конструкции, высокая металлоемкость за счет наличия выпрямителя потока газа, лопаток гидрозатвора, лопаток ступени сепарации, повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное тем, что конусный вытеснитель зауживает проходное сечение. Кроме этого, при горизонтальном расположении сепаратора лопатки ступени сепарации (расположенные выше горизонтальной осевой линии) играют отрицательную роль, т.к. капли жидкости, осевшие на их поверхности, укрупняются и стекают вниз, обратно в поток газа. Также существенным недостатком данной конструкции является невозможность работы с загрязненными газами и жидкостями, т.к. их наличие в потоке приведет к забиванию каналов сепарационной ступени, а сложность устройства сепаратора не позволяет произвести его очистку.

Техническим результатом патентуемого решения является обеспечение эффективной работы в широком диапазоне производительностей (по газу), упрощение конструкции, снижение материалоемкости, снижение гидравлического сопротивления, возможность работы с загрязненными жидкостями, возможность промывки сепаратора (с помощью форсунок) от загрязнений и отложений частиц без остановки рабочего процесса и разборки корпуса, возможность различного расположения корпуса в пространстве (горизонтальное, вертикальное, под углом к горизонту), небольшие габаритные размеры, возможность монтажа непосредственно на трубопроводе (с помощью сварки или фланцевого соединения).

Заявленный результат достигается за счет использования для очистки газового потока от капельной жидкости центробежного сепаратора, содержащего цилиндрический корпус с осевыми патрубками для ввода и вывода газового потока, узел вывода отделенных примесей, завихритель газового потока и соосно расположенную относительно корпуса центральную перфорированную трубу, при этом с внешней поверхности центральной трубы спирально размещен, по меньшей мере, один сепарационно-коагулирующий элемент, выполненный из полосы мелкоячеистого просечно-вытяжного листа, завихритель потока газа расположен в патрубке для ввода газового потока, узел вывода отделенных примесей расположен на боковой поверхности цилиндрического корпуса, непосредственно у торца со стороны выхода газа, а центральная труба выполнена из мелкоячеистого просечно-вытяжного листа. Узел вывода представляет собой патрубок, расположенный на боковой поверхности корпуса непосредственно у торца со стороны выхода газового потока, что позволит беспрепятственно отводить жидкость из устройства как при горизонтальной, так и при вертикальной его установке.

Кроме этого, на торцевой поверхности корпуса со стороны патрубка для ввода газового потока может быть размещена, по меньшей мере, одна форсунка для промывки центральной перфорированной трубы и сепарационно-коагулирующего элемента от загрязнений или впрыска жидкости для увлажнения газа, содержащего сухие твердые примеси.

Форсунку желательно располагать под углом наклона 5÷30° относительно оси сепаратора. Также возможно расположение форсунок по окружности с равным шагом между их осями, что позволит осуществить охват факелом распыла всех внутренних элементов.

Далее изобретение поясняется ссылками на фигуры.

На фигуре 1 приведен общий вид сепаратора (разрез).

На фигуре 2 - вид с торца со стороны входа газа.

На фигуре 3 - вид 3D сепаратора (сепарационно-коагулирующий элемент условно показан сплошным, корпус - прозрачным).

На фигуре 4 - вид 3D сепаратора с форсунками для промывки устройства от загрязнений (условно показано расположение сепарационно-коагулирующего элемента, корпус прозрачный).

Сепаратор (фигура 1) содержит цилиндрический корпус (обечайку) 8 с осевыми патрубками ввода 1 и вывода 2 газового потока, узел вывода отделенных примесей 3, завихритель газового потока 4, расположенный в патрубке 1 ввода газового потока, расположенную соосно корпусу центральную трубу 5, выполненную из просечно-вытяжного листа. Вдоль внешней поверхности центральной трубы спирально размещен сепарационно-коагулирующий элемент 6, выполненный так же как и центральная труба, из просечно-вытяжного листа.

Также, как показано на фигуре 4, сепаратор может дополнительно содержать форсунки 7, а вместо одного сепарационно-коагулирующего элемента 6 может быть выполнено несколько (от 2-х и более), расположенных относительно оси устройства с равным шагом. Необходимое количество элементов определяется диаметром трубы и корпуса устройства, а также шагом спирали.

Направление витков спирали сепарационно-коагулирующего элемента должно совпадать с направлением вращения газового потока.

Сепарационно-коагулирующий элемент 6 представляет собой полосу из мелкоячеистого просечно-вытяжного листа (или сильно перфорированного листа, либо металлической сетки с мелкой ячейкой), скрученную в спираль, длиной, равной длине цилиндрического корпуса сепаратора, и высотой, равной расстоянию между внутренней боковой поверхностью корпуса и наружной поверхностью центральной трубы. Сепарация газа, содержащего жидкие или твердые примеси, происходит следующим образом.

Патрубок вывода газового потока (поз.2, фиг.3) входит в корпус сепаратора на глубину L, равную 1÷1,5 диаметра центральной трубы, что позволит при вертикальном расположении устройства (вход газа осуществляется сверху) предотвратить стекание жидкости обратно в центральную трубу.

Поток газа в патрубке ввода 1 закручивается завихрителем 4 и приобретает вращательное движение. Далее закрученный поток поступает в центральную трубу 5, в которой частицы под действием центробежных сил отбрасываются к стенке корпуса сепаратора и образуют пленку жидкости, стекающую вниз. Двигаясь в осевом направлении между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центральной трубы, газ последовательно проходит через витки спирали сепарационно-коагулирующего элемента 6, на котором происходит укрупнение мелких частиц и отделение их от потока, которые также стекают вниз и выводятся через узел вывода отделенных примесей 3.

Наличие в конструкции спирального сепарационно-коагулирующего элемента 6 позволяет расширить диапазон работы устройства по производительности, т.к. он создает дополнительную (причем весьма значительную) поверхность массообмена. Также, он препятствует вторичному уносу отсепарированной жидкости.

При относительно малых скоростях движения потока (~ от 0,1 м/с до 0,5 м/с) сепарация, главным образом, происходит именно на сепарационно-коагулирующем элементе 6. При росте скорости увеличивается закрутка потока, соответственно, возрастает центробежная сила и основной процесс сепарации происходит на внутренней стенке корпуса. С ростом скорости эффективность сепарации увеличивается и по предварительным результатам проведенных испытаний (для капельной жидкости) составляет 95÷99% в зависимости от размера капель.

Применение в конструкции элементов сепаратора мелкоячеистого просечно-вытяжного листа специального профиля обусловлено тем, что такой лист имеет высокоразвитую поверхность наряду с низким сопротивлением движению газа сквозь него.

Предлагаемое устройство может работать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении, что в сочетании с небольшими габаритами позволяет размещать его на любом доступном участке технологической схемы.

1. Центробежный сепаратор, содержащий цилиндрический корпус с осевыми патрубками для ввода и вывода газового потока, узел вывода отделенных примесей, завихритель газового потока и соосно расположенную относительно корпуса центральную трубу, отличающийся тем, что вдоль внешней поверхности центральной трубы спирально размещен по меньшей мере один сепарационно-коагулирующий элемент, выполненный из полосы мелкоячеистого просечно-вытяжного листа, завихритель газового потока расположен в патрубке для ввода газового потока, узел вывода отделенных примесей расположен на боковой поверхности цилиндрического корпуса непосредственно у торца со стороны выхода газового потока, а центральная труба выполнена из мелкоячеистого просечно-вытяжного листа.

2. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что на торцевой поверхности корпуса со стороны патрубка для ввода газового потока размещена по меньшей мере одна форсунка.

3. Центробежный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что патрубок для вывода газового потока входит в корпус сепаратора на глубину L, равную 1÷1,5 диаметра центральной трубы.

Изобретение относится к устройству для сепарации твердого вещества и газа, а также к установке для производства цемента. .

Сепаратор для очистки газа // 2472570

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, преимущественно от различного рода жидких сред, и может быть использовано для подготовки газа в газовой, газодобывающей, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Сепаратор для очистки газа // 2469771

Сепаратор для очистки газа // 2469770

Центробежный сепаратор // 2468851

Изобретение относится к оборудованию для очистки газов и жидкости от механических примесей и может быть использовано в газовой, нефтяной, энергетической и в других областях промышленности.

Центробежный газожидкостный сепаратор // 2467786

Изобретение относится к оборудованию для очистки газа и жидкости от механических примесей и может быть использовано в газовой, нефтяной, энергетической и в других областях промышленности.

Гидрозолоуловитель-теплоутилизатор // 2464068

Изобретение относится к золоуловителям и касается гидрозолоуловителя-теплоутилизатора. .

Устройство и способ проведения химической и/или физической реакций между твердым веществом и газом, а также установка для производства цемента // 2463540

Изобретение относится к устройству для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом, в частности для подогрева, охлаждения и/или кальцинирования мелкозернистых материалов.

Устройство для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом // 2463539

Центробежный сепаратор // 2462291

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

Установка и способ для отделения нефти от газовой смеси // 2478416

Способ сбора бумажной пыли и пылесборник (варианты) // 2480268

Изобретение относится к сбору бумажной пыли, производимой бумагоделательными машинами

Способ очистки газообразных веществ, газа и воздуха от механических примесей, конденсата и воды и устройство для его реализации // 2484881

Вихревой пылеуловитель // 2489194

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от пыли и может быть использовано в энергетической, химической, текстильной, строительной, металлургической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности

Влагомаслоотделитель // 2489195

Изобретение относится к области отделения дисперсных частиц от газов и может быть использовано в машиностроительной, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности

Способ очистки газов и пылеулавливающая установка для его осуществления // 2492913

Изобретение относится к технологии очистки газовоздушной смеси в отраслях промышленности, производящих выброс газов во внешнюю среду. При осуществлении способа поток очищаемой газовоздушной смеси подают в трубчатый корпус рабочей зоны первой ступени очистки, закручивают завихрителем и направляют по винтовой линии вдоль корпуса рабочей зоны, после чего поток направляют на вторую ступень очистки. Вторую ступень очистки осуществляют путем направления потоков в эжекционную камеру, где подвергают эжекции с помощью тягодутьевого устройства. Пылеулавливающая установка содержит трубчатый корпус рабочей зоны первой ступени очистки, снабженной завихрителем и воздухоотводящим патрубком, пылеотводящий канал, выходное отверстие которого расположено в бункере, который через выходной канал соединен с устройством второй ступени очистки. Трубчатый корпус последовательно соединен с конфузором, каналом сепарации, диффузором газоотвода. Устройство второй ступени очистки содержит тягодутьевое устройство, камера которого соединена с диффузором газоотвода, и эжекционную камеру. Технический результат: повышение эффективности пылеулавливания и снижение его энергоемкости. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газоочистной сепаратор // 2495704

Изобретение относится к сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Способ сборки газоочистного сепаратора и сепаратор, собранный данным способом для разделения текучей смеси веществ различной плотности, таких как газ и жидкость, причем сепаратор содержит: кожух, содержащий первую и вторую отдельные части, причем первая часть кожуха имеет установочную поверхность, на которой устанавливается базовая поверхность второй части кожуха так, чтобы образовать внутреннее пространство кожуха и роторный узел, расположенный в указанном внутреннем пространстве и способный вращаться вокруг оси первой части кожуха относительно кожуха, причем роторный узел содержит вращающийся вал, установленный с возможностью вращения в первой части кожуха с помощью подшипникового узла и установленный с возможностью вращения во второй части кожуха, при этом способ сборки указанного сепаратора содержит этапы, на которых: устанавливают с возможностью вращения вращающийся вал во второй части кожуха в заданном положении относительно указанной базовой поверхности, причем указанное заданное положение совпадает с указанной осью, когда базовая поверхность второй части кожуха совмещается с установочной поверхностью первой части кожуха, располагают подшипниковый узел в зажимное приспособление, причем зажимное приспособление содержит базовую поверхность для совмещения с установочной поверхностью первой части кожуха, и средство приема указанного подшипникового узла в положение относительно базовой поверхности зажимного приспособления так, что подшипниковый узел принимается зажимным приспособлением в положении относительно базовой поверхности зажимного приспособления, которое совпадает с указанной осью, когда базовая поверхность зажимного приспособления совмещается с указанной установочной поверхностью первой части кожуха, совмещают базовую поверхность зажимного приспособления с указанной установочной поверхностью первой части кожуха и закрепляют подшипниковый узел на первой части кожуха. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 41 ил.

Способ осушки и очистки природного газа с последующим сжижением и устройство для его осуществления // 2496068

Группа изобретений относится к криогенной технике и технологии, а именно к способам и устройствам осушки, очистки и сжижения природного газа, отбираемого из магистрального газопровода, и других низкомолекулярных газов, получаемых на нефтехимическом производстве газоразделения, а также при хранении и выдаче товарных сжиженных и газообразных газов на газораспределительных станциях. Согласно способу осушки и очистки природного газа с последующим сжижением в трехпоточной вихревой трубе с получением холодного, горячего газообразных и жидкого потоков проводят сепарацию образовавшегося сжиженного газа и сбор в накопительной емкости-сепараторе. При этом охлаждение или нагрев природного газа проводят до температуры максимальной конденсации углеводородной фракции C4 и выше путем подачи холодного или горячего потоков газа вихревой трубы в рекуперативные теплообменники. После этого проводят многоступенчатую центробежную сепарацию газового потока от образовавшегося углеводородного конденсата - фракции C4, водного конденсата, гидратов и механических примесей - шлама, которые выводят в емкость-сепаратор для дальнейшей переработки. Отсепарированный газ после охлаждения холодным потоком в рекуперативном теплообменнике направляют на вход вихревой трубы, а выходящий из нее холодный поток после дросселирования направляют совместно с отсепарированной жидкой фазой из горячего потока вихревой трубы в расходный сепаратор. Из верхней части расходного сепаратора отводят газообразный товарный продукт, а из нижней части - товарную сжиженную фракцию природного газа. Устройство для осушки и очистки природного газа с последующим его сжижением содержит линию подачи исходного потока природного газа, рекуперативные теплообменники с линиями подачи холодного и горячего потоков вихревой трубы, сепаратор, вихревую трубу с линиями подачи и отвода разделенных газообразного и сжиженного потоков газа, емкость-сепаратор сбора и разделения компонентов очистки газа. Устройство дополнительно содержит следующие аппараты: рекуперативный теплообменник охлаждения газа, поступающего из магистрального газопровода, рекуперативный теплообменник подогрева того же газа, многоступенчатый центробежный сепаратор, рекуперативный теплообменник охлаждения газа, поступающего в вихревую трубу, расходный сепаратор. Вихревая труба содержит сепарационное устройство. Аппараты соединены между собой трубопроводами с запорно-регулирующими вентилями. При этом многоступенчатый центробежный сепаратор имеет корпус с тангенциальным входным патрубком, сепарационный элемент, размещенный соосно корпусу с образованием кольцевого канала. Внутри сепарационного элемента размещен внутренний патрубок с тангенциальными щелями и имеющий нижний и верхний конические отражатели. В средней части патрубка имеются размещенные по периметру тангенциальные прямоугольные прорези. В верхней части патрубка установлен диффузор с коническим отражателем и находятся окна, напротив которых имеются окна сепарационного элемента. Над сепарационным элементом установлен сетчатый отбойник, над которым в корпусе установлен патрубок с коническим отражателем. В днище корпуса сепаратора установлен патрубок, соединенный через запорно-регулирующий вентиль большого сечения с емкостью-сепаратором. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение эффективности разделения тяжелой жидкой фазы от газа, а также предотвращение образования кристаллогидратов и повышение эффективности сжижения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Прямоточный сепаратор для отделения дисперсных частиц от газа // 2496553

Изобретение относится к прямоточному сепаратору для отделения дисперсных частиц от газа, содержащему снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости. Устройство характеризуется тем, что корпус выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри и снаружи корпуса в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения корпуса, смонтирован из одной свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, полосы одинаковой ширины, согнутой волнообразно по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям, направленных в одну сторону винтовых поверхностей в виде карманов криволинейной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру корпуса могут быть различными не только по форме, но и размерам. При этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, при этом по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Использование настоящего устройства позволяет повысить эффективность и расширить технологические возможности отделения дисперсных частиц от газа. 7 ил.

Газоочистной сепаратор // 2501592

Изобретение относится к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Газоочистной сепаратор для разделения текучей смеси веществ различной плотности, таких как газ и жидкость, содержит кожух, образующий внутреннее пространство, роторный узел, расположенный в указанном внутреннем пространстве и способный вращаться вокруг оси относительно кожуха, и кожуховый элемент. Кожуховый элемент установлен в указанном кожухе так, чтобы допустить течение текучей среды к любой стороне кожухового элемента. Текучая среда, текущая по одной стороне кожухового элемента, направляется кожуховым элементом к наружной стороне кожуха через первое выходное отверстие в указанном кожухе. При этом текучая среда направляется через выпускной проход, соединяющий указанный кожуховый элемент с наружной стороной кожуха. Выпускной проход уплотнен с, по меньшей мере, одним из: кожуховым элементом и кожухом посредством уплотнительного элемента, обеспеченного около выпускного прохода. Техническим результатом является повышение эффективности отделения масла от газа, выходящего из картера двигателя внутреннего сгорания, а также повышение надежности сепаратора. 7 з.п. ф-лы, 41 ил.