Способ разделения неоднородных смесей в центробежном поле

Авторы патента:

Филиппов Роман Борисович (RU)

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

Владельцы патента RU 2545277:

Филиппов Роман Борисович (RU)

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности в процессах разделения неоднородных смесей в центробежном поле. Способ разделения неоднородных смесей включает закрутку потока смеси с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса, осаждение дисперсной тяжелой фазы под воздействием центробежного поля с формированием слоя тяжелой фазы на периферии закрученного потока, отведение слоя тяжелой фазы с вторичным потоком сплошной легкой фазы с формированием отводного(ых) потока(ов). После этого производят повторное осаждение тяжелой фазы под воздействием гравитационного поля и отведение вторичного потока сплошной легкой фазы в основной поток сплошной легкой фазы. Кроме того, на всей периферии закрученного потока формируют многочисленные отводные потоки, каждый из которых дросселируют путем ограничения ширины входного сечения до величины, не превышающей 1% от радиуса периферии закрученного потока. При этом отводные потоки направляют наружу под углом, не превышающим 45° от направления закрученного потока. Затем отводные потоки редуцируют до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы путем плавного расширения с увеличивающимся отклонением в радиальном направлении от центра вращения закрученного потока. При этом поступательное движение основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса не отклоняют в радиальном направлении к центру вращения. Технический результат заключается в снижении гидравлического сопротивления и снижении первичного и вторичного уносов тяжелой фазы. 7 ил., 4 табл., 2 пр.

Техническое решение разработано для применения в газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности в процессах разделения неоднородных смесей в центробежном поле.

Известен способ разделения неоднородных смесей в центробежном поле, реализуемый в устройстве циклон обратнопоточного типа (В. Страус. Промышленная очистка газов, издательство "Химия", 1981 г., стр.258-261; А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии, издательство "Химия", 1971 г., стр.237-238, 241-243), - аналог, в котором производят закрутку потока смеси с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса, осаждение дисперсной тяжелой фазы под воздействием центробежного поля с формированием слоя тяжелой фазы на периферии закрученного потока, отведение слоя тяжелой фазы с вторичным потоком сплошной легкой фазы с формированием отводного потока, повторное осаждение тяжелой фазы под воздействием гравитационного поля, отведение вторичного потока сплошной легкой фазы в основной поток сплошной легкой фазы.

Недостатками этого способа являются:

- увеличение энергозатрат процесса при повышении гидравлического сопротивления вследствие изменения направления поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на обратное с поворотом в радиальном направлении к центру вращени, против действия центробежного поля;

- снижение эффективности разделения на максимальных скоростях вследствие усиления вихрей при смене направления поступательного движения сплошной легкой фазы, что приводит к срыву слоя тяжелой фазы на всей длине периферии закрученного потока, его диспергирование и унос с основным потоком (первичный унос);

- снижение эффективности разделения вследствие значительного объема, отводимого со слоем тяжелой фазы вторичного потока сплошной фазы, до 10% и последующий его возврат в основной поток вдоль оси отводного потока со скоростью, достаточной для подхвата и уноса тяжелой фазы из отводного потока (вторичный унос).

Известен способ разделения неоднородных смесей в центробежном поле, реализуемый в устройстве циклон прямоточного типа (Страус В. Промышленная очистка газов, издательство "Химия", 1981 г., стр.251-255; А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии, издательство "Химия", 1971 г., стр.243-244; АС СССР №1409312), - прототип, в котором производят закрутку потока смеси с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса, осаждение дисперсной тяжелой фазы под воздействием центробежного поля с формированием слоя тяжелой фазы на периферии закрученного потока, отведение слоя тяжелой фазы с вторичным потоком сплошной легкой фазы с формированием отводного потока, повторное осаждение тяжелой фазы под воздействием гравитационного поля, отведение вторичного потока сплошной легкой фазы в основной поток сплошной легкой фазы, в котором при той же последовательности действий отсутствует изменение направления поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на обратное с поворотом в радиальном направлении к центру вращения, против действия центробежного поля и отсутствует возврат вторичного потока сплошной легкой фазы вдоль оси отводного потока.

Однако в данном способе полностью не устранены недостатки предыдущего способа разделения:

- увеличение энергозатрат процесса при повышении гидравлического сопротивления вследствие изменения направления поступательного движения основного потока сплошной фазы с огибанием отводного потока кольцевой формы в радиальном направлении к центру вращения, против действия центробежного поля;

- снижение эффективности разделения на максимальных скоростях вследствие усиления вихрей при огибании основным потоком сплошной легкой фазы отводного потока кольцевой формы, что приводит к срыву слоя тяжелой фазы с поверхности проточной части в зоне перед отводным потоком, ее диспергирование и унос с основным потоком (первичный унос);

- снижение эффективности разделения вследствие значительного объема отводимого со слоем тяжелой фазы вторичного потока сплошной легкой фазы, до 10% и последующий его возврат в основной поток со скоростью, достаточной для подхвата и уноса тяжелой фазы из зоны гравитационного осаждения (вторичный унос).

Технический результат заключается в снижении гидравлического сопротивления и снижении первичного и вторичного уносов тяжелой фазы.

Технический результат достигается тем, что в способе разделения неоднородных смесей, включающем закрутку потока смеси с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса, осаждение дисперсной тяжелой фазы под воздействием центробежного поля с формированием слоя тяжелой фазы на периферии закрученного потока, отведение слоя тяжелой фазы с вторичным потоком сплошной легкой фазы с формированием отводного(ых) потока(ов), повторное осаждение тяжелой фазы под воздействием гравитационного поля, отведение вторичного потока сплошной легкой фазы в основной поток сплошной легкой фазы, на всей периферии закрученного потока формируют многочисленные отводные потоки, каждый из которых дросселируют путем ограничения ширины входного сечения до величины, не превышающей 1% от радиуса периферии закрученного потока, при этом их направляют наружу под углом, не превышающим 45° от направления закрученного потока, затем редуцируют до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы путем плавного расширения с увеличивающимся отклонением в радиальном направлении от центра вращения закрученного потока, при этом поступательное движение основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса не отклоняют в радиальном направлении к центру вращения.

Формирование многочисленных отводных потоков на всей периферии закрученного потока, их дросселирование путем ограничения ширины входного сечения до величины, не превышающей 1% от радиуса периферии закрученного потока, при этом направление их наружу под углом, не превышающим 45° от направления закрученного потока, затем их редуцирование до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы путем плавного расширения с увеличивающимся отклонением в радиальном направлении от центра вращения закрученного потока позволило повысить эффективность разделения при снижении вторичного уноса за счет ограничения объема вторичного потока сплошной легкой фазы, поступающего в отводные потоки, при расширении которого его скорость уменьшается до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы, и позволило снизить гидравлическое сопротивление за счет незначительного отклонения отводных потоков от направления закрученного потока с последующим увеличивающимся отклонением в радиальном направлении для уменьшения длины отводного потока.

Отсутствие отклонения поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы в радиальном направлении к центру вращения на всем протяжении процесса позволило повысить эффективность разделения, при снижении первичного уноса, за счет исключения образования интенсивных вихрей, приводящих к срыву и подхвату тяжелой фазы с поверхности проточной части.

Движение сформированного основного потока сплошной фазы в процессе разделения без изменения его направления позволило снизить гидравлическое сопротивление.

Автору известны способы или устройства, реализующие способы разделения неоднородных смесей в центробежном поле, в которых отводные потоки на периферии закрученного потока формируются пористой структурой или просечно-вытяжной сеткой, но эти способы не обеспечивают заявленного технического результата.

Автору не известны способы разделения неоднородных смесей в центробежном поле, в которых бы технический результат достигался подобным образом.

Реализация способа поясняется чертежами:

- Фиг.1 - схема разделения неоднородных смесей в центробежном поле;

- Фиг.2 - схема элементарного участка отводного потока;

- Фиг.3 - схема продольных прямых отводных потоков;

- Фиг.4 - схема продольных круговых отводных потоков;

- Фиг.5 - схема продольных спиральных отводных потоков;

- Фиг.6 - зависимость падения давления от расхода воздуха при испытании без подачи воды;

- фиг.7 - поле векторов гидродинамического расчета.

На фиг.1 представлены: вход потока смеси 1; вращательно-поступательное движение основного потока сплошной легкой фазы 2; направление центробежного осаждения дисперсной тяжелой фазы 3; слой тяжелой фазы 4; периферия закрученного потока 5; отводные потоки 6; элементарный участок 7 отводного потока 6; направление гравитационного осаждения тяжелой фазы 9; зона сбора тяжелой фазы 10; вторичный поток сплошной легкой фазы 11; выход сплошной легкой фазы 12.

На фиг.2 дополнительно представлены: входное сечение 13 элементарного участка 7 отводного потока 6; проекция 18 элементарного участка 7 на поверхность продольного сечения закрученного потока; проекция 19 элементарного участка 7 на поверхность поперечного сечения закрученного потока; ширина входного сечения h; вектор осевой составляющей движения потока V_a; вектор тангенциальной составляющей движения потока V_τ; вектор радиальной составляющей движения потока V_r; вектор движения закрученного потока около периферии потока V_зп; вектор движения отводного потока во входном сечении V_оп; угол α между направлениями закрученного и отводного потоков.

На фиг.3, 4, 5, 7 дополнительно представлена периферия продольного отводного потока 17.

На фиг.6 представлены: пунктирная линия - предлагаемый способ, сплошная линия - аналог.

Способ разделения неоднородных смесей в центробежном поле осуществляют следующим образом.

На входе в процесс поток неоднородной смеси 1 (фиг.1) закручивают с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы 2 на всем протяжении процесса. Неоднородная смесь состоит из основного потока сплошной легкой фазы и дисперсной тяжелой фазы. Под воздействием центробежного поля производят осаждение дисперсной тяжелой фазы 3 и формируют концентрированный слой тяжелой фазы 4 на периферии закрученного потока 5. Скорость закрутки выбирается исходя из требуемого качества разделения и соответствующей минимальной массе частиц дисперсной фазы. В случае жидкой тяжелой фазы сформированный слой представляет собой жидкостную пленку. По мере продвижения основной поток сплошной легкой фазы 2 очищается от дисперсной тяжелой фазы. Энергия движения основного потока сплошной фазы 2 передается слою тяжелой фазы 4, который имеет то же направление вращательно-поступательного движения, но меньшую скорость.

Под воздействием центробежного поля слой тяжелой фазы 4 отводят, формируя на всей периферии закрученного потока 5 многочисленные отводные потоки 6. Отводные потоки состоят из тяжелой фазы и из вторичного потока сплошной легкой фазы.

Так как отводные потоки могут иметь различную форму, при обобщении описания их свойств удобно рассмотреть элементарный участок 7 (фиг.2) отводного потока. Свойства элементарных участков идентичны для всех элементарных участков с одинаковыми размерами. Рассматриваемый элементарный участок имеет квадратную форму входного сечения 13. Форма элементарного участка не ограничена представленной. Вектор движения отводного потока V_оп на входе элементарного участка направляют наружу закрученного потока 2 под углом α, не превышающим 45°, к вектору движения закрученного потока V_зп около периферии, непосредственно перед отводом. Вектор V_зп является результирующим векторов осевой V_a и тангенциальной V_τ составляющих, а вектор V_оп является результирующим векторов осевой V_a, тангенциальной V_τ и радиальной V_r составляющих движения потока. Условно векторы V_оп и V_зп изображены исходящими из одной точки, а векторы V_зп, V_а и V_τ лежат в плоскости входного сечения 13.

Точечные отводные потоки формируют из одиночных элементарных участков 7, а продольные отводные потоки формируют из множества элементарных участков, объединенных вдоль линий на периферии закрученного потока 5. При расположении элементарных участков вдоль образующих, окружностей или спиральных линий на периферии закрученного потока формируют продольные прямые (фиг.3), продольные кольцевые (фиг.4) или продольные спиральные отводные потоки соответственно (фиг.5). Наибольший эффект получают при формировании спиральных отводных потоков 6 с расположением продольных кромок входных сечений этих потоков поперек, перпендикулярно траектории движения закрученного потока.

Ширину h входного сечения 13 элементарного участка отводного потока ограничивают до величины, не превышающей 1% от радиуса периферии закрученного потока 5, для ограничения объема вторичного потока сплошной легкой фазы, поступающего в отводные потоки. Предпочтительное значение ширины h в несколько раз меньше средней толщины слоя тяжелой фазы 4. Таким образом, осуществляют постепенный отвод слоя тяжелой фазы с минимальным количеством легкой фазы вторичного потока. В случае твердой тяжелой фазы ширина h не может превышать максимальный размер дисперсных частиц. В случае жидкой тяжелой фазы, на участках периферии 5 закрученного потока полностью покрытых жидкостной пленкой (слой тяжелой фазы 4) входных сечений отводных потоков 6, вторичный поток легкой фазы в отводные потоки не поступает.

По мере продвижения основного потока сплошной легкой фазы 2 слой тяжелой фазы 4 отводят постепенно, уменьшая его толщину. После полного удаления слоя тяжелой фазы, в отводные потоки направляют только вторичный поток сплошной легкой фазы на протяжении поверхности периферии закрученного потока, определенного с учетом колебаний количества дисперсной фазы в смеси.

По ходу движения отводной поток плавно расширяют и замедляют до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы с увеличивающимся отклонением в радиальном направлении от центра вращения закрученного потока для обеспечения большего угла расширения, уменьшения длины отводного потока и более равномерного распределения скоростей в выходном сечении. Указанное радиальное направление наглядно показано на проекциях элементарного участка 6 (фиг.2) на поверхность продольного 18 и поперечного 19 сечений закрученного потока.

Движения продольных отводных потоков различной формы можно рассмотреть с составляющими движения во входном сечении 13 (фиг.2) - V_а, V_τ и V_r. Увеличение радиальной составляющей движения V_r происходит в прямых отводных потоках (фиг.3, 7) за счет уменьшения тангенциальной составляющей движения V_τ, в кольцевых отводных потоках (фиг.4) за счет уменьшения осевой составляющей движения V_а, а в спиральных отводных потоках (фиг.5) за счет уменьшения тангенциальной V_τ и осевой V_a составляющих движения.

На выходе из отводных потоков 6, под действием гравитационного поля производят осаждение тяжелой фазы 9 (фиг.1) и ее сбор в зоне 10. Скорость гравитационного осаждения выбирается исходя из требуемого качества разделения и соответствующей минимальной массе частиц дисперсной фазы. В случае жидкой тяжелой фазы жидкостную пленку (слой тяжелой фазы 14) направляют по периферии закрученного основного потока 5, переходящей в периферию 17 отводного потока (фиг.7), и затем по ней в зону сбора тяжелой фазы 10.

Вторичный поток сплошной легкой фазы 11, выходящий из отводных потоков, направляют в основной поток сплошной легкой фазы 2 к выходу очищенного потока сплошной легкой фазы 12. Направление вторичного потока из зоны гравитационного осаждения тяжелой фазы 9 не ограничивается представленным на фигуре 1 - вторичный поток может быть направлен на рециркуляцию на вход смеси 1 или в любую точку потока, вне рассматриваемого процесса, с меньшим давлением.

На всем протяжении процесса поступательное движение закрученного основного потока сплошной легкой фазы не отклоняют в радиальном направлении к центру вращения, что позволяет сохранить минимально возможное падение давления в процессе разделения, таким образом, обеспечивают отсутствие образования крупных вихрей на периферии закрученного потока. Основной поток сплошной легкой фазы может иметь незначительную по величине радиальную составляющую направления движения, но при этом исключают ее резкое изменение в направлении центра вращения, присутствующее в аналогах.

Расположение в пространстве оси вращения закрученного потока не ограничено представленным на фигуре 1 примером с направлением движения основного потока снизу вверх. При иной ориентации оси, корректируют расположение зоны сбора тяжелой фазы 10 и отвод вторичного потока 11. Форма периферии закрученного потока не ограничена цилиндрической формой, представленной на фигуре 1, и может быть с прямолинейными или криволинейными образующими.

Пример 1

Предлагаемый способ разделения сформировался в процессе работы по совершенствованию способа, реализуемого в устройстве типа центробежный сепарационный элемент (АС СССР №1409312) - аналог, применяемом в газовой промышленности несколько десятилетий.

Для проведения сравнительных испытаний предлагаемого способа и аналога взяты устройства с одинаковыми завихрителями и с геометрическими параметрами проточной части (периферии закрученного потока): внутренний диаметр 100 мм, высота 300 мм.

Геометрические параметры отводных потоков предлагаемого способа: количество - 6 шт., равномерно распределенные по цилиндрической поверхности проточной части; форма отводных потоков соответствует варианту прямых продольных отводных потоков (фиг.3); ширина входного сечения отводного потока - 0,5 мм.

Технологические параметры опытной работы: сплошная среда - воздух; дисперсная среда - вода; давление на выходе - атмосферное; температура +30°С.

Зависимость падения давления в процессе от расхода воздуха при испытании без подачи воды представлена на фиг.6, где пунктирной линией показан предлагаемый способ, а сплошной линией - аналог.

Падение давления предлагаемого способа по сравнению с аналогом меньше на 12-33%.

Испытания устройства, реализующего предлагаемый способ, и аналога с подачей воды производили последовательно с расходами воздуха, близкими к 4, 6, 8, 10, 12 м³/мин. Испытания с подачей воды проводились с многократным превышением обычного содержания жидкости в газе для типовых процессов применения прямоточно-центробежных элементов, для определения максимально возможных концентраций воды. При каждом расходе воздуха, расход воды увеличивался постепенно от нуля до максимального Q_max, который определяется либо началом фонтанирования из выходного сечения основного потока, с выбросом около 600 г/мин воды, либо, при отсутствии фонтанирования, является максимально возможным расходом воды на опытном стенде 1,0-1,4 м³/час.

Таблица 1
Унос воды с воздухом при максимальных расходах воды Q_max предлагаемого способа
Интервал расхода воздуха, м³/мин	Q_max, м³/час	Унос воды
4-6	1,2	Не более 0,05%
6-10	1,4	Не более 1%
10-12	1,4	Не более 3%

Таблица 2
Унос воды с воздухом при максимальных расходах воды Q_max аналога
Интервал расхода воздуха, м³/мин	Q_max, м³/час	Унос воды
4-6	0,6	Более 10% Накопление воды в нижней зоне проточной части, периодические фонтанные выбросы
6-10	0,4	Более 10% Постоянное фонтанирование
10- 12	1,0	Туман в высокоскоростном потоке, пульсирующие мелкодисперсные выбросы

Предлагаемый способ по показателям максимального содержания дисперсной фазы на входе и уноса дисперсной фазы на выходе существенно превосходит аналог. При этом у предлагаемого способа отсутствуют следующие значительные недостатки аналога: накопление тяжелой фазы в нижней зоне проточной части при пониженных скоростях потока с периодическими выбросами, так как в новом способе отбор тяжелой фазы производится по всей поверхности проточной части; образование более мелкой дисперсной фазы и тумана при повышенных скоростях потока, так как в новом способе отсутствуют препятствия, резко меняющие поступательное движение основного потока, что ведет к образованию интенсивных вихрей и колебаниям потока. Отсутствие указанных недостатков расширяет диапазон нормальной работы нового способа.

Пример 2

Для оценки влияния поперечного размера входного сечения отводного потока предлагаемого способа, выполнено компьютерное моделирование в специализированной компьютерной программе для гидродинамических расчетов.

Для проведения расчета принята модель с геометрическими параметрами проточной части, одинаковыми с параметрами испытанных устройств: внутренний диаметр 100 мм, высота 300 мм.

Геометрические параметры отводного потока предлагаемого способа: длина занимаемого отводным потоком сектора на окружности поперечного сечения проточной части предполагает размещение 36 шт. таких отводных потоков на всем периметре указанной окружности; форма отводных потоков соответствует варианту прямых продольных отводных потоков (фиг.3); ширина входного сечения отводного потока выполнена в 5-ти вариантах - 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 мм.

Технологические параметры расчета: среда - воздух; давление на выходе - атмосферное; температура +30°С.

На фиг.7 представлено поле векторов гидродинамического расчета. Размеры стрелок векторов пропорциональны величинам скоростей в поперечном сечении устройства. В отводном потоке скорость заметно меньше скорости закрученного потока на периферии.

Численные результаты гидродинамического расчета следующие.

Таблица 3
Падение скорости отводного потока при скорости основного потока на периферии проточной части 7,3 м/с
Параметры отводного потока	Поперечный размер входного сечения отводного потока
4,00 мм	2,00 мм	1,00 мм	0,50 мм	0,25 мм
Скорость на выходе из отводного потока, м/с	5,97	4,60	2,36	0,83	0,22
Падение скорости	18%	38%	68%	89%	97%
Падение давления, Па	13,7	24,0	34,6	37,0	38,5

Таблица 4
Падение скорости отводного потока при скорости основного потока на периферии проточной части 15,1 м/с
Параметры отводного потока	Поперечный размер входного сечения отводного потока
4,00 мм	2,00 мм	1,00 мм	0,50 мм	0.25 мм
Скорость на выходе из отводного потока, м/с	12,87	9,84	5,30	2,05	0,94
Падение скорости	13%	34%	49%	86%	94%
Падение давления, Па	46,0	93,6	140,5	153,0	152,5

Наблюдается существенное падение скорости отводного потока при ширине входного сечения менее 1% от радиуса цилиндрической поверхности проточной части (периферия закрученного потока). Скорость потока снижается до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы.

Способ разделения неоднородных смесей, включающий закрутку потока смеси с формированием вращательно-поступательного движения основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса, осаждение дисперсной тяжелой фазы под воздействием центробежного поля с формированием слоя тяжелой фазы на периферии закрученного потока, отведение слоя тяжелой фазы с вторичным потоком сплошной легкой фазы с формированием отводного(ых) потока(ов), повторное осаждение тяжелой фазы под воздействием гравитационного поля, отведение вторичного потока сплошной легкой фазы в основной поток сплошной легкой фазы, отличающийся тем, что на всей периферии закрученного потока формируют многочисленные отводные потоки, каждый из которых дросселируют путем ограничения ширины входного сечения до величины, не превышающей 1% от радиуса периферии закрученного потока, при этом их направляют наружу под углом, не превышающим 45° от направления закрученного потока, затем редуцируют до скорости гравитационного осаждения тяжелой фазы путем плавного расширения с увеличивающимся отклонением в радиальном направлении от центра вращения закрученного потока, при этом поступательное движение основного потока сплошной легкой фазы на всем протяжении процесса не отклоняют в радиальном направлении к центру вращения.

Похожие патенты:

Система очистки газов // 2538845

Изобретение относится к системе очистки газов, которая может быть использована для устранения как твердых загрязнений, так и для удаления влаги из газообразных сред.

Вращающийся фильтр для очистки газов // 2535861

Изобретение относится к технике очистки запыленных газов и может быть использовано в химической, пищевой и металлургической промышленности. Вращающийся фильтр для очистки газов включает вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, нижняя часть которой изготовлена из пористого материала, расположена ниже штуцера подачи запыленного газового потока и выполняет функцию фильтрующего элемента, штуцер для отвода очищенного газа, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером, ветряное колесо для вращения выхлопной трубы, расположенное на уровне штуцера подачи пылегазового потока, по ходу движения газа.

Сепаратор-пробкоуловитель и способ его применения // 2534634

Группа изобретений относится к области очистки газа от жидкости и механических примесей и может быть использована при разработке устройств для улавливания жидкостных пробок на участках трубопроводов в газовой, нефтяной, химической отраслях промышленности и энергетике.

Газожидкостный сепаратор // 2532436

Изобретение относится к области машиностроения и касается устройства газожидкостного сепаратора, используемого в маслосистемах энергетических газотурбинных установок для очистки от масла суфлируемого воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Ударно-инерционное устройство для очистки газа // 2528675

Изобретение предназначено для улавливания мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Сепарирующее устройство для отделения дисперсных частиц от газа // 2521027

Изобретение относится к технике отделения дисперсных частиц от газов или паров с использованием гравитационно-инерционных или центробежных сил, создаваемых поворотом направления газового потока или пара, и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Газожидкостный сепаратор // 2519418

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных смесей и может быть использовано на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности. Газожидкостный сепаратор содержит корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубки выхода газа и выхода жидкости.

Газоочистной сепаратор // 2516553

Изобретение относится к сепаратору и, более конкретно, но не исключительно, 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, предназначенный для придания вращательного движения смеси веществ.

Газоочистной сепаратор // 2515473

Изобретение относится к сепаратору, в частности, но не исключительно, 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, предназначенный для придания вращательного движения указанной смеси веществ.

Сепаратор для разделения дисперсных частиц и газа // 2513203

Изобретение относится к технике отделения дисперсных частиц от газов или паров с использованием гравитационно-инерционных или центробежных сил и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Циклонный сепаратор для текучих сред // 2545544

Изобретение предназначено для сепарации текучих сред. Циклонный сепаратор содержит трубчатый корпус, в котором ускоряется текучая среда, и сообщающие вихревое движение средства, предназначенные для завихрения текучей среды в кольцеобразном пространстве между корпусом и центральным элементом, установленным внутри корпуса, в котором текучая среда низкого давления впрыснута через центральное отверстие центрального элемента. Проход в центральном элементе содержит сообщающие вихревое движение лопасти, вынуждающие текучую среду низкого давления течь в горловину в том же или противоположном направлении относительно вихревого движения текучей среды высокого давления. Способ сепарации смеси текучих сред используется для получения потока очищенного природного газа из потока загрязненного природного газа, содержащего твердые загрязнения, такие как песок, и/или другие частицы грунта, и/или конденсирующиеся загрязнения, такие как вода, конденсаты, углекислый газ, сероводород и/или ртуть. Технический результат: снижение вибрации центрального элемента. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство, содержащее центробежный сепаратор // 2554587

Изобретение относится к устройству для очистки газа, который загрязнен частицами. Устройство для очистки газа содержит центробежный сепаратор с центробежным ротором для отделения частиц из газа и приводное устройство для вращения центробежного ротора вокруг оси вращения. Приводное устройство содержит активную турбину, присоединенную к центробежному ротору с возможностью приведения его в действие, и форсунку для текучей среды под давлением. Активная турбина выполнена с лопатками для приема струи текучей среды под давлением из форсунки, направленной к лопаткам, которые выполнены так, что направление струи текучей среды реверсируется вдоль высоты лопатки. Высота лопатки в 23 раза больше диаметра отверстия форсунки. Техническим результатом является повышение эффективности использования энергии для приведения в действие центробежного ротора при высоких скоростях вращения при том же потоке текучей среды под давлением. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ сепарации газа от примесей и устройство для его осуществления // 2567317

Группа изобретений относится к способу сепарации жидкости от газа и к устройству для его осуществления, например, перед процессом осушки газа от влаги или процессом его компримирования. Способ сепарации газа от примесей включает первичную центробежную сепарацию газа, контактирование его с жидкостью, например промывочной или метанольной водой, и последующую вторичную сепарацию от капельной жидкости с вертикальным и кольцевым отбором. При этом контактирование газа с жидкостью и последующую вторичную сепарацию осуществляют одновременно при прямоточном центробежном течении фаз, вначале закрученным газовым потоком всасывают жидкость, а после контакта газа с жидкостью ее вытесняют. Контактно-сепарационное устройство содержит тарелку с основанием, в котором расположен прямоточный центробежный элемент с завихрителем под основанием и патрубком над ним, с выполненными на образующих патрубка каналами выхода жидкости, которые направлены тангенциально относительно его радиуса в точке выхода над полотном. В нижней части прямоточного патрубка, установленного на основании тарелки, выполнен тангенциальный канал входа жидкости. Высота канала выхода газожидкостной смеси, расположенного на образующей прямоточного патрубка, определена по формуле: h=πd/n, где π=3,14159, d - диаметр патрубка, м, n - число щелей по диаметральному сечению патрубка. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности сепарации, сокращение числа технологических секций или аппаратов при проведении процесса центробежной сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Центробежный сепараторный фильтр, дожимная насосная станция и способ ее эксплуатации // 2571113

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса. При этом осевая труба выполнена непрерывной, а к ее нижнему концу, расположенному в корпусе ниже основания самой нижней из множества конусных пластин, но выше выпуска удаленных из текучей среды частиц, прикреплена перфорированная заглушка. При этом конусные пластины закреплены на осевой трубе в зафиксированном положении друг относительно друга и выполнены с основаниями различного диаметра, причем диаметр основания конусных пластин увеличивается в направлении от тангенциального впуска к выпуску удаленных из текучей среды частиц. Дожимная насосная станция содержит буферную емкость, узел сбора и откачки утечек нефти, резервуар для удаленных частиц, насосный блок, множество свечей для аварийного сброса газа и центробежный сепараторный фильтр. Способ эксплуатации дожимной насосной станции включает в себя этапы, на которых принимают текучую среду, содержащую нефть и частицы, подлежащие фильтрации, в буферную емкость, подают текучую среду в фильтр посредством соединительных труб, фильтруют текучую среду для отделения от нефти частиц, подлежащих фильтрации, посредством центробежного сепараторного фильтра, накапливают отфильтрованные от нефти частицы в резервуаре для удаленных частиц, нагнетают давление в насосном блоке для последующей транспортировки текучей среды, содержащей нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, подают текучую среду, содержащую нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, в транспортировочную сеть или сеть магистральных нефтепроводов. Техническим результатом является обеспечение стабильного потока текучей среды, а также возможность фильтрации частиц разного размера с равной эффективностью. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство для мокрой очистки газов // 2571766

Группа изобретений относится к газовой, нефтяной, химической промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и отделения механических примесей из газового потока. Смесь газ-жидкость пропускают через центробежный сепаратор. Из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости, а жидкость возвращают в кубовую часть на циркуляцию. Газ подают на прямоточные центробежные скрубберные элементы, расположенные на центробежной прямоточной тарелке. При этом газ закручивается, создавая зону разряжения в приосевой зоне элемента. Жидкость подают из кубовой части за счет разности давлений под секцией центробежной сепарации и на оси центробежного скрубберного элемента. Жидкость подают по вертикальным трубкам подачи промывочной жидкости, один конец которых закреплен в приосевой зоне прямоточных центробежных скрубберных элементов, а другой опущен в жидкость кубовой части. Технический результат группы изобретений заключается в создании эффективного способа и устройства безнасосной промывки газа жидкостью, что позволит уменьшить энергозатраты и количество промывочной жидкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Сепаратор газовый вихревого типа // 2574628

Изобретение относится к области улавливания мелкодисперсных, аэрозольных и растворенных жидких частиц, а также механических примесей из газового потока с использованием центробежных сил и может применяться в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Сепаратор газовый вихревого типа содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю камеры, верхнее и нижнее днища, сепарационные элементы, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, газоотборный элемент и конфузор. В верхней камере сепарационный элемент расположен горизонтально, а в нижней - вертикально. Каждый сепарационный элемент выполнен в виде спирали с уменьшающимся от периферии к центру шагом навивки из тонкой плоской пластины с ребрами, расположенными по ширине пластины снаружи спирали, при этом ширина и выступ ребра сопоставимы по размеру от 3 до 5 мм, а расстояние между соседними ребрами на порядок больше, причем первое ребро расположено на расстоянии не менее 10 мм от края пластины, а за каждым ребром по ширине пластины выполнен ряд продолговатых отверстий, образующих сепарационные каналы. Торец вертикального сепарационного элемента приварен к горизонтальной перегородке, на которую в верхней камере установлен конфузор, выполненный в виде полого усеченного конуса, верхнее основание которого совпадает и приварено к наружной поверхности горизонтального сепарационного элемента, ось которого перпендикулярна оси выходного патрубка. В конфузоре размещен газоотборный элемент, в перегородке под конфузором выполнено отверстие по центру и отверстия, в которые вставлены трубки для прохождения газа, вне конфузора в перегородке выполнены отверстия, в которые вставлены дренажные трубки, длина которых выходит за пределы вертикального сепарационного элемента, такая же трубка вставлена в центральное отверстие под конфузором. Входной патрубок расположен эксцентрично относительно центра корпуса, эксцентриситет равен 1/3 внутреннего диаметра входного патрубка. Во входном патрубке установлен конфузор в виде усеченного конуса, а к сепарационному элементу приварен дефлектор напротив входного патрубка. На торцы горизонтального элемента также приварены дефлекторы, противоположно входному патрубку на корпусе установлен уровнемер. Сливной патрубок имеет кран. Техническим результатом является эффективное отделение взвешенных капель влаги и мелких частиц механических примесей из газожидкостного потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор // 2579079

Изобретение относится к прямоточным центробежным сепараторам для отделения жидкости и твердых частиц из газожидкостного потока за счет центробежной силы и может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической, горнорудной промышленности, в теплоэнергетике и в других областях техники. Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор содержит цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель. Сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала. Завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 2535 к образующей конуса. Между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности сепарации в широком диапазоне нагрузок и расширение сферы его применения. 2 ил.

Газожидкостной сепаратор // 2582314

Изобретение предназначено для разделения газожидкостной смеси в поле центробежных сил и может найти промышленное применение на нефтяных промыслах для разделения газожидкостной смеси. Газожидкостный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус, входной, выходной и сливной патрубки, сепарационный пакет. Сепарационный пакет выполнен в виде эксцентрично установленного отбойника, установленного по ходу вращения газожидкостного потока и представляющего собой цилиндрическую обечайку с перфорацией в нижней части и вырезом. При этом отбойник установлен таким образом, что образует с корпусом канал щелевого сопла, ограниченного боковыми стенками и направленного в вырез отбойника. Минимальный зазор между отбойником и корпусом составляет 3 ÷ 5 мм и содержит герметичный замок, при этом зазор расположен напротив щелевого сопла. По центру отбойника расположен патрубок выхода газа, а зазор между отбойником и корпусом закрыт перегородкой с отверстиями для слива конденсата. Техническим результатом является упрощение конструкции газожидкостного сепаратора и повышение надежности и прочности конструкции элементов завихрения. 2 ил.

Центробежный сепаратор // 2583266

Изобретение относится к центробежному сепаратору для очистки газа, содержащего масло, главным образом для очистки картерных газов из двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель. Центробежный сепаратор содержит неподвижный корпус, образующий разделительное пространство и содержащий первую концевую часть и противоположную вторую концевую часть, причем неподвижный корпус имеет поверхность внутренней стенки, обращенную к разделительному пространству, впускной канал, продолжающийся к разделительному пространству и образующий впуск для очищаемого газа, центробежный ротор, который предусмотрен в разделительном пространстве и продолжается от первой концевой части ко второй концевой части, причем центробежный ротор содержит шпиндель и множество разделительных дисков, удерживаемых шпинделем. Сепаратор также содержит приводной элемент, предусмотренный для вращения центробежного ротора в направлении вращения вокруг оси вращения, чтобы создать вращающийся объем газа, за счет чего масло отделяется от газа посредством центробежных сил, газовый выпускной канал для выпуска очищенного газа из разделительного пространства, масляный выпуск для выпуска масла из разделительного пространства и устройство подачи масла. Устройство подачи масла выполнено с возможностью подачи такого количества масла в разделительное пространство, чтобы текущая масляная пленка создавалась на поверхности внутренней стенки при работе центробежного сепаратора. Техническим результатом является уменьшение вязких скоплений в разделительном пространстве центробежного сепаратора, особенно на поверхности внутренней стенки корпуса центробежного сепаратора. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Портативное устройство для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, индивидуальный аппарат защиты органов дыхания с использованием портативного устройства улавливания частиц и микроорганизмов и способ улавливания частиц и микроорганизмов, присут ствующих в окружающем воздухе. // 2587618

Группа изобретений относится к области фармацевтической и пищевой промышленности, в частности к оборудованию, используемому в медицинской сфере деятельности, ветеринарных служб, служб контроля производственных объектов и обеспечивающему возможность улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, их подсчета и идентификации. Портативное устройство (7) для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, содержит циклоническую камеру (8) центрифугирования с устройством (16) подачи внешнего воздуха и устройством выпуска воздуха из циклонической камеры (8). Причем циклоническая камера выполнена составной. Портативное устройство снабжено устройством соединения (19), выполненным в виде Т-образной формы, одно из ответвлений которого связано с устройством выпуска. Два других его ответвления выполнены в виде изогнутых трубок (20), с возможностью подключения через цилиндрические насадки (21) к приборам выпуска воздуха в индивидуальный механизированный аппарат защиты органов дыхания (А). Последний включает маску с трубкой, устройство подачи воздуха через фильтр (4). Фильтр (4) выполнен с возможностью монтирования на него портативного устройства (7). В способе улавливания частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха, включающем засасывание окружающего воздуха посредством портативной аппаратуры и последующее отделение частиц и микроорганизмов и их сбор, используют индивидуальный аппарат защиты органов дыхания (А), содержащий портативное устройство (7) улавливания частиц и микроорганизмов. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности эксплуатации, за счет расширения технологических возможностей, и улавливания, отделения и сбора частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха при одновременном обеспечении защиты органов дыхания человека от облучения, воздействия биологических и/или химических рисков. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.