пакет сепарационный вертикальный

Формула изобретения

1. Пакет сепарационный вертикальный, выполненный в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания меньше диаметра верхнего основания и содержащий размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием, размещенные относительно друг друга с частичным перекрытием и образующие в зоне перекрытия щелевые каналы, отличающийся тем, что щелевые каналы выполнены сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета.

2. Пакет по п.1, отличающийся тем, что в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, причем в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал, указанные отверстия расположены напротив друг друга.

3. Пакет по п.2, отличающийся тем, что по горизонтали отверстия сепарационных пластин расположены в центре щелевых каналов.

4. Пакет по п.2, отличающийся тем, что отверстия сепарационных пластин выполнены круглыми, причем два отверстия расположены в верхней части пластин и два - в нижней.

5. Пакет по п.2, отличающийся тем, что отверстия сепарационных пластин выполнены прямоугольными с длинной стороной, размещенной вертикально, причем два отверстия расположены в верхней части пластин и два - в нижней.

6. Пакет по п.2, отличающийся тем, что отверстия сепарационных пластин выполнены круглыми, причем два отверстия расположены в верхней части пластин, два - в средней части и два - в нижней.

7. Пакет по п.2, отличающийся тем, что отверстия сепарационных пластин выполнены круглыми, причем вдоль каждого вертикального края каждой пластины размещены по четыре отверстия.

Описание изобретения к патенту

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

Известно большое число вертикальных сепарационных пакетов, состоящих из перекрывающихся изогнутых пластин, образующих в зоне перекрытия щелевые каналы и закрепленных сверху и снизу к крышкам. Указанные сепарационные пакеты известны, например, из описаний к патентам на изобретения № 2221625 (МПК B01D 45/12, 2004 [1]), № 2244584 (МПК B01D 45/12, 2005 [2]), № 2287357 (МПК B01D 45/12, 2006 [3]), № 2304455 (МПК B01D 45/12, 2007 [4]) и описаний к патентам на полезные модели № 52574 (МПК B01D 45/12, 2006 [5]), № 55301 (МПК B01D 45/02, 2006 [6]).

Также известен пакет сепарационный вертикальный (патент РФ № 2356601 на изобретение, МПК B01D 45/16, 2009 [7]), содержащий размещенные в его образующей поверхности вертикальные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к верхней крышке, размещенные относительно друг друга с частичным перекрытием и образующие в зоне перекрытия одинаковые постоянные по размеру щелевые каналы, при этом в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнены сквозные отверстия, находящиеся напротив друг друга в смежных сепарационных пластинах.

Недостатками указанных сепарационных пакетов [1-7] является их цилиндрическая форма и постоянный размер щелевых каналов. При использовании сепарационного пакета его размещают в вертикальном цилиндрическом корпусе над нижним днищем и формируют вокруг сепарационного пакета вихревой газожидкостный поток. Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. При этом количество жидкости и мелких примесей в нижней части сепарационного пакета может быть настолько велико, что они заполняют все пространство между корпусом и сепарационным пакетом и проникают внутрь сепарационного пакета. Восходящий поток газа внутри сепарационного пакета уносит такие жидкость и мелкие примеси. Этот вторичный унос ухудшает качество сепарации и уменьшает эффективность сепарационного пакета.

Частично указанные недостатки устранены в известном внутреннем кольцевом сепарационном элементе (патент РФ № 58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, 2006 [8]), содержащем профилированные пластины, расположенные вдоль поверхности вертикального усеченного конуса (меньшим основанием книзу) с углом наклона до семи градусов и закрепленные между верхней крышкой и горизонтальной перегородкой, при этом пластины перекрываются, образуя сопловые каналы для входа газа.

Недостатком указанного аналога [8] является постоянный размер щелевых каналов в зоне перекрытия сепарационных пластин вдоль высоты сепарационного пакета. При использовании пакета, как описано для ранее упомянутых аналогов, количество жидкости и мелких примесей в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. Такое увеличение приводит к тому, что вероятность захвата жидкости и мелких примесей в нижней части пакета увеличена. Постоянство размера щелевых каналов вдоль высоты сепарационного пакета приводит к тому, что распределение объема газа, прошедшего внутрь сепарационного пакета, является равномерным вдоль высоты сепарационного пакета. Указанное приводит к тому, что большая часть газа с повторно захваченной жидкостью проникает внутрь сепарационного пакета в нижней его части. Это ухудшает качество сепарации и уменьшает эффективность сепарационного пакета.

Указанный внутренний кольцевой сепарационный элемент [8] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемого пакета сепарационного вертикального.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является снижение количества газа, проходящего внутрь сепарационного пакета в нижней его части. Этим достигается снижение эффекта вторичного уноса жидкости и, как следствие, повышение качества сепарации.

Сущность изобретения состоит в том, что пакет сепарационный вертикальный выполнен в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания меньше диаметра верхнего основания и содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. При этом щелевые каналы выполнены сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета.

Целесообразно в области щелевых каналов в сепарационных пластинах выполнять сквозные отверстия. Причем в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал, указанные отверстия необходимо располагать напротив друг друга.

Отверстия сепарационных пластин по горизонтали расположены преимущественно в центре щелевых каналов. Эти отверстия выполнены предпочтительно круглыми. Возможно выполнение отверстий сепарационных пластин прямоугольными с длинной стороной, размещенной вертикально. Допустимо располагать два отверстия в верхней части пластин и два - в нижней. Возможно располагать два отверстия в верхней части пластин, два - в средней части и два - в нижней. Также возможно размещать по четыре отверстия вдоль каждого вертикального края каждой пластины.

На фиг.1 показан внешний вид сепарационного пакета вертикального; на фиг.2 - поперечный разрез сепарационного пакета (сечение А-А на фиг.1); на фиг.3 - вид Б на фиг.2, увеличено; на фиг.4 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 2; на фиг.5 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 3; на фиг.6 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 4; на фиг.7 - вид сбоку сепарационной пластины по примеру 5.

Пакет сепарационный вертикальный (фиг.1) выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания. Вертикальный сепарационный пакет содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины 1. Эти пластины 1 размещены относительно друг друга с частичным перекрытием (фиг.2, 3) и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы 2, выполненные сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета. Сверху пластины 1 закреплены к кольцевой верхней крышке 3 с выходным отверстием 4, а снизу - к нижней крышке (не показано).

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. С целью увеличения объема жидкости, которую могут удержать сепарационные пластины 1, они в области щелевых каналов снабжены сквозными отверстиями 5. При этом в смежных сепарационных пластинах, образующих один щелевой канал 2, указанные отверстия 5 расположены напротив друг друга (фиг.3).

Пример 2. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.4). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1 и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.

Пример 3. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены прямоугольными с длинной стороной, размещенной вертикально (фиг.5). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1 и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит четыре отверстия.

Пример 4. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.6). Два отверстия 5 расположены в верхней части пластин 1, два - в средней части и два - в нижней. При этом каждая пластина 1 содержит шесть отверстий 5.

Пример 5. Отверстия 5 сепарационных пластин 1 выполнены круглыми (фиг.7). Вдоль каждого вертикального края каждой пластины 1 размещены по четыре отверстия 5. При этом каждая пластины 1 содержит восемь отверстий 5.

Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения не ограничивается приведенными выше примерами.

При использовании пакета сепарационного вертикального его помещают над нижним днищем в вертикальный цилиндрический корпус, в котором сформирован вертикальный вихревой газожидкостный поток.

Под действием центробежных сил происходит отбрасывание к стенкам корпуса до 90% выделившихся из газожидкостного потока жидкости и мелких примесей. Под действием гравитационных сил эти жидкость и мелкие примеси движутся по нисходящей спирали и их количество в пространстве между сепарационным пакетом и стенками корпуса увеличивается к нижней части сепарационного пакета. Благодаря тому, что сепарационный пакет выполнен в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого меньше диаметра верхнего основания, жидкость и мелкие примеси проникают внутрь сепарационного пакета в значительно меньшем количестве, чем при использовании сепарационного пакета цилиндрической формы. Этот эффект усиливается тем, что в нижней части сепарационного пакета размер щелевых каналов 2 между сепарационными пластинами 1 меньше, чем в верхней части. Указанное приводит к уменьшению эффекта вторичного уноса жидкости восходящим потоком газа внутри сепарационного потока.

За счет разности давлений в центре вихревого потока и на его периферии частицы газа, жидкости и мелких примесей попадают на наружную поверхность сепарационных пластин 1 и транспортируются газовым потоком через щелевые каналы 2 на их внутреннюю поверхность.

Применение наклонных изогнутых сепарационных пластин 1 позволяет жидкостной пленке, движущейся по ходу вращения газового потока, транспортироваться с конца одной пластины 1 на начало другой за счет сил инерции. Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость, достигнув нижнего края сепарационных пластин 1, соскальзывает с них и отводится вниз от сепарационного пакета.

Очищенный газ поступает вверх к выходному отверстию 4 сепарационного пакета.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом пакете сепарационном вертикальном заявляемый технический результат «снижение количества газа, проходящего внутрь сепарационного пакета в нижней его части» достигается за счет того, что пакет сепарационный вертикальный выполнен в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания меньше диаметра верхнего основания и содержит размещенные в его образующей поверхности наклонные изогнутые сепарационные пластины, закрепленные сверху к кольцевой верхней крышке с выходным отверстием. Сепарационные пластины размещены относительно друг друга с частичным перекрытием и образуют в зоне перекрытия щелевые каналы. При этом щелевые каналы выполнены сужающимися по размеру к нижней части сепарационного пакета.

Заявляемый пакет сепарационный вертикальный реализован из промышленно выпускаемых материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ № 2221625 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2004 г.

2. Патент РФ № 2244584 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2005 г.

3. Патент РФ № 2287357на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.

4. Патент РФ № 2304455 на изобретение, МПК B01D 45/12, опубл. 2007 г.

5. Патент РФ № 52574 на полезную модель, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.

6. Патент РФ № 55301 на полезную модель, МПК B01D 45/02, опубл. 2006 г.

7. Патент РФ № 2356601 на изобретение, МПК B01D 45/16, опубл. 2009 г.

8. Патент РФ № 58380 на полезную модель, МПК B01D 45/12, опубл. 2006 г.