Спосіб уловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до процесів відділення високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку і може бути використаний в нафтогазовій, хімічній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, реалізований у сепараторі, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні канали гофрованих пластин жалюзійного пакету, відділення дисперсної фази від потоку під дією інерційних сил, створення стоку вловленої рідини у вигляді плівки і відвід її з пристрою (авт. св. СРСР №1604419, МПК B01D45/04, 1990). Недоліками цього способу є застосування інерційного осадження часток високодисперсних фракцій без попереднього укрупнення (коагуляції) та унесення їх газовим потоком, застосування зворотного вихру при високих швидкостях газового потоку, що поряд з поліпшенням умов відводу вловленої рідини припускає збільшення значення гідравлічного опору, руйн ування структури плівки рідини та унесення бризок. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність сепарації. За прототип обрано спосіб вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні сепараційні канали гофрованих пластин жалюзійного пакету, відхилення траєкторії руху краплин рідини від скривленої лінії струму газового потоку і направлення в шари смуг із волокнистого матеріалу, осадження краплин на поверхні волокон та наступну їх коагуляцію, відведення плівки вловленої рідини з каналів крізь шари смуг із волокнистого матеріалу вздовж поверхні стінок гофрованих пластин і відвід її з пристрою (Україна, заявка на винахід №2003021503 від 20.02.2003, МПК 7B01D45/04). Недоліками цього способу є можливість виходу на режими захлинання за умови високо інтенсивних гідродинамічних режимів у пристрої, що припускає збільшення значення гідравлічного опору, знов безпосередній контакт газового потоку та плівки вловленої рідини, руйнування структури плівки рідини та унесення бризок. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність сепарації. Відомий також сепаратор для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що містить жалюзійний пакет гофрованих пластин, поверхнями котрих утворені криволінійні сепараційні канали (авт. св. СРСР №1604419, МПК B01D45/04, 1990). Недоліками цього пристрою є застосування інерційного осадження часток високодисперсних фракцій без попереднього укрупнення (коагуляції) та унесення їх газовим потоком з пристрою, застосування у місцях сполучення напівхвиль смуг з гофрами, нахилених у бік западини та призначених для створення направленого зворотного вихру, що при високих швидкостях газового потоку поряд з поліпшенням умов відводу відсепарованої рідини припускає збільшення значення гідравлічного опору, руйн ування структури плівки рідини та унесення бризок. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність сепаратора. За прототип обраний пристрій для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що містить жалюзійний пакет гофрованих пластин, обладнаних смугами із волокнистого матеріалу, розміщеними в місцях западин пластин, поверхнями котрих утворені криволінійні сепараційні канали (Україна, заявка на винахід №2003021503 від 20.02.2003, МПК 7B01D45/04). Недоліками цього пристрою є зростання насичення шару смуг із волокнистого матеріалу вловленою рідиною по висоті гофрованих пластин жалюзійного пакету та можливість затоплення його нижньої частини, що припускає збільшення значення гідравлічного опору, знов безпосередній контакт газового потоку та плівки вловленої рідини, руйнування структури плівки рідини та унесення бризок за умови високих швидкостей газового потоку у сепараційних каналах. При цьому неможливе досягнення високого ступеня очищення, знижується питома продуктивність й ефективність пристрою. В основу винаходу поставлене завдання створення способу вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку шляхом поліпшення умов відведення вловленої рідини (створення стабільного стоку вловленої рідини, запобігання вторинного унесення та виходу на режими захлинання), що забезпечує можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та зниження гідравлічного опору і, отже, підвищення питомої продуктивності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. В основу винаходу поставлене завдання створення пристрою для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку шляхом удосконалення конструкції робочого об'єму поєднанням криволінійних сепараційних каналів та криволінійних дренуючих каналів, закритих для газового потоку, що забезпечує можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та зниження гідравлічного опору і, отже, підвищення питомої продуктивності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому способі вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що включає подачу газорідинного потоку в криволінійні сепараційні канали гофрованих пластин жалюзійного пакету, відхилення траєкторії руху краплин рідини від скривленої лінії струму газового потоку і направлення в шари смуг із волокнистого матеріалу, осадження краплин на поверхні волокон та наступну їх коагуляцію, відведення плівки вловленої рідини з криволінійних сепараційних каналів крізь шари смуг із волокнистого матеріалу вздовж поверхні стінок гофрованих пластин і відвід її з пристрою, відповідно до винаходу, при відведенні плівки вловленої рідини з криволінійних сепараційних каналів крізь шари смуг із волокнистого матеріалу, рідину, по мірі повного насичення нею шару смуг, по висоті пластини поступенево збирають у жолоби для сепарованої рідини, направляють з криволінійних сепараційних каналів крізь горизонтальні щілеподібні отвори подвійних гофрованих пластин до криволінійних дренуючих каналів, закритих для газового потоку, та відводять по ним вздовж внутрішні х поверхонь стінок пластин. Поставлене завдання вирішується також тим, що у відомому пристрої для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку, що містить жалюзійний пакет гофрованих пластин, обладнаних смугами із волокнистого матеріалу, розміщеними в місцях западин пластин, поверхнями котрих утворені криволінійні сепараційні канали, відповідно до винаходу, кожна гофрована пластина виконана подвійною, з утворенням між внутрішніми поверхнями криволінійних дренуючих каналів, закритих для газового потоку, при цьому пластина виконана з горизонтальними щілеподібними отворами у місцях западин та обладнана на зовнішній поверхні жолобами для сепарованої рідини, встановленими у місцях розташування горизонтальних щілеподібних отворів. Збирання сепарованої рідини по мірі насичення шару смуг із волокнистого матеріалу у жолоби для сепарованої рідини в сукупності з утворенням умов стікання плівки рідини в криволінійних дренуючих каналах вздовж внутрішніх поверхонь подвійних гофрованих пластин, ізольовано від перехресного газового потоку, який рухається по криволінійних сепараційних каналах, дозволяє уникнути виходу на режими захлинання, вихроутворень, руйнування структури плівки та вторинного унесення, створити стабільне стікання вловленої рідини і, як наслідок, знизити значення гідравлічного опору, забезпечити можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та підвищити значення питомої продуктивності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. Виконанням гофрованих пластин подвійними з горизонтальними щілеподібними отворами у місцях западин пластин, та обладнанням їх на зовнішніх поверхнях стінок жолобами для збирання сепарованої рідини, встановленими у місцях розташування горизонтальних щілеподібних отворів, досягається секціонування фільтруючого сепараційного об'єму по висоті, що упереджає повне насичення вловленою рідиною шару смуг із волокнистого матеріалу і наступне захлинання пристрою за умов високоінтесивних гідродинамічних режимів руху газорідинного потоку. При застосуванні подвійних гофрованих пластин між кожним криволінійним сепараційним каналом одержують окремий криволінійний дренуючий канал, заглушений зі сторони вводу газового потоку, по якому відбувається стікання плівки вловленої рідини вздовж внутрішніх поверхонь подвійних гофрованих пластин і відведення її з пристрою. Поєднання в одному пристрої криволінійних сепараційних каналів та криволінійних дренуючих каналів в сукупності з уникненням вихроутворень, руйнування структури плівки та вторинного унесення, запобіганням виходу пристрою на режими захлинання та створенням умов стабільного стоку вловленої рідини і, як наслідок, зниженням значення гідравлічного опору, забезпечує можливість роботи у більш широкому діапазоні навантажень по газовій фазі та підвищити значення питомої продуктивності процесу сепарації високодисперсної краплинної рідини. Спосіб здійснюється в такій послідовності: газорідинний потік, що містить високодисперсну краплинну рідину, направляють в криволінійні сепараційні канали, при проходженні яких, під дією інерційних сил, траєкторію руху краплин рідини відхиляють від скривленої лінії струму газового потоку, що обгинає криволінійні поверхні стінок каналів гофрованих пластин жалюзійного пакету, і направляють в шар смуг із волокнистого матеріалу, осаджують краплини на поверхні волокон та проводять наступну їх коагуляцію. Плівку вловленої рідини, сформовану у шарі із волокнистого матеріалу, поступенево збирають у жолоби для сепарованої рідини, направляють з криволінійних сепараційних каналів крізь горизонтальні щілеподібні отвори подвійних гофрованих пластин до криволінійних дренуючих каналів, закритих для газового потоку, та відводять по ним вздовж внутрішніх поверхонь пластин вниз, ізольовано від перехресного газового потоку, який рухається по сепараційному каналу, чим запобігають вихід пристрою на режими захлинання, утворення вторинного унесення і сприяють створенню стабільного стоку вловленої рідини. На фіг.1 показана схема пристрою для вловлювання високодисперсної краплинної рідини з газорідинного потоку; на фіг.2 - його горизонтальна проекція; на фіг.3 - розріз А-А на фіг.2; на фіг.4 - винесений елемент Б на фіг.2 (фрагмент криволінійного каналу). Пристрій містить жалюзійний пакет 1 подвійних гофрованих пластин 2, обладнаних смугами 3 із волокнистого матеріалу (фільтруючий сепараційний об'єм), з утворенням зовнішніми поверхнями 4 пластин 2 криволінійних сепараційних каналів 5 (інерційний сепараційний об'єм), а внутрішніми поверхнями 6 пластин 2 криволінійних дренуючих каналів 7, закритих для газового потоку. Поверхні ділянок западин подвійних гофрованих пластин 2 виконані з горизонтальними щілеподібними отворами 8 та обладнані на зовнішній поверхні 4 жолобами 9 для сепарованої рідини, встановленими у місцях розташування горизонтальних щілеподібних отворів 8. Пристрій працює таким чином. В жалюзійний пакет 1 пристрою підводиться газорідинний потік, що містить високодисперсну краплинну рідину, який направляється в криволінійні сепараційні канали 5, утворені зовнішніми поверхнями 4 подвійних гофрованих пластин 2, при проходженні яких, під дією інерційних сил, траєкторія руху краплин рідини, що рухаються зі значною швидкістю, відхиляється від скривленої лінії струму газового потоку, що обгинає криволінійні поверхні стінок каналів, і краплі рідини направляються в шар смуг 3 із волокнистого матеріалу, де внаслідок інерційного зіткнення й ефекту торкання відбувається захоплення краплин, далі, у результаті протікання вторинних процесів осадження знов надходячих крапель на вже осаджених та капілярних явищ у волокнистому матеріалі, відбувається збільшення середнього розміру часток дисперсної фази та проводиться наступне їх гравітаційне осадження. Шар смуг 3 із волокнистого матеріалу насичується вловленою рідиною, яка збирається у жолобах 9, направляється крізь горизонтальні щілеподібні отвори 8 в подвійних го фрованих пластинах 2 з криволінійних сепараційних каналів 5 до криволінійних дренуючих каналів 7, закритих для газового потоку, стікає плівкою по внутрішнім поверхням 6 подвійних го фрованих пластин 2, і відводиться з пристрою.