Абсорбер

Абсорбер, що містить корпус із патрубками входу газу та рідини і патрубок виходу газу, а також контактні елементи, які закріплені в трубних ґратах корпусу, який відрізняється тим, що контактні елементи розташовані в трубі і виконані в вигляді набору шайб, кожна з котрих має ексцентричне і кутове зміщення, ексцентричне зміщення відносно осі труби на величину е=5мм і кутове зміщення осей кожної наступної шайби, щодо попередньої, на величину кута =30°, причому набір шайб від труби ізольований оболонкою із діелектрика, а кожна шайба ізольована одна від одної прокладками із фтоpoпласту. Винахід відноситься до технологічних пристроїв, а саме, для поглинання легких компонентів із газорідинних сумішей на підприємствах по видобутку нафти і газу, а також і хімічної промисловості. Відомий теплообмінний апарат, за авторським свідоцтвом СРСР №1478001 М. Кл. F25В39/02 Теплообмінний апарат. Автори: М.І.Филимонов і В.С.Сизяков. Заявник: Центральне конструкторське бюро нафтоапаратури. Теплообмінний апарат має кожух з розміщеним в йому пучком U-подібних труб, закріплених у трубній решітці і розподільну камеру, кожух установлено вертикально і поділено перегородкою на десорбційну камеру, яка виконана з розширенням, і камеру нагрівання, які з’єднані між собою додатковим пучком закріплених у перегородці труб, нижні кінці котрих розташовані в камері нагрівання, а верхні виведені в десорбційну камеру на висоту, яка перевищує рівень конденсату, при цьому верхній кінець кожної трубки обладнано розпилювальною форсункою і розташовано на одної лінії з початку розширення десорбційної камери, а кут розширення дорівнює куту розпилу форсунок. В камеру нагрівання під тиском постачається рідинна суміш, котра, рухаючись через міжтрубний простір в вертикальному напрямку, нагрівається під діянням теплоносія до температури близької до температури інтенсивного відділення легкого компоненту. Нагріта рідинна суміш рухається через труби і форсунки в десорбційну камеру. Під тиском рідинна суміш в форсунках розпилюється до дрібнодисперсних краплин, внаслідок чого поверхня розділу фаз різко збільшується, що інтенсифікує процес масообміну. Таким чином, введення в конструкцію теплообмінного апарату додаткового пучка труб з форсунками, які установлено в перегородки кожуха, дозволяє підвищити продуктивність апарату за рахунок інтенсифікації масообміну шляхом збільшення поверхні розділу фаз. Недоліком теплообмінного апарату даної конструкції є те, що він має вузький діапазон стійкої роботи, тому що все залежить від розпилу форсунками рідинної суміші. Рідинна суміш, яка постачається до форсунок ніяким чином не очищається, а вона може мати стороннє включення макрочасток, котрі мають можливість осаджуватися в каналах сопел форсунок. Також, необхід (19) UA (11) 91195 (13) C2 (21) a200703746 (22) 04.04.2007 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) ДОНСКОЙ ДМИТРО ФЕДОРОВИЧ, ДОНСКОЙ ФЕДІР ПАВЛОВИЧ (73) ДОНСКОЙ ДМИТРО ФЕДОРОВИЧ, ДОНСКОЙ ФЕДІР ПАВЛОВИЧ (56) RU 2028563 C1, 09.02.1995 JP 4193321 A, 13.07.1992 US 5366667 A, 22.11.1994 SU 1114353 A, 15.09.1984 SU 1478001 A1, 07.05.1989 SU 1308367 A1, 07.05.1987 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М. :Химия, 1971. - С.467, фиг.Х1-11 3 но витримувати постійність перепаду тиску на форсунках, а також постійність витрати рідини. За термін роботи апарату не можливо здійснювати контроль за роботою форсунок і апарату цілком. Найближчим аналогом-прототипом є пристрій з висхідним рухом плівки. (див. А.Г.Касаткин "Основні процеси і апарати хімічної технології", вид. "Хімія", Москва, 1971, Фіг.Х1-П, стор.467). Абсорбер містить корпус із патрубками входу газу та рідини і виходу газу, а також контактні елементи у вигляді труб, які закріплені в трубних решітках корпусу. Газ із камери рухається через патрубки, які розташовані співвісно з контактними трубами трубної решітки. Абсорбент рухається в контактні труби через щілини між патрубками і контактними трубами. Рухомий з великою швидкістю газ захоплює рідинну плівку в напрямку руху /знизу до верху/, тобто апарат працює в режимі висхідного прямоструму. По виходу із контактних труб рідина зливається на поверхову трубну решітку і виводиться із абсорбера. Для збільшення ступеня добуття якісних компонентів з газу застосовують абсорбери такі ж, які складені з двох або більш ступенів, кожна із котрих працює по принципу прямоструму. В апаратах з висхідним рухом плівки, внаслідок великої швидкості газового потоку (понад 30÷40м/с), досягаються великі значення коефіцієнтів масообміну, але разом з цим, гідравлічні опори цих апаратів відносно великі. Недоліком абсорбера даної конструкції є його металомісткість і значні габарити. Це являється істотним недоліком при будівництві газових та нафтових промислів по видобутку газу і нафти. Задачею даного винаходу є створення абсорбера малогабаритного по розміру при достатності великих значеннях коефіцієнту масообміну. Для вирішення поставленої задачі у запропонованому абсорбері, що містить корпус із патрубками входу газу та рідини і патрубок виходу газу, а також контактні елементи, які виконані у вигляді набору шайб, кожна із котрих має ексцентричне і кутове зміщення, ексцентричне зміщення відносно осі труби, наприклад, на величину ексцентриситету е=5мм і кутове зміщення осей шайб кожної наступної шайби, щодо попередньої, на величину кута, наприклад, α=30°, причому набір шайб розмішено в трубі, від якої вони ізольовані оболонкою із діелектрика, а труби закріплені в трубних ґратах корпусу, у самому наборі кожна шайба ізольована одна від одної прокладками, наприклад, з фторопласту. Абсорбер, створений у такому вигляді, відповідав умовам малогабаритності і має достатні значення коефіцієнту масообміну. Він може бути використаний на підприємствах по видобутку нафти та газу. На Фіг.1 зображено поздовжній розріз абсорберу. На Фіг.2 зображено поперечний розріз труби 8, оболонки 9, та шайб 11. На Фіг.3 зображено поперечний розріз патрубка 2 з поперечним кільцевим каналом 15 та поздовжні отворами 14. 91195 4 У корпусі 1, в трубних ґратах, верхній 6 і нижній 7, закріплена труба 8. В трубі 8 розташовані патрубок 2, щодо входу газу, контактні елементи у вигляді набору шайб 11 з ексцентричним зміщенням 18 шайб 11 відносно осі труби 8 і кутовим зміщенням 17 осей кожної наступної шайби 11, щодо попередньої. Набір шайб 11, який розміщено в трубі 8, ізольовано від неї оболонкою 9 із діелектрика. Кожна шайба 11 ізольована одна від одної прокладками 12, наприклад, із фторопласту. Понад набором шайб 11 і оболонкою 9 установлена труба 10 у вигляді розширювального дифузора, яка з патрубком 4, щодо виходу газу, створюють лабіринтовий канал 19 для відведення плівки рідини із внутрішньої порожнини труби 10 на верхню трубну ґрату 6. З верхній трубної грати 6 рідина відводиться через патрубок 5. Патрубок 2, щодо входу газу, виконано з поперечним каналом 15 і з поздовжніми отворами 14. Патрубок 3, для, входу абсорбенту, розміщено на корпусі 1 між трубних ґрат 6 і 7. На трубі 8 виконані отвори 16, через які простір, між трубних ґратах 6 і 7, з'єднується з поперечним кільцевим каналом 15, і через отвори 14, з кільцевої щілини 13. Кільцеву щілину 13 створюють між собою патрубок 2, щодо входу газу, і нижня контактна шайба 11. Абсорбер працює наступним чином. Рухомий з великою швидкістю газ захоплює рідинну плівку із кільцевої щілини 13 в напрямку руху /знизу до верху/, тобто апарат працює в режимі висхідного прямоструму. Постачання рідини на кільцеву щілину 13 здійснюється із простору, який створюють між собою трубні грати 6 і 7, через отвори 16 в трубі 8, поперечний кільцевий канал 15 і поздовжні отвори 14, що у патрубку 2, щодо входу газу. Газ з рідинною плівкою надходить до контактних елементів у вигляді набору шайб 11, котрі виконані із ексцентричним і кутовим зміщенням, ексцентричним зміщенням 18 шайб 11 відносно осі труби 8, наприклад, на величину е=5мм, і кутовим зміщенням 17 осей кожної наступної шайби 11, щодо попередньої, на величину кута, наприклад, α=30°. Ексцентричне і кутове зміщення шайб 11 призводить до обертання газорідинного потоку у внутрішній порожнині шайб 11, внаслідок чого розвивається його турбулізація і відбувається дроблення рідинної плівки на дрібнодисперсні краплі. Дрібнодисперсні краплі рідини, при русі потоку газу у внутрішній порожнині контактних елементів, тобто шайб 11, набувають заряд статичної електрики. Одержують заряд статичної електрики і шайби 11, тому що вони ізольовані від труби 8 оболонкою 9 із діелектрика. Електризація рідинних краплин додатково призводить до їх подрібнення, внаслідок співударяння краплин рідини з однаковим зарядом. Це створює велику поверхню контакту дрібнодисперсних краплин рідини, що підвищує процес масообміну в апараті. Після контактних елементів (шайб 11), газорідинний потік рухається в трубу 10, яка установлена понад набором шайб 11 і оболонки 9. Так як труба 10 ізольована від шайби 11 прокладкою 12, 5 91195 наприклад, із фторопласту, то краплі рідини і рідинна плівка, під діянням відцентрових сил, осаджується на її внутрішній поверхні і, під впливом сил тертя, рухається до виходу. Плівка рідини через лабіринтовий канал 19, який утворюють між собою труба 10 і патрубок 4, щодо виходу газу, стікає на верхню трубну ґрату 6. Рідина з верхній трубної грати 6 відводиться через патрубок виходу 5. Таким чином, абсорбер, у якому контактні елементи виконані у вигляді набору шайб 11, кожна з котрих має ексцентричне і кутове зміщення, ексцентричне зміщення 18 відносно осі труби 8, Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 6 наприклад, на величину е=5мм, і кутове зміщення 18 осей шайб 11 кожної наступної шайби, щодо попередньої, на величину кута, наприклад, α=30°, та що набір шайб 11 розміщено в трубі 8, від якої вони ізольовані оболонкою 9 із діелектрика, а в самому наборі кожна шайба 11 ізольована одна від одної прокладками 12, наприклад, із фторопласту, створює велику поверхню контакту дрібнодисперсних краплин рідини, що підвищує якість процесу масообміну в апараті. Це впливає на рівень ефективної роботи газових та нафтових промислів по видобутку нафти і газу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601