Сепаратор газовий вихрового типу

1. Сепаратор газовий вихрового типу містить вертикальний циліндричний корпус, верхнє і нижнє днища, вхідний, вихідний і зливний патрубки, дефлектор з відбиваючою пластиною, сепараційний пакет із вигнутими пластинами і щілинними каналами, проміжне днище, вловлюючу кишеню, дренажну тр убку, що розташована в уловлюючій кишені, нижній осьовий диск, пальці, Г-подібні пластини, кишеню-пастку, верхній осьовий диск, радіальні пластини, кільцевий зазор, перепускний зазор, верхню накопичувальну камеру, горизонтальну перегородку, співвісно розташовані конусоподібні пластини різного розміру, верхні кільцеві зазори, кільцеву гідравлічну кишеню, кільце, який відрізняє ться тим, що сепаратор додатково містить принаймні одну горизонтальну пластину, закріплену без зазору на внутрішній стінці корпуса сепаратора в зоні між сепараційним пакетом і корпусом, причому один з торців горизонтальної пластини розміщений поблизу виходу з дефлектора, а сама пластина виконана в формі частини кільця, при цьому ширина горизонтальної U 2 (19) 1 3 30674 центральним отвором. Недоліком зазначеного технічного рішення є наявність напрямних, встановлених по всій ширині внутрішнього простору між корпусом і елементами, розташованими в центрі корпуса. Це приводить до звуження діапазону ефективного навантаження на сепаратор: при значному збільшенні витрат газорідинної суміші на вході відбувається "запирання" потоку, що, у свою чергу, призводить до значного зростання гідравлічного опору в області напрямних і, як наслідок, зростанню загального перепаду тиску на сепараторі. Схожі процеси відбуваються в наведеній конструкції і при потраплянні в сепаратор рідинної пробки, що характерно для процесів нафтогазового видобутку. При цьому перепад тиску на сепараторі значно більше у порівнянні з газовим середовищем за рахунок того, що щільність рідини на кілька порядків перевищує щільність газу. Недоліком є також гвинтова форма таких напрямних, що призводить до ускладнення конструкції, ускладнення її виготовлення. Це також призводить до складності варіювання параметрів сепаратора, тому що для зміни шляху потоку уздовж такої напрямної (кількості обертів, що робить потік) потрібно значно змінювати конструкцію напрямної, змінюючи або кількість витків, або крок витків. При цьому збільшення вищезгаданого шляху потоку за рахунок зменшення кроку витків незмінно призводить до значного зменшення пропускної здатності. Якщо ж зазначене збільшення шляху досягається за рахунок збільшення кількості витків, то це приводить до збільшення висоти сепаратора. Найбільш близьким технічним рішенням до газового сепаратора вихрового типу, що заявляється, є другий варіант патенту РФ на корисну модель №58379 [МПК8 B01D45/16; B01D45/02, 2006], в якому сепаратор містить вертикальний циліндричний корпус, верхнє і нижнє днища, вхідний, зливний і горизонтальний вихідний патрубки, дефлектор, вловлюючу кишеню, сепараційний пакет, що складається з вертикальних плоских вигнути х сепараційних пластин, які в зоні напустки утворюють щілинні канали, проміжне днище, кишеню-пастку, горизонтальну перегородку, тонкошаровий відбійник, кільцеву гідравлічну кишеню. При цьому дренажна трубка гідравлічно з'єднує гідравлічну кишеню з нижньою частиною сепаратора. Недоліком зазначеного сепаратору є конструкція кожного сепаратора в просторі між сепараційним пакетом і внутрішньою стінкою корпуса, при якій газорідинний потік, що виходить з дефлектора, проходить невеликий шлях уздовж внутрішньої стінки корпуса по спіралі вниз (основна частина потоку проходить не більше одного оберту) до досягнення нижнього краю сепараційного пакету. Це призводить до недостатньої ефективності сепарації газорідинного потоку в цій зоні, тому що частина часток рідини не встигає за такий короткий шлях досягти стінки корпуса сепаратора, транспортується з потоком на сепараційний пакет і 4 далі - на інші ступені сепарації, збільшуючи їхнє завантаження, знижуючи ефективність сепаратора в цілому. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу створення такої конструкції сепаратора газового вихрового типу, шляхом удосконалення відомої, яка б дозволила підвищити ступень очищення сирого газу від рідини і механічних домішок за рахунок ефективного використання простору сепаратора між сепараційним пакетом і корпусом, збільшення середнього шляху, що його проходить газорідинний потік усередині сепаратора від виходу з дефлектора до потрапляння в сепараційний пакет. Технічним результатом, який забезпечується корисною моделлю, що заявляється, є збільшення середнього криволінійного шляху газорідинного потоку навколо сепараційного пакета без збільшення зовнішніх габаритів сепаратора і швидкості потоку на виході з дефлектора (а, отже, без збільшення гідравлічного опору де флектора). Це призводить до збільшення часу дії відцентрових сил на частки зазначеного потоку, що рухається усередині сепаратора. Це у свою чергу призводить до збільшення кількості часток рідини і механічних домішок, що досягають циліндричної стінки корпуса сепаратора, тобто видаляються зі згаданого потоку, що сприяє підвищенню ефективності сепарації та вловлювання мілкодисперсних та аерозольних рідких і твердих часток з газового потоку. Поставлена задача осягається тим, що сепаратор газовий вихрового типу містить вертикальний циліндричний корпус, верхнє і нижнє днища, вхідний, вихідний і зливний патрубки, дефлектор з відбиваючою пластиною, сепараційний пакет із вигнутими пластинами і щілинними каналами, проміжне днище, принаймні одну горизонтальну пластину, закріплену без зазору на внутрішній стінці корпуса сепаратора в зоні між сепараційним пакетом і корпусом, причому один з торців горизонтальної пластини розміщений поблизу виходу з де флектора, а сама пластина виконана в формі частини кільця, при цьому ширина горизонтальної пластини більше ширини виходу з дефлектора і менше відстані від сепараційного пакета до корпуса сепаратора, вловлюючу кишеню, дренажну тр убку, що розташована в уловлюючій кишені, гідравлічний затвор, розташований у нижньому кінці дренажної трубки, нижній осьовий диск, пальці, Г-подібні пластини, кишеню-пастку, вер хній осьовий диск, радіальні пластини, кільцевий зазор, перепускний зазор, верхню накопичувальну камеру, горизонтальну перегородку, співвісно розташовані конусоподібні пластини різного розміру, кільцеву гідравлічну кишеню, кільце для утворення кишеніпастки. Пластини розташовані співвісно із сепараційним пакетом і утворюють верхні кільцеві зазори. На Фіг.1 показана схема сепаратора, поздовжній розріз (переріз Б-Б Фіг.2); на Фіг.2 схема сепаратора, поперечний розріз (переріз А-А Фіг.1); на Фіг.3 - вузол сепаратора. 5 30674 Сепаратор газовий вихрового типу містить вертикальний циліндричний корпус 1, верхнє 2, нижнє 3 днища, вхідний 4, вихідний 5 і зливний 6 патрубки, дефлектор 7 з відбиваючою пластиною 8, сепараційний пакет 9 із вигнутими пластинами 10 і щілинними каналами 11, проміжне днище 12, принаймні одну горизонтальну пластину 13, закріплену без зазору на внутрішній стінці корпуса 1 сепаратора в зоні між сепараційним пакетом 9 і корпусом 1, причому один з торців горизонтальної пластини 13 розміщений поблизу виходу з дефлектора 7, а сама пластина 13 виконана в формі частини кільця, при цьому ширина горизонтальної пластини більше ширини виходу з дефлектора 7 і менше відстані від сепараційного пакета 9 до корпуса сепаратора, вловлюючу кишеню 14, дренажну трубку 15, що розташована в уловлюючій кишені 14, гідравлічний затвор 16, розташований у нижньому кінці дренажної трубки 15, нижній осьовий диск 17, пальці 18, Г-подібні пластини 19, кишеню-пастку 20, верхній осьовий диск 21, радіальні пластини 22, кільцевий зазор 23, перепускний зазор 24, верхню накопичувальну камеру 25, горизонтальну перегородку 26 для цілей уловлювання вловлювання мілкодисперсних та аерозольних рідких часток у вигляді рідинної плівки, жорстко закріплену в корпусі 1, співвісно розташовані конусоподібні пластини різного розміру 27, верхні кільцеві зазори 28, кільцеву гідравлічну кишеню 29, кільце 30 для утворення кишені-пастки. Вхідний патрубок 4 жорстко закріплений у циліндричному корпусі 1 сепаратора і розташований у ньому із зсувом, так, що його вісь лежить у площині поперечного перерізу корпусу 1 і не перерізає вісь корпусу 1, знаходячись нижче горизонтальної перегородки 26. Дефлектор 7 розташований біля вхідного патрубка 4 і призначений для формування вихрового руху газового потоку усередині сепаратора. Дефлектор 7 також перешкоджає надходженню газового потоку в осьову зону сепаратора без його попереднього поділу. Горизонтальна пластина 13 виконана у формі частини кільця із зовнішнім діаметром, рівним внутрішньому діаметру корпусу 1 сепаратора і жорстко закріплена в корпусі 1 сепаратора. Один із торців горизонтальної пластини 13 розташований поблизу виходу з дефлектора 7. Ширина горизонтальної пластини 13 менше ширини коридору між сепараційним пакетом 9 і корпусом 1 сепаратора, тобто менше відстані від сепараційного пакета 9 до стінки корпуса 1, і при цьому більше або дорівнює ширині виходу дефлектора 7. Між внутрішнім краєм горизонтальної пластини 13 і сепараційним пакетом 9 утворений перепускний зазор 24. Внутрішня стінка корпуса 1, дефлектор 7 і відбиваюча пластина 8 утворюють вловлюючу кишеню 14, призначену для відводу з ви хрового потоку, що р ухається, рідини і механічних домішок, притиснутих відцентровою силою до внутрішньої стінки корпуса 1 сепаратора, і їхнього транспортування в нижню накопичувальну частину сепаратора. 6 Зливний патрубок 6 розташований у нижньому днищі 3 сепаратора. Сепараційний пакет 9 циліндричної форми містить вигнуті пластини 10, розташовані в його утворюючій поверхні, які формують в зоні напустки однакові і постійні по розміру щілинні канали 11. Вигнуті пластини 10 жорстко закріплені у верхній частині до горизонтальної перегородки 26, а в нижній частині до нижнього осьового диска 17. Диск 17 жорстко закріплений до N пальців 18, кінці яких розташовані без зазору в отворах проміжного днища 12, розташованого з кільцевим зазором 23 до вертикального корпуса 1, і жорстко закріпленого до корпуса 1 за допомогою Гподібних пластин 19. При цьому сепараційний пакет 9 розташований в осьовій зоні сепаратора так, що вісь сепараційного пакета 9 паралельна осі циліндричного корпуса 1 сепаратора і зміщена відносно неї на відстань, не більшу половини середньої відстані від дефлектора до корпуса сепаратора. Над нижнім осьовим диском 17 розташований верхній осьовий диск 21, з'єднаний з ним за допомогою радіальних пластин 22, що також призначені для виключення вихрового ефекту газового потоку нижче зони їхнього розташування. Кінці вигнути х пластин 10 спрямовані в різні сторони по дотичній до окружностей, які розташовані у поперечному перерізі сепаратора, одна із яких описана навколо сепараційного пакета 9, а інша вписана в сепараційний пакет 9. Кількість N пальців 18 дорівнює одному (N=1). У верхній частині сепараційного пакета 9 між нижньою зовнішньою поверхнею кільця 30 і внутрішньою поверхнею верхньої частини плоских вигнутих пластин 10 утворений зазор, що формує кишеню-пастку 20 нижньої поверхні горизонтальної перегородки 26. Газовий сепаратор вихрового типу, що заявляється, працює наступним чином. Газ, що підлягає очищенню (сирий газ), підводять в апарат через вхідний патрубок 4. Установка вхідного патрубка, зміщеного по горизонталі щодо осьової лінії корпуса 1, дозволяє створити ковзний удар об дефлектор 7. Дефлектор 7 з відбиваючою пластиною 8 плавно змінює напрямок руху газу і формує вихровий рух газу навколо сепараційного пакету 9. Горизонтальна пластина 13 створює перешкоду розширенню вниз газорідинного потоку, що виходить з дефлектора 7, збільшуючи в такий спосіб середню довжину шляху цього потоку уздовж внутрішньої стінки корпуса 1 навколо сепараційного пакета 9. При цьому наявність перепускного зазору 24 сприяє відводу рідини в нижню частину корпуса сепаратора до зливного патрубка 6 при її пробкових надходженнях у сепаратор 1, запобігаючи повному потраплянню цієї рідини у внутрішню порожнину сепараційного пакета 9. Крім цього, при значному збільшенні витрат газорідинної суміші через сепаратор 1 наявність перепускного зазору 24 сприяє більше повному розподілу газорідинного потоку на внутрішній утворюючій корпусу 1 сепаратора, що запобігає миттєвому потраплянню газорідинної 7 30674 суміші у вн утрішню порожнину сепараційного пакета 9, та в свою чергу призводить до збільшення ефективності роботи сепаратора. У просторі, утвореному стінкою корпуса 1 і сепараційним пакетом 9, з газового потоку виділяється основна маса рідини і механічні домішки. Краплі рідини і механічних домішок відкидаються відцентровою силою на стінки корпуса 1 сепаратора і під дією гравітаційних сил рухаються уздовж цієї стінки по низхідній спіралі по ходу обертання газового потоку. Частина рідини і механічних домішок попадає при цьому у вловлюючу кишеню 14, і стікає по її стінках униз до проміжного днища 12. Досягаючи площини проміжного днища 12, рідина і механічні домішки (ті що потрапили і не потрапили у вловлюючу кишеню 14) проходять через кільцевий зазор 23 між корпусом 1 і проміжним днищем 12, закріпленим на Г-подібних пластинах 19, і транспортуються до зливного патрубка 6, розташованого у нижньому днищі 3. Частково маса рідини і механічні домішки газового потоку з вхідного патрубка 4 потрапляють у кишеню-пастку 20 нижньої поверхні горизонтальної перегородки 26, і через дренажну трубку 15, що розташована в уловлюючій кишені 14, транспортуються до зливного патрубка 6. Для забезпечення одностороннього гідравлічного з'єднання кільцевої гідравлічної кишені 29 з нижньою частиною сепаратора встановлена дренажна трубка 15, що проходить через отвір поверхні горизонтальної перегородки 26, уловлюючу кишеню 14 до зливного патрубка 6, нижній кінець дренажної трубки 15 забезпечений гідравлічним затвором 16. Мілкодисперсна краплинна рідина, що не осіла на стінці корпуса 1, попадає на зовнішню поверхню вигнутих пластин 10, і транспортується газовим потоком через щілинні канали 11, на їхню внутрішню поверхню. Опускаючись по внутрішній поверхні пластин 11, частки рідини, наблизившись до нижніх кромок цих пластин 11, зісковзують із них і попадають на поверхню проміжного днища 12, звідки через кільцевий зазор 23 між корпусом 1 і проміжним днищем 12 транспортуються до зливного патрубка 6. Радіальні пластини 22, що з'єднують нижній осьовий диск 17 і верхній осьовий диск 21, забезпечують виключення вихрового ефекту газового потоку нижче зони їхнього розташування, створеної завдяки пальцям 18. Очищений газовий потік, проходячи кільце 30, направляється у вихідний патрубок 5, при цьому мілкодисперсні та аерозольні рідкі частки вловлюються горизонтальною перегородкою 26 у вигляді рідинної плівки, яка частково потрапляючи на поверхні співвісно розташованих конусоподібних пластин різного розміру 27 через верхні кільцеві зазори 28 відводиться у кільцеву гідравлічну кишеню 29. Переваги технічного рішення полягають у наступному. Сепаратор газовий вихрового типу, який містить вертикальний циліндричний корпус, верхнє і нижнє днища, вхідний, вихідний і зливний патрубки, дефлектор з відбиваючою пластиною, сепараційний пакет із вигнутими пластинами і 8 щілинними каналами, проміжне днище, вловлюючу кишеню, дренажну тр убку, що розташована в уловлюючій кишені, нижній осьовий диск, пальці, Г-подібні пластини, кишеню-пастку, верхній осьовий диск, радіальні пластини, кільцевий зазор, перепускний зазор, верхню накопичувальну камеру, горизонтальну перегородку для цілей уловлювання вловлювання мілкодисперсних та аерозольних рідких часток у вигляді рідинної плівки, жорстко закріплену в корпусі, співвісно розташовані конусоподібні пластини різного розміру, верхні кільцеві зазори, призначені для відводу плівкової рідини з поверхні конусоподібних пластин у кільцеву гідравлічну кишеню, кільце, принаймні одну горизонтальну пластину, закріплену без зазору на внутрішній стінці корпуса сепаратора в зоні між сепараційним пакетом і корпусом, причому один з торців горизонтальної пластини розміщений поблизу виходу з дефлектора, а сама пластина виконана в формі частини кільця, при цьому ширина горизонтальної пластини більше ширини виходу з дефлектора і менше відстані від сепараційного пакета до корпуса сепаратора, сепараційний пакет виконаний циліндричної форми і розташований у корпусі сепаратора із зсувом у напрямку від дефлектора на відстань, не більшу половини середньої відстані від дефлектора до корпуса сепаратора. Горизонтальна пластина розміщена на рівні нижньої кромки виходу де флектора і виконана у формі сегмента кільця, ширина якого дорівнює ширині виходу дефлектора, у разі, згідно корисної моделі, містить дві горизонтальні пластини, при цьому перша розміщена на рівні нижнього краю сепараційного пакета, а друга - на рівні середини сепараційного пакета, горизонтальна пластина виконана такою, що звужується по ширині до її далекого торця по ходу руху газового потоку, нижній кінець дренажної трубки забезпечений гідравлічним затвором, що дозволяє підвищити ефективність сепарації та вловлювання мілкодисперсних та аерозольних рідких і твердих часток з газового потоку шляхом збільшення середнього криволінійного шляху газорідинного потоку навколо сепараційного пакета без збільшення зовнішніх габаритів сепаратора. Лабораторні дослідження, чисельне комп'ютерне моделювання корисної моделі, що заявляється, підтвердило досягнення заявленого технічного результату за рахунок наявності в сепараторі зазначених вище конструктивних елементів. Газовий сепаратор вихрового типу, що заявляється, може бути виготовлений в промислових умовах на машинобудівному підприємстві. 9 30674 10