Газорідинний сепаратор

1. Газорідинний сепаратор, що містить корпус із патрубками вводу газорідинної суміші і відводу газу і рідини, розташований у корпусі коагулятор з нижньою і верхньою основами, вихровий елемент, оснащений своїм корпусом і завихрювачем, встановлену в кільцевому просторі між корпусами се U 2 (19) 1 3 сепаратора перегородки з розташованою на ній криволінійною обичайкою, які створюють з основою коагулятора та стінкою корпусу сепаратора криволінійний канал, що звужується та розширюється [див. патент України № 80443 від 25.09.2007 p.]. У цьому газорідинному сепараторі досягається більш висока ефективність розділення газу та рідини за рахунок застосування режиму нерівномірного обертання газорідинного потоку. Але і цей сепаратор має суттєвий недолік, який обумовлений тим, що в нижній частині його корпусу знаходяться дві дренажні труби, які ламають структуру газорідинного потоку, який обертається в циклонній камері сепаратора, і тим самим знижують ефективність його роботи. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності розділення газорідинних потоків. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у газорідинному сепараторі, що включає корпус із патрубками вводу газорідинної суміші й відводу газу й рідини, розташований у корпусі коагулятор з нижньою і верхньою основами, вихровий елемент, оснащений своїм корпусом і завихрювачем, встановлену в кільцевому просторі між корпусами сепаратора й вихрового елемента криволінійну обичайку, дренажні трубопроводи для відводу рідини з верхньої частини сепаратора й камери, утвореної корпусом вихрового елемента, криволінійною обичайкою й основами коагулятора і, відповідно до корисної моделі, нижній кінець дренажного трубопроводу для відводу рідини з верхньої частини сепаратора розташований у зазначеній камері й оснащений гідрозатвором, а дренажний трубопровід для відводу рідини із зазначеної камери виконаний у вигляді змійовика, витки якого навиті в напрямку обертання газорідинного потоку в корпусі сепаратора. У кращому варіанті реалізації винаходу гідрозатвор виконаний у вигляді зворотного клапана. Ще в одному варіанті реалізації корисної моделі на зовнішній поверхні змійовика дренажного трубопроводу встановлена із зазором відносно корпусу сепаратора насадка у вигляді спіралеподібної стрічки. Розміщення нижнього кінця дренажного трубопроводу для відводу рідини з верхньої частини сепаратора у камері, утвореній корпусом вихрового елемента, криволінійною обичайкою й основами коагулятора, й оснащення його гідрозатвором забезпечує ефективний відвід рідини з верхньої частини сепаратора без утворення перешкод руху газорідинного потоку в циклонній камері сепаратора. Виконання другого дренажного трубопроводу у вигляді змійовика, витки якого навиті в напрямку обертання газорідинного потоку в корпусі сепаратора, також усуває перешкоди руху газорідинного потоку в циклонній камері сепаратора і водночас забезпечує додаткову його підкрутку. Виконання гідрозатвору у вигляді зворотного клапана забезпечує надійний відвід рідкої фази. Розміщення на зовнішній поверхні змійовика дренажного трубопроводу насадки у вигляді спіралеподібної стрічки збільшує ефективність підк 59856 4 рутки газорідинного потоку в циклонній камері сепаратора. Встановлення насадки із зазором відносно корпусу сепаратора забезпечує безперешкодний рух рідкої фази до його нижньої частини. Суть корисної моделі ілюструється прикладеними кресленнями, на яких зображені: фіг.1 - загальний вигляд сепаратора; фіг.2 - переріз А-А фіг.1 (варіант 1); фіг.3 - переріз А-А фіг.1 (варіант 2); фіг.4 - варіант виконання змійовика з насадкою у вигляді спіралі; фіг.5 - переріз Б-Б фіг.4. Газорідинний сепаратор містить корпус 1 з патрубками вводу газорідинної суміші 2 та виходу газу 3 і рідини 4. Усередині корпусу розташований коагулятор, що складається з основи 5 та розташованого на ньому вихрового елемента, який, в свою чергу, складається з корпусу 6 та розташованого в ньому завихрювача 7. Для виводу крапель рідини з верхньої частини сепаратора на основі коагулятора змонтований дренажний трубопровід 8. В верхній частині сепаратора розташований краплевідбійник 9, що виконаний, наприклад, з жалюзійної насадки. В кільцевому просторі між корпусами вихрового елементу 6 та сепаратора 1 нижче вхідного патрубку 2 розташована перегородка 10, на якій встановлена криволінійна обичайка 11, яка у поперечному перерізі має форму кривої, в якій є точка перегину 12. Передньою кромкою обичайка 11 кріпиться до корпусу сепаратора 1, а задньою - до корпусу вихрового елемента 6. При цьому завдяки своїй формі вона створює з корпусом сепаратора 1 криволінійний канал, що звужується та розширюється, який складається з конфузора 13, горловини 14 і дифузору 15. Можливе виконання криволінійної обичайки 11 з двох частин - криволінійних пластин 16 та 17. При такому виконанні пластини повинні бути зміщеними по відношенню одна до одної зі створенням щілини 18, яка розташована в зоні розміщення точки перегину та орієнтована назустріч руху газорідинного потоку. Між корпусом вихрового елементу 6 та криволінійною пластиною 17 розташована камера 19, яка з'єднується з нижньою частиною корпусу сепаратора 1 за допомогою дренажного трубопроводу 20, який виконаний у вигляді змійовика, у якого витки навиті в напрямку обертання газорідинного потоку в сепараторі, а з верхньою частиною корпусу - за допомогою трубопроводу 8, на нижньому кінці якого розташований зворотній клапан 21. Для збільшення ефективності роботи сепаратора на зовнішній поверхні змійовика доцільно встановлювати насадку, яка має форму спіралі 22. Газорідинний сепаратор працює наступним чином. Газорідинний потік поступає в сепаратор по вхідному патрубку 2 та попадає у криволінійний канал прямокутного перерізу, що створений криволінійною обичайкою 11, корпусом 1, основою коагулятора 5 та перегородою 10. Завдяки тому, що криволінійна обичайка 11 має у поперечному перерізі форму увігнуто-опуклої кривої, яка має, принаймні, одну точку перегину і, крім того, створює з корпусом сепаратора 1 криволінійний канал, 5 що звужується та розширюється, рух газорідинного потоку буде приймати характер нерівномірного обертання, що характеризується виникненням високих відносних швидкостей між частками потоку як в тангенційному, так і в радіальному напрямках. Відносні тангенційні швидкості будуть викликані тим, що, поступаючи в канал, який то звужується, то розширюється, частки газорідинного потоку будуть здобувати прискорення згідно з другим законом Ньютона, які обернено пропорційні їх масам. Тобто, більш дрібні краплі будуть розганятися та гальмуватися більш інтенсивно, ніж більш крупні. Це приведе до їх зіткнення та подальшої коагуляції. При огинанні криволінійної обичайки у зоні розташування лінії перегину 12 буде мати місце зміна напрямків відцентрових сил, які діють на частки, а саме: на увігнутій дільниці до точки перегину відцентрові сили будуть направлені до центральної осі сепаратора, а за точкою перегину, на опуклій дільниці, - від центральної осі сепаратора. В результаті буде мати місце радіальне переміщення часток рідини з різними прискореннями, що приведе до їх зіткнення та подальшої коагуляції. При проходженні горловини 14, тобто дільниці, де мають місце максимальні швидкості часток потоку, виникають максимальні відцентрові сили, під впливом яких у периферійній зоні каналу зосереджуються найбільш дрібні краплі рідини. В результаті на виході з дифузорної частини криволінійного каналу частки, що знаходяться у газовому потоці, будуть, по-перше, зкоагульоованими, по-друге, зосередженими у периферійній зоні каналу, що буде сприяти підвищенню ефективності їх сепарації. Далі, на виході з дифузору газорідинний потік закручується, в результаті чого частки рідини осідають у нижній частині корпусу 1, а газ, що звільнився від них надходить в корпус вихрового елементу 6. Пройшовши через завихрювач 7, газорідинний потік додатково закручується та у вигляді висхідного потоку поступає у верхню частину корпусу сепаратора 1, де, як у відомих відцентрових краплевловлювачах, здійснюється розділення газу та рідини, а саме: частки рідини по стінці корпусу 1 стікають на основу коагулятора 5 і далі по дренажному трубопроводу 8 направляються в камеру 19, яка утворена корпусом вихрового елементу 6, криволінійною обичайкою 11 та перегородками 5 і 10, а звільнений газ далі проходить краплевідбійник 9, де остаточно звільнюється від крапель рідини і далі по патрубку 3 виводиться з сепаратора. На нижньому кінці дренажного трубопроводу 8 59856 6 розташований зворотній клапан 21, який виключає попадання газового потоку з камери 19 в простір над основою коагулятора 5. У випадку, коли криволінійна обичайка складається з двох частин (фіг.3), здійснюється додатково виділення крапель рідини, як у відомих колінних краплевловлювачах, ще до надходження газорідинного потоку у конфузорну дільницю каналу 13. Дійсно, під впливом відцентрових сил, краплі рідини відкидаються до криволінійної пластини 16 і далі через щілину 18 попадають в камеру 19, з якої далі виводяться в нижню частину корпусу сепаратора по дренажному трубопроводу 20, який виконаний у вигляді змійовика, у якого витки навиті в напрямку обертання газорідинного потоку в корпусі сепаратора. Таким чином, в сепараторі, який пропонується, мають місце такі стадії впливу на газорідинний потік з метою забезпечення високої ефективності сепарації, а саме: - перетворення поступового руху потоку у обертовий з метою виділення крапель рідини у колінному інерційному краплевловлювачі на вході в апарат; - надання руху газорідинного потоку характеру нерівномірного обертання у криволінійному каналі, що звужується та розширюється з метою укрупнення крапель рідини для більш їх повного виділення при подальшому русі їх в сепараторі; - виділення крапельної рідини в циклонному краплевловлювачі; - виділення крапельної рідини у вихровому елементі; - виділення крапельної рідини в жалюзійному краплевловлювачі. Крім того, в пропонованому сепараторі, на відміну від відомого, відсутні перешкоди у вигляді двох дренажних трубопроводів, які були розташовані в нижній частині корпусу сепаратора поперек обертанню газорідинного потоку і тим самим ламали структуру вихрового руху, збільшували його турбулентність, що призводило до зниження ефективності роботи сепаратора. Більш того, виконання дренажного трубопроводу у вигляді змійовика, обладнаного насадкою в вигляді спіральної стрічки і розташованого в циклонній камері сепаратора, не тільки не ламає структуру газорідинного потоку, а навпаки, ще й забезпечує додаткову його підкрутку, що сприяє збільшенню ефективності роботи сепаратора. Пропонований сепаратор може бути використаний в усіх процесах, які пов'язані з необхідністю розділу газу та рідини в газорідинних потоках. 7 59856 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 59856 Підписне 10 Тираж 24 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