Апарат для сепарації пари від рідини

С /КРАЇНА B_0I_D 45/J?i В..О4_С_5/ІРЗ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ОІДОМСТВО НА ВИНАХІД ) АПАРАТ ДЛЯ СЕПАРАЦІЇ ПАРИ ВІД РІДИНИ 1 (20)94322091.24.06.93 (21)4855442/SU (22)26.07.90 (24)28.02.97 (46)28.02.97. Бюп. № 1 (50) Патент ФРГ N- 1005043, кл. В 04 С 5/12, 1952, (72) Боровімскій Вадім Петровім (RU), Дави дов Іпам Влядіміровіч (RU) (73) Акціонерне товариство відкритого типу "Всеросійський а л ю м І н І є в о - м а г н і є п и й Інститут (RU) (57J 1. Аппарат для сепарации пара от жидкости, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным патрубком Для овода па~ рожидкостнои смеси и патрубками для вывода жидкости из нижней части днища корпуса и для отвода отсепарированного пара из верхней части корпуса по его оси и обечайку, расположенную п верхней части корпуса вокруг патрубка для отаода отсепзрированпого пара, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что обечайка выполнена, по крайней мере, из двух цилиндроп разныхдиаметров, располо Изобретение относится к оборудованию длч химических и гидрометаллургических производств и, в частности, к аппаратам для сепарации пара от жидкости, Изобретение может быть использовано в тех отраслях промышленности, где по условиям производство необходимо интенсивное разделение пара от жидкости, например в содовой, нефтяной, газовой пищевой, сахарной и других. женных один под другим в порядке уменьшения их диаметров, при этом цилиндры частично поедены один в другой и жестко соединены нижней кромкой вышержлюложенного цилиндра с боковой поверхностью нижерасположеиного, обрззул жолоб, снабженный патрубками для слипа оісопсрмроваиной жидкости, цилиндры снабжены завихрителями, установленными в верхней части вышерасположенного цилиндра, а последний цилиндр снабжен закрепленным на его нижней кромке конусом с патрубком для слива оісепарированной жидкости. 2. Аппарат по п. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем. что он снабжен соединенным с танген циальным патрубком для ввода ппрожидкостной смеси кольцевым желобом и цилиндрическим отбойником, установлен ным о корпусе напротив желоба. 3. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю щ и й с л тем, что цилиндры снабжены установленны ми на их внешней поверхности охлаждаю щими элементами с патрубками длі подводя и вывода охлаждающего агента. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является циклонный каплеуловитель Аппарат содержит цилиндрический корпус с тангенциальным патрубком для ввода парожидкостной смеси и патрубками для вывода жидкости из нижней часі и дмип'.э корпуса, а также патрубка длч отвода отсепарированного пара из верхней часги корпуса по его осп Вокруг патрубка для отвода отсеплриронанного napd в верхней часі и корпуса расположена обечайка. Аппарат ра 13137 Oor-чет с ледующим образом. Пяро-гязожид гогдмзи смесь подаетс я по тангенциальному пг л рубку во пну т ре н тій о бьем аппарата. Под лейс тпием центробежных с ил капли жидкос ти отбрас ываются но с тенк и корпус а 5 и дрижу тс я по ним пперх и вниз по направлению к пых од ным патру бкам. Б ольш ая час ть жидкос ти ЕЧЫВОДИТСЯ через нижний run ру бок, над которым ус тановлен плоский дигк для исключения вторичного брызюоб- 10 пазований и у нос а жидкос ти с паром. Дпижущзяс п пперх пленка жидкос ти вс тречает н ч своем пу ти обечайку, которая препятс тву ет не дальнейшему прод вижению к выход ному патру бку . Накапливаяс ь перед 15 о^чзикой " -кид косгь затем с рываетс я с юр-ц?> обечайки и переход ит в обьом аппарата !акос у с тройс тво несколько с ниж ает количес тво жидкос ти, уход ящ ей в патру бок отвода пара однако э ффективнос ть с епарация 20 его крайне низка в у йду того, что срывающиес я с об^чпич-и капли жид кос ти могу т под у ^тыва ть с я по ток ом пар а и вынос и тс я из аппарата, нарушал режим его работы Целью пред лагаемого изобретения яо- 25 ляется повыш ение с тепени сепарации Указанная цель дос тигается тем, что в аппарате д ля сепярации пара от жид кос ти, сод ержащем цилинд ричес кий корпус с тангенциальным патрубком д ля ввода пзрожид - 30 кос тной с мес и и патру бками д ля выпод а жидкос ти из нижней час ти днища корпус а, а также патру бка д ля отвод а отс епарирован-ного пара пз верх ней час ти корпус а по его ос и и обечайки, расположенной в перхней 35 час ти аппарата вокруг патру бка д ля отвод а отс епарированмого пара, согласно изображению, обечайка выпопенена. по крайней м ^ре, из двух цилиндров разных диаметров, которые рас положены од ин под д ругим в 40 поряд ке уменьшения их диаметров, час тично введены од ин в д ругой и жес т ко соединены нижней кромкой выш ерас положенного цилинд ра с боковой поверхнос тью нижерас положенного, образу я в зазоре желоб, о ко- 45 тороїд у с тановлены патру бки д ля с лива отс епарироваиной жид кос ти, при э том в верхней час ти цилинд ров ус тановлены заьмх риіели, а на нижней кромке пос лед него цилинд ра закреплен конус с патру бком д ля 50 слива отс епарированной жидкос ти. К роме того тангенциальный патрубок д ля ввод а парожидкос тной смес и соед инен с кольцевым жечобом, расположенным в корпусе аппарата , при э том вну три пос леднего напротив 55 желоба ус тановлен цилинд рический отбойник. Внешняя поверх нос ть кажд ого цилинд ра снабжена ох лажд ающими э лементами с патру бками д ля подвод а и вывод а ох лажд ающего агента. Выполнение обечайки, по крайней мере, из двух цилиндров разных д иаметров, которые расположены один под д ругим в порядке уменьш ения их д иаметров, час тично введ ены один в другой и жес тко соед инены нижней кромкой выш е рас положенного цилиндра с боковой поверхнос тью ниж ерасположенног о, образу я в зазоре желоб с патру бками д ля с лива отс епарированной жидкос ти позволяет существенно увеличить степень с епарации пара за счет д ейс твия центробежных сил возникающих при закру чивании потока пара при прох ожд ении им завих рителей п цилинд рах. При э том центральное яд ро потока пара проход ит сверху вниз по вс ем цилинд рам, кажд ый раз получая дополнительное закручивание, а пленка жидкос ти с текает по вну тренним с тенк ам цилиндров в желоба и вывод ится из аппарата по патру бкам с лива. Таким образом с тепе н ь с е п ар а ц и и п а р а в а пп а р а те увеличиваетс я пропорционально количес тву цилиндров. Ох лаждающие э лементы, расположенные на боковых поверх нос тях цилинд ров, спос обс тву ют тому, что час ть пара конд енсиру ется на их вну тренней поверхнос ти. Формирующаяся при э том с текающая пленка конд енсата благоприятно сказывается на ос ажд ение на ней капель с епариру емой жид кос ти, препятс тву я вторичному с рыву капель с поверх нос ти. В процессе конденс ации пара на цилинд рах общий обьем его уменьшаетс я, что привод ит к понижению скорос ти его прох ожд ения по цилинд рам. Последнее обс тоятельс тво ведет к уменьшению центробежных с ил в заверителях и уменьшению с тепени сепарации. Для пред отвращения э того э ффекта диаметры цилинд р ов в ы п о лн е н ы п ос л ед ов а те л ьн о уменьш ающимися по х оду пара, что позволяет с ох ранить прак тичес ки пос тоянной скорос ть его течения. Конус с патру бком д ля отвод а жидкос ти, закрепленный на нижнем цилинд ре позволяет осуществить организованный вывод сепарированной жидкос ти из аппарата и ис ключить перекрес тный ток жидкос ти и пара, что в конечном счете привод ит к повыш ению с тепени с епарации пара. Соединение тангенциального патру бка с кольцевым желобом, рас положенным о корпус е и установка напротив пего отбойника обес печ ивает равномерное распред еление ж ид кос ти, с тек ающ ей по бок овы м стенкам аппарата кч патру бку д ля отвод а жид кос ти из нижней час ти аппарата. Это обс тоятельс тво ведет к увеличению поверх нос ти испарения и ис ключению локальных паровых перегрузок, которые являю тс я при 13137 чиной брызгоу нос а жид кос ти и с ниж ению степени с епарации пара. Дополнительный поис к по ис точникам научно-технической информации не выяоил наличие отличительных признакоп о извес т- 5 ных тех нических реш ениях, относ ящихся к другим классам, в связи с чем можно сделать вывод о соответс твии заявляемого решения критерию "сущес твенные отличия". На фиг. 1 показан прод ольный разрез 10 аппарата; на фиг. 2 - сечение А -А на фиг. 1. Аппарат с од ерж ит цилинд рический кор пус 1 с крышкой 2 и коничес ким д нищ ем 3 В с ред ней час ти корпус а 1 ус тановлен тан генциальный патрубок 4 для ввода парожид - 15 к ос тно й с мес и, к отор ый с оед инен с кольцевым желобом 5, рас положенным в корпус е 1. В ну три корпус а І напротив коль цевого желоба 5 ус тановлен цилинд риче ский отбойник 6. 20 В верхней час ти аппарата по его ос и расположен патру бок 7 д ля отвода отс епзрированного пара. В округ патру бка 7 расположены цилинд ры 8,9, 10 разных д иаметров, размещенных в порядке у меньш ения их д и- 25 аметров. Цилиндры 89 и 10 час тично введ ены од ин в д ругой и жес тко с оед инены нижней кромкой выш ерасположепного цилинд ра с боковой поверх нос тью нижерэсположенно- 30 го При э том образу ютс я желоба 11, с которыми с оед инены патру бки 12 д ля с лива отс епа рир овзнно й жид кос ти. К ниж ней кромке ниж него цилинд ра 10 прикреплен конус 13 с патру бком М д ля вывод а отсепа- 35 рированной жид кос ти. В верхней час ти верх нег о ци ли нд р а вы по лн ен ы ок на 11 с завих рителями 15, ус тановленными на вну тренней поверхнос ти цилиндра. На внешней поверхнос ти кажд ою цилиндра В 9, 1 0 рас - 40 положены ох лажд ающие э лементы 16. с оед иненные с патру бками 17, 18 д ля ввод а и вывод а ох лажд ающего агента, соответс твенно В нижней час ти корпус а расположен патрубок 19 для вывод а жидк ос ти. Аппарат 45 работает с ледующим образом. Сепариру емая парожидкос тная смес ь под аетс я и аппарат через патру бок 4, из которого переливается в кольцевой желоб 5. Под д ейс твием центробежных с ил жидкос ть 50 формиру ет круговой поток в желобе, при э том излишки пос ту пающей в него жидкос ти переливаютс я через нижнюю кромку и с те кают по боковым с тенкам аппарата в конус ную час ть к патру бку 19 В случае обработки 55 перегретой жидкос ти конс тру кция желоба обес печивает равномернос ть орошения боковых с тенок аппарата перегретой жид кос тью , что у вел ичива е т п оверх н ос ть ее ис парения и уменьш ает бяипэс ный поток 6 жидкос ти из аппарата С поверх нос ти сгекя гощей в конце пленк и жидкос ти отд оля°тс п пар, которому пред ается нисходящее д ни жение при помощи отбойника 6 В объемном прос транс тве корпус а 1 аппарата ппр ус тремляетс я вверх, и прох одя через окна 11 и эапих рители 15 цилинд ра 8. приобретает винтовое движение с помощью за вихрит *»лч 13 в кольцевом зазоре между патру бком 7 и цилиндром 8 Капли жидкос ти отбрпс ыплются на вну треннюю поверх нос ть цилинд ра 8 и с текают по ней в желоб 11, откуд а через патру бок 12 выводитс я из аппарата Ч яс тич но очищенное от жид кос ти центральное чд ро пара при прохожд ении ззвих рителей 15 цилинд ра 9 получает д ополнительное под кручивание При э том о связи с уменымени ем д иаметра цилинд ра 9 по сравнению с цилинд ром 8 увеличиваютс я центробежные силы, д ейс твующие на чяс тици жидкос ти и более мелкие из них отбрас ываются на стенки цилиндра 9. Кроме того, в случае охлаж д ен и я с тен ок ц и ли нд ро в 8. 9, 1 0 ох лаждающими э лементами 16, час ть парл конд енсиру етс я, уврлмчиоая град иент ско рос ти перемещения час тиц жидкос ти к с тенк ам ц и л инд р ов, пр и э то м п о ток па р я уменьш ается в объеме и теряет скорос ть. Уменьш ение д иаметроп цилинд ров позволяет с охранить в э том с лучае пос тоянс тво скорос ти пара и с тепень его очис тки от жидкос ти. Капли жид кос ти, ос евш ие на вну тренней поверх нос ти цилиндра 9 с текают в желоб и через па тру бок 1 2 о твод ятс я из аппарата. Ц ентральное ядро парового потоки, прох од я в завихрптеле 15 цилиндра 10, вновь закру чивается и процесс очис тки повторяетс я Ок ончательно с епарированная из парз жидкос ть с текает в конус 13 нилиидра 10 и через патру бок 14 отоодится из аппарата Очищенный пар через патру бок 7 вывод ится из аппарата. Охлаждающий агент (например, вода) подается на ох лаждающие элементы 10 по патрубкам 17, отоодигся из них по патру бкам 18 Для определения экономической целесообразнос ти использования заявляемого изобретения б ы ли п ров ед ен ы п ром ы тлен н ы е испытания самоиспарителей диаметрами 3000 мм для сепарации пзра сэмоиспарепия ллюминатного рас твора на одном из глиноземных заводов алюминиевой промышленности Данные приведены в таблице Таким образом при ис пользовании с о пэраторов в соответс твии изобретением по сравнению с сепараторами трад иционных конс тру кций (например, в соответс твии г прототипом) позволяет в 1 5-1,6 ргіза у в^ли чить производительнос ть аппаратов и попы 13137 8 Год овой экономический э ффект с ос тавит 40 гить из 20-25% э ффективнос ть с епарации я самоиспарения. тыс. руб. Показатели работы аппаратов 1 2 3 4 5 Производ ительнос ть аппаратов по алюми3 натному рас твору, м /ч Начальная температу ра алюминатного рас твора, °С Давление о сепараторе, ата Объемное напряж ение парового прос транс т3 3 ва, м /м с Эффективнос ть сепарации, % Вариант вариант пп Базовый сравнения 350 500 96 90 0,15 0,7 0,15 1,3 80 97 1313, Фиг г /6 7 Упорядник Коректор 5 Н Король ю Гехред М.Моргентал Замовлення 4100 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП, КиТв-53. Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. оул.Гагаріна, 101