Контактно-сепарационное устройство для отделения жидкой фазы от газовой после их контакта

(51)01 3/00, 45/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОНТАКТНО-СЕПАРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ОТ ГАЗОВОЙ ПОСЛЕ ИХ КОНТАКТА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Марков Владимир Алексеевич Перминов Евгений Викторович Марков Александр Владимирович Хмылко Людмила Ивановна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(56) Марков В.А., Волк А.М., Ершов А.И. Исследование оттока жидкости через отверстия в стенке прямоточно-центробежного элемента // ИФЖ. - 1991. Т. 61,1. - С. 82-87.1452 1, 1996.2033235 1, 1995.2192912 1, 2002.1544460 2, 1990.1416158 1, 1988.62732 , 2003.6227524 В 1, 2001.(57) Контактно-сепарационное устройство для отделения жидкой фазы от газовой после их контакта, содержащее полотно тарелки, на котором размещены вертикальные цилиндрические патрубки с завихрителями, образующими зону закрутки газожидкостного потока в нижней части патрубков, и зоной сепарации жидкой фазы в верхней части патрубков, отличающееся тем, что зона сепарации патрубка выполнена в виде профильной полукруглого сечения цилиндрической пружины с шагом, большим диаметра профиля пружины,закрепленной на патрубке выше завихрителя. 8419 1 2006.08.30 Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) с жидкостью, а также отделения жидкой фазы от газовой после их контакта. Может быть использовано в массообменных и выпарных аппаратах, сепараторах химической, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности. Известны контактно-сепарационные устройства, выполненные в виде вертикально установленных цилиндрических патрубков с завихрителями, образующими зону закрутки газожидкостного потока в нижней части и зоной сепарации жидкой фазы 1, представляющей собой колпачки, закрепленные относительно стенки патрубка с зазором, через который отводится жидкая фаза. Газожидкостная смесь, в которой жидкая фаза в виде капель является дисперсной, а газовая - сплошной, проходя через завихритель, приобретает закрученное движение. Капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются на стенку патрубка и образуют пленку. Под действием закрученного газового потока пленка жидкости транспортируется вверх по стенке патрубка и попадает в зазор (щель) между колпачком и внутренней стороной стенки патрубка, отводится на его внешнюю сторону и стекает на полотно тарелки. Контакт фаз и их разделение происходит в режиме прямоточного восходящего потока. Данная конструкция, обладая достаточно высокой эффективностью сепарации маловязких и не содержащих твердых примесей жидкостей при их небольших расходах, малоэффективна для разделения вязкой и загрязненной жидкой фазы, а также для отделения капель кристаллизующихся растворов. Причиной низкой эффективности, в первую очередь, является накопление твердых частиц или кристаллизующихся веществ в зазоре для отвода жидкой фазы с последующим зарастанием зазора, что приводит к резкому снижению эффективности разделения и тем самым к снижению эффективности тепломассообменных процессов. Процесс очистки зазора, как показывает практика эксплуатации таких устройств, очень трудоемкий, требующий больших временных и материальных затрат. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению следует отнести контактносепарационные устройства, в которых вместо колпачков для отделения жидкой фазы используются щели прямоугольной формы или круглые отверстия 2, сделанные на боковой поверхности цилиндрического патрубка выше завихрителя. Принцип работы этих конструкций аналогичен вышеописанному. Отличие заключается лишь в том, что отвод жидкой фазы осуществляется на всей боковой поверхности зоны сепарации. Однако, как показали исследования и реализация этого конструктивного решения с целью повышения эффективности разделения и устранения зарастания отверстий не привела к положительному результату. Задача изобретения - повышение эффективности отделения жидкой фазы, содержащей различные примеси твердой фазы от газовой (паровой) фазы, а также капель кристаллизующихся растворов и устранение нежелательного явления зарастания зоны сепарации твердыми веществами. Поставленная задача достигается тем, что контактно-сепарационное устройство для отделения жидкой фазы от газовой после их контакта, содержащее полотно тарелки, на котором размещены вертикальные цилиндрические патрубки с завихрителями, образующими зону закрутки газожидкостного потока в нижней части патрубков, и зоной сепарации жидкой фазы в верхней части патрубков, отличается тем, что зона сепарации выполнена в виде профильной, полукруглого сечения цилиндрической пружины с шагом,большим диаметра профиля пружины, закрепленной на патрубке выше завихрителя. Изобретение поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 схематично показано контактно-сепарационное устройство, на фиг. 2 - цилиндрический патрубок с завихрителем в нижней части и пружиной - в верхней. Контактно-сепарационное устройство содержит полотно тарелки 1, цилиндрические патрубки 2 с завихрителями 3 в нижней части и профильной полукруглого сечения цилиндрической пружины 4. 2 8419 1 2006.08.30 Принцип работы устройства следующий. Газожидкостный поток поступает в нижнюю часть цилиндрического патрубка 2, проходит через завихритель 3 и приобретает вращательное движение. Капли жидкости, имеющие значительно больший удельный вес, центробежными силами отбрасываются на стенку патрубка, сливаются и образуют пленку. За счет касательных напряжений пленка жидкости увлекается газовым потоком и в режиме восходящего прямотока поднимается вверх в верхнюю часть патрубка. Сформировавшаяся пленка, попадая в зазор между витками профильной пружины, отделяется, стекает на полотно тарелки и отводится с контактно-сепарационного устройства. Таким образом, происходит одновременный контакт газа с жидкостью и отделение жидкой фазы от газовой, причем процесс разделения фаз происходит с высокой степенью эффективности как для маловязких жидкостей, так и жидкостей с примесями твердой фазы, а также капель кристаллизующихся растворов. Использование пружины позволяет добиться ряда положительных явлений, обеспечивающих надежную и высокоэффективную с точки зрения сепарации фаз работу устройства. К основным следует отнести то, что при взаимодействии фаз в восходящем прямоточном режиме, когда поток в достаточной мере турбулизован, наблюдаются колебания пружины,не позволяющие отлагаться на ее поверхности твердым частицам или кристаллам. Кроме того, даже в случае частичного зарастания зазоров между витками пружины, очистку их можно проводить простым встряхиванием пружины, поскольку пружина, как известно,может изгибаться, растягиваться и сжиматься. Наличие зазора между витками пружины обеспечивается при условии, чтобы шаг пружиныбыл больше диаметрапрофиля (см. фиг. 2). В зависимости от нагрузки по жидкой фазе шаг можно увеличивать или уменьшать путем растяжения или сжатия пружины без дополнительных затрат на изготовление и установку, как требовалось бы при использовании известных конструктивных решений. Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить время стабильного высокоэффективного взаимодействия и разделения фаз по сравнению с известными конструкциями. Изобретение может быть использовано для отделения жидкости от газа (пара), в том числе жидкой фазы, включающей твердые примеси, а также для отделения капель кристаллизующихся растворов. Источники информации 1. А.с. СССР 592419. МПК 7 В 01 3/26. Контактный элемент массообменного аппарата / И.М. Плехов и др. - Опубл. в БИ 6, 1978. 2. Марков В.А., Волк , Ершов А.И. Исследование оттока жидкости через отверстие в стенке прямоточно-центробежного элемента // ИФЖ. - Т. 61. -1. - 1991. - С. 82. Фиг. 1 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3