Сепаратор для осушки газа

Сепаратор для осушки газа

Реферат

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, преимущественно от различного рода жидких сред, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода газа и жидкости, сепарационные элементы, установленные на тарелке, оборудованной сливной трубой, конец которой соединен с емкостью сбора жидкости. В таком сепараторе слив жидкости с полости тарелки, снабженной сепарационными элементами, осуществляется по трубе, опущенной в жидкость, находящуюся в сборнике жидкости (патент РФ N2056135, Кл. В 01 D 45/12, 20.03.1996).

Недостатком такого сепаратора является его ненадежная работа при малом содержании жидкости в очищаемом газе, а также при наличии в нем механических примесей. При малом содержании жидкости возможен прорыв газа по трубе слива и нарушение гидрозатвора, а наличие механических примесей приводит к засорению сливной трубы, что снижает эффективность сепарации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сепаратор для осушки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе входную и выходную фильтрующие секции (см. патент РФ 2147914, Кл. В 01 D 45/12, 27.04.2000). Недостатком такого контактно-сепарационного аппарата является его неэффективная работа при небольшом расходе жидкости, так как нарушается неразрывность жидкостного потока и по сливным трубам снизу вверх начинает двигаться газ. Это нарушает слив жидкости и приводит к снижению эффективности сепарации.

Данный сепаратор обеспечивает двухступенчатую систему сепарации осушаемого газа, что повышает эффективность осушки. Однако закрутка газа в первой ступени осушки газа создает неравномерный градиент скоростей потока на выходе из первой ступени, что не позволяет обеспечить равномерную загрузку сепарационных элементов второй ступени. Как следствие, эффективность осушки газа снижается.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности работы сепаратора за счет более рациональной подачи газа в сепарационные элементы и выравнивания поля скоростей по поперечному сечению сепаратора.

Указанная задача решается за счет того, что сепаратор для осушки газа содержит корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе входную и выходную фильтрующие секции, при этом входная фильтрующая секция выполнена в виде установленной над патрубком входа неочищенного газа тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами и размещенным под ней газораспределительным устройством, выполненным в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которой установлены направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия, а выходная фильтрующая секция выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка.

Предпочтительно, чтобы расстояние между входной и выходной фильтрующими секциями составляло от 0,7 до 1,0 внутреннего диаметра корпуса сепаратора, а расстояние между тарелками выходной фильтрующей секции составляло от 1,0 до 1,5 внутренних диаметров корпуса сепаратора.

Каждая кольцевая сетчатая насадка может быть выполнена в виде набора кассет с кольцевыми сетчатыми сепараторами, установленными с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности кольцевого сетчатого сепаратора и последующей замены кассет в случае необходимости.

Как показал анализ работы различных по конструкции сепараторов, эффективность их работы может быть значительно повышена за счет более рационального подвода осушаемого газа к сепарационным устройствам. Особенно это важно, когда в сепараторе установлено несколько сепарационных элементов, например когда на тарелке размещены однотипные сепарационные элементы, а именно прямоточно-центробежные сепарационные элементы или кольцевые сетчатые насадки. Чем с более равномерным градиентом скоростей подойдет поток осушаемого газа к тарелке с сепарационными элементами, тем более равномерной будет нагрузка на каждый сепарационный элемент, тем более эффективно будут использованы возможности каждого сепарационного элемента, тем более качественно будет осушен газ. Положение осложняет то, что, как правило, патрубки для ввода осушаемого газа располагают на боковой стенке корпуса.

В ходе исследования было установлено, что наиболее рациональным в этой ситуации является размещение под тарелкой с прямоточно-центробежными сепарационными элементами газораспределительного устройства, выполненного в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которой установлены направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия. Размещение расширяющегося по ходу потока осушаемого газа диффузорного осесимметричного канала позволяет резко повысить турбулентность потока газа на участке от патрубка входа неочищенного газа до входного сечения газораспределительного устройства. Далее, подача газа по осесимметричному расширяющемуся по ходу потока каналу позволяет дополнительно выровнить градиент скоростей. Установленные в газораспределительном устройстве направляющие решетки оказывают дополнительное стабилизирующее воздействие на поток газа. При этом как с технологической точки зрения, так и с точки зрения эксплуатации наиболее рационально выполнение направляющих решеток с квадратными или прямоугольными в поперечном сечении отверстиями.

Дополнительные возможности открываются при оптимальном расположении элементов конструкции сепаратора относительно друг друга. Было установлено, что наиболее предпочтительно, чтобы расстояние между входной и выходной фильтрующими секциями составляло от 0,7 до 1,0 внутреннего диаметра корпуса сепаратора, расстояние между тарелками выходной фильтрующей секции составляло от 1,0 до 1,5 внутренних диаметров корпуса сепаратора, а выходная фильтрующая секция была выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка, при этом каждая кольцевая сетчатая насадка может быть выполнена в виде набора кассет с кольцевыми сетчатыми сепараторами, установленными с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности кольцевого сетчатого сепаратора и последующей замены кассет в случае необходимости.

В результате удалось добиться выполнения поставленной задачи - повысить эффективность работы сепаратора.

На чертеже схематически показан продольный разрез сепаратора.

Сепаратор для осушки газа содержит корпус 1 с патрубками входа неочищенного газа 2, выхода очищенного газа 3 и выхода жидкости 4 и расположенные в корпусе 1 входную 5 и выходную 6 фильтрующие секции. Входная фильтрующая секция 5 выполнена в виде установленной над патрубком входа неочищенного газа 2 тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами 7 и размещенным под ней газораспределительным устройством 8, выполненным в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды 9, во входном и промежуточном сечении которой установлены направляющие решетки 10 и 11 с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки 10 и 11 изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия. Выходная фильтрующая секция 6 выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок 12 с кольцевыми сетчатыми насадками 13, а между тарелками 12 расположена газораспределительная решетка 14.

Расстояние L₁ между входной 5 и выходной 6 фильтрующими секциями составляет от 0,7 до 1,0 внутреннего диаметра D корпуса сепаратора, а расстояние L₂ между тарелками 12 выходной фильтрующей секции 6 составляет от 1,0 до 1,5 внутренних диаметров D корпуса сепаратора.

Каждая кольцевая сетчатая насадка 13 выполнена в виде набора кассет с кольцевыми сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности кольцевого сетчатого сепаратора и последующей замены кассет в случае необходимости.

Неочищенный газ через патрубок 2 подается в корпус 1 сепаратора и поступает под газораспределительное устройство 9. Далее через газораспределительное устройство 9 неочищенный поток газа поступает в прямоточно-центробежные сепарационные элементы 7. В последних поток неочищенного газа, разбитый на множество потоков, закручивается, что вызывает отделение от газа примесей, в частности примесей жидких сред. Отделившиеся примеси стекают с тарелки сепарационных элементов 7 в нижнюю часть корпуса 1 и удаляются из корпуса 1 через патрубок 4 выхода жидкости. Частично очищенный от примесей газ из прямоточно-центробежных сепарационных элементов 7 истекает в пространство корпуса 1 под выходной фильтрующей секцией 6, где в результате перемешивания отдельные потоки газа преобразуются в единый поток с достаточно равномерным градиентом скоростей. Далее этот поток газа поступает в кольцевые сетчатые насадки 13, где происходит окончательная очистка или, что более правильно, осушка газа от преимущественно жидкостным примесей. Газораспределительная решетка 14 позволяет выровнять поток газа между тарелками 12 с кольцевыми сетчатыми насадками 13. Осушенный газ выходит через патрубок 3, а отделившаяся жидкость с тарелок 12 сливается в нижнюю часть корпуса 1 и удаляется через патрубок 4.

Настоящее изобретение может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности, где требуется очистка газа от разного рода примесей, преимущественно примесей жидких сред.

1. Сепаратор для осушки газа, содержащий корпус с патрубками входа неочищенного газа, выхода очищенного газа и выхода жидкости и расположенные в корпусе входную и выходную фильтрующие секции, отличающийся тем, что входная фильтрующая секция выполнена в виде установленной над патрубком входа неочищенного газа тарелки с прямоточно-центробежными сепарационными элементами и размещенным под ней газораспределительным устройством, выполненным в виде расширяющегося снизу вверх усеченного конуса или усеченной пирамиды, во входном и промежуточном сечении которого установлены направляющие решетки с прямоугольными или квадратными отверстиями, при этом направляющие решетки изготовлены из вертикально установленных плоских пластин, высота которых равна длине одной из сторон квадратного отверстия или меньшей стороне прямоугольного отверстия, а выходная фильтрующая секция выполнена в виде не менее чем двух расположенных одна над другой разборных тарелок с кольцевыми сетчатыми насадками, а между тарелками расположена газораспределительная решетка.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между входной и выходной фильтрующими секциями составляет 0,7 - 1,0 внутреннего диаметра корпуса сепаратора, а расстояние между тарелками выходной фильтрующей секции составляет 1,0 - 1,5 внутренних диаметров корпуса сепаратора.

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждая кольцевая сетчатая насадка выполнена в виде набора кассет с кольцевыми сетчатыми сепараторами, установленных с возможностью их монтажа и демонтажа без нарушения целостности кольцевого сетчатого сепаратора и последующей замены кассет в случае необходимости.