RU2641133C1 - Gas-liquid flow distribution device (versions) - Google Patents
Gas-liquid flow distribution device (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641133C1 RU2641133C1 RU2016152677A RU2016152677A RU2641133C1 RU 2641133 C1 RU2641133 C1 RU 2641133C1 RU 2016152677 A RU2016152677 A RU 2016152677A RU 2016152677 A RU2016152677 A RU 2016152677A RU 2641133 C1 RU2641133 C1 RU 2641133C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid flow
- parts
- distribution device
- flow distribution
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к внутренним устройствам, используемым в газовых сепараторах, осуществляющих процессы отделения жидкой фазы от газовой фазы, и колонных аппаратах, осуществляющих массообменные процессы в системе газ-жидкость, таких как ректификация, абсорбция, и может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to internal devices used in gas separators that carry out the processes of separating the liquid phase from the gas phase, and column apparatuses that carry out mass transfer processes in the gas-liquid system, such as rectification, absorption, and can be used in gas production, petrochemical and oil and gas processing and other industries.
Устройство предназначено для приема прямолинейного высокоскоростного газожидкостного потока на входе в сепарационные или колонные аппараты, снижения скорости этого потока, эффективного отделения крупных капель жидкости и перераспределения потока по сечению сепаратора или колонны с низким гидравлическим сопротивлением потоку.The device is designed to receive a straight-line high-speed gas-liquid flow at the inlet of separation or column devices, reduce the speed of this flow, effectively separate large drops of liquid and redistribute the flow over the cross section of a separator or column with low hydraulic resistance to flow.
Известно устройство для распределения газовых и жидкостных потоков по сечению аппарата и сепарации жидкости от газового потока, включающее перфорированную обечайку, установленную внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, перекрытым в верхней части перегородкой, на обечайке против перфорации размещены вертикально-ориентированные ряды пористых объемных элементов, перекрывающих каналы перфорации, а зазор между обечайкой и корпусом и верх обечайки перекрыты полуглухой тарелкой с патрубками для прохода газа, соединенными с внутренней полостью обечайки (см. RU Патент 2279302, МПК B01D 3/32, B01D 53/18 (2006.01), 2006).A device is known for distributing gas and liquid flows over the apparatus cross-section and separating liquid from the gas stream, including a perforated shell mounted inside the apparatus body against a gas inlet pipe with a gap to the housing blocked in the upper part by a partition, vertically oriented rows are placed on the shell against perforation porous volumetric elements overlapping the perforation channels, and the gap between the shell and the body and the top of the shell are covered by a half-deaf plate with nozzles for gas passage Connected to the interior of the shell (see. RU Patent 2279302, IPC
Недостатками известного устройства являются повышенное гидравлическое сопротивление устройства, связанное с наличием большого числа местных сопротивлений, недостаточная степень сепарации мелкодисперсных потоков, громоздкость и повышенная материалоемкость, сложность изготовления и монтажа.The disadvantages of the known device are the increased hydraulic resistance of the device associated with the presence of a large number of local resistances, the insufficient degree of separation of finely dispersed flows, the bulkiness and increased material consumption, the complexity of manufacturing and installation.
Известно газораспределительное устройство, предназначенное для равномерного распределения газа по сечению аппарата, и может быть использовано в насадочных колонных аппаратах и в газовых сепараторах, которое снабжено перфорированным основанием, устройство установлено внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, а перфорированное основание расположено ниже патрубка ввода газа, газораспределительное устройство выполнено в виде треугольной призмы, на боковых сторонах которой установлены блоки из вертикальных гофрированных листов, гофры которых расположены под углом к горизонту, а в смежных листах блока гофры выполнены перекрестно (см. RU Патент 2329849, МПК B01D 3/00, B01D 3//32 (2006.01), 2006).Known gas distribution device designed for uniform distribution of gas over the cross section of the apparatus, and can be used in packed column apparatus and gas separators, which is equipped with a perforated base, the device is installed inside the apparatus body against the gas inlet pipe with a gap to the body, and the perforated base is located below gas inlet pipe, gas distribution device is made in the form of a triangular prism, on the sides of which are installed blocks of vertically x corrugated sheets, the corrugations are arranged at an angle to the horizontal and the corrugations in adjacent sheets cross block formed (see. RU Patent 2329849,
Недостатками устройства являются неравномерное распределение газового потока по сечению аппарата и недостаточная степень сепарации мелкодисперсных потоков при больших значениях фактора скорости (w
Известно «Газораспределительное устройство» по патенту РФ на изобретение №2394623 от 29.01.2009, опубл. 20.07.2010 (принято за прототип).Known "gas distribution device" according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2394623 from 01.29.2009, publ. 07/20/2010 (taken as a prototype).
Газораспределительное устройство, установленное внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу, выполнено в виде шестиугольной призмы, которая имеет соосно расположенный внутренний цилиндр, имеющий щели или перфорацию. Цилиндр по длине разделен на секции кольцевыми дисками с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа. Кольцевые диски являются проходными распределителями.The gas distribution device installed inside the apparatus body against the gas inlet pipe with a gap to the body is made in the form of a hexagonal prism, which has a coaxially located inner cylinder having slots or perforations. The lengthwise cylinder is divided into sections by annular disks with hole diameters decreasing from the gas inlet pipe. Ring discs are feedthrough valves.
На боковых сторонах призмы между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром установлены насадки, выполненные из блоков, выполненных из гофрированных листов, гофры которых в смежных листах выполнены перекрестно. Пространство между шестиугольной призмой и внутренним цилиндром может быть заполнено нерегулярной насадкой.On the sides of the prism between the hexagonal prism and the inner cylinder are nozzles made of blocks made of corrugated sheets, the corrugations of which in adjacent sheets are made crosswise. The space between the hexagonal prism and the inner cylinder may be filled with an irregular nozzle.
Технический результат: равномерное распределение газового потока по сечению аппарата и повышение качества сепарации мелкодисперсных потоков при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси.Effect: uniform distribution of the gas stream over the cross section of the apparatus and improving the quality of separation of finely dispersed streams at high values of the velocity factor in the inlet of the gas mixture.
Недостатком известного устройства является то, что не смотря на более полное использование площади сечения сепарационных насадок, за счет того, что поток распределяется осесимметрично во всех радиальных направлениях, перпендикулярных оси потока, этот поток фокусируется в кольцевых зонах выхода кольцевых дисков проходных распределителей и локально перегружает сепарационные насадки.A disadvantage of the known device is that despite the more complete use of the cross-sectional area of the separation nozzles, due to the fact that the flow is distributed axisymmetrically in all radial directions perpendicular to the axis of the flow, this flow is focused in the annular exit zones of the annular disks of the flow distributors and locally overloads the separation nozzles.
Локальные перегрузки сепарационных элементов приводят к срыву капель и уносу их с потоком к следующим ступеням сепарации и перегрузке их. Перенаправление газожидкостного потока от оси устройства к периферии (в радиальном направлении) достигается за счет создания на пути потока местных гидравлических сопротивлений, которые резко и с большими потерями энергии меняют направление части потока.Local overloads of the separation elements lead to the stall of droplets and their entrainment with the flow to the next stages of separation and their overload. Redirection of gas-liquid flow from the axis of the device to the periphery (in the radial direction) is achieved by creating local hydraulic resistances on the flow path, which change the direction of part of the flow sharply and with large energy losses.
Перенаправление потока в радиальное направление происходит не плавно с постепенным изменением, а резко на кольцевом диске. С этим связаны и гидравлическое сопротивление, и повышенный износ кольцевых дисков.Redirection of the flow in the radial direction does not occur smoothly with a gradual change, but abruptly on the annular disk. Both hydraulic resistance and increased wear of the ring discs are associated with this.
Основной недостаток конструкции - большое гидравлическое сопротивление, оказываемое скоростному залповому потоку.The main drawback of the design is the large hydraulic resistance exerted by the high-speed volley flow.
Задачей изобретения является создание устройства (варианты), позволяющего получить равномерное распределение газового потока по сечению аппарата и повышение качества сепарации крупных капель при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси.The objective of the invention is to provide a device (options) that allows you to get a uniform distribution of the gas stream over the cross section of the apparatus and improve the quality of separation of large droplets at high values of the velocity factor in the inlet of the gas mixture.
Технический результат: равномерное распределение газового потока по сечению аппарата.Effect: uniform distribution of gas flow over the cross section of the apparatus.
Повышается качество сепарации крупных капель при высоких значениях фактора скорости в патрубке ввода газовой смеси.The quality of separation of large droplets increases at high values of the velocity factor in the inlet port of the gas mixture.
По 1 варианту1 option
Технический результат достигается тем, что устройство распределения газожидкостного потока установлено внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа соосно и содержит внутренний и внешний каркас в виде цилиндра или усеченного конуса, внутренний каркас которого разделен на секции проходными распределителями с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа, удерживаемыми стержнями внутреннего каркаса, продетыми сквозь отверстия, а на каркасе расположен слой сепарирующей насадки, при этом проходные распределители выполнены в виде диффузоров и имеют обращенную к входящему потоку поверхность, расходящуюся в радиальном направлении от входной к выходной кромке с плавным изменением угла наклона поверхности к оси устройства и соосному ей потоку от 0 до 135 градусов, а сепарирующая насадка выполнена регулярной.The technical result is achieved by the fact that the gas-liquid flow distribution device is installed coaxially inside the apparatus body against the gas inlet pipe and contains an internal and external frame in the form of a cylinder or a truncated cone, the internal frame of which is divided into sections by flow distributors with hole diameters decreasing from the gas supply pipe, held by the rods of the inner frame, threaded through the holes, and on the frame there is a layer of a separating nozzle, while bushing Full as diffusers and are facing the incoming flow surface diverging in radial direction from the inlet to the outlet edge with a gradual change in the surface tilt angle to the tool axis and coaxially with the flow from 0 to 135 degrees, and the separating nozzle is formed regularly.
По 2 вариантуAccording to
Технический результат достигается тем, что устройство распределения газожидкостного потока установлено внутри корпуса аппарата против патрубка ввода газа с зазором к корпусу соосно и содержит внутренний и внешний каркас в виде цилиндра или усеченного конуса, при этом по оси устройства установлено центральное тело в виде конических шайб увеличивающегося от входного штуцера диаметра, нанизанных на несущий стержень, закрепленный в торцевом диске и прикрепленный ко входному штуцеру, а внешний каркас устройства выполнен из стержней в виде усеченного конуса или цилиндра и оснащен слоем регулярной сепарационной насадки.The technical result is achieved by the fact that the gas-liquid flow distribution device is installed inside the apparatus body against the gas inlet pipe with a gap to the body coaxially and contains an internal and external frame in the form of a cylinder or a truncated cone, while a central body is installed along the device axis in the form of conical washers increasing from the inlet fitting of diameter strung on a supporting rod fixed in the end disk and attached to the inlet fitting, and the external frame of the device is made of rods in the form a truncated cone or a cylinder and is equipped with the separating layer a regular nozzle.
Устройство показано на чертежах.The device is shown in the drawings.
Устройство выполнено в двух вариантах исполнения.The device is made in two versions.
1 вариант устройства распределения газожидкостного потока представлен на фиг. 1.1, an embodiment of a gas-liquid flow distribution device is shown in FIG. one.
Устройство устанавливается внутри сепарационного аппарата на штуцер или входной патрубок 1 входа газодисперсного потока соосно этому штуцеру.The device is installed inside the separation apparatus on the fitting or
Устройство состоит из внутреннего каркаса и установленных на него блоков регулярной сепарационной насадки.The device consists of an internal frame and blocks of a regular separation nozzle mounted on it.
Внутренний каркас может иметь коническую форму (выполнен в виде усеченного конуса) или форму цилиндра, образованные стержнями.The inner frame may have a conical shape (made in the form of a truncated cone) or the shape of a cylinder formed by rods.
Внутренний каркас (цилиндрической или конической формы) по длине разделен на секции проходными распределителями 2 с диаметрами отверстий, уменьшающимися от патрубка ввода газа. На торце, противоположном входу, установлен концевой отвод-распределитель 3.The inner frame (cylindrical or conical) in length is divided into sections by
Каркас и проходные распределители взаимосвязаны, так как проходные распределители взаимно удерживаются каркасом из стержней (условно не показан), пропущенных сквозь отверстия у выходных кромок распределителей и закрепленных в концевом распределителе и входной тарелке 6, закрепляемой на штуцере аппарата.The frame and the flow distributors are interconnected, since the flow distributors are mutually held by a frame of rods (not shown conventionally), passed through holes at the output edges of the distributors and fixed in the end distributor and
Проходные распределители выполнены в виде кольцевых диффузоров, расположенных по оси устройства от штуцера до концевого распределителя на равных расстояниях, в каждом из которых диаметр прохода сужается от штуцера до концевого распределителя, а сами диффузоры имеют обращенную к входящему потоку поверхность, расходящуюся в радиальном направлении от входной к выходной кромке с плавным изменением угла наклона поверхности к оси устройства и соосному ей потоку от 0 до 135 градусов.Feed-through distributors are made in the form of ring diffusers located along the device axis from the nozzle to the end distributor at equal distances, in each of which the diameter of the passage narrows from the nozzle to the end distributor, and the diffusers themselves have a surface facing the incoming stream, diverging in the radial direction from the input to the output edge with a smooth change in the angle of inclination of the surface to the axis of the device and its coaxial flow from 0 to 135 degrees.
Количество проходных диффузоров может быть от 1 до 30.The number of passage diffusers can be from 1 to 30.
На внутренний и внешний каркасы (условно не показаны) устройства установлены блоки регулярной сепарационной насадки 4, образующие цилиндрическую или коническую поверхность. Стержни внешнего каркаса закреплены во входной тарелке 6 и конструктивном элементе 7.Blocks of a
В конструкции устройства предусмотрен упор 5, служащий для распора устройства внутри аппарата между входным штуцером 1 и противоположной стороной обечайки аппарата (не показано).The design of the device provides a
Схема, описывающая форму поверхности проходных диффузоров-распределителей 2, представлена на фиг. 2. На схеме показан частный случай с тремя проходными диффузорами-распределителями.A diagram describing the surface shape of the
Диффузор имеет сложный профиль поверхности с переменным наклоном по мере удаления потока от атакующей кромки. Угол наклона поверхности к оси потока постоянно и плавно меняется по мере следования потока от входной кромки диффузора к выходной кромке в пределах от наименьшего угла, как правило, равного нулю градусов, до наибольшего угла, значение которого для разных случаев может быть от 60 до 135 градусов.The diffuser has a complex surface profile with a variable slope as the flow moves away from the attacking edge. The angle of inclination of the surface to the flow axis constantly and smoothly changes as the flow follows from the inlet edge of the diffuser to the outlet edge in the range from the smallest angle, usually equal to zero degrees, to the largest angle, the value of which for different cases can be from 60 to 135 degrees .
В идеале, рабочие поверхности проходных и конечного диффузоров являются поверхностями, образованными вращением вокруг оси устройства эллиптических дуг, лежащих в плоскости, проходящей через ось устройства, обозначенных «Образующая 1», «Образующая 2», «Образующая 3», «Образующая 4».Ideally, the working surfaces of the passage and final diffusers are surfaces formed by rotation around the device axis of elliptical arcs lying in a plane passing through the axis of the device, labeled “Forming 1”, “Forming 2”, “Forming 3”, “Forming 4”.
Дуги эллипсов имеют характерные точки 1, 2, 3, 4, касательные в которых параллельны оси. Образующие отстоят от оси на расстояния d1/2, d2/2, d3/2 соответственно, а точка 4 лежит на оси, так как d4/2=0.Arcs of ellipses have
Расстояния, на которые отстоят друг от друга диффузоры, и уменьшающиеся от входного патрубка диаметры проходных отверстий диффузоров d1, d2, d3 подбираются так, чтобы обеспечивалось равенство площадей концентрических колец S1, S2, S3, S4.The distances that the diffusers are spaced from each other, and the diameters of the diffuser passage holes d1, d2, d3 decreasing from the inlet, are selected so that the areas of the concentric rings S1, S2, S3, S4 are equal.
На фиг. 2 видно, что входные кромки диффузоров, образованные вращением точек 1, 2, 3, 4 вокруг оси, принадлежат параболоиду, образованному вращением вокруг оси пунктирной кривой, обозначенной на фиг. 2 «Линия 2». А выходные кромки диффузоров принадлежат цилиндрической поверхности, образованной вращением прямой, показанной как «Линия 1».In FIG. 2 it can be seen that the input edges of the diffusers formed by the rotation of
Угол α между вектором скорости потока в каждой точке движения по поверхности диффузора и осью устройства постоянно и плавно увеличивается по мере удаления потока от места встречи с диффузором в точках 1, 2, 3, 4, и, таким образом, в точке выхода потока с поверхности диффузора может составлять от 60° до 135°. Это выполняется для равномерной загрузки всей поверхности сепарирующей насадки, окружающей диффузоры снаружи.The angle α between the flow velocity vector at each point of movement along the surface of the diffuser and the axis of the device constantly and smoothly increases as the flow moves away from the point of encounter with the diffuser at
Для более равномерной загрузки сепарационной насадки применяются конструкции диффузоров-распределителей, в которых предусмотрены прорези (фиг. 3).For a more uniform loading of the separation nozzle, diffuser-distributor designs are used, in which slots are provided (Fig. 3).
Эти прорези в виде отверстий или в виде щелей (фиг. 3 А)Б)В)) за счет центробежных сил в месте наибольшего изменения направления потока или за счет специального атакующего профиля самой щели в области движения потока в радиальном направлении, близкого к прямолинейному, сбрасывают долю потока в недогруженную зону низкого давления за диффузорами.These slots are in the form of holes or in the form of slots (Fig. 3 A) B) C)) due to centrifugal forces at the site of the greatest change in the direction of flow or due to a special attacking profile of the gap itself in the area of flow in the radial direction, which is close to straight, they dump a fraction of the flow into the underloaded low pressure zone behind the diffusers.
Лопатки, имеющие большую кривизну, чем основная поверхность, как показано на фиг. 3Б), направляют часть потока с поверхности распределителя в зону над ней, лопатки же, имеющие меньшую кривизну, направляют часть потока в зону за основной поверхностью диффузора. Кривизна основной поверхности и лопаток схематично показана на фиг. 3Д).Blades having a greater curvature than the main surface, as shown in FIG. 3B), they direct part of the flow from the surface of the distributor to the area above it, while blades having less curvature direct part of the flow to the area behind the main surface of the diffuser. The curvature of the main surface and the blades is shown schematically in FIG. 3D).
Ниже описаны возможные варианты исполнения диффузоров:The following are possible versions of diffusers:
- одинаковые проходные диффузоры-распределители, проходные отверстия которых одинаковы, и концевой распределитель в одном устройстве, последовательный отбор потока в таком случае осуществляется за счет естественного расширения потока после предыдущего диффузора;- the same flow diffusers-distributors, the passage openings of which are the same, and the end distributor in one device, sequential flow selection in this case is carried out due to the natural expansion of the flow after the previous diffuser;
- диффузоры без отверстий, щелей;- diffusers without holes, cracks;
- диффузоры с прорезями в виде отверстий или в виде щелей;- diffusers with slots in the form of holes or in the form of slots;
- диффузоры с щелями, оснащенными атакующей лопаткой, для эффективного направления части потока в прорезь (фиг. 3А)), при этом атакующая лопатка может повторять форму поверхности диффузора с большей или меньшей кривизной;- diffusers with slots equipped with an attacking blade for effectively directing part of the flow into the slot (Fig. 3A)), while the attacking blade can repeat the shape of the surface of the diffuser with a greater or lesser curvature;
- прорези диффузора выполнены с отогнутой атакующей лопаткой;- the slots of the diffuser are made with a bent off attack blade;
- содержит вспомогательные сплошные кольцевые диффузоры, отстоящие от основного на небольшое расстояние, причем каждый следующий вспомогательный диффузор имеет меньший радиус кривизны, чем у предыдущего или основного. Разрез устройства, оснащенного дополнительными диффузорами, показан на (фиг. 4А) Б)).- contains auxiliary continuous annular diffusers spaced a short distance from the main one, and each subsequent auxiliary diffuser has a smaller radius of curvature than the previous or main one. A section of a device equipped with additional diffusers is shown in (Fig. 4A) B)).
Каждый диффузор дополнительно оснащен вспомогательными сплошными кольцевыми диффузорами, у которых входная кромка каждого последующего расположена перед поверхностью предыдущего основного или вспомогательного диффузора с зазором, а поверхность в целом повторяет поверхность основного диффузора, но имеет большую кривизну, а угол наклона поверхности к оси устройства в любой точке на входной кромке каждого последующего вспомогательного диффузора равен углу наклона поверхности к оси устройства в ближайшей точке поверхности предыдущего основного или вспомогательного диффузора;Each diffuser is additionally equipped with auxiliary continuous ring diffusers, in which the input edge of each subsequent one is located in front of the surface of the previous main or auxiliary diffuser with a gap, and the surface as a whole repeats the surface of the main diffuser, but has a large curvature, and the angle of inclination of the surface to the axis of the device at any point on the input edge of each subsequent auxiliary diffuser is equal to the angle of inclination of the surface to the axis of the device at the nearest surface point of the previous o main or auxiliary diffuser;
- основные и вспомогательные диффузоры выполнены из кольцевых фрагментов простой конической формы так, что в целом повторяют форму диффузоров;- the main and auxiliary diffusers are made of annular fragments of a simple conical shape so that in general they repeat the shape of the diffusers;
- диффузоры простой конической формы;- diffusers of simple conical shape;
- диффузоры простой конической формы с плоской или конической тарелкой на выходе;- diffusers of simple conical shape with a flat or conical plate at the exit;
- диффузоры всех описанных типов и оснащения, отличающихся пирамидальной (граненой) формой в целом повторяющей описанные формы тел вращения;- diffusers of all the described types and equipment, characterized by a pyramidal (faceted) shape as a whole repeating the described forms of bodies of revolution;
- диффузоры различной конструкции в одном устройстве;- diffusers of various designs in one device;
- диффузоры, рельеф края тарелки которых выполнен в виде разрезных лепестков, каждый из которых повернут относительно плоскости тарелки по оси, совпадающей с радиусом (фиг. 3Г)). Каждый лепесток может иметь дополнительные лепестки меньшего размера (два и более, условно не показаны) по своему внешнему краю, повернутые относительного основного;- diffusers, the relief of the edge of the plate which is made in the form of split petals, each of which is rotated relative to the plane of the plate along an axis that coincides with the radius (Fig. 3G)). Each petal can have additional petals of a smaller size (two or more, conditionally not shown) along their outer edge, rotated relative to the main one;
- диффузоры, имеющие плоские (оказывающие наименьшее сопротивление потоку) конструктивные элементы для крепления их между собой и крепления к ним сепарационных насадок.- diffusers having flat (having the least resistance to flow) structural elements for mounting them together and attaching separation nozzles to them.
Диффузоры перенаправляют высокоскоростной прямой осевой поток из штуцера 1 во всех радиальных направлениях от оси. Поток при этом распределяется и по всей длине устройства.Diffusers redirect high-speed direct axial flow from
Это реализуется как за счет перенаправления кольцевых зон осевого потока на проходных диффузорах-распределителях, так и за счет перенаправления узких секторов плоского радиального потока каждого диффузора в направлениях над его поверхностью и за ней.This is realized both due to the redirection of the annular zones of the axial flow on the passage diffusers-distributors, and due to the redirection of the narrow sectors of the planar radial flow of each diffuser in the directions above and beyond its surface.
Таким образом, эквипотенциальное по динамическому давлению сечение потока на выходе каждого диффузора близко к цилиндрической форме. А эквипотенциальное сечение потока по внешней поверхности n сужающихся диффузоров близко к поверхности цилиндра с высотой, равной длине оси устройства.Thus, the flow cross section equipotential in dynamic pressure at the outlet of each diffuser is close to a cylindrical shape. And the equipotential flow cross section along the outer surface of n tapering diffusers is close to the surface of the cylinder with a height equal to the length of the axis of the device.
Регулярная сепарационная насадка 4 состоит из нескольких продольных блоков, каждый из которых представляет собой сектор полого усеченного конуса (для конического исполнения) или сектор полого цилиндра корпуса устройства.The
Собранная на устройстве сепарационная насадка 4 имеет форму полого усеченного конуса или полого цилиндра с толщиной стенки, равной толщине слоя насадки.The
Сепарирующий слой насадки 4 выполняется в двух вариантах.The separating layer of the
1 вариант формирования сепарирующего слоя насадки1 option for the formation of the separating layer of the nozzle
На фиг. 5 А) показан сепарирующий слой насадки, состоит из продольных рядов поперечных одинаковых гнутых листовых деталей-лопаток, удерживаемых на стержнях, продетых сквозь отверстия в их параллельных входных и выходных частях деталей, расположенных в слое насадки в плоскостях, перпендикулярных оси устройства, а средние наклонные части деталей удерживаются параллельно и с равными зазорами в каждом ряду, соседние же ряды собраны так, что наклонные части лопаток каждого следующего ряда перекрещиваются с наклонными частями лопаток соседних рядов, а также взаимно удерживаются в слое за счет прорезей, выполненных по краям деталей.In FIG. 5A) shows the separating layer of the nozzle, consists of longitudinal rows of identical transverse bent sheet parts-blades, held on rods threaded through holes in their parallel inlet and outlet parts located in the nozzle layer in planes perpendicular to the axis of the device, and the middle inclined parts of the parts are held in parallel and with equal gaps in each row, the adjacent rows are assembled so that the inclined parts of the blades of each next row intersect with the inclined parts of the blades of the adjacent rows, and also mutually held in the layer due to slots made at the edges of the parts.
Сформированный диффузорами газожидкостный поток, расходящийся сквозь слой насадки, делится в слое насадки на множество мелких элементарных частей потока, как показано на фиг. 5А), вдоль оси устройства и по секторам в каждом поперечном сечении. Соседние по поперечному сечению части потока направляются деталями в соседних рядах в отстоящие друг от друга поперечные сечения на внешней стороне насадки.The gas-liquid stream formed by the diffusers, diverging through the nozzle layer, is divided into many small elementary parts of the stream in the nozzle layer, as shown in FIG. 5A), along the axis of the device and across sectors in each cross section. Cross-sectional parts of the flow are guided by parts in adjacent rows to spaced cross-sections on the outside of the nozzle.
Это позволяет перераспределять локальные пики, если они имеются в потоке после распределителей, и сбрасывать их в соседние ряды насадки, так как каждый канал перекрещивается с каналами соседних рядов по своей протяженности несколько раз.This allows you to redistribute local peaks, if they are in the stream after the distributors, and dump them into adjacent rows of the nozzle, since each channel crosses the channels of neighboring rows several times over its length.
Форма канала, образовываемого деталями, позволяет осаждать из потока капли на своих стенках, а существенно сниженная скорость потока не может уносить их с поверхности, и капли стекают на дно аппарата.The shape of the channel formed by the parts allows the droplets to be deposited from the stream on their walls, and the significantly reduced flow rate cannot carry them away from the surface, and the drops flow to the bottom of the apparatus.
2 вариант формирования сепарирующего слоя насадки2 option for the formation of the separating layer of the nozzle
На фиг. 5 Б) показан сепарирующий слой насадки 4, набранный из продольных листовых деталей, по противоположным краям которых выполнены повернутые в четверть оборота полулопатки, торцы которых совпадают с торцами полулопаток соседних деталей и образуют внутреннюю и внешнюю поверхность слоя, формируется в форме полого цилиндра или полого усеченного конуса на стержнях внутреннего и внешнего каркасов, продетых сквозь отверстия, предусмотренные в полулопатках.In FIG. 5 B) shows the separating layer of the
Форма каналов, образовываемых полулопатками, позволяет осаждать из потока капли на своих стенках, а существенно сниженная скорость потока не может уносить их с поверхности, и капли стекают на дно аппарата.The shape of the channels formed by the semi-shovels makes it possible to precipitate droplets from the stream on their walls, and a significantly reduced flow rate cannot carry them away from the surface, and the drops flow to the bottom of the apparatus.
Стержни внутреннего и внешнего каркасов закреплены во входной тарелке 6 и элементе 7, показанных на фиг. 1.The rods of the inner and outer frames are fixed in the
Выполненная по одному из вариантов сепарационная насадка может применяться в составе любой из предлагаемых конструкций устройства.Performed according to one of the options, the separation nozzle can be used as part of any of the proposed device designs.
2 вариант выполнения устройства распределения газожидкостного потока2 embodiment of a gas-liquid flow distribution device
Устройство представлено на фиг. 6, 7.The device is shown in FIG. 6, 7.
Устройство устанавливается внутри сепарационного аппарата на штуцер или входной патрубок 1 входа газодисперсного потока, соосно этому штуцеру.The device is installed inside the separation apparatus on the fitting or
Устройство состоит из внутреннего каркаса и установленных на него регулярных блоков сепарационной насадки 4.The device consists of an inner frame and installed on it regular blocks of the
Внутренний каркас может иметь коническую форму (выполнен в виде усеченного конуса) (фиг. 7) или форму цилиндра (фиг. 6), образованную стержнями внешнего и внутреннего каркасов, и смонтированного слоя регулярной сепарационной насадки.The inner frame may have a conical shape (made in the form of a truncated cone) (Fig. 7) or a cylinder shape (Fig. 6) formed by the rods of the outer and inner frames, and a mounted layer of a regular separation nozzle.
Устройство содержит входной патрубок или штуцер 1 (фиг. 6), (фиг. 7).The device contains an inlet pipe or fitting 1 (Fig. 6), (Fig. 7).
Функцию равномерного перенаправления и перераспределения потока к внешней цилиндрической или конической поверхности фильтрующего слоя выполняет центральное тело, помещенное по оси потока.The function of uniform redirection and redistribution of the flow to the outer cylindrical or conical surface of the filter layer is performed by a central body placed along the flow axis.
Центральное тело служит также конструкционным элементом, на котором закреплены все элементы устройства, а само оно надежно крепится к входному штуцеру 1 и упирается в стенку технологического аппарата аналогично первому варианту исполнения (упор 5 условно не показан).The central body also serves as a structural element on which all elements of the device are fixed, and it itself is securely attached to the inlet fitting 1 and abuts against the wall of the technological apparatus similarly to the first embodiment (
Центральное тело набрано из конических шайб 8, увеличивающегося от входного штуцера до торца устройства диаметра, нанизанных на несущий стержень 9, закрепленный в торцевом диске 10 и прикрепленный ко входному штуцеру 1 при помощи крепежных пластин 11, обращенных к потоку ребром. В случае исполнения устройства для сложных условий или крупногабаритных аппаратов допускается устанавливать аналогичные крепления для дополнительного крепления каркаса сепарационной насадки 4 к несущему стержню 2 на всем его протяжении.The central body is selected from
Шайбы 8 имеют основание в виде усеченного конуса, увеличивающегося по направлению движения потока диаметра. На шайбах 8 выполнены выступы 12, предназначенные для перенаправления части потока от поверхности шайбы в радиальном направлении. Первая по ходу потока шайба имеет два или три выступа 12, расположенных осесимметрично. Ширина выступов такова, что они перекрывают не более половины площади потока (фиг. 6), (фиг. 7).
Каждая следующая шайба содержит количество выступов не менее чем их было на предыдущей. Взаимное расположение соседних шайб таково, чтобы их выступы максимально не совпадали друг с другом.Each subsequent washer contains the number of protrusions no less than they were on the previous one. The relative position of adjacent washers is such that their protrusions do not match each other as much as possible.
В зависимости от длины устройства и соответственно количества шайб, количество выступов на последней шайбе может достигать нескольких десятков и даже сотен.Depending on the length of the device and, accordingly, the number of washers, the number of protrusions on the last washer can reach several tens or even hundreds.
Свободное пространство между конусом центрального тела устройства и внутренней конической поверхностью, по которому движется газожидкостный поток, имеет примерно равную площадь поперечного сечения на всем протяжении устройства от сечения на выходной кромке штуцера до последней шайбы.The free space between the cone of the central body of the device and the inner conical surface along which the gas-liquid flow moves has an approximately equal cross-sectional area over the entire length of the device from the section at the outlet edge of the nozzle to the last washer.
Возможно исполнение без выступов 12 на шайбах 8.Execution without
Возможно исполнение шайб 8 с выступами 12 различной кривизны.Possible execution of
Обращенные к набегающему потоку поверхности выступов шайб выполнены различной кривизны, а взаимное расположение выступов соседних шайб обеспечивает наибольшее перекрытие внутреннего сечения устройства.The surfaces of the protrusions of the washers facing the oncoming flow are made of various curvatures, and the mutual arrangement of the protrusions of adjacent washers provides the greatest overlap of the internal section of the device.
Возможно исполнение с формой центрального тела в виде гладкого тела вращения или аналогичной пирамидальной расширяющейся по направлению потока формы.Possible execution with the shape of the central body in the form of a smooth body of revolution or a similar pyramidal shape expanding in the direction of flow.
Сепарирующий слой регулярной насадки 4 аналогично с первым вариантом исполнения устройства может быть выполнен по одному из двух вариантов.The separating layer of the
Сепарирующий слой насадки 4, набранный из продольных листовых деталей, по противоположным краям которых выполнены повернутые в четверть оборота полулопатки, торцы которых совпадают с торцами полулопаток соседних деталей и образуют внутреннюю и внешнюю поверхность слоя, формируется в форме полого цилиндра или полого усеченного конуса на стержнях внутреннего и внешнего каркасов, продетых сквозь отверстия, предусмотренные в полулопатках.The separating layer of the
Сепарирующий слой насадки 4 состоит из продольных рядов поперечных одинаковых гнутых листовых деталей - лопаток, удерживаемых на стержнях, продетых сквозь отверстия в их параллельных входных и выходных частях деталей, расположенных в слое насадки в плоскостях, перпендикулярных оси устройства, а средние наклонные части деталей удерживаются параллельно и с равными зазорами в каждом ряду, соседние же ряды собраны так, что наклонные части лопаток каждого следующего ряда перекрещиваются с наклонными частями лопаток соседних рядов, а также взаимно удерживаются в слое за счет прорезей, выполненных по краям деталей.The separating layer of the
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
1 вариант1 option
Устройство устанавливается на входном штуцере газового сепаратора, сепаратора-пробкоуловителя, факельного сепаратора, массообменной колонны или иного технологического оборудования, через который в оборудование вводится газожидкостный поток.The device is installed on the inlet fitting of a gas separator, cage separator, flare separator, mass transfer column or other technological equipment through which gas-liquid flow is introduced into the equipment.
При прохождении потока вдоль оси устройства от потока при помощи проходных диффузоров-распределителей 2 последовательно отсекаются периферийные кольцевые зоны примерно равных площадей S1…Sn+1 (где n - число диффузоров). Отсеченные кольцевые зоны потока за счет профиля элементов 2 плавно перенаправляются в расходящемся от оси радиальном направлении.When the flow passes along the axis of the device from the flow through
Последний центральный фрагмент потока также распределяется в расходящемся от оси радиальном направлении на концевом отводе 3. При этом скорость потока при удалении от оси устройства падает, так как площадь сечения потока увеличивается.The last central fragment of the flow is also distributed in the radial direction diverging from the axis at the
Стрелками на фиг. 1 условно показано распределение потока в одном элементарном радиальном сечении устройства. Распределение потока в устройстве носит осесимметричный характер, что на фиг. 1 условно не показано.The arrows in FIG. 1 conventionally shows the distribution of flow in one elementary radial section of the device. The flow distribution in the device is axisymmetric, as in FIG. 1 conventionally not shown.
Таким образом, на диффузорах достигается результат - линейный поток, соосный оси устройства, на входе в него плавно и с малыми потерями энергии распределяется на диффузорах в радиально расходящийся поток, фронт которого на выходных кромках диффузоров описывается поверхностью, близкой к усеченному конусу (в случае конического устройства) или к цилиндру.Thus, the result is achieved on the diffusers - a linear flow, coaxial to the axis of the device, at the entrance to it is distributed smoothly and with low energy losses on the diffusers into a radially divergent flow, whose front at the output edges of the diffusers is described by a surface close to a truncated cone (in the case of a conical device) or to the cylinder.
Замедленный поток, радиально расходящийся от распределителей, проходя через слой регулярной сепарирующей насадки 4, выполненной по одному из двух вариантов, эффективно сепарируется с низким сопротивлением потоку.Slowed down flow radially diverging from the distributors, passing through a layer of a
2 вариант
Аналогичную функцию равномерного перенаправления и перераспределения потока к внешней цилиндрической или конической поверхности фильтрующего слоя выполняет центральное тело, помещенное по оси потока.A similar function of uniform redirection and redistribution of the flow to the outer cylindrical or conical surface of the filter layer is performed by a central body placed along the axis of the flow.
Скоростной осевой поток, набегая на центральное тело устройства, разбрасывается на периферию его выступами или только за счет вытеснения в радиальном направлении в случае исполнения тела без выступов.The axial flow velocity, running onto the central body of the device, is scattered to the periphery by its protrusions or only due to displacement in the radial direction in the case of a body without protrusions.
Радиально расходящийся от центрального тела устройства, проходя через слой регулярной сепарирующей насадки 4, выполненной по одному из двух вариантов, эффективно сепарируется с низким сопротивлением потоку.Radially diverging from the central body of the device, passing through a layer of a
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152677A RU2641133C1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Gas-liquid flow distribution device (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152677A RU2641133C1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Gas-liquid flow distribution device (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2641133C1 true RU2641133C1 (en) | 2018-01-16 |
Family
ID=68235445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016152677A RU2641133C1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Gas-liquid flow distribution device (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641133C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180151U1 (en) * | 2018-03-23 | 2018-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Bicone Centrifugal Liquid Dispenser |
| RU2697345C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "М.АЭРО" (ООО "М.АЭРО") | Device for separation of fine particles of moisture from air flow, intended for protection from airborne infection |
| CN111940141A (en) * | 2020-08-24 | 2020-11-17 | 中国石化北海炼化有限责任公司 | An electric defogger deflector |
| RU2756188C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" (ООО "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ") | Gas distribution apparatus |
| US11654310B2 (en) | 2020-03-16 | 2023-05-23 | MPOINTAERO Inc. | Respirator |
| US12059641B2 (en) * | 2019-03-22 | 2024-08-13 | Koch-Glitsch, Lp | Vapor distributor for a mass transfer column and method involving same |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4198220A (en) * | 1977-03-31 | 1980-04-15 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Screening member for separating solids from gaseous media |
| US4340474A (en) * | 1979-09-29 | 1982-07-20 | Johnston Ian R W | Converging flow filter |
| RU2122887C1 (en) * | 1997-06-03 | 1998-12-10 | Черников Арнольд Александрович | Vortex dynamic separator |
| RU2209653C1 (en) * | 2002-07-26 | 2003-08-10 | Дмитриев Геннадий Павлович | Vortex dynamic separator |
| RU2355462C2 (en) * | 2007-04-11 | 2009-05-20 | Валерий Борисович Хотяков | Method of direct-flow separation of gas flows from solid and liquid impurities |
| RU2394623C1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" | Gas distributor |
-
2016
- 2016-12-28 RU RU2016152677A patent/RU2641133C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4198220A (en) * | 1977-03-31 | 1980-04-15 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Screening member for separating solids from gaseous media |
| US4340474A (en) * | 1979-09-29 | 1982-07-20 | Johnston Ian R W | Converging flow filter |
| RU2122887C1 (en) * | 1997-06-03 | 1998-12-10 | Черников Арнольд Александрович | Vortex dynamic separator |
| RU2209653C1 (en) * | 2002-07-26 | 2003-08-10 | Дмитриев Геннадий Павлович | Vortex dynamic separator |
| RU2355462C2 (en) * | 2007-04-11 | 2009-05-20 | Валерий Борисович Хотяков | Method of direct-flow separation of gas flows from solid and liquid impurities |
| RU2394623C1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" | Gas distributor |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180151U1 (en) * | 2018-03-23 | 2018-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Bicone Centrifugal Liquid Dispenser |
| RU2697345C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью "М.АЭРО" (ООО "М.АЭРО") | Device for separation of fine particles of moisture from air flow, intended for protection from airborne infection |
| US12059641B2 (en) * | 2019-03-22 | 2024-08-13 | Koch-Glitsch, Lp | Vapor distributor for a mass transfer column and method involving same |
| US11654310B2 (en) | 2020-03-16 | 2023-05-23 | MPOINTAERO Inc. | Respirator |
| US12343574B2 (en) | 2020-03-16 | 2025-07-01 | MPOINTAERO Inc. | Breathing apparatus with multiple breathing channels |
| CN111940141A (en) * | 2020-08-24 | 2020-11-17 | 中国石化北海炼化有限责任公司 | An electric defogger deflector |
| RU2756188C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ" (ООО "Инженерно-внедренческий центр "ИНЖЕХИМ") | Gas distribution apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2641133C1 (en) | Gas-liquid flow distribution device (versions) | |
| US4062524A (en) | Apparatus for the static mixing of fluid streams | |
| US5937908A (en) | Straightening apparatus | |
| RU2603674C2 (en) | Distribution tray for gas and liquid, reactor equipped with such plate and use of such plate | |
| CN101056684B (en) | Fluid distribution apparatus | |
| USRE32197E (en) | High energy loss fluid control | |
| US5632933A (en) | Method and apparatus using guide vanes for vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns | |
| US20080023083A1 (en) | Inlet device for a fluid fed tangentially into an apparatus | |
| JPH08320003A (en) | Fluid flow control device | |
| CN101229462A (en) | droplet separator | |
| JP6106441B2 (en) | Turbine system micromixer | |
| CN1832807A (en) | Separator comprising a acentric barrel with a disc stack | |
| KR19990087089A (en) | Methods and devices for improving steam distribution | |
| CA2614606A1 (en) | Oil sand processing apparatus | |
| RU2344869C2 (en) | Method of liquid separation from gas flow and device for its realisation | |
| US5516465A (en) | Method and apparatus for vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns | |
| RU2221625C1 (en) | Small-sized highly-efficient separator | |
| EP4477894A1 (en) | Flow equalizing device and diverting device | |
| RU2672752C1 (en) | Tapered tubular channels for reactors | |
| Mikulionok | Design of the valves of the contact plates of mass-transfer columns (survey of patents) | |
| KR102150372B1 (en) | Pressure stabilization device using double porous plates | |
| RU171150U1 (en) | Gas-liquid flow distributor | |
| RU58380U1 (en) | VORTEX GAS-DYNAMIC SEPARATOR | |
| US20100126621A1 (en) | High Velocity Low Impact Liquid Feed Distributor | |
| ATE257529T1 (en) | COLUMN FLOTATION DEVICE |