RU2760690C1 - Centrifugal-vortex two-flow separator - Google Patents
Centrifugal-vortex two-flow separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760690C1 RU2760690C1 RU2021108725A RU2021108725A RU2760690C1 RU 2760690 C1 RU2760690 C1 RU 2760690C1 RU 2021108725 A RU2021108725 A RU 2021108725A RU 2021108725 A RU2021108725 A RU 2021108725A RU 2760690 C1 RU2760690 C1 RU 2760690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- separator
- flow
- cyclone
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- UGTJLJZQQFGTJD-UHFFFAOYSA-N Carbonylcyanide-3-chlorophenylhydrazone Chemical compound ClC1=CC=CC(NN=C(C#N)C#N)=C1 UGTJLJZQQFGTJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Cyclones (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сепарационным аппаратам для разделения газожидкостных потоков в центробежном поле и может быть применено, например, в технологических процессах газоразделения в производствах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности. От работы сепарационных аппаратов во многом зависит эффективность производства, совершенствование технологических процессов и современных конструкций аппаратов и оборудования.The invention relates to separation apparatus for separating gas-liquid streams in a centrifugal field and can be used, for example, in technological processes of gas separation in the oil refining, petrochemical and gas industries. The efficiency of production, the improvement of technological processes and modern designs of devices and equipment largely depend on the operation of the separation apparatus.
Аналогом заявленного технического решения является центробежно-вихревой сепаратор по патенту RU 96784 U1 B01D 45/12 от 15.03.2015 [1].An analogue of the claimed technical solution is a centrifugal vortex separator according to patent RU 96784 U1 B01D 45/12 dated 03/15/2015 [1].
Сепаратор содержит вертикальный корпус, крышку, входной, выходной, сливные патрубки, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока; плоское и ложное днища с центральными отверстиями и полый цилиндр, вмонтированный в них; вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских пластин с изогнутыми в противоположные стороны входными и выходными кромками, образующими в зоне нахлестки сепарационные щели.The separator contains a vertical body, a cover, inlet, outlet, drain pipes, a deflector installed in the direction of rotation of the gas-liquid flow; flat and false bottoms with central holes and a hollow cylinder mounted in them; vertical separation package, consisting of flat plates with inlet and outlet edges bent in opposite directions, forming separation gaps in the overlap zone.
Изобретение предназначено для осаждения и выделения из газожидкостного потока пленочной, капельной, мелкодисперсной жидкостей и твердых частиц в поле центробежных сил с высокой производительностью и эффективностью сепарации.The invention is intended for deposition and separation from a gas-liquid flow of film, droplet, finely dispersed liquids and solid particles in the field of centrifugal forces with high efficiency and separation efficiency.
Несмотря на указанные преимущества, сепаратору присущи недостатки:Despite these advantages, the separator has disadvantages:
- из-за движения разделяемого потока по схеме сначала сверху-вниз, а затем снизу-вверх, поток проходит слишком протяженный путь от поверхности дефлектора до завихрителя, размещенного в нижней зоне до поверхности сепарационного пакета, требуется время для выхода на установившийся режим, что повлияет на снижение производительности и гидравлическое сопротивление;- due to the movement of the divided flow according to the scheme, first from top to bottom, and then from bottom to top, the flow goes too long a path from the surface of the deflector to the swirler located in the lower zone to the surface of the separation package, it takes time to reach a steady state, which will affect on the decrease in productivity and hydraulic resistance;
- на снижение эффективности и гидравлического сопротивления может влиять противоточное движение потока, в отличие от прямоточного движения разделяемого потока.- the decrease in efficiency and hydraulic resistance can be influenced by the countercurrent movement of the flow, in contrast to the direct flow of the divided flow.
Также известен прямоточно-центробежный сепаратор по изобретению SU 598624 B01D 45/12, В04С 3/00 от 06.04.1976 [2]. Включающий корпус, на входе в который установлен статический завихритель, снабженный коаксиально установленными перегородками, между которыми размещены лопатки с увеличивающимися в направлении от центра к периферии углами их наклона от 10 до 40°.Also known is a direct-flow centrifugal separator according to the invention SU 598624 B01D 45/12,
Поступающий в корпус газ, проходит через статический завихритель, после которого газ приобретает вращательное движение. В результате, примеси оттесняются к стене корпуса сепаратора, осаждаются на ней и в виде тонкой пленки транспортируются в бункер. Бункер выполнен в виде жалюзийной решетки, занимающей часть окружности корпуса.The gas entering the housing passes through a static swirler, after which the gas acquires a rotational motion. As a result, impurities are pushed back to the wall of the separator body, are deposited on it and transported to the bunker in the form of a thin film. The hopper is made in the form of a louvred lattice, which occupies a part of the circumference of the body.
Недостатки:Flaws:
- при такой конструкции завихрителя направления закрутки потока и отвод отсепарированной жидкости совпадают по направлению с отсепарированным газом, поэтому возможен унос, что снизит эффективность сепарационного процесса;- with such a design of the swirler, the directions of flow swirling and the removal of the separated liquid coincide in the direction with the separated gas, therefore entrainment is possible, which will reduce the efficiency of the separation process;
- в результате оттесненная к периферии - стенке корпуса выделенная и вращающаяся жидкая фаза «сваливается» из верхней зоны корпуса и частично попадает во вращающийся выходной осевой поток газа, поскольку патрубки отвода отсепарированной жидкости размещены на выходном нижнем участке корпуса, следовательно, выносится с газом в выходной патрубок.- as a result, the separated and rotating liquid phase, pushed to the periphery - by the wall of the housing, “falls off” from the upper zone of the housing and partially enters the rotating outlet axial gas flow, since the branch pipes for removing the separated liquid are located at the lower outlet of the housing, therefore, it is carried out with the gas into the outlet pipe branch.
Известен сепаратор по изобретению SU 424582 B01D 45/12 от 07.12.71 [3], представляющий низкотемпературный сепаратор с последовательно установленными сепарационными камерами с завихрителями и газоотводящими патрубками. При этом в верхней части первой сепарационной камеры установлена перегородка в виде усеченного конуса, над которой расположен завихритель с конусообразным дном последующей сепарационной камеры, и сепарирующий колпачок, примыкающий к меньшему основанию усеченного конуса.Known separator according to the invention SU 424582 B01D 45/12 from 07.12.71 [3], representing a low-temperature separator with sequentially installed separation chambers with swirlers and gas outlet pipes. In this case, in the upper part of the first separation chamber, a baffle is installed in the form of a truncated cone, above which a swirler with a conical bottom of the subsequent separation chamber is located, and a separating cap adjacent to the smaller base of the truncated cone.
Очищенный поток газа в нижней сепарационной камере направляется, в вышерасположенную камеру. Благодаря плавному расширению перегородки в виде усеченного конуса, а также конусообразному дну верхнего завихрителя при входе потока в камеру не образуется застойных зон, а также отсутствуют зоны барботажа выделенной жидкости. Это позволяет избежать опасности образования гидратов.The cleaned gas flow in the lower separation chamber is directed to the upper chamber. Due to the smooth expansion of the baffle in the form of a truncated cone, as well as the conical bottom of the upper swirler, no stagnant zones are formed when the flow enters the chamber, and there are no zones of bubbling of the separated liquid. This avoids the risk of hydrate formation.
К недостаткам устройства относятся:The disadvantages of the device include:
- ввод исходного потока газа осуществляют аксиально, а не тангенциально, что снижает эффективность организацию закрученного тангенциального потока;- the input of the initial gas flow is carried out axially, and not tangentially, which reduces the efficiency of organizing the swirling tangential flow;
- выделение и отвод отсепарированной жидкости осуществляют из нескольких патрубков, многоточечный вывод, что потребует наличия нескольких сборников конденсата, что не технологично.- the separation and withdrawal of the separated liquid is carried out from several branch pipes, multi-point output, which will require the presence of several condensate collectors, which is not technologically feasible.
Прототипом заявляемого изобретения является центробежный сепаратор» по патенту РФ: SU 837370 B01D 45/12, от 04.04.1979 [4].The prototype of the claimed invention is a centrifugal separator "according to the RF patent: SU 837370 B01D 45/12, dated 04.04.1979 [4].
Сепаратор содержит корпус с тангенциальным входным патрубком, центральную трубу с укрепленными на ее нижнем конце коническим отражателем, образующим со стенками корпуса кольцевой канал для отвода тяжелой фазы. В верхней части корпуса размещена перегородка, выполненная в виде обратного конуса с осевым отверстием, к краям которого прикреплен патрубок, образующий со стенками центральной трубы кольцевой канал для отвода легкой фазы. Также, соосно в центральной трубе установлена воронка над конической перегородкой, а ее удлиненный сливной патрубок размещен концентрично в центральной трубе.The separator contains a body with a tangential inlet pipe, a central pipe with a conical reflector fixed at its lower end, forming an annular channel with the body walls for removing the heavy phase. In the upper part of the body there is a partition made in the form of an inverse cone with an axial hole, to the edges of which a branch pipe is attached, which forms an annular channel with the walls of the central pipe for the removal of the light phase. Also, a funnel is installed coaxially in the central pipe above the conical partition, and its elongated drain pipe is located concentrically in the central pipe.
Работа сепаратора заключается в подаче газожидкостного потока посредством тангенциального входного патрубка в пространство, ограниченное корпусом, верхним и нижним коническими отражателями.The work of the separator consists in supplying a gas-liquid flow through a tangential inlet pipe into the space bounded by the body, upper and lower conical reflectors.
В результате вращательного движения потока в пространстве, капли жидкости центробежными силами отбрасываются на периферию потока и в виде пленки стекают по стенкам корпуса в сборник жидкости. Очищенный газ по кольцевому каналу поступает в верхнюю часть корпуса сепаратора над конической перегородкой. Дополнительная сепарация газа с уносимой пленкой жидкости осуществляют посредством конического отражателя и воронкой с удлиненным сливным патрубком, размещенным соосно в центральной трубе.As a result of the rotational movement of the flow in space, liquid droplets are thrown by centrifugal forces to the periphery of the flow and in the form of a film flow down the walls of the body into the liquid collector. The cleaned gas flows through the annular channel to the upper part of the separator body above the conical baffle. Additional separation of gas from the entrained liquid film is carried out by means of a conical reflector and a funnel with an elongated drain pipe located coaxially in the central pipe.
Несмотря на повышенную эффективность сепарации в данной конструкции сепаратора имеются недостатки:Despite the increased separation efficiency, this separator design has disadvantages:
-данная конструкция предусматривает одноступенчатое закрученного потока только за счет тангенциального патрубка, что ограничивает линейные скорости в пространстве сепаратора в пределах 1-5 м/с, что снижает производительность сепарации;- this design provides for a single-stage swirling flow only due to the tangential branch pipe, which limits the linear velocities in the separator space within 1-5 m / s, which reduces the separation performance;
- режим работы сепарационного процесса не предусматривает регулирования режима, в зависимости от степени увлажненности исходного газожидкостного потока.- the mode of operation of the separation process does not provide for the regulation of the mode, depending on the degree of moisture content of the initial gas-liquid flow.
Указанные недостатки были учтены в предлагаемом изобретении, которые рассмотрим более подробно. Для решения были поставлены следующие задачи:These disadvantages were taken into account in the proposed invention, which we will consider in more detail. For the solution, the following tasks were set:
- с целью повышения производительности при поддержании высокой эффективности сепарационного процесса необходимо предусмотреть двухступенчатую закрутку газожидкостного потока, причем на начальной ступени предусмотреть конструкцию завихрителя с учетом удаления основного количества жидкой фазы, а на второй ступени удаления более мелкодиспергированной взвеси;- in order to increase productivity while maintaining high efficiency of the separation process, it is necessary to provide for a two-stage swirling of the gas-liquid flow, and at the initial stage to provide for the design of a swirler taking into account the removal of the main amount of the liquid phase, and at the second stage of removing a more finely dispersed suspension;
- удаление основного количества жидкой фазы необходимо осуществить на начальной стадии, причем с ее удалением сразу же, после ее выделения сепарацией;- removal of the bulk of the liquid phase must be carried out at the initial stage, and with its removal immediately, after its separation by separation;
- проработать возможность независимой подачи частей газожидкостного потока в различные конструктивно завихрители и возможности регулирования параметров независимых частей потока;- to study the possibility of independent supply of parts of the gas-liquid flow to various structural swirlers and the possibility of regulating the parameters of independent parts of the flow;
- сепарацию вводимой газожидкостной смеси осуществлять непрерывно, сразу же, после ввода в сепаратор, при этом отвод жидкой фазы осуществлять также непрерывно, не допуская ее контакта, с целью исключения вторичного уноса.- the separation of the introduced gas-liquid mixture should be carried out continuously, immediately after entering the separator, while the removal of the liquid phase should also be carried out continuously, avoiding its contact, in order to avoid secondary entrainment.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что центробежный сепаратор, содержащий корпус, входной и выходные патрубки, завихрители, при этом в корпусе соосно размещена цилиндрическая вставка, имеющая меньший диаметр корпуса, а между корпусом и цилиндрической вставкой имеется кольцевое пространство для отвода отсепарированной жидкости.The essence of the claimed technical solution consists in the fact that a centrifugal separator containing a body, inlet and outlet pipes, swirlers, while a cylindrical insert is coaxially located in the body, having a smaller body diameter, and between the body and the cylindrical insert there is an annular space for removing the separated liquid.
Ввод газожидкостного потока в сепаратор является двухпоточный, осуществлен тангенциальными: нижним и верхним патрубками с вентилями точной регулировки, которые расположены на разных высотных отметках корпуса и размещены за пределами корпуса.The gas-liquid flow into the separator is double-flow, carried out by tangential: lower and upper nozzles with fine adjustment valves, which are located at different elevation marks of the body and located outside the body.
Посредством нижнего тангенциального патрубка осуществлен ввод в сепарационную камеру через кольцевой канал и завихрители со щелевыми тангенциальными прорезями. Сепарационная камера снизу закрыта дном, а сверху - диском, в центре которого размещен рабочий патрубок с коническим выходным отверстием-диафрагмой, а в месте установки диска на границе стыковки с цилиндрической вставкой имеются сквозные отверстия по периметру вставки.By means of the lower tangential branch pipe, the introduction into the separation chamber through the annular channel and swirlers with slotted tangential slots is carried out. The separation chamber is closed at the bottom with a bottom, and at the top with a disk, in the center of which there is a working branch pipe with a conical outlet-diaphragm, and at the place where the disk is installed at the interface with the cylindrical insert there are through holes along the perimeter of the insert.
На выходе отверстия-диафрагмы рабочего патрубка установлена коническая направляющая, над которой установлено циклонное устройство, состоящее из нижнего и верхнего конусов, примыкающих основаниями к циклонному патрубку. При этом верхний конус равен внутреннему диаметру цилиндрической вставки и примыкает к ней вплотную, а нижний конус меньше внутреннего диаметра цилиндрической вставки и образует с ней кольцевой зазор. На циклонном патрубке имеются сквозные тангенциальные прорези.At the outlet of the opening-diaphragm of the working branch pipe, a conical guide is installed, above which a cyclone device is installed, consisting of the lower and upper cones adjacent to the cyclone branch pipe with their bases. In this case, the upper cone is equal to the inner diameter of the cylindrical insert and adjoins it closely, and the lower cone is smaller than the inner diameter of the cylindrical insert and forms an annular gap with it. The cyclone nozzle has tangential through slots.
Над циклонным устройством в верхней секции «G» размещен соосно вертикальный сепарационный отбойник, представляющий соединенные между собой цилиндр сепарационного отбойника, нижнего и верхнего конусов. При этом нижний конус состыкован с верхним конусом циклонного патрубка по границе их разъема, соприкасаясь вплотную с внутренней поверхностью цилиндрической вставки, а внутреннее пространство между конусами является демпфером. На цилиндре сепарационного отбойника имеются вертикальные сквозные прорези, а на наружной поверхности цилиндра расположены винтообразно тарелки с диаметрами, меньшими по сравнению с внутренним диаметром цилиндрической вставки, образуя зазор между краями винтообразных тарелок и цилиндрической вставкой.Above the cyclone device in the upper section "G" there is a coaxially vertical separation baffle, which is an interconnected cylinder of the separation baffle, the lower and upper cones. In this case, the lower cone is docked with the upper cone of the cyclone branch pipe along the border of their joint, contacting closely with the inner surface of the cylindrical insert, and the inner space between the cones is a damper. There are vertical through slots on the cylinder of the separation bumper, and on the outer surface of the cylinder there are helical plates with diameters smaller than the inner diameter of the cylindrical insert, forming a gap between the edges of the helical plates and the cylindrical insert.
Ввод в корпус сепаратора верхнего тангенциального патрубка в циклонное пространство осуществлен в средней секции корпуса сепаратора, который предназначен для ввода потока в циклонное пространство, а затем в тангенциальные прорези циклонной трубы.The upper tangential nozzle into the cyclone space is introduced into the separator body in the middle section of the separator body, which is designed to enter the flow into the cyclone space and then into the tangential slots of the cyclone tube.
В верхней секции размещен соосно вертикальный сепарационный отбойник, представляющий соединенных между собой цилиндр, нижнего и верхнего конусов. При этом нижний конус состыкован с верхним конусом циклонного патрубка, на цилиндрическом патрубке имеются вертикальные сквозные прорези, а на наружной поверхности цилиндрического патрубка, расположены винтообразно тарелки с диаметрами меньшими, по сравнению с внутренним диаметром цилиндрической вставки, образуя зазор между краями винтообразных тарелок и цилиндрической вставкой.In the upper section there is a coaxially vertical separation bump, which is a cylinder, lower and upper cones connected to each other. In this case, the lower cone is docked with the upper cone of the cyclone nozzle, there are vertical through slots on the cylindrical nozzle, and on the outer surface of the cylindrical nozzle, helical plates with diameters smaller than the inner diameter of the cylindrical insert are located, forming a gap between the edges of the helical plates and the cylindrical insert ...
Сепарационный отбойник сверху закрыт конической образующей, имеющей отверстие в центре, а на некотором расстоянии с параллельным зазором центральная область над отверстием закрыта конусом, перекрывающим это отверстие.The separation bumper is closed from above by a conical generatrix having a hole in the center, and at some distance with a parallel gap, the central region above the hole is closed by a cone that closes this hole.
В верхней зоне сепаратора размещен патрубок с коническим наконечником, выходящим из корпуса сепаратора и размещенного на патрубке запорно-регулирующего вентиля. В нижней зоне корпуса сепаратора установлен патрубок, выходящий за пределы корпуса с установкой на патрубке запорно-регулирующего вентиля для вывода отсепарированной жидкости.In the upper zone of the separator there is a branch pipe with a conical tip extending from the separator body and located on the branch pipe of a shut-off and control valve. In the lower zone of the separator body, a branch pipe is installed that extends beyond the body with a shut-off and control valve installed on the branch pipe to remove the separated liquid.
Техническое решение по конструкции центробежного сепаратора.Technical solution for the design of a centrifugal separator.
На фигуре 1 представлен схематический разрез центробежного сепаратора.Figure 1 shows a schematic section of a centrifugal separator.
На фигуре 2 представлено сечение сепаратора в разрезе «А-А».Figure 2 shows a section of the separator in the section "A-A".
На фигуре 3 представлено сечение сепаратора в разрезе «В-В».Figure 3 shows a section of the separator in the section "B-B".
Корпус центробежного сепаратора разделен на следующие секции: А - секция сборника отсепарированной жидкости; В - секция первой ступени центробежной сепарации в сепарационной камере; С-секция второй ступени сепарации в циклонном устройстве; G - секция вывода отсепарированного газа.The centrifugal separator body is divided into the following sections: A - section for collecting the separated liquid; B - section of the first stage of centrifugal separation in the separation chamber; C-section of the second stage of separation in a cyclone device; G - section for the outlet of the separated gas.
Технологические потоки (фигура 1): I - ввод исходного потока газа нижним тангенциальным патрубком; II - ввод исходного потока газа верхним тангенциальным патрубком; III - вывод отсепарированной жидкости; IV- вывод отсепарированного газа.Technological flows (figure 1): I - input of the initial gas flow by the lower tangential branch pipe; II - input of the initial gas flow by the upper tangential branch pipe; III - withdrawal of the separated liquid; IV- withdrawal of the separated gas.
Элементы конструкции центробежно-вихревого сепаратора: 1 - корпус; 2 - нижний тангенциальный патрубок; 3 - вентиль точной регулировки; 4 - верхний тангенциальный патрубок; 5 - вентиль точной регулировки; 6 - цилиндрическая вставка; 7 - кольцевое пространство для отвода отсепарированной жидкости; 8 - сепарационная камера; 9 - кольцевой канал; 10 - завихритель; 11 - щелевые тангенциальные прорези; 12 - дно сепарационной камеры; 13 - диск; 14 - рабочий патрубок; 14а - отверстия для слива отсепарированной жидкости с поверхности диска 13; 15 - выходное отверстие-диафрагма; 16 - коническая направляющая; 17 - нижний конус циклонного патрубка; 18- верхний конус циклонного патрубка; 19 - циклонный патрубок; 20 - кольцевой зазор; 21 - тангенциальные прорези; 22 - отверстия в цилиндрической вставке; 23 - цилиндр сепарационного отбойника; 24- нижний конус сепарационного отбойника; 25 - верхний конус сепарационного отбойника; 26-демпфер; 27 - прорези в цилиндрической вставке; 28- винтообразные тарелки; 29- зазор между краями тарелок и внутренней стенкой цилиндрической вставки 6; 30- коническая образующая; 31- отверстие в конической образующей; 32 - конус; 33 - зазор между конической образующей и конусом; 34 - - кубовый сборник жидкости; 35 - наконечник; 36 - патрубок вывода отсепарированного газа; 37 - запорно-регулирующий вентиль; 38 - патрубок вывода отсепарированной жидкости; 39- запорно-регулирующий вентиль; 40 - центрирующие пластины в кольцевом пространстве.Design elements of a centrifugal vortex separator: 1 - body; 2 - lower tangential branch pipe; 3 - fine adjustment valve; 4 - upper tangential branch pipe; 5 - fine adjustment valve; 6 - cylindrical insert; 7 - annular space for withdrawing the separated liquid; 8 - separation chamber; 9 - annular channel; 10 - swirler; 11 - slotted tangential slots; 12 - the bottom of the separation chamber; 13 - disk; 14 - working branch pipe; 14a - holes for draining the separated liquid from the surface of the
Техническая сущность центробежно-вихревого сепаратора заключается в том, что центробежный сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус 1, входной 2,4 и выходные патрубки 37 и 39, завихрители 10, цилиндрическую вставку 6, образующую со стенками корпуса кольцевой канал 9 для отвода отсепарированной жидкости, причем ввод газожидкостного потока осуществлен раздельно двухпоточными тангенциальными нижним 2 и верхним 4 патрубками, которые расположены на разных высотных отметках корпуса, причем ввод потока посредством нижнего тангенциального патрубка осуществлен в сепарационную камеру 8 через кольцевой канал 9 и завихритель 10 с щелевыми тангенциальными прорезями 11, причем сепарационная камера закрыта снизу дном 12, а сверху - диском 13, в центре которого размещен рабочий патрубок 14 с коническим выходным отверстием-диафрагмой 15, а в месте установки диска на границе стыковки с цилиндрической вставкой 6 имеются сквозные отверстия 22 по периметру вставки для вывода отсепарированной жидкости, а на выходе отверстия-диафрагмы 15 установлена коническая направляющая 16, над которой размещено циклонное устройство, размещенное в средней секции (С) корпуса. Ввод потока осуществлен посредством верхнего тангенциального патрубка 4 в циклонное устройство, состоящее из нижнего 17 и верхнего 18 конусов, примыкающих основаниями к циклонному патрубку 19, при этом верхний конус равен внутреннему диаметру цилиндрической вставки 6 и примыкает к ней вплотную, а нижний конус меньше внутреннего диаметра цилиндрической вставки и образует с конусом кольцевой зазор 20, а на циклонном патрубке имеются сквозные тангенциальные прорези 21. Над циклонным устройством в верхней секции (G) корпуса размещен соосно вертикальный сепарационный отбойник, представляющий соединенные между собой цилиндр сепарационного отбойника 23, нижний 24 и верхний 18 конусы, при этом нижний конус состыкован с верхним конусом циклонного патрубка по границе их разъема, соприкасаясь вплотную с внутренней поверхностью цилиндрической вставки, а внутреннее пространство между верхним конусом циклонного устройства и нижним конусом отбойника является демпфером 26, причем на цилиндре сепарационного отбойника имеются вертикальные сквозные прорези 27, а на наружной поверхности расположены винтообразные тарелки 28 с диаметрами, меньшими по сравнению с внутренним диаметром цилиндрической вставки, образуя зазор 29 между краями винтообразных тарелок и цилиндрической вставкой, а в верхней секции корпуса размещен. соосно вертикальный сепарационный отбойник, представляющий соединенные между собой цилиндр, нижний и верхний конусы, при этом нижний конус состыкован с верхним конусом циклонного патрубка, на цилиндре имеются вертикальные сквозные прорези, а на наружной поверхности цилиндра расположены винтообразные тарелки с диаметрами меньшими, по сравнению с внутренними диаметром цилиндрической вставки, образуя зазор между краями винтообразных тарелок и цилиндрической вставкой, при этом сепарационный отбойник сверху закрыт конической образующей 30, имеющей отверстие в центре 31, а на некотором расстоянии с параллельным зазором 33 центральная часть над отверстием закрыта конусом 32, перекрывающим это отверстие, а в верхней зоне сепаратора размещен патрубок 36 с коническим наконечником 35,The technical essence of a centrifugal-vortex separator is that a centrifugal separator containing a vertical
выходящим из корпуса сепаратора и размещенного на нем запорно- регулирующего вентиля 37, причем в нижней зоне корпуса сепаратора установлен патрубок 38, выходящий за пределы корпуса с установкой на патрубке запорно-регулирующего вентиля 39 для вывода отсепарированной жидкости (поток III).emerging from the separator body and located on it a shut-off and control
Способ работы центробежно-вихревого сепаратора заключается в том, что газожидкостная смесь двумя потоками (поток I и II) под давлением подводится в вертикальный цилиндрический корпус сепаратора 1.The method of operation of the centrifugal-vortex separator is that the gas-liquid mixture is supplied under pressure in two flows (flow I and II) into the vertical cylindrical body of the
Причем, ввод газожидкостного потока осуществляется раздельно двухпоточными тангенциальным нижним 2 и верхним 4 патрубками, расположенными на разных высотных отметках корпуса. Ввод потока посредством нижнего тангенциального патрубка осуществлен в сепарационную камеру 8 через кольцевой канал 9 и завихритель 10 щелевыми тангенциальными прорезями 11.Moreover, the gas-liquid flow is injected separately by two-flow tangential lower 2 and upper 4 nozzles located at different elevation marks of the body. The flow is introduced through the lower tangential branch pipe into the separation chamber 8 through the
После сепарационной камеры закрученный газожидкостной поток поступает в рабочий патрубок 14, из которого выходит через отверстие- диафрагму 15, после которой поступает в коническую направляющую 16, а затем - во внутреннее пространство циклонного устройства - циклонного патрубка 19. Одновременно во внешнее циклонное пространство, ограниченное циклонным патрубком 19, нижним 17 и верхним 18 конусами, поступает часть газожидкостного потока посредством верхнего тангенциального патрубка 4 и вентиля 5.After the separation chamber, the swirling gas-liquid flow enters the working
В результате, закрученный в циклонном устройстве газожидкостной поток газа, за счет центробежных сил, разделяется на два вращающихся потока на осевой и периферийный, а потому - из периферийного, выделяется отсепарированная жидкость, которая стекает в кольцевую щель 20 по стенке цилиндрической вставки вниз, накапливается на поверхности диска 13, а затем стекает через отверстия (14а) в кольцевое пространство 7, с последующим поступлением в кубовый сборник 34.As a result, the gas-liquid flow of gas swirling in the cyclonic device, due to centrifugal forces, is divided into two rotating flows into axial and peripheral, and therefore from the peripheral, a separated liquid is released, which flows down into the
Приосевой поток, который освобождается от основного количества жидкости, проходит через сквозные тангенциальные прорези 21 и поступает во внутреннее пространство циклонного устройства, где смешивается с вращающимся потоком, выходящим из рабочего патрубка 14, выходного отверстия-диафрагмы 15 и конической направляющей 16.The axial flow, which is freed from the main amount of liquid, passes through the through
В результате газогидродинамического взаимодействия двух пересекающихся потоков в полом пространстве 26, образованном сочетанием двух конусов: верхнего конуса 18 циклона и нижнего конуса 24 сепарационногоотбойника 23, в полом пространстве 26-демпфере, происходит стабилизация колебаний пересекающихся потоков, способствующим разделению газожидкостной смеси.As a result of the gas-hydrodynamic interaction of two intersecting flows in the
Затем, выходящий сверху газовый поток поступает в сепарационный отбойник, во внутреннем пространстве цилиндра 23 сепарационного отбойника, вращающийся поток состоящий из осевого и периферийного, разделяется при проходе через вертикальные сквозные прорези 27, при этом периферийный слой, состоящий преимущественно из мелкодисперсной взвеси выходит сквозь прорези и осаждаясь на винтообразных тарелках 28, скатывается по наклонным плоскостям тарелки и падает вниз накапливаясь на нижнем конусе 24, а затем выводится через сквозные отверстия 18 в кольцевой канал 7, а затем в сборник отсепарированной жидкости 34.Then, the gas flow coming out from above enters the separation baffle, in the inner space of the
А осевой поток, отсепарированный от жидкости газ, проходит в верхний конус, соприкасаясь с преградой обрамляющего конуса 30, мелкие взвеси скатываются вниз, а газ проходит через отверстие 31 в конической образующей 30, проходит через зазор 33 и, огибая конус 32 выходит к патрубку 36 с наконечником 35 и вентилем 37, выходит за пределы сепаратора. В нижней части сепаратора вывод отсепарированной жидкости (поток III) осуществляют посредством патрубка 38 и установленного на нем запорно-регулирующего вентиля 39.And the axial flow, the gas separated from the liquid, passes into the upper cone, in contact with the obstacle of the framing
По сравнению с известными изобретениями, заявленный - центробежно- вихревой сепаратор имеет следующие преимущества:Compared with the known inventions, the claimed centrifugal-vortex separator has the following advantages:
- наличие кольцевого пространства, размещенного по всей высоте сепаратора, позволяет осуществить прямоточное движение сепарируемого потока, при независимом проведении двухступенчатого завихрения в сепарационной камере и циклонном устройстве с одновременным отводом сепарируемой жидкости;- the presence of an annular space, located along the entire height of the separator, allows for direct-flow movement of the separated flow, with an independent two-stage vortex in the separation chamber and cyclone device with simultaneous removal of the separated liquid;
- использован двухпоточный тангенциальный ввод исходного газожидкостного потока на разных высотных отметках, в местах размещения завихрителей: сепарационная камера и циклонное устройство. Это позволяет обеспечить завихрение потоков и осуществить оптимальный режим сепарации газожидкостного потока, влияющий на эффективность сепарации.- used a two-flow tangential inlet of the initial gas-liquid flow at different altitudes, at the locations of the swirlers: a separation chamber and a cyclone device. This makes it possible to ensure the swirling of flows and to implement the optimal mode of separation of the gas-liquid flow, which affects the efficiency of separation.
Предложенное техническое решение - использование последовательного двухступенчатого завихрения газового потока с применением патрубков двухпоточного тангенциального ввода и сепарационных завихрителей с эффективным отводом отсепарированной влаги в изолированные кольцевые пространства по всей высоте сепаратора, не допускающие вторичного уноса являются новым конструктивным решением для центробежных сепараторов, следовательно, соответствует критерию «новизна».The proposed technical solution - the use of a sequential two-stage swirling of the gas flow with the use of two-flow tangential inlet nozzles and separation swirlers with effective removal of separated moisture into isolated annular spaces along the entire height of the separator, preventing secondary entrainment are a new design solution for centrifugal separators, therefore, it meets the criterion " novelty".
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков заявленной конструкции центробежного сепаратора, не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил данных конструкций прямоточно-центробежных сепараторов, что доказывает соответствию критерию «изобретательский уровень».The above set of distinctive features of the claimed design of a centrifugal separator is not known at this level of technical development and does not follow from the well-known rules of these designs of once-through centrifugal separators, which proves that the criterion of "inventive step" is met.
Источники информацииSources of information
1. Патент RU 96784 U1 B01D 45/12 от 15.03.2015.1. Patent RU 96784 U1 B01D 45/12 dated 03/15/2015.
2. SU 598624 B01D 45/12, В04С 3/00 от 06.04.19762. SU 598624 B01D 45/12,
3. SU 424582 B01D 45/12 от 07.12.713. SU 424582 B01D 45/12 dated 07.12.71
4. SU.CCCP 837370 B01D 45/12, от 04.04.1979 - прототип4. SU.CCCP 837370 B01D 45/12, 04/04/1979 - prototype
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108725A RU2760690C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Centrifugal-vortex two-flow separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021108725A RU2760690C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Centrifugal-vortex two-flow separator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2760690C1 true RU2760690C1 (en) | 2021-11-29 |
Family
ID=79174047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021108725A RU2760690C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Centrifugal-vortex two-flow separator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2760690C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211920U1 (en) * | 2022-01-10 | 2022-06-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" | SEPARATOR |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU837370A1 (en) * | 1979-04-04 | 1981-06-15 | Предприятие П/Я В-2913 | Centrifugal separator |
| SU1165436A2 (en) * | 1984-01-04 | 1985-07-07 | Институт ядерной энергетики АН БССР | Vortex separator |
| RU2064326C1 (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-27 | Половинко Сергей Викторович | Separator |
| RU2311946C1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-12-10 | Валерий Григорьевич Биндас | Vortex type gaseous separator |
| US7434694B1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-10-14 | Fisher-Klosterman, Inc. | Cyclone separator with stacked baffles |
| RU2379121C1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" | Vortex centrifugal separator |
-
2021
- 2021-03-30 RU RU2021108725A patent/RU2760690C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU837370A1 (en) * | 1979-04-04 | 1981-06-15 | Предприятие П/Я В-2913 | Centrifugal separator |
| SU1165436A2 (en) * | 1984-01-04 | 1985-07-07 | Институт ядерной энергетики АН БССР | Vortex separator |
| RU2064326C1 (en) * | 1993-01-27 | 1996-07-27 | Половинко Сергей Викторович | Separator |
| US7434694B1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-10-14 | Fisher-Klosterman, Inc. | Cyclone separator with stacked baffles |
| RU2311946C1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-12-10 | Валерий Григорьевич Биндас | Vortex type gaseous separator |
| RU2379121C1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" | Vortex centrifugal separator |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211920U1 (en) * | 2022-01-10 | 2022-06-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" | SEPARATOR |
| RU2794725C1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-04-24 | Валентин Николаевич Косенков | Centrifugal vortex separator |
| RU218979U1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-06-21 | Сергей Михайлович Вайцехович | Honeycomb separator with swirling flow |
| RU2818428C1 (en) * | 2023-03-28 | 2024-05-02 | Валентин Николаевич Косенков | Centrifugal-vortex thermodynamic unit for separation of gaseous products |
| RU219177U1 (en) * | 2023-04-26 | 2023-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | MULTIVORTEX DEVICE WITH SEPARATION INCLINED PLATES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2917131A (en) | Cyclone separator | |
| US7594942B2 (en) | Gas/liquid separator | |
| US20190030546A1 (en) | Inlet Device For Gravity Separator | |
| RU2320391C2 (en) | Device and method of cleaning of fluid medium | |
| US3859063A (en) | Entrainment separator | |
| US2849079A (en) | Cyclone with drained plate | |
| US5246575A (en) | Material extraction nozzle coupled with distillation tower and vapors separator | |
| US2259034A (en) | Gas washer | |
| US7104529B2 (en) | Method and apparatus for facilitating more uniform vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns | |
| US3767174A (en) | Gas scrubber, entrainment separator and combination thereof | |
| US2075344A (en) | Contacting process and apparatus | |
| RU2760690C1 (en) | Centrifugal-vortex two-flow separator | |
| US4908051A (en) | Axial swirl device for a contact and separation member | |
| EA003338B1 (en) | A compact cascade scrubber for scrubbing exhaust gas | |
| GB1581728A (en) | Countercurrent contakt and separation of liquid and gaseous phases | |
| US2891632A (en) | Cyclone steam and water separator with whirl chamber cage in mixture inlet chamber | |
| US4229192A (en) | Cyclonic scrubber with perforated plate distributor | |
| US6877725B2 (en) | Vapor/liquid contacting cyclone with secondary vanes | |
| RU104082U1 (en) | CENTRIFUGAL OIL AND GAS SEPARATOR | |
| US5106514A (en) | Material extraction nozzle | |
| RU2136350C1 (en) | Gas cleaning separator | |
| US3798883A (en) | Gas scrubber, entrainment separator and combination thereof | |
| RU2760671C1 (en) | Direct-flow centrifugal vortex separator for separating gas-liquid flows | |
| US20250319432A1 (en) | Separator | |
| RU58380U1 (en) | VORTEX GAS-DYNAMIC SEPARATOR |