Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 628.179.32

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КАПЛЕОТБОЙНИКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ

DEVELOPMENT OF DEMISTER FOR SEPARATION OF HETEROGENEOUS SYSTEMS

Афанасенко В.Г. ФБГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Аннотация

Сепарация широко применяется в промышленности для разделения неоднородных систем, очистки газов и жидкостей. Очистка газа от диспергированной жидкости затруднена тем, что жидкая фаза переходит в газообразную форму и затрудняет процесс разделения. Для удаления несконденсировавшейся жидкости необходимо использовать специальные конструкции сепараторов с охладителями потока. В данной статье рассмотрен каплеотбойник со встроенной холодильной секцией для конденсации паров жидкой фазы.

Ключевые слова: Сепарация, каплеотбойник, очистка газа, сепарационная насадка, теплообмен.

Separation is widely used in industry for the separation of heterogeneous systems, purification of gases and liquids. Purification of the gas from the dispersed liquid is complicated by the fact that the liquid phase passes into the gaseous form and makes the separation process more difficult. To remove uncondensed liquid, it is necessary to use special designs of separators with flow coolers. In this paper, an apparatus with an integrated refrigeration section for condensing liquid phase vapor is considered.

Keywords: Separation, demister, gas cleaning, separation pack, heat exchange.

Газовые неоднородные системы представляют собой газообразную дисперсионную среду, в которой взвешены твердые или жидкие частицы. Такие системы образуются при проведении большинства тепло- массообменных процессов, проходящих на границе раздела фаз газ - жидкость, газ - твердое тело, и затрудняют дальнейшее использование технологических газов, а выброс их в атмосферу приводит значительному ухудшению экологической ситуации промышленных и прилегающих к ним районов [1,2].

Разделение любых неоднородных (гетерогенных) газовых смесей можно производить с помощью мокрой очистки, фильтрования и различных видов осаждения. Из перечисленных видов очистки наиболее простой и экономичный способ, реализуемый в том числе с помощью сепарационных насадок - осаждение. Осаждение - это процесс разделения, при котором дисперсные твердые и жидкие частицы отделяются от сплошной газовой фазы, за счет большей плотности (по сравнению с газом), под действием гравитационных, инерционных или центробежных сил [3-6]

В Уфимском государственном нефтяном техническом университете разработан сепаратор - каплеотбойник с естественным и принудительным охлаждением газа, предназначенный для удаления паров и капельной жидкости из газовых потоков [7].

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 штуцером, состоящий из двух камер 4 и 5, разделенных сплошной съемной перегородкой 6. Камеры между собой соединены наружной трубой 7. Внутри сепаратора - каплеотбойника расположены газосепарационные контактные насадочные элементы, установленые на выходе из камеры 4 - каплеотбойник 8 и на выходе из камеры 5 - каплеотбойники 9. Также перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора может быть расположен принудительный охладитель газа в виде радиатора 10, который подключен к холодной воде входными 11 и выходными штуцерами 12. Для осмотра и ремонта сепаратора в камере 5 расположен люк-лаз 13. Для слива жидкости на днище корпуса 1 расположены штуцера 14 и 15 в 4 и 5 камере аппарата соответственно (рисунок 1).

Рисунок 1 - Общий вид сепаратора - каплеотбойника с принудительным охладителем газа Разработанный сепаратор - каплеотбойник работает следующим образом. 1 - корпус; 2, 3 - штуцера для ввода и вывода газа; 4, 5 - сепарационные камеры аппарата; 6 - перегородка; 7 - наружная труба; 8, 9 - калеотбойники; 10 - радиатор принудительного охлаждения; 11, 12 - патрубки для ввода и вывода хладогента; 13 - люк-лаз; 14, 15 - патрубки для отвода отсепарированной жидкости

сепаратор каплеотбойник очистка газ

Газожидкостная смесь через штуцер ввода сырья 2 поступает в камеру 4, где происходит отделение крупных капель путем осаждения их на сплошной перегородке 6 под действием инерционных сил, отделяемая жидкость под действием гравитационных сил стекает в нижнюю часть камеры 4, откуда выводится через штуцер 14. После чего поток направляется вверх и, пройдя газосепарационный контактный элемент 8, изготовленный путем набора блоков из сетчатых насадок определенной ширины, попадает в трубу-конденсатор 7, которая постоянно соприкасается с окружающей средой и поэтому служит теплообменником между газом и холодной окружающей средой.

Из трубы 7 сепарируемый газ поступает в камеру аппарата 5, в которой происходит отделение сконденсировавшейся жидкости под совместным действием сил инерции и гравитации, капли при этом отбрасываются в нижнюю часть камеры 5. Далее доведение влагосодержания газа до требуемого значения производится пропусканием смеси через газосепарационные контактные элементы 9, количество которых может меняться. Отделяемая жидкость стекает в нижнюю часть камеры 5, откуда выводится через штуцер 15. При необходимости перед газосепарационным контактным элементом на выходе из сепаратора может быть расположен принудительный охладитель газа в виде радиатора 10, который позволяет сократить количество газосепарационных контактных элементов 9 и, соответственно, сопротивление сепаратора - каплеотбойника в целом, при неизменной эффективности улавливания. Подача холодной воды в радиатор 10 осуществляется через штуцер 11, а выводится она через штуцер 12.

К основным преимуществам представленной конструкции устройства для разделения гетерогенных газовых систем можно отнести:

• широкий диапазон регулирования основных параметров процесса сепарации путем изменения количества и вида газосепарационных контактных элементов;

• возможность использования сепаратора - каплеотбойника при установке принудительного охладителя газа в качестве конденсатора, в процессе улавливания паров жидкости;

• возможность проведения процесса очистки газа от мелкодисперсных твердых частиц при использовании соответствующих газосепарационных контактных элементов.

Таким образом, применение в химической и нефтеперерабатывающей промышленности представленного сепаратора - каплеотбойника позволит повысить эффективность процесса очистки газовых смесей от мелкодисперсной жидкости.

Список литературы

1. Афанасенко В.Г. Конструкционное оформление процесса сепарации в системах испарительного охлаждения оборотной воды: монография/ Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2016 - 104 с.

2. Агапов А.В., Севрюгин К.Г., Павлов Р.Г., Сетин С.П. Анализ работы промышленных сепараторов на объектах промысловой подготовки нефти// Московское научное обозрение. 2011. № 9. С. 08-12.

3. Дмитриев А.В., Макушева О.С., Николаев А.Н. Очистка газовых выбросов в вихревых камерах с разбрызгивающим устройством// Экология и промышленность России. 2010. № 10. С. 15a-17.

4. Афанасенко В.Г., Иванов С.П., Боев Е.В., Николаев Е.А. Использование сил центробежной сепарации в процессе улавливания мелкодисперсной капельной жидкости в градирнях// Химическая промышленность сегодня. 2008. № 2. С. 38-41.

5. Боев Е.В., Хасанов Т.А., Афанасенко В.Г. Сетчатый водоуловитель градирни из полимерных материалов и композиций на их основе// Актуальные проблемы современной науки. 2009. № 3 (47). С. 154-155.

6. Дмитриев А.В., Дмитриева О.С., Николаев А.Н. Повышение эффективности очистки газовых выбросов путем установки пневмогидравлических распылителей в аппараты с интенсивным взаимодействием фаз// Экология и промышленность России. 2012. № 5. С. 16-18.

7. Патент РФ № 68351 Сепаратор-каплеотбойник / Афанасенко В.Г., Боев Е.В., Николаев Е.А. и др. // Заявл. 12.07.2007; Опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33

Размещено на Allbest.ru