RU2450848C2

RU2450848C2 - Method of extracting dropping fluid from gas flows and device to this end

Info

Publication number: RU2450848C2
Application number: RU2010134247/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Сербиненко (RU); Владимир Владимирович Сербиненко; Вадим Васильевич Варвянский (RU); Вадим Васильевич Варвянский; Дмитрий Владимирович Сербиненко (RU); Дмитрий Владимирович Сербиненко; Андрей Николаевич Загоруйко (RU); Андрей Николаевич Загоруйко; Сергей Алексеевич Лопатин (RU); Сергей Алексеевич Лопатин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибметаллсервис"
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2012-05-20
Also published as: RU2010134247A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention serves to extract dropping fluid, liquid aerosols and fog from gas flows. Proposed method is implemented in device comprising housing made up of cylindrical shell with covers, initial gas flow feed branch pipe, at least, two purified gas and separated fluid discharge branch pipes, and, at least, one filtration union with, at least, one layer of filtering coalescent material. Filtering unit is made up of support rectangular frame with outer edges tightly jointed to inner surfaces of said cylindrical shell and covers and arranged parallel with axis of symmetry of said housing and perpendicular to housing covers. Housing includes outer support structure to arranged the former so that deviation of filtering material layers from vertical is not smaller than angle of separated fluid outflow. Initial gas flow feed branch pipe comprises distribution element to dissipate kinetic power of said flow, made up of elliptic reflector. Filtering unit comprises plates made from porous-cellular metal or alloy, or their combination with other filtration materials.

EFFECT: simplified design and servicing, lower costs.

10 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области химии, нефтехимии, нефте- и газопереработки, а именно к устройствам и системам для выделения капельной жидкости, жидкостных аэрозолей и туманов из газовых потоков.The invention relates to the field of chemistry, petrochemistry, oil and gas processing, and in particular to devices and systems for separating droplet liquid, liquid aerosols and mists from gas streams.

Разделение гетерогенных систем, в которых мелкодисперсные капли жидкости находятся в объеме газа в виде устойчивого аэрозоля или тумана, является важной технической задачей. В частности, к таким задачам относится обезвоживание природного и попутного нефтяного газа в газопроводах, а также удаление туманов в различных технологических потоках на предприятиях химического, нефтехимического и газоперерабатывающего профилей.Separation of heterogeneous systems in which fine liquid droplets are in the gas volume in the form of a stable aerosol or fog is an important technical problem. In particular, such tasks include dehydration of natural and associated petroleum gas in gas pipelines, as well as the removal of mists in various process streams at chemical, petrochemical and gas processing enterprises.

Отделение капельных жидкостей от газа может производиться путем их адсорбции или абсорбции, однако, это сопряжено со значительными капитальными и энергетическими затратами.Separation of dropping liquids from gas can be carried out by their adsorption or absorption, however, this is associated with significant capital and energy costs.

Эффективным способом отделения капельных жидкостей от газового потока является коалесцентная фильтрация, основанная на пропускании очищаемого газового потока через фильтрующие материалы, которые стимулируют коалесценцию (слияние) мелких капель диспергированной жидкости в более крупные, что облегчает и ускоряет их последующее выделение из потока. Коалесцентная фильтрация отличается высокой эффективностью и весьма малым уровнем энергетических и прочих эксплуатационных расходов.An effective way to separate droplet liquids from the gas stream is coalescence filtration, based on passing the cleaned gas stream through filter materials that stimulate coalescence (fusion) of small droplets of dispersed liquid into larger ones, which facilitates and accelerates their subsequent separation from the stream. Coalescence filtration is highly efficient and has a very low level of energy and other operating costs.

Существует задача поиска оптимального способа организации процесса удаления капельной жидкости из газовых потоков, а также оптимальной конструкции для его осуществления, обеспечивающих максимальную эффективность удаления капельной жидкости из газовых потоков при минимальных габаритах фильтра в сочетании с простотой его эксплуатации.There is the task of finding the optimal method for organizing the process of removing droplet liquid from gas streams, as well as the optimal design for its implementation, providing maximum efficiency for removing droplet liquid from gas streams with minimum dimensions of the filter in combination with the ease of its operation.

Известен способ организации удаления капельной жидкости из газовых потоков и устройство для его осуществления, содержащее корпус и размещенный в нем газопроницаемый ячеистый блок, состоящий из набора наклонных пластин пористо-ячеистого никеля, уложенных слоями числом не ниже двух без промежутков между ними и под углом не ниже угла оттекания жидкости (Патент РФ №2105595, МПК B01D 46/00, B01D 19/00, приоритет от 25.04.1997, опубликовано 27.02.1998). Такая конструкция отличается простотой и позволяет создавать фильтры большой единичной мощности.A known method of organizing the removal of droplet liquid from gas streams and a device for its implementation, comprising a housing and a gas-permeable cellular block placed therein, consisting of a set of inclined plates of porous-cellular nickel laid in layers of at least two without gaps between them and at an angle not lower than the angle of fluid outflow (RF Patent No. 2105595, IPC B01D 46/00, B01D 19/00, priority dated 04.25.1997, published 02.27.1998). This design is simple and allows you to create filters of large unit power.

Недостатком этого способа и устройства является высокая сложность изготовления, укладки и замены слоев фильтрующего материала, связанная со специфической (овальной) формой этих слоев.The disadvantage of this method and device is the high complexity of manufacturing, laying and replacing layers of filter material associated with the specific (oval) shape of these layers.

Перед авторами ставилась задача разработать способ организации удаления капельной жидкости из газовых потоков и простое по конструкции устройство для его осуществления, обеспечивающее компактную упаковку фильтрующих слоев с возможностью их технологически простой установки и замены, при сохранении высокой эффективности разделения удаления капельной жидкости из газовых потоков.The authors were tasked with developing a method for organizing the removal of droplet liquid from gas streams and a device simple in design for its implementation, providing compact packaging of filter layers with the possibility of their technologically simple installation and replacement, while maintaining high separation efficiency for removing droplet liquid from gas streams.

Поставленная задача решается тем, что в способе организации удаления капельной жидкости из газовых потоков, включающем пропускание очищаемого газового потока через устройство удаления капельной жидкости из газовых потоков и использование в качестве последнего устройства, содержащего герметичный корпус, выполненный в виде полой цилиндрической обечайки с крышками, снабженный патрубком подачи исходного газового потока, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода потоков очищенного газа и отделенной жидкости, и хотя бы один расположенный внутри корпуса проницаемый для потоков фильтрующий блок, содержащий хотя бы один слой фильтрующего коалесцентного материала, дополнительно корпус устройства удаления капельной жидкости из газовых потоков выполняют располагающимся при эксплуатации в пространстве таким образом, чтобы угол отклонения плоскости слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости, а фильтрующий блок устройства выполняют в виде опорной рамы прямоугольной формы, внешние края рамы герметично прикрепляют к внутренней поверхности цилиндрической обечайки корпуса и к внутренним поверхностям крышек, при этом фильтрующий блок устройства располагают параллельно оси симметрии корпуса и перпендикулярно крышкам корпуса. При этом корпус устройства может быть выполнен содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью расположения корпуса устройства при эксплуатации таким образом, чтобы угол отклонения плоскости слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости. Патрубок подачи исходного газового потока может дополнительно содержать распределительный элемент для гашения кинетической энергии потока, в частности эллиптический отражатель. Фильтрующий блок может содержать пластины из пористо-ячеистого металла или сплава либо их комбинации с другими фильтрующими материалами.The problem is solved in that in a method for organizing the removal of droplet liquid from gas streams, including passing a cleaned gas stream through a device for removing droplet liquid from gas streams and using as a last device a sealed enclosure made in the form of a hollow cylindrical shell with covers, provided the supply pipe of the source gas stream, at least two pipes for separate output streams of purified gas and separated liquid, and at least one is located a filter block permeable to flows inside the housing, containing at least one layer of filtering coalescent material, in addition, the housing of the device for removing droplet liquid from gas streams is arranged when operating in space so that the angle of deviation of the plane of the layers of filter media from the vertical is not lower than the outflow angle separated liquid, and the filter unit of the device is in the form of a support frame of a rectangular shape, the outer edges of the frame are hermetically attached to the inner cylindrical surface of the sleeve body and the inner surfaces of caps, wherein the filter unit is arranged parallel to the axis of symmetry of the housing and perpendicular to the housing cover. In this case, the device housing can be made comprising an external support structure configured to arrange the device housing during operation so that the angle of deviation of the plane of the layers of filter material from the vertical is not lower than the angle of outflow of the separated liquid. The supply pipe for the source gas stream may further comprise a distribution element for damping the kinetic energy of the stream, in particular an elliptical reflector. The filter unit may comprise plates of porous-cellular metal or alloy, or a combination thereof with other filter materials.

Технический эффект заявляемой полезной модели заключается в существенном упрощении и удешевлении конструкции устройства, а также упрощении его обслуживания за счет того, что фильтрующие блоки в этом случае имеют прямоугольный вид, что существенно упрощает их изготовление, загрузку и замену в них слоев фильтрующего материала в ходе эксплуатации. При этом наклон слоев фильтрующего материала, необходимый для эффективного оттока жидкости, может задаваться наклонным расположением самого корпуса устройства за счет использования различных внешних опорных конструкций. Использование входного патрубка с дополнительным распределительным элементом позволяет существенно понизить кинетическую энергию потока и тем самым уменьшить его разрушающее действие на фильтрующий материал и увеличить срок его службы.The technical effect of the claimed utility model is to significantly simplify and cheapen the design of the device, as well as simplifying its maintenance due to the fact that the filter units in this case have a rectangular shape, which greatly simplifies their manufacture, loading and replacing layers of filter material in them during operation . In this case, the inclination of the layers of filter material necessary for effective outflow of liquid can be set by the inclined arrangement of the device body itself due to the use of various external supporting structures. The use of the inlet pipe with an additional distribution element can significantly reduce the kinetic energy of the flow and thereby reduce its destructive effect on the filter material and increase its service life.

Изобретение поясняется чертежами, на фиг.1 изображен общий вид устройства для удаления капельной жидкости из газовых потоков, где 1 - цилиндрическая обечайка, 2 - фильтрующие блоки, 3 - патрубок для подачи исходного газа, 4 - патрубок для вывода очищенного газа, 5 - патрубки для вывода отделенной жидкости, 6 - крышка корпуса устройства, 7 - распределительный элемент; на фиг.2 и фиг.3 изображены возможные комбинации корпуса устройства с внешней опорной конструкцией, где 8 - внешняя опора корпуса устройства, 9 - воображаемая вертикальная линия, 10 - ось симметрии корпуса устройства, 11 - поток исходного газа, 12 - поток очищенного газа, 13 - поток отделенной жидкости.The invention is illustrated by drawings, figure 1 shows a General view of a device for removing droplet liquid from gas streams, where 1 is a cylindrical shell, 2 are filter blocks, 3 is a pipe for supplying source gas, 4 is a pipe for removing purified gas, 5 is a pipe to withdraw the separated liquid, 6 - the cover of the device, 7 - distribution element; figure 2 and figure 3 shows possible combinations of the device casing with an external supporting structure, where 8 is the external support of the device casing, 9 is an imaginary vertical line, 10 is the axis of symmetry of the device casing, 11 is the source gas stream, 12 is the stream of purified gas , 13 - flow of separated liquid.

Устройство состоит из цилиндрической обечайки 1 с верхней и нижней крышками. Внутри корпуса устройства параллельно осевой линии корпуса и перпендикулярно крышкам располагаются прямоугольные фильтрующие блоки 2, представляющие собой опорные рамы, в которых установлены слои фильтрующего материала. В устройстве предусмотрены патрубок 3 для подачи исходного газового потока 11, патрубок 4 вывода потока очищенного от капельной жидкости газа 12 и патрубки 5 для слива отделенной жидкости 13. Загрузка и замена слоев фильтрующего материала в опорных рамах осуществляется при открытии верхней крышки устройства 6. Во входном патрубке 3 может быть установлен распределительный элемент 7 для гашения кинетической энергии входного потока. Слои фильтрующего материала могут изготавливаться из пластин из пористо-ячеистых металлов или сплавов (например, пеноникеля или вспененной стали) отдельно либо в виде их комбинаций с другими фильтрующими материалами (например, пемзой, стеклянными шариками, целлулоидной сеткой или нитью).The device consists of a cylindrical shell 1 with upper and lower covers. Inside the device’s casing, parallel to the axial line of the casing and perpendicular to the covers are rectangular filtering blocks 2, which are supporting frames in which layers of filtering material are installed. The device has a pipe 3 for supplying the source gas stream 11, a pipe 4 for outputting the stream of gas purified from the dropping liquid 12 and pipe 5 for draining the separated liquid 13. The layers of filter material in the support frames are loaded and replaced when the top cover of the device is opened 6. In the inlet the nozzle 3 can be installed distribution element 7 for damping the kinetic energy of the input stream. The layers of filtering material can be made of plates of porous-cellular metals or alloys (for example, foam nickel or foam steel) separately or in the form of their combinations with other filtering materials (for example, pumice, glass balls, celluloid mesh or thread).

На чертежах фиг.2 и 3 показаны возможные комбинации корпуса устройства с внешней опорной конструкцией, позволяющие наклонять корпус устройства таким образом, чтобы угол отклонения плоскостей слоев фильтрующего материала от вертикали был не ниже угла оттока отделяемой жидкости. В первом случае (фиг.2) устройство устанавливается на внешней опоре 8 таким образом, чтобы ось симметрии корпуса устройства 10 отклонялась от вертикали 9 на угол не ниже угла оттока отделяемой жидкости. Во втором случае (фиг.3) фильтр устанавливается на опоре на боковую сторону таким образом, что ось симметрии устройства располагается горизонтально, а отклонение плоскостей 10 слоев фильтрующего материала от вертикали 9 задается поворотом корпуса устройства на необходимый угол.The drawings of figures 2 and 3 show possible combinations of the device body with an external supporting structure, allowing to tilt the device body so that the angle of deviation of the planes of the layers of filter material from the vertical is not lower than the angle of outflow of the separated liquid. In the first case (figure 2), the device is mounted on the external support 8 so that the axis of symmetry of the housing of the device 10 deviates from the vertical 9 by an angle not lower than the angle of outflow of the separated liquid. In the second case (figure 3), the filter is mounted on a support on the side so that the axis of symmetry of the device is horizontal, and the deviation of the planes 10 of the layers of filter material from vertical 9 is set by turning the body of the device to the required angle.

Применение описанного способа обеспечивает высокую эффективность удаления капельной жидкости из газовых потоков, низкое гидравлическое сопротивление устройства газовому потоку при обеспечении технологической простоты процедуры изготовления, загрузки и замены слоев фильтрующего материала. Кроме того, применение данной конструкции устройства позволяет проводить удаление капельной жидкости из газовых потоков в компактных и простых по конструкции устройствах с весьма малыми габаритами и металлоемкостью и высокой надежностью при эксплуатации, что существенно расширяет возможности их практического применения.The application of the described method provides high efficiency for removing droplet liquid from gas streams, low hydraulic resistance of the device to gas flow while ensuring technological simplicity of the manufacturing process, loading and replacing layers of filter material. In addition, the use of this device design allows the removal of droplet liquid from gas streams in compact and simple in design devices with very small dimensions and metal consumption and high reliability during operation, which significantly expands the possibilities of their practical application.

Claims

1. The method of organizing the removal of droplet liquid from gas streams, including passing a cleaned gas stream through a device for removing droplet liquid from gas streams and using as a last device a sealed housing made in the form of a hollow cylindrical shell with covers, provided with a pipe for supplying a source gas stream , at least two nozzles for separate withdrawal of streams of purified gas and separated liquid, and at least one permeable for flows located inside the housing filter unit containing at least one layer of filtering coalescence material, characterized in that the housing of the device for removing droplet liquid from gas streams is additionally arranged located in the space in such a way that the angle of deviation of the plane of the layers of filter material from the vertical is not lower than the angle of outflow of the separated liquid and the filtering unit of the device is in the form of a support frame of a rectangular shape, the outer edges of the frame are hermetically attached to the inner surface of the cylinder shell of the housing and to the inner surfaces of the covers, while the filter unit of the device is placed parallel to the axis of symmetry of the housing and perpendicular to the housing covers.

2. The method according to claim 1, characterized in that the housing is performed comprising an external support structure configured to arrange the housing of the device during operation so that the angle of deviation of the plane of the layers of filter material from the vertical is not lower than the angle of outflow of the separated liquid.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the source gas supply pipe is additionally provided with a distribution element for damping the kinetic energy of the stream.

4. The method according to claim 3, characterized in that the distribution element of the source gas supply pipe is made in the form of an elliptical reflector.

5. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the filter unit is made in the form of a rectangular support frame containing plates of porous-cellular metal or alloy, or a combination thereof with other filter materials.

6. A device for removing droplet liquid from gas streams, including a sealed housing made in the form of a hollow cylindrical shell with covers, provided with a pipe for supplying a source gas stream, at least two pipes for separate output of streams of purified gas and separated liquid, and at least one located inside permeable to the flow filter block containing at least one layer of filter coalescent material, characterized in that the filter block is made in the form of a support frame of a rectangular shape s, the outer edges of which are sealingly attached to the inner surface of the cylindrical shell body and the inner surfaces of the covers, and arranged parallel to the axis of symmetry of the housing and perpendicular to the housing cover.

7. The device according to claim 6, characterized in that the housing is made containing an external supporting structure configured to arrange the housing of the device during operation so that the angle of deviation of the plane of the layers of filter material from the vertical is not lower than the angle of outflow of the separated liquid.

8. A device according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the source gas supply pipe further comprises a distribution element for damping the kinetic energy of the stream.

9. The device according to claim 8, characterized in that the distribution element of the source gas supply pipe is made in the form of an elliptical reflector.

10. The device according to any one of paragraphs.6 and 7, characterized in that the filter unit is made in the form of a support frame of a rectangular shape containing plates of porous-cellular metal or alloy, or a combination thereof with other filter materials.