NO20130908A1 - Dynamisk syklonseparator, med en aksial strommning og som har en variabel konfigurasjon - Google Patents

Abstract

Dynamisk syklonseparator, med en aksial strømning, som har en variabel konfigurasjon og rørformet struktur (1) bestående av: - virvelgenererende midler (2) som har en variabel konfigurasjon, med en sentral støtte (3) og et flertall av aksiale finner (4) som har en regulerbar skråstilling; - en sentral støtte (3) som har en spissbueformet konfigurasjon som er slik at den definerer med den ytre rørformede struktur (1) en konvergerende- divergerende kanal hvori gass ekspanderer adiabatisk; - en rørformet porøs vegg (1b), i området med den maksimale hastigheten, for å fange partikler.

Description

DYNAMISK SYKLONSEPARATOR, MED EN AKSIAL STRØMNING OG SOM HAR EN VARIABEL KONFIGURASJON

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en dynamisk syklonseparator med en aksial strømning og variabel konfigurasjon.

Nærmere bestemt angår den foreliggende oppfinnelse feltet anlegg og utstyr for separasjon av gassholdige strømmer fra væsker, innfanget i dem, og fra kondenserbare gassholdige bestanddeler.

Enda mer spesifikt kan separasjonsinnretningen, formålet med den foreliggende oppfinnelse, brukes

i forskjellige trinn i behandling av naturgass, for dehydrering og / eller fjerning av valgte kondenserbare gassholdige komponenter som bidrar til å danne strømmen av naturgass.

Aksialstrømningssykloner blir normalt brukt i prosessindustrien for reduksjon av væske og partikkelformig fast stoff innblandet i en gasstrøm. I disse systemene er sentrifugalakselerasjonen overført til fluidet ved virvelgenerering omfattende et system bestående av en av finner, eller virvlere, som har en passende geometri. Disse virvelgenererende middelene er inneholdt i en vertikal separatortube. Gassen og partiklene går inn i det vertikale røret og strømmer oppover og passerer gjennom disse virvelgenererende midlene som overfører en betydelig sentrifugalkraft til fluidet. Partiklene presses mot veggene i røret og fjernes kontinuerlig gjennom et visst antall åpninger som ligger på veggene i røret og presses av gassen inn i et ringformet kammer hvor de separerte partiklene blir sendt mot et utløp.

Aksialstrømningssykloner er dimensjonert med semiempiriske projeksjonsligninger av typen:

hvor pGer gasstettheten og K en empirisk konstant som tillater den maksimale hastighet vG til gassen å bli funnet, og følgelig den maksimale behandlbare gasstrømsraten.

Ved den maksimale behandlbare gasstrømsraten er separasjonseffektiviteten lik 100 % for partikler med en større diameter med hensyn til en bestemt skjærediameter. Separasjonseffektiviteten avhenger både av strømningsraten, og dermed hastigheten av innløpsgassen, og også av fordelingen av partiklene som entrer separatoren.

I italiensk patentsøknad FI2006A000114 i navnet til TEA Sistemi, er for eksempel en aksialstrømningssyklon beskrevet i hvilken det er mulig å modifisere bevegelsesfeltet inne i strømmen ved å endre på vinkelen til hellingen av finnene til virvelgenereringsmidlene, for å opprettholde den samme separeringseffektiviteten innenfor et bredt spekter av strømningsrater og fordelinger av partikler i innløpsgassen.

Separasjonssystemet som er foreslått av kjent teknikk har noen begrensninger i effektiviteten i separasjonen av væskepartiklene, fremfor alt når fordelingen av den samme har dimensjoner i størrelsesorden mikrometer.

Ent objekt med den foreliggende oppfinnelsen er å forbedre egenskapene til aksialstrømningssyklonen med en variabel indre konfigurasjon, som beskrevet i ovennevnte patentsøknad, for å forbedre separasjonseffektiviteten, forbedre fjerningen av utvalgte kondenserbare forbindelser og tilpasse porøse midler for å fange og separere væskepartiklene.

For å overvinne de aktuelle ovennevnte begrensningene for aksialstrømningssyklon som har en variabel konfigurering til den kjente teknikken, foreslår foreliggende oppfinnelse, som er bedre beskrevet i de vedlagte krav og som er en integrert del av denne beskrivelsen, et rørformet konfigurasjonkarakterisertav et virvelgenererende middel, som fremstiller en optimalisert profil av legemet inne røret for å tillate den gassformige strømmen som kommer inn i røret og kommer i kontakt med de virvelgenererende midlene, som overfører en høy sentrifugalkraft til fluidet, gjennomgår en akselerasjon og påfølgende ekspansjon med en nedgang i temperatur til under kondensasjonsverdien av komponenten som skal separeres.

Videre, oppnås gjenvinning av de flytende partiklene fra veggen ved innføring av en porøs vegg i korrespondanse med høyhastighetsområdet, som tillater absorpsjon av væskepartiklene, selv om de har mikroskopiske dimensjoner, som kommer i kontakt med veggen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse vedrører således en dynamisk separasjonsinnretningen, sykloniske med en aksial strømning, med en variabel konfigurasjon og rørformet struktur, egnet for å forbedre flytendegjøringen og separeringen av en kondenserbar gass inne gassblandingen, som omfatter: a. virvelgenererende midler som har en variabel konfigurasjon, med en sentral støtte og et flertall aksiale finner som har en regulerbar vinkel for å formidle en variabel radial komponent til gasstrømningsraten;

b. en sentral støtte som har en spissbueformet konfigurasjon som er slik for å definere, med den ytre

rørformede strukturen, en konvergerende-divergerende kanal hvori gass, ved adiabatisk utvidelse, fører til kondensering av den kondenserbare valgte produktet, med den ytterligere produksjonen og / eller veksten av flytende partikler; c. en porøs vegg av den rørformede strukturen, tilsvarende til det maksimale hastighetsområdet, for å fange væskepartiklene, som når frem til veggen på grunn av virkningen av dreiningen som tilføres av det virvelgenererende middelet, og dens atskillelse fra gasstrømmen.

Den dynamiske syklonskilleanordningen med en aksialstrømning og en variabel konfigurasjon, formål med den foreliggende oppfinnelse, kan bli bedre illustrert med henvisning til figur 1, som representerer en illustrerende men ikke-begrensende utførelsesform av den samme.

Figur 1 beskriver en syklonanordning med en aksialstrømning og med en variabel konfigurasjon for reduksjon av væskepartiklene inneholdt i en gasstrøm og for kondenseringen av en valgt kondenserbar komponent. Anordningen omfatter en rørformet kanal 1, som består avtre deler la, lb og lc, inn i hvilket strømmen av gass som skal behandles er matet (gass strømmer fra topp til bunn i figuren) og virvelgenererende midler 2 egnet for å formidle en sentrifugalakselerasjon til gass-strømmen, som er tilstrekkelig for å presse partiklene mot veggen av kanalen.

Virvelgenereringsmidlene 2 er i det vesentligste plassert ved innløpet til den første delen av den rørformede kanalen la og består av en sentral støtte 3 som strekker seg koaksialt til kanalen 1, og et flertall aksiale finner 4 vinkelmessig jevnt fordelt (hvorav bare én er vist i figuren) som strekker seg fra støtten 3 for en viss del av den samme. Finnene er sammensatt av minst to deler, hvorav den ene vesentlig meridian 4a og en skråstilt del 4b med hensyn til aksen til kanalen. Den skrå delen 4b av hver finne er hengslet til den respektive vesentlige meridiane delen 4a ved hjelp av en del i plast / deformerbart materiale. Midler er tiltenkt for regulering av den skrå delen (ikke avbildet) i henhold til gasstrømningsraten og konsentrasjon og dimensjon av de flytende partiklene inne i strømmen av gass som skal behandles. Nevnte reguleringsmidler tillater vinkelutslag av delen 4b av finnen 4, som illustrert i figur 2 ved en stiplet eller heltrukket linje, fra dens normale stilling (en helling på 45 i forhold til det faste partiet 4a), til hellende posisjoner med vinkler større eller mindre enn 45

Den sentrale støtten 3 er slik at den har et spissbueformet konfigurasjon som, liggende inne i den første seksjon av røret la, genererer et ringformet konvergerende-divergerende kammer. Fluidblandingen ved utløpet fra det virvelgenererende middelet 2, passerer innenfor nevnte ringformede konvergende-divergende kammer, gjennomgår først en akselerasjon og deretter en progressiv ekspansjon av gassen som forårsaker et trykkfall og temperatursenkning som induserer kondensasjon av de valgte komponenter i gasstrømmen.

Veggen i den andre delen av den rørformede kanalen lb består av en porøs vegg i korrespondanse med endedelen av spissbuen, i området med maksimale hastighet. I korrespondanse med og eksternt til nevnte porøse veggen, er et ytre rør med en større diameter 5 festet koaksialt, for å avgrense, med den indre porøse veggen i den andre delen av røret lb, et ringformet kammer 6. En radiell åpning 7 er tenkt langs det ytre røret, for utslipp av den sekundære gasstrømningen, som følger med væsken som skal separeres gjennom den porøse veggen lb, og en aksiell åpning 8 for utslipp av strømmen av den separerte væsken.

Nedstrøms av det ringformede separasjonskammeret, tillater den tredje delen av det divergerende røret lc strømmen å bremses, slik for å omdanne den kinetiske energien til potensiell energi og som dermed gir en trykkgjenvinning.

Claims (3)

1. En dynamisk, syklonisk separator, med en aksial strømning, med en variabel konfigurasjon og rørformet struktur (1) omfattende: a. virvelgenererende midler (2) som har en variabel konfigurasjon, med en sentral støtte (3) og et flertall av aksiale finner (4) som har en regulerbar skråstilling for å gi en variabel radial komponent til gasstrømningsraten; b. en sentral støtte (3) som har en spissbueformet konfigurasjon som er slik for å definere med den ytre rørformede strukturen (1) en konvergerende-divergerende kanal i hvilken gassen, ved adiabatisk ekspandering, fører til kondensering av det valgte kondenserbare produktet, med den videre produksjonen og / eller veksten av flytende partikler; c. en porøs vegg (lb) av den rørformede strukturen, korresponderende med området med maksimale hastighet, for fangst av væskepartiklene, som når veggen på grunn av virkningen av rotasjonen som tilføres av de vridningsgenererende midlene, og separering av den samme fra den gassformige strømmen.

2. Anordningen ifølge krav 1, hvori den rørformet strukturen (1) omfatter tre deler, den første (la) egnet for å motta det sentrale legemet (3), den andre (lb) porøs, nedstrøms av den første delen, plassert korresponderende med område hvor gassen har den maksimale hastigheten, og den tredje (lc) nedstrøms av den andre delen, med en divergerende transversal seksjon, for nedbremsing av gassen.

3. Anordningen i henhold til krav 1 eller 2, hvori dent sentrale støtten (3) genererer det konvergerende-divergerende ringkammeret med den indre overflate til den første delen (la) av den rørformede strukturen (1).