Газоцентробежная сепарация жидкой фазы

Abstract

Сепарация жидких и твердых частиц из газового потока является составной частью многих технологических процессов в химической, пищевой, нефтехимической, микробиологической, энергетической и других отраслях промышленности. Процессы сепарации газожидкостных потоков имеют важное значение при массообмене, выпарке, ректификации, мокрой очистке газа, промысловой подготовке добываемого природного газа. В этих процессах определяющим фактором является движение частиц в сплошной газовой среде. В массообменных аппаратах межтарельчатый унос снижает эффективность массопередачи, а унос между аппаратами нарушает работу технологических установок в целом. Сепарационные устройства применяются на всех этапах получения и переработки углеводородов. Процесс сепарации зависит от множества факторов: конструкции сепарирующих устройств и режимов их работы; содержания твердой или жидкой фазы в основном потоке и их дисперсного состава; физических свойств разделяющихся фаз и т. д. Математическое моделирование движения фаз в закрученном потоке с учетом основных факторов позволяет более точно оценить эффективность процесса разделения. Отлично выполненная сепарация позволяет уменьшить эксплуатационные затраты и повышает качество товарной продукции. В данной работе рассмотрены силы, действующие на сферическую частицу в закрученном газовом потоке. Составлена математическая модель процесса сепарации в газожидкостных потоках, позволяющая определить минимальный размер улавливаемых капель с учетом изменения конструктивных, технологических и реологических параметров. Экспериментальным методом определен дисперсный состав сепарирующих частиц и описано распределение их объемов. Выполнена оценка степени сепарации. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сепараторов.

Separation of liquid and solid particles from a gas stream is an integral part of many technological processes in chemical, food, petrochemical, microbiological, energy and other industries. Separation processes of gas-liquid streams are of great importance in mass transfer, evaporation, rectification, wet gas purification, field treatment of produced natural gas. In these processes the motion of particles in a continuous gas medium is the determining factor. In mass-exchange apparatuses inter-plate drift reduces the efficiency of mass transfer, and drift between apparatuses disrupts the operation of technological units as a whole. Separation devices are used at all stages of hydrocarbon production and processing. The separation process depends on many factors: the design of separation devices and their operation modes, the content of solid or liquid phases in the main flow and their disperce composition, physical properties of the separating phases, etc. Mathematical modeling of the movement of phases in the swirling flow taking into account the main factors allows a more accurate assessment of the efficiency of the separation process. Qualitatively performed separation allows to reduce operating costs and improves the quality of commercial products. In this paper, the forces acting on a spherical particle in a swirling gas flow are considered. A mathematical model of the separation process in gas-liquid streams is developed, which allows to determine the minimum size of captured droplets taking into account changes in design, technological and rheological parameters. The disperse composition of separating particles is determined by the experimental method and the distribution of their volumes is described. The degree of separation is estimated. The obtained results can be used in the design of separators.