Очистка газов от жидкой и твердой дисперсных фаз

 

Очистку газа от дисперсной фазы (механических частиц, капелек конденсата и воды) проводят с помощью различных сепарационных устройств. В зависимости от дисперсного состава и требований на очистку газа применяют различные по эффективности и конструкции сепарационные устройства, которые по принципу действия делятся на гравитационные, инерционного типа (насадочные), центробежные и фильтрующие. В большинстве случаев сепарационные устройства объединяют в себе несколько из этих принципов.

Гравитационные сепараторы. Они бывают различных конструкций (горизонтальные, вертикальные, шаровые). Однако общим для них является наличие отстойной (осадительной) камеры, где идет отделение дисперсных частиц под действием силы тяжести. Внизу сепаратора имеется встроенный или вынесенный сборник улавливаемой пыли или жидкости. Такой тип сеператоров обычно используется первым по ходу очистки газа, который на этом участке содержит наибольшее количество капель жидкости, а конкретная конструкция сеператоров выбирается с учетом таких факторов, как производительность по газу, давление, наличие в газе механических примесей, требуемая степень очистки и др.

Инерционные сепараторы насадочного типа представляют собой аппараты, заполненные насадкой с развитой поверхностью контакта фаз (от 10 до 500 м²/м³). Улавливание капель происходит за счет их ударения о поверхность насадки и резких многократных поворотов потока газа в каналах насадки.

В качестве насадок применяют кольца Рашига, многослойные жалюзи из пластин или уголков, а также сетчатые пакеты из рукавной, вязаной чулочной вязкой сетки из проволоки (d = 0,25 мм). Степень удаления капель жидкости такими сепараторами может достигать 99 %.

Данные сепараторы работают следующим образом: газ, двигаясь вертикально снизу вверх, огибает насадку, и за счет инерционных сил и сил трения из него выделяются капли жидкой фазы, стекающие вниз аппарата (в сборник). Так как жидкость стекает вниз аппарата на встречу потока газа, то при определенной скорости газа может произойти остановка течения пленки жидкости (зависание жидкости и захлебывание насадки). Скорость газа, при которой наступает это явление, называется критической (W _кр.).

Обычно рабочую скорость газа принимают равной 0,5–0,85 от W _кр. Для сетчатых сепараторов W _кр в 1,5–2 раза выше, чем для жалюзийных. Обычно их используют для окончательной очистки газа и устанавливают на концевых участках ступени очистки газа.

Центробежные сепараторы. В них для отделения дисперсных частиц используют центробежную силу, возникающую в предварительно закрученном потоке газа. При этом, чем выше скорость закрутки и меньше радиус закрученного потока, тем выше эффективность сепаратора.

Существует 2 типа центробежных сепараторов – циклонные и прямоточные. В первом случае поток газа входит в сепаратор тангенциально и завихряется вокруг центральной трубы. Очищенный газ отводится сверху, а жидкость под действием центробежной силы отбрасывается к корпусу и стекает в сборник. Эффективность таких сепараторов 90–95 %.

Фильтрующие сепараторы предназначены для окончательной тонкой очистки газа от дисперсных включений (d = 0,5–10 мкм). В качестве фильтрующего материала используют стекловолокно.

Для очистки углеводородных газов от механических примесей используют также электрофильтры, действие которых основано на ионизации молекул газа. Образующиеся ионы двигаются в электрическом поле к противоположно заряженным электродам. При этом отрицательно заряженные ионы передают заряд пылинкам и увлекают их к осадительным электродам, где они разряжаются и оседают. Степень очистки 90–98 %.

Помимо сухой очистки, для удаления мехпримесей из УГ используют и так называемую мокрую очистку, основанную на контакте запыленного газа с жидкостью, которая и удерживает частицы пыли. Ее проводят в скрубберах, мокрых циклонах, промывательных аппаратах, барботерах. В таких аппаратах степень очистки составляет 80–90 %, а для пенных барботеров она достигает 98–99 % (для частиц диаметром более 5 микрон).