Главная страница » Технологии фильтрации

Технологии фильтрации

Гидромеханические процессы

1. Фильтры-коалесцеры

В настоящее время фильтры-коалесцеры широко применяются в установках систем очистки природного, транспортируемого, попутного нефтяного газов, в установках систем очистки топливного, импульсного и буферного газов, а также в установках систем очистки сжатого воздуха и других технических газов.

Фильтры-коалесцеры предназначены для тонкой очистки жидких и газообразных сред от механических частиц и капельной жидкости. В корпус фильтра-коалесцера устанавливаются нерегенерируемые, сменные фильтрующие элементы (картриджи) коалесцентного типа.

В фильтрах-коалесцерах очистка среды от жидких примесей происходит благодаря способности фильтрующего элемента коалесцировать (объединять) жидкие аэрозольные частички мельчайшего диаметра от 0,3 мкм в более крупные с последующим накоплением и удалением жидкости через дренажную систему фильтра.

В газовых фильтрах-коалесцерах модели VGC происходит удаление жидких примесей из потока газа, а также одновременное удержание механических примесей в пространстве материала фильтрующего элемента.

В жидкостных фильтрах-коалесцерах моделей SW и V происходит удаление различных жидких примесей из потока очищаемой жидкости.

Фильтрующие элементы коалесцентного типа разработаны для систем очистки жидких и газообразных сред, где требуется высокоэффективная очистка от жидких и твердых примесей.

В общем случае, процесс фильтрации осуществляется за счет следующих механизмов осаждения частиц на препятствиях, а именно: касание (зацепление), отсеивание (отсев, ситовой эффект), инерционный захват, гравитационное и диффузионное осаждение и электростатическое взаимодействие. Осажденные в объеме фильтрующего материала или накопленные на его поверхности частицы служат для вновь поступающих частиц составным элементом фильтрующей среды, повышающим степень очистки. По мере накопления частиц газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается, что приводит к замене фильтроэлементов.

При улавливании только жидких частиц фильтр работает с постоянным сопротивлением в стационарном режиме саморегенерации (самоочищения). Высокодисперсная взвесь масла или влаги, содержащаяся в газе, улавливается при огибании аэрозольным потоком препятствий, образованных на его пути структурными элементами пористого слоя. По мере прохождения очищаемого потока через несколько слоев фильтрующего материала с последовательно увеличивающимися порами частицы масляно-воздушного тумана увеличиваются в размерах до капельной величины и перемещаются внутри слоя и по наружной поверхности вниз под действием силы тяжести, а также при протекании газового потока и капиллярных сил.

В зависимости от требуемой степени очистки газа ООО «Омни технологии» осуществляет поставку и оснащает фильтры-коалесцеры фильтрующими элементами необходимой конфигурации и требуемой эффективности очистки.

2. Центробежное фильтрование

Фильтры с фильтрующими элементами циклонного типа

Системы очистки c фильтрующими элементами циклонного типа модели VCT предназначены для очистки транспортируемого газа от твердых частиц и капельной жидкости на компрессорных станциях магистральных трубопроводов.

Отличительная особенность конструкции фильтра — установка секции фильтрующих элементов циклонного типа, которая представляет собой комплект из циклонных фильтрующих элементов, вертикально вваренных между двумя мембранами.

Процесс отделения примесей от газа происходит в секции фильтрующих элементов циклонного типа фильтра за счет действия на частицы центробежных сил, создаваемых внутри циклонных элементов.

Поток очищаемого газа через входной патрубок поступает в секцию циклонных фильтрующих элементов, перераспределяется между ними, и далее поступает в циклонные части фильтрующих элементов, где получает вращательное движение. Под действием центробежной силы нежелательные жидкие и механические примеси отбрасываются к стенкам циклонной части фильтрующего элемента, осаждаются в нижней дренажной камере, двигаясь вместе с вращающимся потоком, откуда в дальнейшем удаляются принудительно оператором или автоматически. Чистый газ выходит из выхлопных трубок циклонных фильтроэлементов, и далее выводится из корпуса фильтра через выходной патрубок.

 

3. Инерционно-центробежное фильтрование

Сепарационная система СВП

В данной системе очистки газа реализованы два метода фильтрации: инерционное фильтрование в ступенчатом сепарационном устройстве сепаратора вторичного потока и центробежное фильтрование в завихрителе жидкостного сепаратора.

Описание и принцип действия

Первая ступень очистки – сепаратор вторичного потока

Отличительной особенностью конструкции сепаратора является установка внутри корпуса ступенчатого сепарационного устройства, встроенного в концентратор (2).

Поток очищаемого газа входит в сепаратор и, проходя через диффузорный насадок «труба Вентури» (1), попадает в концентратор (2). В концентраторе входящий поток газа с загрязнениями разделяется на два потока: очищаемый основной поток (ОП) и вторичный поток (ВП).

Проходя между пластинами сепарационного устройства, основной поток несколько раз меняет свое направление движения. При этом твердые частицы и капельная жидкость (аэрозоли) с низким поверхностным натяжением (<50-60 мН/м – гликоли, ингибиторы коррозии, углеводороды и масла) соударяются с пластинами и, отскакивая, попадают во вторичный поток газа. Напротив, жидкие частицы (аэрозоли) с высоким поверхностным натяжением (>50-60 мН/м – вода, масла, конденсат, смолы) укрупняются при соударении с пластинами (эффект коалесценции) и дрейфуют до конца пластин при прохождении основного потока через сепарационное устройство. Далее основной поток с укрупненными частицами поступает в жидкостной сепаратор.

Вторичный поток, в котором сконцентрированы твердые и жидкие частицы, составляет от 1 % до 10 % от основного потока. При прохождении вторичного потока через концентратор, происходит постепенное его отделение от основного потока и далее он поступает по дренажному трубопроводу (3) в емкость для сбора твердого осадка (отстойник). Из-за низкой скорости газа твердые частицы, а также частицы капельной жидкости с низким поверхностным натяжением, отделяются от газового потока и осаждаются уже в первой секции отстойника.

Проходя через вторую секцию отстойника, вторичный поток отклоняется за счет установленных по ходу течения потока дефлекторных пластин (4), что улучшает процесс осаждения частиц внутри емкости.

Очищаемый вторичный поток газа с возможными унесенными частицами проходит через выходной патрубок отстойника (5) и снова поступает в сепаратор вторичного потока по трубопроводу (6). Рециркуляция вторичного потока в основной поток осуществляется за счет установки перед концентратором диффузорного насадка «трубы Вентури», что способствует снижению давления на входе, а следовательно, увеличению скорости и расхода газа через него. Далее объединенный поток газа снова проходит через концентратор.

 

Вторая ступень очистки – жидкостной сепаратор

Далее основной поток очищаемого газа с укрупненными частицами жидкости поступает в жидкостной сепаратор, где ускоряется в тангенциальном направлении за счет установленного в корпусе сепаратора неподвижного завихрителя (7). При этом укрупненные аэрозольные частицы получают вращение в зоне лопастей завихрителя и под действием центробежной силы отбрасываются к внутренним стенкам сепаратора. Отсепарированные аэрозольные частицы проходят через систему желобов установленной внутри корпуса сепаратора перфорированной трубы (8) и удаляются по дренажному трубопроводу (9) в емкость сбора жидкости.

Далее очищенный поток газа проходит через выходную систему лопастей завихрителя, где формируется практически свободный от вихрей/разрывов поток газа. Полностью очищенный от капельной жидкости и твердых частиц поток газа поступает в выходной патрубок жидкостного сепаратора.

Преимущества системы СВП:

  1. Компактная конструкция трубного сепаратора способствует относительно простой установке в существующие трубопроводы.
  2. Возможность очистки емкостей для сбора осадка без остановки процесса.
  3. Высокая фракционная степень очистки примесей в широком диапазоне работы системы.
  4. Степень очистки газа соответствует степени очистки природного газа, которая достигается при использовании высокоэффективных фильтрующих элементов.
  5. Система не требует обслуживания в течение длительного периода времени, поскольку является самоочищаемой.
  6. Относительно низкие и постоянные потери давления в системе, которые зависят только от плотности среды и потока.

Улучшенная конструкция сепаратора особенно пригодна при очистке сред в условиях самовоспламенения.

4. Массообменные процессы

Сепараторы с регулярными насадками

Предлагаемые конструкции аппаратов с регулярными насадками предназначены для проведения тепломассобменных и сепарационных процессов в системе «газ-жидкость» в газовой промышленности.

В частности, для более тонкой очистки природного и технологического газа от капельной жидкости и твердых частиц, после стандартных пылеуловителей «старых» конструкций для второй ступени очистки разработаны оригинальные конструкции фильтров-сепараторов различных модификаций, с установленными регулярными насадками и фильтрующими элементами.

Фильтр-сепаратор с регулярными насадками конструктивно включает в себя:

  • узел предварительной инерционной сепарации газа от жидких и механических примесей
  • узел фильтрации газа от механических примесей и коалесценции капель жидкости
  • узел окончательной сепарации коллоидного раствора

В фильтре-сепараторе обычной конструкции капли жидкости, укрупнившиеся внутри фильтрующего патрона, частично дробятся и снова уносятся с ускорившимся потоком газа. Далее, попадая вместе с потоком на вторую ступень очистки, где обычно установлены отбойные перегородки или проволочные сетки, капли тумана и твердые частицы размером менее 8-10 мкм не задерживаются должным образом, поэтому часть капельной жидкости и пыли уносится с потоком газа из сепаратора.

В разработанном фильтре-сепараторе газ сначала проходит через сепарирующую секцию (узел предварительной сепарации), затем через секцию с фильтрующими патронами и далее поступает в секцию с регулярными насадками, рассчитанную на низкую скорость газа.

Работа последней секции основывается на механизме абсорбции, когда участвуют две фазы — жидкая и газовая — и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую.

При подаче абсорбента во входной трубопровод происходит сепарация и взаимодействие (массобмен) абсорбента и потока газа в противотоке на регулярной насадке. Массобмен между газом и жидкостью на поверхности регулярной насадки происходит в пленочном режиме.

Регулярные насадки отличаются упорядоченной ориентацией отдельных структурообразующих элементов в пространстве. Гофрирование пластин насадки, рифление и наличие обратновогнутых элементов способствуют турбулизации жидкостной пленки, увеличивая тем самым поверхность контакта соприкасающихся фаз — газа и жидкости вследствие ее интенсивного обновления.

Такая конструкция фильтра позволяет практически полностью удалить из потока газа твердые и жидкие примеси, а также свободную жидкость и укрупнившиеся частицы. Эффективность процесса очистки газа от капельной жидкости достигается за счет повышения улавливающей способности насадки и улучшения условий отвода уловленной жидкости.

Применяемая насадка предназначена также для осушки природного и нефтяного газов жидкими сорбентами, а также для регенерации водных растворов гликолей.