В химической инженерии сепаратор пара и жидкости — это устройство, используемое для разделения смеси пара и жидкости на составляющие ее фазы . Он может быть вертикальным или горизонтальным сосудом и может действовать как двухфазный или трехфазный сепаратор.
Парожидкостный сепаратор также может называться испарительным барабаном , промежуточным котлом , выбивным барабаном или выбивным горшком , всасывающим барабаном компрессора, всасывающим скруббером или впускным барабаном компрессора или вентиляционным скруббером. При использовании для удаления взвешенных капель воды из потоков воздуха его часто называют демистером .
В парожидкостных сепараторах гравитация используется для того, чтобы более плотная жидкость (текучая среда) оседала на дно сосуда, откуда она отводится, а менее плотная жидкость (пар) отводится из верхней части сосуда. [1] [2] [3] [4]
В условиях низкой гравитации , таких как космическая станция , обычный сепаратор жидкости не будет работать, поскольку гравитация не может быть использована в качестве механизма разделения. В этом случае необходимо использовать центробежную силу во вращающемся центробежном сепараторе , чтобы направить жидкость к внешнему краю камеры для удаления. Газообразные компоненты мигрируют к центру.
Входной диффузор снижает скорость и распределяет поступающую смесь по всему поперечному сечению сосуда. [5] Сетчатая прокладка в верхней части сосуда способствует разделению и предотвращает унос жидкости с паром. Прокладка или туманный мат улавливает увлекаемые капли жидкости и позволяет им объединяться до тех пор, пока они не станут достаточно большими, чтобы упасть через восходящий поток пара на дно сосуда. [5] Лопастные блоки и циклонные сепараторы также используются для удаления жидкости из выходящего пара. [5]
Газовыпускное отверстие может быть окружено вращающимся сетчатым экраном или решеткой, так что любая жидкость, которая приближается к выходному отверстию, ударяется о решетку, ускоряется и выбрасывается из выходного отверстия.
Пар проходит через газовыпускное отверстие с расчетной скоростью, которая сводит к минимуму унос любых капель жидкости в пар при выходе из сосуда.
Вихревой сепаратор на выходе жидкости предотвращает образование вихрей и попадание пара в выход жидкости. [5]
Сепаратор эффективен только до тех пор, пока внутри камеры есть паровое пространство. Сепаратор может выйти из строя, если смешанный вход переполнен материалом подачи или слив жидкости не может справиться с объемом собираемой жидкости. Поэтому сепаратор можно объединить с каким-либо другим механизмом измерения уровня жидкости, таким как смотровое стекло или поплавковый датчик . Таким образом, можно регулировать как поток подачи, так и поток слива, чтобы предотвратить перегрузку сепаратора.
Вертикальные сепараторы обычно используются, когда соотношение газ-жидкость высокое или объемы газа большие. Горизонтальные сепараторы используются, когда задействованы большие объемы жидкости. [5]
Парожидкостный сепаратор может работать как 3-фазный сепаратор с двумя несмешивающимися жидкими фазами разной плотности. Например, природный газ (пар), вода и нефть/конденсат. Две жидкости оседают на дне сосуда, а нефть плавает на воде. Предусмотрены отдельные выходы для жидкости. [5]
Подаваемым в сепаратор пара и жидкости материалом может также быть жидкость, которая частично или полностью превращается в пар и жидкость при поступлении в сепаратор.
Слаг -кетчер — это тип сепаратора пара и жидкости, который способен принимать большой приток жидкости в случайные моменты времени. Обычно он находится в конце газопроводов, где конденсат может присутствовать в виде жидких пробок. Обычно это горизонтальный сосуд или ряд труб большого диаметра. [5]
Жидкостная емкость сепаратора обычно определяется временем пребывания жидкости в сосуде. Некоторые типичные времена пребывания показаны ниже. [5]
Парожидкостные сепараторы широко используются во многих отраслях промышленности и областях применения, таких как:
В холодильных системах часто используется смесь жидкости и газа, но механический газовый компрессор не переносит жидкость.
Некоторые типы компрессоров, такие как спиральный компрессор, используют непрерывно сокращающийся объем сжатия. После того, как жидкость полностью заполнит этот объем, насос может либо остановиться и перегрузиться, либо камера насоса может быть деформирована или иным образом повреждена жидкостью, которая не может поместиться в меньшее пространство.