Повышение эффективности сверхзвуковой сепарации текучей среды за счет инжекции распыляемого материала

006303 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу повышения эффективности сепарации текучей среды в сверхзвуковом сепараторе текучей среды посредством осуществления инжекции распыляемого материала в поток текучей среды с целью активации зарождения крупных капель жидкости и (или) твердых частиц. Уровень техники Подобный способ известен из опубликованного японского патента JP2017921. Согласно указанному известному способу осуществляют инжекцию затравки в циклонный сепаратор текучей среды, в котором текучая среда ускоряется до сверхзвуковой скорости, благодаря чему она охлаждается, в результате чего происходят конденсация и (или) кристаллизация одного или нескольких компонентов текучей среды, представляющей собой, по существу, газообразную многокомпонентную смесь. Инжекцию затравки осуществляют ниже по потоку относительно сужающегося участка ускорительной секции с целью активации зарождения крупных капель жидкости и (или) твердых частиц в потоке текучей среды, в котором возникает вихревое движение, инициирующее разделение первичного потока, обедненного способными конденсироваться веществами, и вторичного потока, обогащенного способными конденсироваться веществами. В известном способе затравка восстанавливается методом осаждения, а это указывает на то, что затравка представляет собой порошок, состоящий из твердых частиц. Состав этих частиц в описании этого способа не уточняется. Способ, указываемый в ограничительной части п.1 формулы настоящего изобретения, известен из патента США 4 141 701. Согласно этому известному способу поток загрязненного воздуха ускоряют до сверхзвуковой скорости, после чего в ускоренном воздушном потоке с целью удаления из воздуха загрязняющих веществ распыляют капельки воды. В немецкой заявке на патент 10040015 раскрывается применение капелек, содержащих поверхностно-активный агент, с целью удаления загрязняющих веществ из газа. Целью настоящего изобретения является создание способа, при реализации которого осуществляют инжекцию распыляемого материала в сверхзвуковой поток текучей среды, причем распыляемый материал представляет собой твердые или жидкие частицы и (или) капельки, состав и (или) электрическая полярность которых способствуют дополнительному повышению эффективности сепарации, обеспечиваемой сверхзвуковым сепаратором текучей среды. Сущность изобретения Способ повышения эффективности выделения жидких и (или) твердых компонентов из сверхзвукового потока многофазной текучей среды согласно настоящему изобретению содержит стадию инжекции распыляемого материала, представляющего собой поверхностно-активный углеводородный состав, в поток текучей среды. Предпочтительно, чтобы поверхностно-активный углеводородный состав преимущественно включал в себя углеводороды, имеющие углеродное число в пределах от 1 до 16. Кроме того, предпочтительно, чтобы распыляемый материал содержал электрически заряженные капельки и (или) частицы. В этом случае предпочтительно, чтобы сепаратор текучей среды содержал сепарационную секцию,по меньшей мере одна стенка которой электрически заряжена с такой электрической полярностью, которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек и (или) частиц. Сепаратор может содержать щелевидное дросселирующее устройство для потока, в котором происходит ускорение потока движения текучей среды до сверхзвуковой скорости, щелевидную сепарационную секцию, расположенную ниже по потоку текучей среды относительно упомянутого дросселирующего устройства для потока, и инжекционную трубку для распыляемого материала, через которую осуществляют инжекцию распыляемого материала, содержащего электрически заряженные капельки и (или) частицы, во внутреннюю полость сепаратора, при этом внутренняя поверхность одной из стенок щелевидной сепарационной секции имеет такую электрическую полярность, которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек и (или) частиц. Предпочтительно, чтобы щелевидная сепарационная секция имела верхнюю и нижнюю стенки,причем нижняя стенка имела бы такую электрическую полярность, которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек, а верхняя стенка имела бы такую электрическую полярность, которая одинакова по своему знаку с полярностью заряженных электричеством капелек и(или) частиц. В альтернативном варианте своего исполнения сепаратор может представлять собой циклонный сепаратор, содержащий трубчатую ускорительную секцию, расположенную выше по потоку текучей среды, трубчатую секцию, расположенную в середине по потоку текучей среды, и, находясь в которой, поток текучей среды приобретает вихревое движение, а также сепарационную секцию, расположенную ниже по потоку текучей среды и имеющую кольцевой наружный выпускной канал, в котором собираются компоненты текучей среды, обогащенные способными конденсироваться веществами, и трубчатый внутренний выпускной канал, в котором собираются компоненты, обедненные способными конденсиро-1 006303 ваться веществами, при этом инжекцию распыляемого материала осуществляют во внутреннюю полость циклонного сепаратора в таком месте, которое находится ниже по потоку текучей среды относительно сужающегося участка ускорительной секции. Перечень фигур чертежей Сущность изобретения поясняется более подробно в приведенном здесь ниже описании на примерах его осуществления при рассмотрении прилагаемых чертежей, на которых фиг. 1 - схематическое трехмерное изображение сверхзвукового сепаратора текучей среды, содержащего щелевидные ускорительную секцию для текучей среды и сепарационную секцию для текучей среды; фиг. 2 - представленный в разрезе схематический продольный вид циклонного сепаратора текучей среды, в котором осуществляют инжекцию распыляемого материала с целью повышения эффективности сепарации текучей среды. Осуществление изобретения Как видно из фиг. 1, сверхзвуковой сепаратор текучей среды содержит щелевидную ускорительную секцию 1 и щелевидную сепарационную секцию 2, которые расположены между профилированными верхней и нижней стенками соответственно 3 и 4, а также находятся при этом между парой вертикальных боковых стенок (не показаны). Профилированные стенки 3 и 4 определяют собой сужающийся участок 5, где поток 6 многокомпонентной, по существу, газообразной текучей среды ускоряется до сверхзвуковой скорости, благодаря чему она расширяется и охлаждается, а также сепарационную секцию 7, расположенную ниже по потоку текучей среды относительно сужающейся части 5, где сконденсировавшиеся компоненты отделяются от продолжающих все еще оставаться в газообразном состоянии компонентов. Через мелкие отверстия 10 в инжекционной трубке 9 для распыляемого материала 8, которая расположена сразу же ниже по потоку текучей среды относительно самого узкого места в проходе из ускорительной секции 1, осуществляется инжекция распыляемого материала, представляющего собой поверхностно-активный агент, внутрь щелевидной сепарационной секции 2. Инжекционная трубка имеет положительный электрический потенциал и поэтому капельки поверхностно-активного агента также имеют положительный потенциал. Нижняя профилированная стенка 4 имеет отрицательный электрический потенциал в пределах зоны расположения сепарационной секции 7. Капельки поверхностно-активного агента и представляют собой те ядра, вокруг которых компоненты, способные конденсироваться, образуют капли и (или) твердые частицы, причем эти капли и (или) твердые частицы также будут получать положительный электрический потенциал. Таким образом, сконденсировавшиеся капли и (или) твердые частицы также приобретают положительный электрический потенциал и будут притягиваться к нижней стенке 4, которая имеет отрицательный электрический потенциал. Эти капли и (или) частицы будут скапливаться все вместе, образуя жидкостную пленку или шламообразную массу на поверхности нижней стенки 4, причем эта пленка может постепенно стекать в выполненный в виде щели нижний выпускной канал 12 для текучей среды, обогащенной способными конденсироваться веществами, тогда как обедненные способными конденсироваться веществами, но все еще продолжающие оставаться в газообразном состоянии компоненты направляются в выполненный в виде щели верхний выпускной канал 13, который отделен от упомянутого нижнего выпускного канала 12 при помощи делителя потоков 15. На фиг. 2 показан циклонный сепаратор текучей среды, который содержит ускорительную секцию 20, расположенную выше по потоку текучей среды, где поток 23 текучей среды, ускоряясь, приобретает сверхзвуковую скорость, благодаря чему текучая среда расширяется и охлаждается, трубчатую секцию 21, расположенную в середине по потоку текучей среды и содержащую одно или же несколько крыльев 22, которые придают вихревое движение сверхзвуковому потоку текучей среды, а также сепарационную секцию 25, расположенную ниже по потоку текучей среды, где трубчатый обнаружитель 26 вихревого движения отделяет центральный газовый поток 27, обедненный способными конденсироваться веществами, от кольцевого потока 28, обогащенного способными конденсироваться веществами. С помощью инжекционной трубки 30, пропущенной сквозь ускорительную секцию, осуществляется инжекция распыляемого материала 31, представляющего собой поверхностно-активные низшие углеводороды, через имеющиеся в трубке мелкие отверстия 32 внутрь сепаратора. Трубка 30 имеет положительный электрический потенциал и поэтому инжектируемый распыляемый материала, а также все капельки и (или) частицы, которые конденсируются и (или) кристаллизуются вокруг ядер, в качестве которых служат частицы распыляемого материала 31, тоже имеют положительный потенциал. Внутренняя поверхность трубчатой секции 21, расположенной в середине по потоку текучей среды, а также сепарационной секции 25, расположенной ниже по потоку текучей среды, имеют отрицательный электрический потенциал, благодаря чему положительно заряженные капельки и (или) частицы притягиваются к наружной периферии внутренней полости сепаратора, где они коалесцируются, образуя при этом жидкостную пленку или же шламообразную массу, которая постепенно стекает по внутренней поверхности корпуса сепаратора и попадает в кольцевое выпускное отверстие 33 для компонентов, обогащенных способными конденсироваться веществами.-2 006303 Инжекция поверхностно-активного распыляемого материала, которая предпочтительно осуществляется через электрически заряженную инжекционную трубку 30, предназначенную для инжекции распыляемого материала, а также применение сепарационной секции, внутренняя поверхность которой имеет электрический потенциал, противоположный по своему знаку тому потенциалу, который имеет инжекционная трубка 30, предназначенная для инжекции распыляемого материала, в значительной степени способствуют повышению эффективности сепарации текучей среды, обеспечиваемой сверхзвуковым сепаратором текучей среды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ повышения эффективности выделения жидких и(или) твердых компонентов из потока многофазной текучей среды, пропускаемой через сепаратор текучей среды, в котором происходит ускорение потока движения текучей среды до сверхзвуковой скорости, благодаря чему она расширяется и охлаждается, в результате чего происходит конденсация и(или) кристаллизация одного или нескольких из ее компонентов, способных конденсироваться, при реализации которого предусматривается осуществлять инжекцию распыляемого материала в поток текучей среды, отличающийся тем, что распыляемый материал представляет собой поверхностно-активный углеводородный состав. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхностно-активный углеводородный состав преимущественно включает в себя углеводороды, имеющие углеродное число в пределах от 1 до 16. 3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что распыляемый материал содержит электрически заряженные капельки и (или) частицы. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что сепаратор текучей среды содержит сепарационную секцию, по меньшей мере одна стенка которой электрически заряжена с такой электрической полярностью,которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек и(или) частиц. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сепаратор содержит щелевидное дросселирующее устройство для потока, в котором происходит ускорение потока движения текучей среды до сверхзвуковой скорости, щелевидную сепарационную секцию, расположенную ниже по потоку текучей среды относительно упомянутого дросселирующего устройства для потока, и инжекционную трубку для распыляемого материала, через которую осуществляют инжекцию распыляемого материала, содержащего электрически заряженные капельки и(или) частицы, во внутреннюю полость сепаратора, при этом внутренняя поверхность одной из стенок щелевидной сепарационной секции имеет такую электрическую полярность, которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек и(или) частиц. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что щелевидная сепарационная секция имеет верхнюю и нижнюю стенки, причем нижняя стенка имеет такую электрическую полярность, которая противоположна по своему знаку полярности заряженных электричеством капелек, а верхняя стенка имеет такую электрическую полярность, которая одинакова по своему знаку с полярностью заряженных электричеством капелек и(или) частиц. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепаратор представляет собой циклонный сепаратор, содержащий трубчатую ускорительную секцию, расположенную выше по потоку текучей среды, трубчатую секцию, расположенную в середине по потоку текучей среды, и, находясь в которой, поток текучей среды приобретает вихревое движение, а также сепарационную секцию, расположенную ниже по потоку текучей среды и имеющую кольцевой наружный выпускной канал, в котором собираются компоненты текучей среды, обогащенные способными конденсироваться веществами, и трубчатый внутренний выпускной канал, в котором собираются компоненты, обедненные способными конденсироваться веществами, при этом инжекцию распыляемого материала осуществляют во внутреннюю полость циклонного сепаратора в таком месте, которое находится ниже по потоку текучей среды относительно сужающегося участка ускорительной секции. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент представляет собой органическое поверхностно-активное вещество. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что органическое поверхностно-активное вещество содержит молекулы, имеющие полярную головную часть и неполярную хвостовую часть.