Устройство для низкотемпературной сепарации газа
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (и) 612133
К ЛВтОРСКОМ СВИДИтВЛЬСтаЮ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09.06.76(21) 2370972/32-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Оиубликовано25.06 78 Ьюллетеиь ¹23
2 (51) М. Кл.
F25 Х 3/OR
301 245/12
Гоеударственннй комитет
Совета Мннистроа СССР ао делам иэооретеннй и открытий (5З) УДК 621 565 (088.8) (45) Дата онублпкования описания 26.05.78 (72) Автор изобретения
Л. М. Мильштейн (71) Заявитель
Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ
СЕПАРАЦИИ ГАЗА
Изобретение касается низкотемпературной конденсации и сепарации, например, уг« леводородного газа и может быть использовано в нефтяной, газоперерабатываюшей, газовой, нефтехимической н других отраслях промышленности, Известно устройство для сепарации гаэожидкостного потока, например, центробежного типа, состояшее иэ цилиндрического корпуса, патрубков для ввода разделяемой среды и вывода продуктов разделения и гаэораспределительного устройства с завихрительными лопатками (1).
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности дополнительно- 15
ro охлаждения и конденсации газа, в связи с чем затрачивается дополнительная энергия и требуются сложные холодильные или детандерные устройства перед сепаратором, 20
Известно также устройство для низкотемпературн ой обработки при р о дн эгo газа, содержашее заключенный в теплоизолированный корпус центробежный сепаратор с 25
2 сопловым аппаратом на входе, выполненный в виде последовательно соединенных конусов с диффузорами-отделителями жидкой фазы, на выходе из которого для торможения и вывода готового продукта установлен конфузор (2).
Такое устройство является наиболее близким к предложенному по технической сушности и достигаемому результату.
В известном устройстве происходит сверхзвуковое расширение газа и его конденсация за счет понижения температуры в сверхзвуковом потоке, Однако конденсация в этом случае оказывается низкой из-за понижения давления в сверхзвуковом потоке, в сепарационной части аппарата, а также из за малого снижения температуры расширяюшегося жирного газа, поступаюшего в сопловой аппарат и имеющего небольшие значения показателя адиабаты. Сепарация жидкости в сверхзвуковом потоке весьма затрупнена и малоэффективна.
Целью изобретения является улучшение низкотемпературной конденсации и сепара612133 ции газа и уменыцение габаритов и тепловых потерь
Для этого устройство снабжено теплообменным элементом, размещенным между сопловым аппаратом и конфузором, установленными внутри сепаратора.
На чертеже изображено устройство для низкотемпературной сепарации газа, разрез.
Устройство. состоит иэ теплоиэолированного корпуса 1, патрубка 2 ввода газового или газожидкостного потока, патрубка
3 для вывода жидкости и патрубка 4 для выхода газовой фазы. Внутри корпуса 1 находятся я сепарационные камеры 5, Между камерой 5 и перегородкой 6 для разделения входящего газожидкостного потока и выходящей газоЬой фазы образована полость А, куда поступает газожидкостный поток. Внут ри каждЬй камеры 5 на входе размещен закручиваюший поток завихритель 7, на выходе - стакан 8, установленный на наклонных ребрах 9, прикрепленных к сверхзвуковому сопловомуаппарату 10.! Сопловой аппарат
10 переходит в теплообменный элемент 11, в конце которого расположен конфуэор 12 для вывода отсепарированной газовой фазы. Конфузор 12 соединен трубой 13 с полостью
Б, которая образована перегородкой 6 и верхней частью корпуса 1, куда поступает отсепарированная газовая фаза, Нижняя 30 часть корпуса 1, и которую собирается жидкость, отделена перегородкой 14 от средней части, К дну стакана 8 приварена труба 15 для слива жидкости.
Устройство работает следующим обра- Зз зом.
Входящий через патрубок 2 газовый или газожидкостный поток проходит полость А и попадает на вход камеры 5 в эавихритель 7, закручивается и, проходя снаружи 40 теплообменного элемента l l, охлаждается, за счет чего выпадает сконденсированная жидкость. Жидкость сливается и нижнюю часть корпуса 1, а гаэ попадает в стакан теряя скорост закрутки на ре6рах 9, 45 затем проходит сопловой аппарат 10, где расширяется за счет сверхзвукового истечения. Температура и давление газа. понижаются и происходит охлаждение теплообменного элемента 11. йостигнув конфуэора
12, газ вновь сжимается и происходит обратный проход течения на дозвуковой режим, Затем газовая фаза попадает в полость
Б и выходит через патрубок 4. Капли жидкости, которые с потоком газа попадают и стакан 8, оседают на дно и через сливную трубу 15 поступают в нижнюю часть корпуса. Жидкость дренирует через патрубок 3. Работа остальных камер аналогич50 на.
Сверхзвуковое истечение газа проходит по закону, близкому к адиабатичесому
:: -Ю"" где Т1 Р - температура и давление на
1. входе в сопловой аппарат 10;
Т Ð2- температура и давление на
21 2 выходе из соплового аппарата 10 в теплообменный элемент 11
К - показатель адиабаты газа и сопле.
В известном устройстве сверхзвуковое истечение происходит на входе и сепарируюшие элементы, в предлагаемом устройстве - на выходе из них, где газ уже отсепарировался от тяжелых компонентов и показатель адиабаты,увеличился. За счет этого возрастает перепад температур Т /Т1
Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается более глубокое снижение температуры. Кроме того, конденсация проис« ходит при более высоком .Давлении между стенками камеры 5 и теплообменного элемента ll до входа в сопловой аппарат 10, в то время как в известном устройстве конденсация происходит при низком давлении Р1 в месте истечения газа иэ сверхзвукового соплового аппарата. Сепарация осуществляется на малых скоростях, а не при сверхзвуковом течении. При установке соплового аппарата на выходе газовой фаэь из узла сепарации. температура снижается о на 10-30 С, давление повышается в 2-4 раза,скорость двухфазного потока снижается в 20-30 раз, благодаря чему эффективность ниэкотемпературной конденсат ции и сепарации в предлагаемом. устройстве существенно повышается. При размещении внутри сепаратора соплового аппарата и теплообменного элемента снижаются потери тепла и уменьшаются общие габариты.
Формула изобретения
Устройство для низкотемпературной сепарации газа, включающее теплоизолированный корпус с патрубками ввода и вывода разделяемого газа и продуктов. разделения, сепарационные камеры с сопловым аппаратом и конфузором, размещенные внутри корйуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения конденсации и сепарации, уменьшения габаритов и тепловых потерь, оно снабжено теплообменным элементом, размещенным между сопловым аппаратом и конфузором.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авторское свидетельство СССР № 292353, кл, В Ol 2) 45/14, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР № 386221, кл. F 25 Х 3/08, 1973, 6 12133
О
С оставитель В. Ивочкин
Редактор Т. Фадеева Техред З.Фанта Корректор И. Гоксич
Заказ 3447/37 Тираж 666 Подписное
UHHHflH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открь1тий
113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб„д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4