DE2850019C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von kondensierten oder
kondensierbaren Komponenten aus einem Gasgemisch oder einem Flüssigkeits-
Gasgemisch, insbesondere zum Abtrennen von Wasser und Benzin aus Erdgas,
mit einem Wirbelrohr, im Bereich von dessen einem Ende ein das Gemisch drall
gebend am Umfang des Wirbelrohres einleitender Einlauf mündet und an dessen
anderem Ende ein erster Gasauslaß in Form eines in das Wirbelrohr koaxial hin
einragenden Tauchrohres ausgebildet ist, wobei am Umfang des Wirbelrohres ein
Ableitrohr in den Ringspalt rings des Tauchrohres mündet und an dem einlauf
seitigen Ende des Wirbelrohres ein zweiter Gasauslaß koaxial mündet.
Es ist bekannt, daß bei der Expansion eines kondensierte oder kondensierbare
Komponenten enthaltenden Gasgemisches eine Abkühlung eintritt, welche zur
vollständigen oder teilweisen Kondensation der kondensierbaren Komponenten
des Gemisches führt. Die in dem Kondensat enthaltenen Komponenten können
dann voneinander getrennt werden.
Zu diesem Zweck sind bereits industriell verwendete Drosselventile, Arbeits
maschinen bzw. deren Kombinationen bekannt. Bekannt ist weiter, daß eine mini
male Abkühlung und Kondensation durch ein Verfahren erhalten werden können,
bei welchem ein Drosselventil verwendet wird. Beim Drosseln werden die in dem
Endzustand der Expansion herrschenden Temperatur- und Phasenverhältnisse
durch die chemische Zusammensetzung des Gemisches, den Druck und die Tem
peratur vor und nach der Drosselung bestimmt. Unter gegebenen Bedingungen
geht die Expansion mit einer Aufwärmung einher.
Eine günstige Abkühlung und Kondensation können durch Anwendung von Ar
beitsmaschinen erreicht werden. Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin,
daß die zu diesem Zweck entwickelten Expansionsturbinen nach Herstellung und
Betrieb aufwendig sind. Außerdem muß die Erosion der Maschine durch die
Flüssigkeit in Kauf genommen werden.
Ein gemeinsamer Nachteil sowohl der eine Arbeitsmaschine als auch ein
Drosselventil verwendenden Verfahren besteht darin, daß zum Abscheiden des
nach der Expansion erhaltenen Kondensats aufwendige Separatoren - die nach
dem Gravitation-Aufprallprinzip betrieben sind - eingesetzt werden müssen.
Es ist auch eine Vorrichtung der einleitend genannten Art bekannt (US-PS 35 46 891,
Fig. 2), bei welcher das Flüssigkeits-Gasgemisch durch den Einlauf mit
hoher Geschwindigkeit in das Wirbelrohr eingeführt wird, wodurch das Gas
expandiert. Die spezifisch schweren kondensierten Flüssigkeitsteilchen werden im
Umfangsbereich des Wirbelrohres konzentriert und durch das Ableitrohr abgeführt,
wohingegen durch das Tauchrohr aufgrund des Ranque-Hilsch-Wirbeleffekts ein
warmer Gasstrom und durch den einlaufseitigen Gasauslaß ein kälterer Gasstrom
abgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend
genannten Art derart weiterzubilden, daß ein verbesserter Trennwirkungsgrad er
halten wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auch der zweite Gasauslaß
von einem in das Wirbelrohr hineinragenden Tauchrohr gebildet wird und der
Einlauf in den Ringraum zwischen diesem Tauchrohr und der Wand des Wirbel
rohres tangential einmündet, daß sich die Umfangswand des Ringraumes zu dem
benachbarten Ende des Wirbelrohres hin kegelförmig erweitert und daß das Ableit
rohr und ein an dem Kegelabschnitt des Wirbelrohres mindestens zweites Ableitrohr
in den Gasraum eines Flüssigkeitsseparatorbehälters münden.
Vorzugsweise wird außerhalb des Wirbelraumes das in diesen eingeführte Gemisch
durch den kalten Gasstrom vorgekühlt, indem der einlaufseitige zweite Gasauslaß
an einen Wärmetauscher zum Vorkühlen des dem Einlauf zugeführten Gemisches
angeschlossen ist.
Der Gasraum des Seperatorbehälters kann mit dem zweiten Gasauslaß in offener
Verbindung stehen, wodurch der Druckunterschied zwischen dem höheren Druck
am Umfang des Wirbelrohres und dem geringeren Druck im Wirbelkern zum Ab
leiten der Flüssigkeitsphase in den Seperatorbehältern ausgenutzt wird.
Erfindungsgemäß werden der Wirbeleffekt, das Kraftfeld der Fliehkraft und die
Expansion in entsprechender Kombination gemeinsam ausgenutzt. In dieser Weise
werden aus dem die kondensierbare Komponente enthaltenden rohen Gasgemisch
- als Ergebnis der Abkühlung bei der partiellen Kondensation des Gemisches - die
einzelnen Komponenten abgetrennt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit Vorteil zum Abtrennen von Wasser und
Benzin aus Erdgas geeignet. In diesem Fall wird der vor dem Wirbelrohr herr
schende Druck auf einen Wert zwischen 10,5 MPa und 2,9 MPa eingestellt,
während der Druck nach der Expansion auf etwa 1,6 MPa eingestellt wird.
Eine merkliche Temperatur-Inhomogenität konnte erst dann verwirklicht werden,
wenn das Expansionsverhältnis größer als 2,1 war. Gleichzeitig sollte das Ver
hältnis zwischen der Menge des aus dem Wirbelrohr abgeleiteten kalten Gas
stromes und der Menge des in das Wirbelrohr eingeleiteten rohen Gemisches
kleiner als 0,7 sein.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind darin zu sehen, daß eine
wirksame Flüssigkeitsabscheidung eine größere Produktivität und eine selektive
Trennung der Komponenten ermöglicht; dabei wird für das Trennen keine äußere
Energie benötigt, da eine vollkommene Separation durch die in der Wirbelkammer
auftretende Druckverminderung zustande kommt.
Die Erfindung wird anhand einer beispielhaften Ausführungsform erläutert,
welche schematisch aus der Zeichnung ersichtlich ist.
In ein horizontales Wirbelrohr 4 wird das über Leitungen 1, 3
ankommende Rohgasgemisch tangential in den Ringraum zwischen der Wand des
Wirbelrohres 4 und einem Tauchrohr eingeleitet, welches stirnseitig in das
Wirbelrohr 4 an dessen einem geschlossenen Ende einmündet. Die Umfangswand des
Ringraumes ist als sich zum benachbarten Ende des Wirbelrohres 4 hin kegel
förmig erweiternder Abschnitt ausgebildet. Am anderen Ende des Wirbelrohres 4
ist ein weiteres, koaxial in dieses hineinragendes Tauchrohr angeordnet. Aus dem
einlaufseitigen Tauchrohr wird der kalte Gasstrom und aus dem anderen Tauch
rohr der warme Gasstrom abgeleitet. Am Mantel des Kegelabschnittes des Wir
belrohres 4 ist ein zweites Ableitrohr 7 ausgebildet, welches über ein Steuerventil 13
und eine Leitung 9 in den Gasraum eines Flüssigkeitsseparatorbehälters 12 ein
mündet. Ein zweites Ableitrohr 8 mündet am Umfang des Wirbelrohres 4 in den
Ringraum zwischen dessen Wand und dem das warme Gas ableitenden Tauchrohr.
Auch dieses Ableitrohr 8 ist über ein Steuerventil 14 und die Leitung 9 mit dem
Gasraum des Separatorbehälters 12 verbunden. Der Gasraum des Separatorbehäl
ters 12 steht in offener Verbindung mit dem das kalte Gas ableitenden Tauchrohr
5 und steht daher unter dem Druck des Wirbelkerns im Wirbelrohr 4, so daß die
Ableitung der Flüssigkeit durch Ausnutzung des Druckunterschiedes zwischen dem
höheren Druck am Umfang des Wirbelrohres 4 und dem geringeren Druck in
dessen Achsenbereich erfolgt.
Das in der Eingangsleitung 1 zugeführte Rohgas wird - noch bevor es in die Wir
belkammer eintritt - mit Hilfe des aus der Wirbelkammer 4 ausströmenden
kalten Gases in einem Wärmetauscher 2 vorgekühlt.
Die Menge des kalten Gases und dessen Temperatur werden durch eine Regelaus
rüstung 15 - durch welche der warme Gasstrom gesteuert wird - eingestellt. Die
Regelausrüstung 15 ist in der Praxis ein unmittelbar an dem Wirbelrohr 4 mon
tiertes Kegelventil, wobei der Kegel koaxial zu dem Wirbelrohr 4 verläuft. Der
warme Gasstromteil wird durch eine Leitung 6 abgeführt, welche in eine Abführ
leitung 11 des kalten Gasstromteils hinter dem Wärmetauscher 2 mündet.
Durch die geschilderte Vorrichtung wird der Wirbeleffekt erfolgreich ausgenutzt
und es werden die Abkühlung des Gemisches und die partielle Kondensation
desselben auch dann gewährleistet, wenn im Verlauf der Drossel-Expansion die
Kühlung gering ist oder in einem gegebenen Fall keine Temperaturänderung auf
tritt oder gegebenenfalls die Temperatur ansteigt.
Die Flüssigkeitsphase wird durch eine im Flüssigkeitsraum des Separatorbehälters
12 mündende Rohrleitung 10 aus diesem abgeleitet. Durch eine gasabführende
Rohrleitung 11 wird der kondensatfreie, an flüchtigeren Komponenten reichere
Strom abgeführt.
Von dem Separatorbehälter 12 wird das darin abgeschiedene Gas durch den das
kalte Gas aus der Wirbelkammer 4 ableitenden Gasauslaß 5 in den kalten Gas
strom eingeleitet. Die aus dem Separatorbehälter 12 abgeleitete Gasmenge ist
im Vergleich zu dem durch den Gasauslaß 5 strömenden Gasstromteil
vernachlässigbar.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Trennen von kondensierten oder kondensierbaren Kompo
nenten aus einem Gasgemisch oder Flüssigkeits-Gasgemisch, insbesondere
zum Abtrennen von Wasser und Benzin aus Erdgas, mit einem Wirbelrohr, im
Bereich von dessen einem Ende ein das Gemisch drallgebend am Umfang des
Wirbelrohres einleitender Einlauf mündet und an dessen anderem Ende ein
erster Gasauslaß in Form eines in das Wirbelrohr koaxial hineinragenden
Tauchrohres ausgebildet ist, wobei am Umfang des Wirbelrohres ein Ableit
rohr in den Ringspalt rings des Tauchrohres mündet und an dem einlauf
seitigen Ende des Wirbelrohres ein zweiter Gasauslaß koaxial mündet,
dadurch gekennzeichnet, daß auch der zweite Gasauslaß (5) von einem in das
Wirbelrohr (4) hineinragenden Tauchrohr gebildet wird und der Einlauf in
den Ringraum zwischen diesem Tauchrohr und der Wand des Wirbelrohres (4)
tangential einmündet, daß sich die Umfangswand des Ringraumes zu dem
benachbarten Ende des Wirbelrohres (4) hin kegelförmig erweitert und daß
das Ableitrohr (8) und ein an dem Kegelabschnitt des Wirbelrohres (4)
mündendes zweites Ableitrohr (7) in den Gasraum eines Flüssigkeitsseparatorbe
hälters (12) münden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Gasauslaß (5) an einen Wärmetauscher (2) zum Vorkühlen des dem Einlauf
zugeführten Gemisches angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas
raum des Separatorbehälters (12) mit dem zwiten Gasauslaß (5) in offener
Verbindung steht.
Priority Applications (1)
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DE19782850019 DE2850019A1 (de) | 1978-11-17 | 1978-11-17 | Verfahren und einrichtung zum abscheiden von kondensierten und/oder kondensierbaren komponenten aus einem rohgasgemisch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782850019 DE2850019A1 (de) | 1978-11-17 | 1978-11-17 | Verfahren und einrichtung zum abscheiden von kondensierten und/oder kondensierbaren komponenten aus einem rohgasgemisch |
Publications (2)
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DE2850019A1 DE2850019A1 (de) | 1980-05-29 |
DE2850019C2 true DE2850019C2 (de) | 1987-12-17 |
Family
ID=6054983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19782850019 Granted DE2850019A1 (de) | 1978-11-17 | 1978-11-17 | Verfahren und einrichtung zum abscheiden von kondensierten und/oder kondensierbaren komponenten aus einem rohgasgemisch |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
1978
- 1978-11-17 DE DE19782850019 patent/DE2850019A1/de active Granted
Also Published As
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