EA001591B1 - Способ удаления газообразного компонента из текучей среды - Google Patents
Способ удаления газообразного компонента из текучей среды Download PDFInfo
- Publication number
- EA001591B1 EA001591B1 EA200000090A EA200000090A EA001591B1 EA 001591 B1 EA001591 B1 EA 001591B1 EA 200000090 A EA200000090 A EA 200000090A EA 200000090 A EA200000090 A EA 200000090A EA 001591 B1 EA001591 B1 EA 001591B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- stream
- flow
- particles
- fluid
- component
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 22
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 13
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims abstract description 6
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 6
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 5
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- -1 for example Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
- B01D5/0021—Vortex
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/24—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/02—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct with heating or cooling, e.g. quenching, means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C2003/006—Construction of elements by which the vortex flow is generated or degenerated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Предложен способ для удаления заданного газообразного компонента из потока среды, содержащей множество газообразных компонентов. На поток воздействуют таким образом, чтобы он протекал через трубопровод со сверхзвуковой скоростью для того, чтобы температура среды понизилась ниже некоторой заданной температуры, при которой происходит либо конденсация, либо затвердевание компонента, подлежащего удалению, в результате чего образуются частицы указанного компонента. Указанный трубопровод имеет завихряющие средства, предназначенные для придания вихревого характера потока среды, побуждая тем самым частицы направляться в сторону внешнего, радиально расположенного участка зоны сбора частиц в потоке. В потоке генерируют ударную волну для того, чтобы уменьшить осевую скорость потока среды до подзвуковой скорости. Образовавшиеся частицы удаляются в виде отходящего потока из указанного внешнего, радиально расположенного участка зоны сбора частиц, причем указанную ударную волну генерируют в точке, расположенной за указанными завихряющими средствами (т.е. ниже в направлении потока), но перед указанной зоной сбора частиц.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для удаления одного или нескольких газообразных компонентов из потока текучей среды. Более конкретно, изобретение относится к удалению газообразного компонента из потока текучей среды посредством понижения температуры указанной среды до некоторой заранее заданной температуры, при которой происходит конденсация или затвердевание газообразного компонента, выбранного в качестве объекта для удаления, в результате чего указанный компонент переводится в форму частиц, которые удаляют из потока. Такой способ улавливания может найти применение в различных промышленных процессах, таких как, например, удаление двуокиси углерода из топочных газов, кондиционирование воздуха (для удаления влаги) и для сушки природного газа перед его подачей в газораспределительную систему трубопроводов. В данном случае термин природный газ использован применительно к газу, добытому из подземных геологических формаций, в которых он накапливается, имея при этом составы, разбросанные в очень широком диапазоне. Помимо углеводородов, природный газ обычно содержит азот, двуокись углерода, а иногда и небольшое количество сероводорода. Основным углеводородным соединением является метан, который представляет собой наиболее легкое и низкокипящее соединение углеводородов парафинового ряда.
Прочими углеводородами являются этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан и пр. Более легкие соединения, например, соединения, предшествующие бутану, пребывают в газовой фазе при температуре и давлении атмосферы, тогда как более тяжелые компоненты находятся в газовой фазе, находясь при повышенной температуре в процессе добычи газа из-под поверхности земли, и переходят в жидкую фазу при охлаждении газовой смеси. Природный газ, содержащий такие тяжелые компоненты, известен как влажный газ в отличие от сухого газа, который либо вообще не содержит жидких углеводородов, либо содержит их в небольшом количестве.
Патентная заявка № 8901841 Голландия описывает способ удаления заданного газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество газообразных компонентов. Согласно этому способу поток текучей среды заставляют течь со сверхзвуковой скоростью по трубе с тем, чтобы понизить температуру среды в трубе до уровня ниже точки конденсации заданного компонента, в результате чего этот компонент переводят в форму конденсированных частиц. При этом труба имеет технические средства для создания вихревого течения потока среды, протекающей со сверхзвуковой скоростью. Конденсированные частицы удаляют в форме первого отходящего потока через участок трубы, подведенный извне радиально к потоку, а оставшуюся часть текучей среды собирают в форме второго отходящего потока, который отбирают из центральной части потока среды. При этом скорости потоков как в радиально отходящем участке трубы, так и в центральной части потока являются сверхзвуковыми.
В одном из вариантов осуществления устройства для отделения газообразного компонента от газовой смеси согласно указанной заявке № 8901841 Голландии, в указанных первом и втором отходящих потоках создают дискретно генерируемые ударные волны, в результате чего гидравлическое сопротивление потока среды является относительно большим. Кроме того, КПД способа отделения образовавшихся конденсированных частиц является относительно низким и поэтому значительные количества этих частиц все еще присутствуют во втором отходящем потоке.
Целью предлагаемого изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для удаления газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество таких газообразных компонентов.
В соответствии с предлагаемым изобретением предложен способ удаления заданного газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество газообразных компонентов, причем указанный способ содержит следующие операции:
- на поток среды воздействуют таким образом, чтобы заставить его течь по трубопроводу со сверхзвуковой скоростью для того, чтобы понизить температуру среды до некоторой заданной температуры, при которой происходит либо конденсация, либо затвердевание заданного газообразного компонента, в результате чего этот компонент предстает в форме частиц. При этом трубопровод снабжен средствами для завихрения потока среды. Вследствие такого завихрения потока образовавшиеся частицы побуждают течь в радиально отходящий участок, подведенный извне к зоне потока, в которой производится сбор частиц;
- в потоке среды генерируют ударные волны для того, чтобы понизить осевую скорость потока до сверхзвуковой скорости;
- отбирают образовавшиеся частицы в виде отходящего потока из указанного радиального участка, подведенного извне радиально к зоне сбора частиц, причем генерирование ударных волн производят в точке, лежащей ниже по потоку от завихряющих средств, но лежащей выше по потоку от зоны сбора частиц.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для удаления заданного газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество газообразных компонентов. Указанное средство включает в себя:
- средства, воздействующие на указанный поток таким образом, чтобы заставить его течь со сверхзвуковой скоростью через трубопровод для того, чтобы понизить температуру среды до уровня ниже некоторой заданной температуры, при которой происходит либо конденсация, либо затвердевание заданного газообразного компонента, в результате чего он предстает в форме частиц. Указанный трубопровод имеет завихряющие средства, предназначенные для завихрения потока среды таким образом, чтобы побудить частицы течь к участку, подведенному извне радиально к зоне сбора частиц в потоке;
- средства для генерирования ударных волн в потоке с целью уменьшения осевой скорости потока до сверхзвуковой скорости;
- средства для отбора образовавшихся частиц в виде отходящего потока из указанного участка, подведенного извне радиально к зоне сбора частиц, причем указанные средства для генерирования ударных волн располагаются в точке, находящейся ниже по потоку от завихряющих средств, но лежащей выше по потоку от зоны сбора частиц.
Было установлено, что можно существенно повысить КПД отделения частиц, если производить их отбор из зоны сбора после воздействия на нее ударной волной, т.е. производить отбор из потока, протекающего с подзвуковой, а не со сверхзвуковой скоростью. Физически этот факт объясняется тем, что ударная волна забирает (рассеивает) значительную долю кинетической энергии потока и тем самым резко уменьшает осевую компоненту (составляющую) осевой скорости потока, тогда как ее тангенциальная компонента (создаваемая завихряющими средствами) остается существенно неизменной. В результате этого плотность частиц на участке, подведенном извне радиально к зоне отбора частиц значительно выше, чем где бы то ни было в трубопроводе, в котором поток протекает со сверхзвуковой скоростью. Предполагается, что этот эффект вызывается резко уменьшающейся осевой скоростью потока и следовательно уменьшением тенденции частиц быть захваченными центральной струей или сердцевиной потока, т.к. эта струя течет с большей осевой скоростью, нежели вблизи стенок трубопровода. Таким образом при режиме потока, протекающего с подзвуковой скоростью, центробежные силы, действующие на конденсированные частицы, незначительно нейтрализуются захватывающий (увлекающей) силой центральной струи потока и таким образом частицы получают возможность накапливаться (агломерироваться) во внешнем радиальном участке зоны сбора частиц, откуда их извлекают.
Предпочтительно ударную волну генерируют путем пропускания потока текучей среды через диффузор. Для целей настоящего изобретения подходит сверхзвуковой диффузор.
Согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения зона отбора частиц расположена рядом с разгрузочным концом диффузора.
Дальнейшее подсушивание потока среды удобно осуществить путем отходящего потока отобранных частиц в сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз. В этом сепараторе газовую фракцию отходящего потока частиц отделяют от жидкой фракции.
Предпочтительно, чтобы газовую фракцию отходящего потока смешали бы с потоком среды, который подают в трубопровод для придания потоку сверхзвуковой скорости.
Предпочтительно, чтобы указанные средства для воздействия на поток среды таким образом, чтобы он протекал со сверхзвуковой скоростью, включали бы в себя входное отверстие типа сопла Лаваля на входе в трубопровод в той точке, где наименьшее проходное сечение диффузора больше, чем наименьшее проходное сечение сопла Лаваля.
Согласно перспективному варианту осуществления настоящего изобретения, текучей средой является природный газ, добываемый из подземной геологической формации, а температуру процесса выбирают из соображений существования точки конденсации заданного газообразного компонента, поскольку в результате конденсации образуются конденсированные частицы заданного компонента, а затем частицы агломерируются в жидком отходящем потоке.
При этом компонентом, подлежащим удалению, является этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан и октан.
Предлагаемое изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 схематически представляет продольный разрез первого варианта выполнения устройства согласно изобретению, и фиг. 2 - продольный разрез второго варианта выполнения устройства согласно изобретению.
На фиг. 1 представлен трубопровод в виде трубчатого кожуха 1 с открытым концом. Кожух 1 имеет входное отверстие 3 для текучей среды на одном конце, первое выпускное отверстие 5 в основном для жидкости вблизи другого конца кожуха и второе выпускное отверстие 7 в основном для газа на указанном другом конце кожуха. Направление технологических потоков в устройстве 1 - от входного отверстия 3 в сторону первого и второго выпускных отверстий 5,
7. Конструктивно входное отверстие 3 выполнено как сопло Лаваля, имеющее в продольном сечении форму сходящейся/расходящейся конструкции в направлении потока для придания сверхзвуковой скорости потоку среды, втекающей внутрь кожуха через входное сопло 3. Далее кожух 1 имеет первую цилиндрическую часть 9 и диффузор 11, причем эта цилиндриче ская часть 9 расположена между входным соплом 3 и диффузором 11. Одно или несколько (например, четыре) дельтовидных крылообразных выступа 15 простираются радиально внутрь от внутренней поверхности первой цилиндрической части 9, причем каждое крыло-выступ 15 расположено под заданным углом относительно направления внутри кожуха для завихрения потока среды, протекающей со сверхзвуковой скоростью через первую цилиндрическую часть 9 кожуха 1.
Диффузор 11 в продольном сечении представляет собой сходящуюся/расходящуюся (расширяющуюся) конструкцию в направлении потока среды и имеет входное отверстие 17 диффузора и выходное отверстие 19. Наименьшее проходное сечение диффузора больше, чем наименьшее проходное сечение сопла Лаваля 3.
Кроме того, кожух 1 включает в себя вторую цилиндрическую часть 20, имеющую большую проходную площадь сечения, чем первая цилиндрическая часть 9, причем эта вторая часть 20 располагается после (вниз по технологическому потоку) диффузора 11 в виде продолжения диффузора 11. Вторая цилиндрическая часть 20 имеет продольные разгрузочные (выводные) прорези 18 жидкости, которые образованы на технически оправданном расстоянии от разгрузочного отверстия 19 диффузора.
Указанная вторая цилиндрическая часть 20 заключена в камеру 21, которая имеет указанное первое выводное отверстие 5, предназначенное в основном для вывода жидкости.
Вторая цилиндрическая часть 20 заканчивается указанным вторым выпускным отверстием 7, предназначенным в основном для выпуска газа.
Далее предлагается обычная методика эксплуатации устройства 1 на примере его применения для сушки природного газа. Мы подчеркиваем, что это всего лишь пример применения, т.к. устройство 1 в равной степени пригодно для применения в других промышленных технологиях, в которых требуется обработка других газов, отличных от углеводородов.
Поток природного газа, содержащий легкие и тяжелые газообразные компоненты, такие как метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан и пр., вводят во входное сопло-отверстие Лаваля
3. По мере того, как поток подается в сопло 3, его скорость увеличивается до сверхзвуковой. Вследствие резко увеличившейся скорости потока температура потока снижается до уровня ниже точки конденсации более тяжелых газообразных компонентов (например, пентана, гексана и пр.), которые при этом конденсируются, образуя множество жидких частиц. По мере того, как поток струится мимо дельтовидных крыльев-выступов 15, поток завихряется (схематически это показано спиралью 22) и таким образом жидкие частицы попадают под воздействие внешне направленных центробежных сил.
Когда поток попадает в диффузор 11, вблизи разгрузочного отверстия 19 диффузора 11 генерируется ударная волна. Эта волна рассеивает значительную часть кинетической энергии потока, уменьшая тем самым осевую компоненту скорости потока. В результате резкого уменьшения осевой компоненты скорости потока, центральная часть потока (струя или сердцевина) начинает течь с пониженной осевой скоростью, вследствие чего уменьшается опасность того, что конденсированные частицы будут увлечены сердцевиной потока, протекающей через вторую цилиндрическую часть 20. Это позволяет конденсированным частицам накапливаться (агломерироваться) во внешнем радиальном участке зоны отбора частиц из потока во второй цилиндрической части 20. Агломерированные частицы образуют слой жидкости, который выводят из зоны отбора через разгрузочные прорези 18, разгрузочную камеру 21 и первое выпускное отверстие 5, предназначенное в основном для жидкости.
Высушенный природный газ выводят через второе отверстие 7, предназначенное в основном для эвакуации газов.
На фиг. 2 представлен второй вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению. Это устройство имеет трубчатый кожух-корпус 23 с открытым концом. На одном конце кожуха 23 имеется входное сопло Лаваля 25, тогда как на другом конце кожуха имеется первое выпускное отверстие 27, предназначенное в основном для жидкости. Направление потока текучей среды в устройстве показано стрелкой 30. Если смотреть на устройство в направлении от входного сопла 25 до первого выпускного отверстия 27, в устройстве имеется первая цилиндрическая часть 33, расширяющийся диффузор 35, вторая цилиндрическая часть 37 и расширяющаяся часть 39. Дельтовидное крыло 41 выступает радиально внутрь первой цилиндрической части 33, причем это крыло установлено под заданным углом относительно направления потока среды в кожухе для того, чтобы придать вихревой характер потоку среды, протекающей через кожух 23 со сверхзвуковой скоростью. Второе выпускное отверстие 43 имеет трубчатую форму, предназначено в основном для газа и проходит через первое выпускное отверстие 27 согласно кожуху. Это трубчатое отверстие-канал 43 имеет входное отверстие 45 на нижнем (по направлению потока) конце второй цилиндрической части 37. Это отверстие-канал 43 имеет внутри устройство (оно не показано), например устройство лопастного типа, для выпрямления вихревого потока в ровнотекущий поток.
Эксплуатация второго варианта предлагаемого устройства существенно аналогична эксплуатации его первого варианта, а именно: вихревой поток со сверхзвуковой скоростью образуется в первой цилиндрической части 33, ударную волну генерируют вблизи того места, где диффузор 35 переходит во вторую цилиндрическую часть 37, поток среды с подзвуковой скоростью образуется во второй цилиндрической части 37, жидкость впускают наружу через первое выпускное отверстие 27, тогда как высушенный газ выпускают через второе выпускное отверстие 43, в который вихревой поток газа переводят в состояние равномерно текущего потока с помощью вышеуказанного устройства.
В вышеописанном варианте осуществления устройства кожух, первая цилиндрическая часть, диффузор и вторая цилиндрическая часть имеют круглое поперечное сечение. Однако перечисленные элементы устройства могут иметь и любое другое подходящее для работы поперечное сечение. Так, например, в качестве альтернативы, первая и вторая цилиндрические части могут иметь поперечное сечение в форме усеченного конуса. Кроме того, диффузор может также иметь любую подходящую форму. Так, например, он может не иметь сужающейся части (смотри фиг. 2), что особенно удобно при работе с потоками, имеющими скорости в нижней области сверхзвукового диапазона.
Вместо того, чтобы устанавливать каждый крыльевидный выступ под фиксированным углом относительно оси кожуха, каждый выступкрыло можно закрепить под увеличивающимся углом в направлении потока, особенно если придать при этом (а не предпочтительно) выступу спиральную форму.
Более того, каждый выступ-крыло может иметь приподнятый кончик (так называемое крылышко).
Вместо диффузора, имеющего расширяющуюся форму (фиг. 2), в качестве варианта диффузор может иметь расширяющуюся секцию, за которой следует сужающаяся секция (если смотреть в направлении потока). Преимуществом такого варианта выполнения диффузора является то, что в диффузоре происходит меньшее увеличение температуры текучей среды.
Чтобы увеличить размер сконденсированных частиц, можно увеличить толщину пограничного слоя сверхзвуковой части потока, например, посредством инжекции газа в сверхзвуковую часть потока. Например, можно производить инжекцию газа в первой цилиндрической части кожуха через одно или несколько отверстий, проделанных в стенке кожуха. Можно для этой цели использовать часть газа, выпускаемого из первого выпускного отверстия. В результате такой инжекции газа меньше конденсированных частиц образуется в сверхзвуковой части потока и следовательно ниже по потоку частицы легче агломерируются в более крупные частицы.
И наконец, завихряющие средства можно установить во входной части трубопровода, а не вслед (по направлению потока) за входной частью его.
Claims (12)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ удаления газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество газообразных компонентов, отличающийся тем, что содержит следующие стадии:- указанный поток подают со сверхзвуковой скоростью через трубопровод для того, чтобы понизить температуру среды до уровня ниже температуры, при которой происходит либо конденсация, либо затвердевание компонента, подлежащего удалению, в результате чего происходит образование частиц этого компонента, причем трубопровод имеет средства для завихрения потока среды, обеспечивающие протекание частицы в сторону внешнего, радиально расположенного участка зоны сбора частиц в потоке,- генерируют ударную волну в потоке для того, чтобы уменьшить осевую скорость потока среды до подзвуковой скорости, и- извлекают частицы в форме отходящего потока из внешнего, радиально расположенного участка зоны сбора частиц, отличающийся тем, что указанную волну генерируют ниже по направлению потока завихряющих средств, но выше зоны сбора частиц.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текучей средой является природный газ, добытый из подземной геологической формации, а заданная температура определяется точкой конденсации компонента, подлежащего удалению, в результате чего образуются конденсированные частицы компонента, подлежащего удалению.
- 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что газообразный компонент, подлежащий удалению, представляет собой одно или несколько соединений этана, пропана, бутана, пентана, гексана, гептана и октана.
- 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что ударную волну генерируют путем обеспечения протекания потока среды через диффузор.
- 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный отходящий поток подают в газожидкостный сепаратор для отделения газовой фракции отходящего потока от его жидкой фракции.
- 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что газовую фракцию смешивают с потоком среды, протекающим со сверхзвуковой скоростью через трубопровод.
- 7. Устройство для удаления газообразного компонента из потока текучей среды, содержащей множество газообразных компонентов, содержащее средства, побуждающие указанный поток среды течь со сверхзвуковой скоростью через трубопровод для того, чтобы понизить температуру среды до некоторой заданной температуры, при которой происходит либо конденсация, либо затвердевание указанного компонента, подлежащего удалению, для образования частиц этого компонента, причем указанный трубопровод снабжен завихряющими средствами, способными придать вихревой характер потоку среды, побуждая тем самым частицы направляться в сторону внешнего, радиально расположенного участка зоны сбора в потоке;средства для генерирования ударной волны в потоке для того, чтобы уменьшить осевую скорость потока среды до подзвуковой скорости, и средства для извлечения частиц в форме отходящего потока из внешнего радиально расположенного участка зоны сбора частиц, отличающееся тем, что средства для генерирования ударной волны расположены ниже завихряющих средств, но выше зоны сбора частиц.
- 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средства для генерирования ударной волны включают в себя диффузор.
- 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средства, побуждающие поток среды течь со сверхзвуковой скоростью, включают в себя входное сопло Лаваля, установленное на входе в трубопровод, причем наименьшее проходное сечение диффузора больше, чем наименьшее проходное сечение входного сопла Лаваля.
- 10. Устройство по пп.8 и 9, отличающееся тем, что зона сбора частиц расположена рядом с выходным концом диффузии.
- 11. Устройство по любому из пп.7-10, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя газожидкостный сепаратор, вход которого сообщен жидкостной связью с указанным отходящим потоком, тогда как его выход предназначен для газовой фракции указанного первого отходящего потока.
- 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что выход для газовой фракции связан с входом в трубопровод для смешивания газовой фракции с потоком среды, протекающей со сверхзвуковой скоростью через трубопровод.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97202020 | 1997-07-02 | ||
| PCT/EP1998/004178 WO1999001194A1 (en) | 1997-07-02 | 1998-07-01 | Removing a gaseous component from a fluid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200000090A1 EA200000090A1 (ru) | 2000-06-26 |
| EA001591B1 true EA001591B1 (ru) | 2001-06-25 |
Family
ID=8228507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200000090A EA001591B1 (ru) | 1997-07-02 | 1998-07-01 | Способ удаления газообразного компонента из текучей среды |
Country Status (24)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1017465B1 (ru) |
| JP (1) | JP4906170B2 (ru) |
| KR (1) | KR100557269B1 (ru) |
| CN (1) | CN1145513C (ru) |
| AR (1) | AR013158A1 (ru) |
| AU (1) | AU725574B2 (ru) |
| BR (1) | BR9810386A (ru) |
| CA (1) | CA2294708C (ru) |
| DE (1) | DE69809274T2 (ru) |
| DK (1) | DK1017465T3 (ru) |
| DZ (1) | DZ2545A1 (ru) |
| EA (1) | EA001591B1 (ru) |
| EG (1) | EG21611A (ru) |
| ES (1) | ES2186204T3 (ru) |
| ID (1) | ID24531A (ru) |
| IL (1) | IL133297A (ru) |
| JO (1) | JO2025B1 (ru) |
| MY (1) | MY129174A (ru) |
| NO (1) | NO317006B1 (ru) |
| NZ (1) | NZ501454A (ru) |
| PE (1) | PE50999A1 (ru) |
| RO (1) | RO120045B1 (ru) |
| WO (1) | WO1999001194A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA985706B (ru) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE260454T1 (de) | 1998-10-16 | 2004-03-15 | Translang Technologies Ltd | Verfahren und vorrichtung zur verflüssigung eines gases |
| US6524368B2 (en) * | 1998-12-31 | 2003-02-25 | Shell Oil Company | Supersonic separator apparatus and method |
| GC0000091A (en) * | 1998-12-31 | 2004-06-30 | Shell Int Research | Method for removing condensables from a natural gas stream. |
| ID29448A (id) * | 1998-12-31 | 2001-08-30 | Shell Int Research | Metode penghilangan benda-benda terkondensasi dari suatu aliran gas alam, pada kepala sumur di bagian hilir kokas kepala sumur |
| NL1013135C2 (nl) * | 1999-09-24 | 2001-03-30 | Kema Nv | Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van vaste deeltjes uit een gas. |
| MY134342A (en) * | 2001-12-31 | 2007-12-31 | Shell Int Research | Multistage fluid separation assembly and method |
| US7261766B2 (en) | 2002-04-29 | 2007-08-28 | Shell Oil Company | Supersonic fluid separation enhanced by spray injection |
| CN1327925C (zh) * | 2002-04-29 | 2007-07-25 | 国际壳牌研究有限公司 | 旋涡溢流管位置可调的旋流式流体分离器 |
| AU2003267040B2 (en) * | 2002-09-02 | 2006-12-21 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Cyclonic fluid separator |
| JP4285108B2 (ja) * | 2003-06-25 | 2009-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | トラップ装置、処理システム及び不純物除去方法 |
| RU2272973C1 (ru) * | 2004-09-24 | 2006-03-27 | Салават Зайнетдинович Имаев | Способ низкотемпературной сепарации газа (варианты) |
| MY147883A (en) | 2004-12-30 | 2013-01-31 | Shell Int Research | Cyclonic separator and method for degassing a fluid mixture |
| CA2598142C (en) * | 2005-02-17 | 2013-07-02 | Shell Canada Limited | Method for removing contaminating gaseous components from a natural gas stream |
| CN100587363C (zh) | 2005-02-24 | 2010-02-03 | 缠绕机公司 | 冷却天然气物流并分离冷却的物流成各种馏分的方法与系统 |
| DE602006012333D1 (de) * | 2005-09-12 | 2010-04-01 | Twister Bv | Verfahren und vorrichtung für verstärkte kondensation und abscheidung in einem flüssigkeitsabscheider |
| AU2007263736B2 (en) * | 2006-06-29 | 2010-09-16 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Cyclonic liquid degassing separator and method for degassing a fluid mixture |
| CN101522286B (zh) * | 2006-08-07 | 2012-08-15 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 从气流中分离co2的方法、用于实施该方法的co2分离装置、用于co2分离装置的涡流式喷嘴以及该co2分离装置的应用 |
| CN101959574B (zh) * | 2007-12-28 | 2013-08-14 | 缠绕机公司 | 从流体流和流体分离组合件中移除和固化二氧化碳的方法 |
| EP2085587A1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-05 | ALSTOM Technology Ltd | Low carbon emissions combined cycle power plant and process |
| WO2010074565A1 (en) | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Twister B.V. | Method of removing carbon dioxide from a fluid stream and fluid separation assembly |
| EP2226109A1 (en) | 2009-03-04 | 2010-09-08 | J.E.H. Tetteroo | Installation and procedure for sampling of fine particles |
| CN101700456B (zh) * | 2009-10-16 | 2012-05-23 | 西安交通大学 | 激波可控超音速气体除湿装置 |
| CN102102505B (zh) * | 2009-12-16 | 2014-01-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种提高井下蒸汽干度注汽管柱及其注汽方法 |
| CN101829456B (zh) * | 2010-05-21 | 2012-01-04 | 福建鑫泽环保设备工程有限公司 | 烟囱脱水装置 |
| WO2011153151A1 (en) | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Shell Oil Company | Low emission power plant |
| WO2011153146A1 (en) | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Shell Oil Company | Separation of gases produced by combustion |
| US8858680B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-10-14 | Shell Oil Company | Separation of oxygen containing gases |
| US8858679B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-10-14 | Shell Oil Company | Separation of industrial gases |
| CN102095609B (zh) * | 2010-11-18 | 2012-08-22 | 山西省电力公司电力科学研究院 | 烟气采样脱水装置 |
| CN102166436B (zh) * | 2011-01-20 | 2013-10-02 | 上海益道投资管理有限公司 | 多组分污染流体净化方法及设备 |
| WO2013033425A1 (en) | 2011-08-31 | 2013-03-07 | Alliant Techsystems Inc. | Inertial extraction system |
| EP2610296A1 (de) | 2011-12-29 | 2013-07-03 | Lanxess Deutschland GmbH | Verfahren zur Herstellung von gereinigten Nitrilkautschuken |
| DE102013104645A1 (de) * | 2013-05-06 | 2014-11-06 | Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau | Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden von Fremdpartikeln aus einem Gasstrom |
| US10702793B2 (en) | 2015-12-22 | 2020-07-07 | Eastman Chemical Company | Supersonic treatment of vapor streams for separation and drying of hydrocarbon gases |
| CN107413085A (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 中石化洛阳工程有限公司 | 一种油气管道在线除砂装置 |
| CN107525293A (zh) * | 2016-06-20 | 2017-12-29 | 通用电气公司 | 制冷系统和方法以及用于生产液化天然气的系统和方法 |
| RU2688509C1 (ru) * | 2018-08-28 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Способ обогащения гелием гелийсодержащего природного газа |
| DE102019214756A1 (de) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser aus einem Wasser-Dampf-Luft-Gemischstrom |
| CN110732188B (zh) * | 2019-10-21 | 2020-11-17 | 西安交通大学 | 一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置和方法 |
| CN112495321B (zh) * | 2020-11-20 | 2023-01-20 | 邵阳学院 | 一种采用拉法尔效应冷凝生物油的装置 |
| KR102593784B1 (ko) * | 2021-08-11 | 2023-10-25 | (주)에이치앤지텍 | 압축 공기용 디퓨저 및 이에 의한 압축 공기 측정 장치 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3559373A (en) * | 1968-05-20 | 1971-02-02 | Exxon Production Research Co | Supersonic flow separator |
| SU1575047A1 (ru) * | 1988-03-18 | 1990-06-30 | Предприятие П/Я Р-6521 | Конденсатор |
| JPH0217921A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 混合気体のガス分離方法 |
| IL95348A0 (en) * | 1990-08-12 | 1991-06-30 | Efim Fuks | Method of producing an increased hydrodynamic head of a fluid jet |
| EP0496128A1 (en) * | 1991-01-25 | 1992-07-29 | Stork Product Engineering B.V. | Method and device for separating a gas from a gas mixture |
| ID29448A (id) * | 1998-12-31 | 2001-08-30 | Shell Int Research | Metode penghilangan benda-benda terkondensasi dari suatu aliran gas alam, pada kepala sumur di bagian hilir kokas kepala sumur |
-
1998
- 1998-06-30 ZA ZA985706A patent/ZA985706B/xx unknown
- 1998-06-30 MY MYPI98002973A patent/MY129174A/en unknown
- 1998-06-30 JO JO19982025A patent/JO2025B1/en active
- 1998-06-30 PE PE1998000582A patent/PE50999A1/es not_active Application Discontinuation
- 1998-06-30 DZ DZ980155A patent/DZ2545A1/xx active
- 1998-07-01 AU AU88570/98A patent/AU725574B2/en not_active Expired
- 1998-07-01 BR BR9810386-5A patent/BR9810386A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-07-01 EP EP98940153A patent/EP1017465B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 EA EA200000090A patent/EA001591B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-07-01 ID IDW991730A patent/ID24531A/id unknown
- 1998-07-01 NZ NZ501454A patent/NZ501454A/xx unknown
- 1998-07-01 DE DE69809274T patent/DE69809274T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 CN CNB98806670XA patent/CN1145513C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 CA CA002294708A patent/CA2294708C/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 RO RO99-01393A patent/RO120045B1/ro unknown
- 1998-07-01 IL IL13329798A patent/IL133297A/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-07-01 DK DK98940153T patent/DK1017465T3/da active
- 1998-07-01 JP JP50638399A patent/JP4906170B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 EG EG77198A patent/EG21611A/xx active
- 1998-07-01 ES ES98940153T patent/ES2186204T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-01 KR KR1019997012489A patent/KR100557269B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-07-01 AR ARP980103185A patent/AR013158A1/es active IP Right Grant
- 1998-07-01 WO PCT/EP1998/004178 patent/WO1999001194A1/en active IP Right Grant
-
1999
- 1999-12-29 NO NO19996546A patent/NO317006B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL133297A0 (en) | 2001-04-30 |
| AR013158A1 (es) | 2000-12-13 |
| AU8857098A (en) | 1999-01-25 |
| KR20010014338A (ko) | 2001-02-26 |
| EG21611A (en) | 2001-12-31 |
| IL133297A (en) | 2003-10-31 |
| EA200000090A1 (ru) | 2000-06-26 |
| EP1017465B1 (en) | 2002-11-06 |
| BR9810386A (pt) | 2000-09-05 |
| DE69809274D1 (de) | 2002-12-12 |
| EP1017465A1 (en) | 2000-07-12 |
| JP4906170B2 (ja) | 2012-03-28 |
| AU725574B2 (en) | 2000-10-12 |
| PE50999A1 (es) | 1999-05-28 |
| DK1017465T3 (da) | 2002-11-25 |
| NO996546L (no) | 1999-12-29 |
| CA2294708C (en) | 2007-08-28 |
| MY129174A (en) | 2007-03-30 |
| NO317006B1 (no) | 2004-07-19 |
| CN1261814A (zh) | 2000-08-02 |
| RO120045B1 (ro) | 2005-08-30 |
| ZA985706B (en) | 1999-01-27 |
| ID24531A (id) | 2000-07-20 |
| DZ2545A1 (fr) | 2003-02-08 |
| JO2025B1 (en) | 1999-05-15 |
| NZ501454A (en) | 2000-09-29 |
| KR100557269B1 (ko) | 2006-03-07 |
| CN1145513C (zh) | 2004-04-14 |
| WO1999001194A1 (en) | 1999-01-14 |
| NO996546D0 (no) | 1999-12-29 |
| ES2186204T3 (es) | 2003-05-01 |
| DE69809274T2 (de) | 2003-08-28 |
| JP2002507152A (ja) | 2002-03-05 |
| CA2294708A1 (en) | 1999-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA001591B1 (ru) | Способ удаления газообразного компонента из текучей среды | |
| RU2229922C2 (ru) | Сопло, инерционный сепаратор и способ сверхзвукового отделения компонента | |
| US6524368B2 (en) | Supersonic separator apparatus and method | |
| EA004226B1 (ru) | Способ удаления конденсирующихся паров из потока природного газа у устья скважины, устройство для его осуществления и устьевой узел, включающий такое устройство | |
| AU2002338824B2 (en) | Cyclonic fluid separator with vortex generator in inlet section | |
| US3546854A (en) | Centrifugal separator | |
| EA015603B1 (ru) | Циклонный сепаратор и способ дегазации смеси текучей среды | |
| US4886523A (en) | Process and apparatus for aerodynamic separation of components of a gaseous stream | |
| US6514322B2 (en) | System for separating an entrained immiscible liquid component from a wet gas stream | |
| RU2624655C1 (ru) | Барботажно-вихревой аппарат мокрого пылеулавливания | |
| CA2450209C (en) | A system for separating an entrained immiscible liquid component from a wet gas stream | |
| MXPA99011746A (en) | Removing a gaseous component from a fluid | |
| GB2409990A (en) | A system for separating an entrained immiscible liquid from a wet gas stream |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ TM |
|
| MK4A | Patent expired |
Designated state(s): RU |