EA030303B1 - Gas mixture separation device - Google Patents

Gas mixture separation device Download PDF

Info

Publication number
EA030303B1
EA030303B1 EA201500549A EA201500549A EA030303B1 EA 030303 B1 EA030303 B1 EA 030303B1 EA 201500549 A EA201500549 A EA 201500549A EA 201500549 A EA201500549 A EA 201500549A EA 030303 B1 EA030303 B1 EA 030303B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
gas mixture
diffusion
tanks
mixture
Prior art date
Application number
EA201500549A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201500549A1 (en
Inventor
Владимир Николаевич Косов
Юрий Иванович Жаврин
Сергей Анатольевич Красиков
Ольга Владимировна Федоренко
Original Assignee
Владимир Николаевич Косов
Юрий Иванович Жаврин
Сергей Анатольевич Красиков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Косов, Юрий Иванович Жаврин, Сергей Анатольевич Красиков filed Critical Владимир Николаевич Косов
Publication of EA201500549A1 publication Critical patent/EA201500549A1/en
Publication of EA030303B1 publication Critical patent/EA030303B1/en

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

The invention is related to gas mixture separating devices and can be used for separating gas mixture components in chemical, biological, gas-production and other industries. The essence of the invention consists in provision of a gas mixture separation device comprising feed and discharge lines, tanks for gas mixture and for process gas, and a diffusion channel of a characteristic size exceeding the critical value for stability of the diffusion process between the gas mixture and the process gas, wherein the gas mixture separation device is provided with a diffusion channel having a cross-section that widens toward gas mixture and process gas tanks. The device may be provided with several additional diffusion channels.

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения газовых смесей и может быть использовано для отделения компонентов газовой смеси в химической, биологической, газодобывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для разделения газовой смеси, состоящее из подводящих и отводящих магистралей, емкостей для газовой смеси и технологического газа и диффузионного канала с характерным размером, превышающим критическое значение для устойчивости диффузионного процесса между газовой смесью и технологическим газом, снабжено диффузионным каналом, выполненным с расширениями сечений к емкостям для газовой смеси и технологического газа. Устройство может снабжаться несколькими дополнительными диффузионными каналами.The invention relates to devices for the separation of gas mixtures and can be used to separate the components of the gas mixture in the chemical, biological, gas and other industries. The essence of the invention lies in the fact that the device for the separation of the gas mixture, consisting of supply and discharge lines, tanks for the gas mixture and the process gas and the diffusion channel with a characteristic size exceeding the critical value for the stability of the diffusion process between the gas mixture and the process gas, is equipped with a diffusion a channel made with extensions of sections to the tanks for the gas mixture and the process gas. The device can be equipped with several additional diffusion channels.

030303030303

Изобретение относится к устройствам для разделения газовых смесей и может быть использовано для отделения некоторых компонентов газовой смеси в химической, биологической, газодобывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for the separation of gas mixtures and can be used to separate some components of the gas mixture in the chemical, biological, gas and other industries.

Известно устройство для разделения газовой смеси, используемое в препаративной капиллярной хроматографии, состоящее из емкости для несущего газа, емкости для разделяемой смеси, капилляра и емкостей для сбора разделенных компонентов (Гольберг К.А., Вигдергауз М.С. Курс газовой хроматографии. - М.: Химия, 1967).A device for separating a gas mixture used in preparative capillary chromatography, consisting of a tank for a carrier gas, a tank for a divided mixture, a capillary and tanks for collecting the separated components (Golberg KA, Vigdergauz MS Course of gas chromatography. - M .: Chemistry, 1967).

Недостатком этого устройства для разделения является малая производительность и периодичность действия.The disadvantage of this device for the separation is low productivity and frequency of action.

Наиболее близким аналогом, то есть прототипом, является устройство для разделения газовой смеси (предварительный патент РК № 6359, опубл. 15.07.1998, бюл. № 6), имеющее емкости для газовой смеси и технологического газа, диффузионный канал с характерным размером, определенным из соотношения ά3 > К η Ό/§ Δρ, где К - критическое диффузионное число Рэлея; η - средняя динамическая вязкость смеси и технологического газа; И - усредненный коэффициент диффузии компонентов смеси и технологического газа; д - ускорение силы тяжести; Δρ - различие в плотности технологического газа и смеси. Кроме того, устройство снабжено подводящими и отводящими магистралями для подвода исходных газов и отвода продуктов разделения.The closest analogue, that is, the prototype, is a device for the separation of the gas mixture (provisional patent RK No. 6359, publ. 15.07.1998, bull. No. 6), having tanks for the gas mixture and process gas, a diffusion channel with a characteristic size determined from relations ά 3 > K η Ό / § Δρ, where K is the critical diffusion Rayleigh number; η is the average dynamic viscosity of the mixture and process gas; And - the average diffusion coefficient of the components of the mixture and process gas; d - acceleration of gravity; Δρ is the difference in the density of the process gas and the mixture. In addition, the device is equipped with supply and discharge lines for supplying source gases and removal of separation products.

Недостатком прототипа является недостаточная производительность.The disadvantage of the prototype is insufficient performance.

Задачей изобретения является повышение производительности устройства для разделения газовой смеси.The objective of the invention is to improve the performance of the device for the separation of the gas mixture.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для разделения газовой смеси, состоящем из подводящих и отводящих магистралей, емкостей для газовой смеси и технологического газа и диффузионного канала с характерным размером, превышающим критическое значение для устойчивости диффузионного процесса между газовой смесью и технологическим газом, диффузионный канал выполнен с расширениями сечений к емкостям для газовой смеси и технологического газа. Устройство может быть снабжено несколькими диффузионными каналами.The task is achieved by the fact that in the device for the separation of the gas mixture, consisting of supply and discharge lines, tanks for the gas mixture and the process gas and the diffusion channel with a characteristic size exceeding the critical value for the stability of the diffusion process between the gas mixture and the process gas made with extensions of sections to the tanks for the gas mixture and process gas. The device can be equipped with several diffusion channels.

Выполнение диффузионного канала с расширениями сечений к емкостям для газовой смеси и технологического газа увеличивает интенсивность разделения газовой смеси. Снабжение дополнительными диффузионными каналами приводит к увеличению общей производительности разделения пропорционально количеству диффузионных каналов.The implementation of the diffusion channel with the expansion of the sections to the tanks for the gas mixture and the process gas increases the intensity of the separation of the gas mixture. The supply of additional diffusion channels leads to an increase in the overall separation performance proportional to the number of diffusion channels.

На фиг. 1 представлена схема устройства для разделения газовой смеси с диффузионным каналом, выполненным с расширениями к емкостям для газовой смеси и технологического газа, а на фиг. 2 - схема устройства с дополнительными диффузионными каналами.FIG. 1 is a diagram of a device for the separation of a gas mixture with a diffusion channel, made with extensions to the tanks for the gas mixture and the process gas, and FIG. 2 is a diagram of the device with additional diffusion channels.

Устройство для разделения газовой смеси (фиг. 1) состоит из диффузионного канала 1, выполненного с расширениями к емкостям для газовой смеси и технологического газа, емкости для газовой смеси 2, емкости для технологического газа 3, подводящих магистралей 4 и отводящих магистралей 5. Устройство может быть снабжено несколькими диффузионными каналами 1 (фиг. 2).A device for the separation of the gas mixture (Fig. 1) consists of a diffusion channel 1, made with extensions to the tanks for the gas mixture and the process gas, the tank for the gas mixture 2, the container for the process gas 3, supply lines 4 and outlet lines 5. The device can be equipped with several diffusion channels 1 (Fig. 2).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Газовая смесь и технологический газ подаются через магистрали 4 в емкости 2 и 3 соответственно. Плотность технологического газа выбирается между плотностями разделяемого тяжелого и легкого компонентов смеси. Тогда, если характерный размер диффузионного канала превышает критический, реализуется режим диффузионной неустойчивости. На границе раздела "смесь - технологический газ" образуются стратифицированные по плотности зоны, которые вследствие своей неустойчивости в поле силы тяжести при превышении критического размера диффузионного канала приводят к образованию "конвективных ячеек". Ячейки, обладающие повышенной концентрацией тяжелого газа, под воздействием архимедовых сил перемещаются в нижнюю емкость 3 с технологическим газом. В свою очередь, ячейки с более легким технологическим газом перемещаются в верхнюю емкость 2. Таким образом, в разделяемой смеси происходит отделение тяжелого газа и замещение его более легким технологическим газом (Косов В.Н., Селезнев В.Д., Жаврин Ю.И. Эффект разделения компонентов при изотермическом смешении тройных газовых систем в условиях свободной конвекции//ЖТФ. - 1997, т. 67, № 10, с. 139, 140). Поскольку физический перенос разделяемых газов происходит в "конвекционных ячейках", а диффузионные процессы только формируют их, производительность подобного устройства много выше чисто диффузионных устройств разделения. Проведенные исследования показали, что для диффузионных каналов с характерным размером, превышающим критическое значение, увеличение размера канала с приближением к емкости для газовой смеси 2 и емкости для технологического газа 3 вызывает возрастание интенсивности процесса образования конвективных ячеек и, как следствие, увеличение эффективности разделения газов. Далее разделенные газовые смеси выводятся через магистрали 5.The gas mixture and process gas are fed through lines 4 to tanks 2 and 3, respectively. The density of the process gas is selected between the densities of the divided heavy and light components of the mixture. Then, if the characteristic size of the diffusion channel exceeds the critical one, the diffusion instability mode is realized. At the interface between the mixture and process gas, zones are formed that are stratified by density, which, due to their instability in the field of gravity when the critical size of the diffusion channel is exceeded, leads to the formation of “convective cells”. Cells with a high concentration of heavy gas, under the influence of Archimedean forces are moved to the lower tank 3 with the process gas. In turn, cells with a lighter process gas are transferred to the upper tank 2. Thus, in a separated mixture, heavy gas is separated and replaced with a lighter process gas (Kosov V.N., Seleznev V.D., Zhavrin Yu.I. The effect of the separation of components in the isothermal mixing of ternary gas systems under conditions of free convection (ZhTF. - 1997, vol. 67, No. 10, pp. 139, 140). Since the physical transfer of the separated gases occurs in "convection cells", and diffusion processes only form them, the performance of such a device is much higher than pure diffusion separation devices. Studies have shown that for diffusion channels with a characteristic size exceeding the critical value, an increase in the size of the channel as it approaches the capacity for gas mixture 2 and the capacity for process gas 3 causes an increase in the intensity of the process of formation of convective cells and, as a result, an increase in the efficiency of gas separation. Further, the separated gas mixtures are output through the line 5.

Для увеличения суммарной производительности разделения газов устройство может выполняться с несколькими диффузионными каналами.To increase the overall performance of the gas separation device can be performed with multiple diffusion channels.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:The proposed device has the following advantages:

высокую производительность за счет использования механизма диффузионной неустойчивости вhigh performance due to the use of the mechanism of diffusion instability in

- 1 030303- 1 030303

каналах с расширениями сечений к емкостям для газовой смеси 2 и технологического газа 3;channels with extensions of sections to tanks for gas mixture 2 and process gas 3;

возможность повышения суммарной производительности устройства за счет снабжения несколькими диффузионными каналами.the possibility of increasing the overall performance of the device due to the supply of several diffusion channels.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить эффективное разделение смесей газов.Thus, the proposed device allows efficient separation of gas mixtures.

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для разделения газовой смеси, состоящее из подводящих и отводящих магистралей, емкостей для газовой смеси и технологического газа и диффузионного канала с характерным размером, превышающим критическое значение для устойчивости диффузионного процесса между газовой смесью и технологическим газом, отличающееся тем, что диффузионный канал выполнен с расширениями сечений к емкостям для газовой смеси и технологического газа.1. Device for the separation of the gas mixture, consisting of supply and discharge lines, tanks for the gas mixture and the process gas and the diffusion channel with a characteristic size exceeding the critical value for the stability of the diffusion process between the gas mixture and the process gas is made with extensions of sections to tanks for gas mixture and process gas. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими диффузионными каналами.2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with several diffusion channels.
EA201500549A 2014-12-11 2015-04-21 Gas mixture separation device EA030303B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20141831 2014-12-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201500549A1 EA201500549A1 (en) 2016-10-31
EA030303B1 true EA030303B1 (en) 2018-07-31

Family

ID=57189652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201500549A EA030303B1 (en) 2014-12-11 2015-04-21 Gas mixture separation device

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA030303B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU940390A1 (en) * 1980-12-29 1984-07-23 Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова Centrifugal straight-through apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU940390A1 (en) * 1980-12-29 1984-07-23 Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова Centrifugal straight-through apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EA201500549A1 (en) 2016-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA202190283A3 (en) DEVICE FOR SEPARATING LOW DENSITY PARTICLES FROM LOADED SUSPENSIONS (VERSIONS)
RU2014140241A (en) PLASMA-CHEMICAL DEVICE FOR TRANSFORMING GAS-HYDROCARBON HYDROCARBONS TO LIQUID FUEL
JP5387692B2 (en) Oil / water separation device and purification device
GB2549627A (en) Continuous flow, size-based separation of entities down to the nanometer scale using nanopillar arrays
GB201116366D0 (en) Tubular cyclonic separation & materials processing unit
IN2014DN06692A (en)
MY155620A (en) Apparatus for and method of separating multi-phase fluids
RU119389U1 (en) INSTALLATION FOR PREPARATION OF GAS OIL AND GAS-CONDENSATE DEPOSITS FOR TRANSPORT
US20140251140A1 (en) Methods To Reduce Gas Carry-Under For Cyclonic Separators
JP2015107943A (en) Methane manufacturing apparatus
CN204411989U (en) A kind of gas/liquid separator device
Zhao et al. Experimental study of a hydrocyclone under cyclic flow conditions for fine particle separation
EA201792005A1 (en) HIGH EFFICIENCY METHOD FOR REMOVING GAS-HYDROGEN SULPHIDE FROM LIQUID SULFUR
EP3189865A3 (en) System and method for plasma purification prior to mononuclear cell collection
EA030303B1 (en) Gas mixture separation device
RU2011119222A (en) CIRCULATING AND PSEUDICATED LAYER REACTOR
CN203999038U (en) Cyclone-type water-and-oil separator
RU141739U1 (en) ELECTRIC DEHYDRATOR
EA201791266A1 (en) DEVICE FOR MIXING FLUID MEDIA, REACTION UNIT OF CONTINUOUS ACTION, REACTOR FOR CONTINUOUS REACTION AND METHOD OF THEIR APPLICATION
PE20210791A1 (en) FLOATING CELL
WO2016167663A9 (en) Method and system for anaerobic treatment of organically loaded wastewater
CL2019000414A1 (en) High conversion hydrocracking process and plant.
CN204485559U (en) A kind of high-precision gas-liquid separator
WO2018140260A8 (en) Segmented tubes used in annealing of high purity silicon granules
ES2539843A1 (en) Microfluidic device for the separation of liquid from the same liquid containing deformable particles without external energy sources (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

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 TJ TM

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 RU