NL2000292C2

NL2000292C2 - Method for separating a medium mixture into fractions.

Info

Publication number: NL2000292C2
Application number: NL2000292A
Authority: NL
Inventors: Raichel Elton Taciano Leito
Original assignee: Romico Hold A V V
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-04-29
Also published as: WO2008051079A1

Description

Werkwijze voor het in fracties separeren van een mediummengselMethod for separating a medium mixture into fractions

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het separeren van een mediummengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid. Een 5 dergelijke werkwijze omvat doorgaans de bewerkingsstappen van A) het verschaffen van een te separeren mengsel, B) het onderwerpen van het mediummengsel aan een volumekracht, en C) het afvoeren van ten minste één van de gesepareerde fracties.The invention relates to a method for separating a medium mixture into at least two fractions with a different mass density. Such a method usually comprises the processing steps of A) providing a mixture to be separated, B) subjecting the medium mixture to a volume force, and C) discharging at least one of the separated fractions.

Het scheiden van een (stromend) mediummengsel kent zeer diverse toepassingen.The separation of a (flowing) medium mixture has very diverse applications.

10 Onder mediummengsel wordt daarbij verstaan een mengsel van vaste en/of vloeistof en/of gas deeltjes van micron of submicron grootte, gedispergeerd in ten minste één vloeistof of gas. Voorbeelden zijn een gas/gas-mengsel, een gas/vloeistof-mengsel of aërosol, een vloeistof/vloeistof-mengsel, een gas/vaste stof-mengsel, een vloeistoi7vaste stof-mengsel of zo een mengsel voorzien van één of meerdere aanvullende fracties. Het 15 scheiden van een mediummengsel is bijvoorbeeld bekend uit uiteenlopende toepassingen van vloeistofreiniging, (rook)gasreiniging, en poederafscheiding. Scheiding van fracties met een groot verschil in deeltjesgrootte en/of een groot verschil in massadichtheid is relatief eenvoudig. Daartoe wordt op grote schaal gebruik gemaakt van processen zoals filtratie en zeven. Bij het scheiden van fracties met een minder 20 groot verschil in massadichtheid, zoals bijvoorbeeld het geval is voor gas/gas-mengsels, wordt gebruik gemaakt van chemische scheidingstechnieken en/of van scheidingstechnieken zoals bezinken en centrifugeren. Chemische scheidingstechnieken zijn zeker bij het verwerken van grote volumes mediummengsel minder economisch en veelal ook minder milieuvriendelijk. Het door middel van bezinken scheiden van 25 fracties vraagt tijd en maakt het bij het verwerken van grotere volumes mediummengsel noodzakelijk gebruik te maken van volumineuze reservoirs hetgeen onder meer kostbaar is. Een andere op zich bekende technologie maakt gebruik van de verschillen in massadichtheid van de te scheiden fracties door een centrifugaalkracht uit te oefenen op het mengsel door het mengsel te laten roteren in een centrifuge of een cycloon. Deze 30 techniek is veelal niet voldoende selectief om in korte tijd een scheiding van het gewenste niveau te realiseren.Medium mixture is herein understood to mean a mixture of solid and / or liquid and / or gas particles of a micron or sub-micron size, dispersed in at least one liquid or gas. Examples are a gas / gas mixture, a gas / liquid mixture or aerosol, a liquid / liquid mixture, a gas / solid mixture, a liquid-solid mixture or such a mixture provided with one or more additional fractions. The separation of a medium mixture is known, for example, from various applications of liquid cleaning, (smoke) gas cleaning, and powder separation. Separation of fractions with a large difference in particle size and / or a large difference in mass density is relatively simple. To this end, large-scale use is made of processes such as filtration and screening. When separating fractions with a smaller difference in mass density, such as is the case for gas / gas mixtures, chemical separation techniques and / or separation techniques such as settling and centrifuging are used. Chemical processing techniques are certainly less economical and often less environmentally friendly when processing large volumes of medium mixture. Separating fractions by means of settling takes time and makes it necessary to use bulky reservoirs when processing larger volumes of medium mixture, which is expensive, among other things. Another technology known per se makes use of the differences in mass density of the fractions to be separated by exerting a centrifugal force on the mixture by causing the mixture to rotate in a centrifuge or a cyclone. This technique is often not sufficiently selective to realize a separation of the desired level in a short time.

22

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen die een verhoogde selectiviteit vertoont voor de te separeren fracties en die tevens een snelle scheiding mogelijk maakt.The present invention has for its object to provide a method which exhibits an increased selectivity for the fractions to be separated and which also enables rapid separation.

5 De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze volgens de aanhef, die verder wordt gekenmerkt doordat voorafgaand aan stap B) het mediummengsel in een stap (D) wordt gekoeld tot een temperatuur lager dan het kritisch punt van het fasediagram van het mediummengsel, en vervolgens in een stap E) het verschil in massadichtheid van de te separeren fracties van het mengsel wordt vergroot door expansie van het mengsel tot 10 een einddruk en eindtemperatuur, waarbij althans ten minste één van de in het mediummengsel aanwezige te separeren fracties overgaat van fase. Door beide maatregelen toe te passen wordt ten opzichte van de bekende werkwijze verrassenderwijs een hogere selectiviteit voor tenminste één van de te separeren fracties bereikt, met andere woorden wordt de bewuste tenminste één fractie in puurdere vorm 15 gesepareerd, waarbij de in het gezuiverde mediummengsel gewenste fracties in hogere mate aanwezig blijven. De temperatuursverlaging tot onder het kritisch punt kan bijvoorbeeld worden verkregen door het mediummengsel toe te voeren aan actieve of passieve koelmiddelen. Hoewel niet noodzakelijk volgens de uitvinding heeft het voordelen wanneer de temperatuur bij nagenoeg constante druk wordt verlaagd. Omdat 20 de temperatuur volgens de uitvinding wordt verlaagd tot onder het kritisch punt zal het mediummengsel in haar geheel een fasescheiding ondergaan. Enige voorbeelden van mogelijke toepassingen van de onderhavige uitvinding zijn het scheiden van een lucht/stikstof-mengsel, het ontluchten of ontgassen van water, het ontwateren van lucht, en het reinigen van aardgas. Bij voorkeur wordt de werkwijze toegepast voor het in 25 fracties scheiden van gas/gas-mengsels zoals bijvoorbeeld aardgas. De temperatuursverlaging tot onder het kritisch punt zal in dat geval leiden tot een faseovergang van de gasvormige toestand naar de vloeibare toestand. Door het mediummengsel eerst terug te koelen voor aanvang van de expansie om vervolgens ten gevolge van de expansie een nog veel lagere eindtemperatuur (en einddruk) te bereiken 30 zal tenminste één van de te separeren fracties een faseovergang vertonen van vloeistof naar gas, in casu de meest vluchtige fracties. Op deze wijze ontstaat een mediummengsel met een vloeibare matrix waarin gasbellen zijn opgenomen, met andere woorden een zeepbelachtige structuur. Gebleken is dat een dergelijk mengsel met verhoogde selectiviteit kan worden gescheiden, waarbij de selectiviteit hoger is dan de 3 selectiviteit die kan worden bereikt door een werkwijze waarbij het gasmengsel vanuit de gasvormige fase wordt geëxpandeerd.To this end, the invention provides a method according to the preamble, which is further characterized in that prior to step B) the medium mixture is cooled in a step (D) to a temperature lower than the critical point of the phase diagram of the medium mixture, and subsequently in a step E) the difference in mass density of the fractions of the mixture to be separated is increased by expansion of the mixture to a final pressure and end temperature, at least at least one of the fractions to be separated present in the medium mixture changing from phase. By applying both measures, compared to the known method, a higher selectivity is achieved for at least one of the fractions to be separated, in other words, the conscious at least one fraction is separated in purer form, the fractions desired in the purified medium mixture being separated. remain present to a higher degree. The temperature reduction below the critical point can be achieved, for example, by supplying the medium mixture to active or passive coolants. Although not necessarily according to the invention, it is advantageous if the temperature is lowered at substantially constant pressure. Because the temperature according to the invention is lowered below the critical point, the medium mixture as a whole will undergo a phase separation. Some examples of possible applications of the present invention are separating an air / nitrogen mixture, venting or degassing water, dewatering air, and cleaning natural gas. The method is preferably used for separating gas / gas mixtures such as, for example, natural gas into fractions. The temperature reduction below the critical point will in that case lead to a phase transition from the gaseous state to the liquid state. By first cooling the medium mixture back before the start of the expansion and then, as a result of the expansion, to attain a much lower final temperature (and final pressure), at least one of the fractions to be separated will show a phase transition from liquid to gas, in this case the most volatile groups. In this way a medium mixture with a liquid matrix is formed in which gas bubbles are incorporated, in other words a bubble-like structure. It has been found that such a mixture can be separated with increased selectivity, the selectivity being higher than the selectivity that can be achieved by a method in which the gas mixture is expanded from the gaseous phase.

De expansie kan volgens de uitvinding worden doorgevoerd in elk hiertoe geschikt en 5 op zich bekend expansiemiddel. Door middel van expansie kan de temperatuur van een medium binnen een zeer kort tijdsbestek worden verlaagd. Expansie wordt bij voorkeur gerealiseerd door toepassing van een expansiekoeler van het type “Joule Thomson”. In een dergelijke expansiekoeler wordt het mediummengsel isenthalpisch gekoeld, waardoor de druk relatief onafhankelijk van de temperatuur kan worden verlaagd. Een 10 ander mogelijkheid is dat de koeling wordt bewerkstelligd door een koelmedium dat bijvoorbeeld in een separaat circulatiesysteem wordt geëxpandeerd om zo op het gewenste lage temperatuumiveau te worden gebracht. Bij voorkeur wordt de expansie met behulp van een turbine isentropisch (of adiabatisch) uitgevoerd. Bij een dergelijke koeling worden druk en temperatuur gezamenlijk verlaagd. Het voordeel van het 15 werken met een separaat koelmedium ten opzichte van expansie van het te separeren medium is bijvoorbeeld dat dit separaat koelmedium voor de gewenste koelende werking kan worden geoptimaliseerd. Zoals hierboven reeds werd aangehaald zorgt de temperatuurverlaging er voor dat de dichtheid van de fracties wordt beïnvloed. Bijzonder gunstige effecten kunnen zo worden verkregen indien het mengsel bestaat uit 20 fracties met een zelfde fase (bijvoorbeeld gas/gas-mengsel of een vloeistofrvloeistof-mengsel) waarvan door de temperatuurverandering er ten minste één fractie een zodanige faseverandering ondergaat dat de fasen van de te separeren fracties van elkaar verschillen (waardoor bijvoorbeeld een gas/vloeistof-mengsel, een gas/vaste stof-mengsel of een vloeistof/vaste stof-mengsel ontstaat). Dit verschijnsel van faseovergang 25 van een stof ten gevolge van temperatuurverandering is uiteraard een algemeen bekend fenomeen. De onderhavige uitvinding is echter gelegen in de vaststelling dat een zeer voordelige scheiding mogelijk wordt als de expansie wordt uitgevoerd nadat het mediummengsel eerst werd gekoeld tot onder het kritisch punt, en zich derhalve voordoet als een vloeistof. De combinatie van de beschreven faseovergang (of in ieder 30 geval wijziging in het verschil in massadichtheid van te scheiden fracties) en het opvolgend aan een volumekracht onderwerpen (bijvoorbeeld door rotatie) van het mediummengsel zorgt voor een zeer voordelige scheiding van het mengsel in tenminste twee fracties.The expansion can be carried out according to the invention in any expansion means suitable for this purpose and known per se. Expansion can lower the temperature of a medium within a very short period of time. Expansion is preferably achieved by using an "Joule Thomson" expansion cooler. In such an expansion cooler, the medium mixture is isenthalpically cooled, whereby the pressure can be reduced relatively independently of the temperature. Another possibility is that the cooling is effected by a cooling medium that is expanded, for example, in a separate circulation system in order to be brought to the desired low temperature level. The expansion is preferably carried out isentropically (or adiabatically) with the aid of a turbine. With such a cooling, pressure and temperature are lowered together. The advantage of working with a separate cooling medium relative to expansion of the medium to be separated is, for example, that this separate cooling medium can be optimized for the desired cooling effect. As already mentioned above, the temperature reduction ensures that the density of the fractions is influenced. Particularly favorable effects can thus be obtained if the mixture consists of fractions with the same phase (for example gas / gas mixture or a liquid-liquid mixture) of which at least one fraction undergoes such a phase change as a result of the temperature change that the phases of the separate fractions differ from each other (resulting in, for example, a gas / liquid mixture, a gas / solid mixture or a liquid / solid mixture). This phenomenon of phase change of a substance due to temperature change is of course a well-known phenomenon. However, the present invention resides in the observation that a very advantageous separation becomes possible if the expansion is carried out after the medium mixture was first cooled to below the critical point, and therefore presents itself as a liquid. The combination of the described phase transition (or at least a change in the difference in mass density of fractions to be separated) and the subsequent subsequent application of a volume force (for example by rotation) of the medium mixture ensures a very advantageous separation of the mixture into at least two fractions.

44

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het mediummengsel in stap D) op een temperatuur en druk gebracht waarbij het mediummengsel in hoofdzaak vloeibaar is. Door vervolgens eveneens bij voorkeur de expansie in stap E) dusdanig uit te voeren dat het mediummengsel op een einddruk en 5 eindtemperatuur wordt gebracht waarbij het mediummengsel een gas/vloeistofmengsel is, wordt in stap B) een scheiding verkregen met verder verhoogde selectiviteit. Meer in het bijzonder wordt een mediummengsel verkregen dat in zuiverder fracties kan worden gescheiden dan tot hiertoe het geval was. Elke fractie zal met andere woorden minder van een andere fractie bevatten.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the medium mixture is brought to a temperature and pressure in step D) at which the medium mixture is substantially liquid. By subsequently also preferably carrying out the expansion in step E) such that the medium mixture is brought to a final pressure and end temperature, wherein the medium mixture is a gas / liquid mixture, a separation is obtained in step B) with further increased selectivity. More in particular, a medium mixture is obtained which can be separated into purer fractions than has been the case hitherto. In other words, each fraction will contain less of another fraction.

1010

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden de koeling en de expansie dusdanig uitgevoerd dat de eindtemperatuur ten hoogste 50 °C hoger is dan de temperatuur die bij de einddruk overeenkomt met de overgang van een mengselfractie naar in hoofdzaak vaste fase. Een fasediagram van het mediummengsel 15 (een diagram van de druk versus de temperatuur) wordt doorgaans gekenmerkt door een gebied waar de fracties van het mediummengsel één fase vormen (het menggebied), en een min of meer gesloten gebied waar althans een gedeelte van de fracties een afwijkende fase vormen (ontmengingsgebied). Verder worden doorgaans een gasvormig gebied, een vloeistofgebied en een vaste stofgebied onderscheiden, waarbij 20 het gasvormig gebied gemiddeld bij hoge druk en temperatuur is gelegen, en het vaste stofgebied juist bij lage druk en temperatuur. Een aantal lijnen demarkeren deze gebieden, in het bijzonder een vloeistoflijn, die de grens aangeeft tussen combinaties van druk en temperatuur waaronder (naast andere fasen) ook een vloeistoffase ontstaat, en een vaste stoflijn, die de grens aangeeft tussen combinaties van druk en temperatuur 25 waaronder (naast andere fasen) ook een vaste stoffase ontstaat. De temperatuur die bij de einddruk overeenkomt met de overgang van een mengselfractie naar in hoofdzaak vaste fase, is dus de temperatuur overeenkomstig het snijpunt van de einddruklijn met de vaste stoflijn. Met nog meer voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de eindtemperatuur ten hoogste 20 °C hoger is dan de temperatuur 30 die bij de einddruk overeenkomt met de overgang van een mengselfractie naar de vaste fase. Met de meeste voorkeur is de eindtemperatuur in hoofdzaak gelijk aan de temperatuur die bij de einddruk overeenkomt met de overgang van een mengselfractie naar de vaste fase. Door de afkoeling en expansie dusdanig te kiezen dat het eindpunt (de combinatie van bereikte einddruk en eindtemperatuur) op het fasediagram zich zo 5 dicht mogelijk bij de vaste stoflijn bevindt wordt een scheiding verkregen met verder verbeterde selectiviteit. Het wordt zo zelfs mogelijk in beginsel elke scheidingstechniek toe te passen, ook deze die op zich geen hoge selectiviteit bieden, zoals bijvoorbeeld scheiding door middel van zwaartekracht, en/of een cycloon. Het separatierendement 5 van de rotatiemiddelen wordt overeenkomstig de onderhavige uitvinding verhoogd door voordat het medium de rotatiemiddelen bereikt de massadichtheid van ten minste een deel van het mengsel zodanig te beïnvloeden dat de verschillen in massadichtheid van de te separeren fracties worden vergroot. Het vergroten in het verschil in massadichtheid van de te separeren fracties kan bijvoorbeeld plaatsvinden door het 10 wijzigen van de temperatuur (afhankelijk van de omstandigheden verwarmen of koelen) van het mengsel. Aldus is het eenvoudiger om door middel van rotatie (ten gevolge van de toename van het verschil in op de fractie uitgeoefende centripetaalkrachten) de fractie van elkaar te scheiden. Hierbij zij opgemerkt dat onder het scheiden van de fracties wordt verstaan het ten minste gedeeltelijk scheiden van twee fracties zodanig 15 dat er een significant verschil in de gemiddelde massadichtheid van de twee fracties ontstaat; een volledige (100%) scheiding zal in de praktijk moeilijk realiseerbaar zijn. Ten gevolge van de rotatie van het mengsel met nu vergrootte verschillen in de massadichtheid van de te separeren fracties zal de lichtere fractie althans in hoofdzaak naar de binnenzijde van de rotatie migreren en zal de zwaardere fractie althans in 20 hoofdzaak naar de buitenzijde van de rotatie migreren. Het betreft een scheiding die de gebruiksmogelijkheden van ten minste één van de fracties vergroot ten opzichte van het mengsel. Deze bruikbare (“gereinigde”) fractie kan ook na het separeren nog steeds een deel van een overige ongewenste fractie bezitten (“vervuild zijn met een overige fractie”) maar deze overige fractie significant kleiner dan de aanwezigheid van deze 25 ongewenste fractie in het oorspronkelijke mengsel. De opvolgende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding leiden tot een onverwacht hoog scheidingsrendement zonder dat daartoe volumineuze apparatuur is benodigd (dat wil zeggen de inrichting kan zeer compact zijn uitgevoerd) en waarin het medium slechts een korte periode hoeft te verblijven. Een inrichting kan nog kleiner (met een kleiner volume) worden 30 uitgevoerd, indien het mediummengsel ten minste één gasfractie omvat en het mediummengsel onder hogere druk door de inrichting wordt gevoerd.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the cooling and the expansion are carried out in such a way that the final temperature is at most 50 ° C higher than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to substantially solid phase at the final pressure. A phase diagram of the medium mixture 15 (a pressure versus temperature diagram) is usually characterized by an area where the fractions of the medium mixture form one phase (the mixing area), and a more or less closed area where at least a portion of the fractions form a different phase (separation area). Furthermore, a gaseous region, a liquid region and a solid region are generally distinguished, wherein the gaseous region is on average at high pressure and temperature, and the solid region precisely at low pressure and temperature. A number of lines demark these areas, in particular a liquid line, which indicates the boundary between combinations of pressure and temperature under which (in addition to other phases) also a liquid phase is formed, and a solid line, which indicates the boundary between combinations of pressure and temperature. under which (in addition to other phases) a solid substance phase also arises. The temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to substantially solid phase at the final pressure is therefore the temperature corresponding to the intersection of the final pressure line with the solid line. Even more preferably, the method according to the invention is characterized in that the final temperature is at most 20 ° C higher than the temperature at the final pressure corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase. Most preferably, the final temperature is substantially the same as the temperature at the final pressure corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase. By choosing the cooling and expansion such that the end point (the combination of final pressure and end temperature achieved) on the phase diagram is as close as possible to the solid line, a separation is obtained with further improved selectivity. It thus becomes even possible in principle to apply any separation technique, including those that do not in themselves offer high selectivity, such as, for example, gravity separation and / or a cyclone. The separation efficiency 5 of the rotation means is increased in accordance with the present invention by influencing the mass density of at least a part of the mixture before the medium reaches the rotation means such that the differences in mass density of the fractions to be separated are increased. The increase in the difference in mass density of the fractions to be separated can, for example, be effected by changing the temperature (depending on the heating or cooling conditions) of the mixture. It is thus easier to separate the fraction from one another by means of rotation (due to the increase in the difference in centripetal forces exerted on the fraction). It is to be noted here that separating the fractions is understood to mean at least partially separating two fractions such that a significant difference in the average mass density of the two fractions results; a complete (100%) separation will be difficult to achieve in practice. As a result of the rotation of the mixture with now increased differences in the mass density of the fractions to be separated, the lighter fraction will migrate at least substantially to the inside of the rotation and the heavier fraction will migrate at least substantially to the outside of the rotation . This is a separation that increases the possibilities of use of at least one of the fractions relative to the mixture. This usable ("cleaned") fraction can also still have a part of an other undesired fraction after being separated ("contaminated with an other fraction"), but this remaining fraction is significantly smaller than the presence of this undesired fraction in the original mixture. The subsequent steps of the method according to the invention lead to an unexpectedly high separation efficiency without the need for bulky equipment (i.e. the device can be very compact) and in which the medium only has to reside for a short period. A device can be made even smaller (with a smaller volume) if the medium mixture comprises at least one gas fraction and the medium mixture is passed through the device under higher pressure.

In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het mediummengsel in stap D) op een temperatuur en druk gebracht waarbij het 6 mediummengsel in hoofdzaak een vloeistoftvaste stofmengsel is. Door vervolgens eveneens bij voorkeur de expansie in stap E) dusdanig uit te voeren dat het mediummengsel op een einddruk en eindtemperatuur wordt gebracht waarbij het mediummengsel een gas/vloeistof/vaste stofmengsel is, wordt in stap B) eveneens een 5 scheiding verkregen met verder verhoogde selectiviteit.In yet another preferred embodiment of the method according to the invention, the medium mixture is brought to a temperature and pressure in step D) at which the medium mixture is substantially a liquid-solid mixture. By subsequently also preferably carrying out the expansion in step E) such that the medium mixture is brought to a final pressure and final temperature at which the medium mixture is a gas / liquid / solid mixture, a separation is also obtained in step B) with further increased selectivity.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden de koeling en de expansie hierbij dusdanig uitgevoerd dat de eindtemperatuur ten minste 20 °C lager is dan de temperatuur die bij de einddruk overeenkomt met de 10 overgang van een mengselfractie naar in hoofdzaak vaste fase. Met nog meer voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de eindtemperatuur ten minste 50 °C lager is dan de temperatuur die bij de einddruk overeenkomt met de overgang van een mengselfractie naar de vaste fase.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the cooling and the expansion are carried out in such a way that the final temperature is at least 20 ° C lower than the temperature at the final pressure corresponding to the transition from a mixture fraction to a substantially solid phase. Even more preferably, the method according to the invention is characterized in that the final temperature is at least 50 ° C lower than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase at the final pressure.

15 In een voorkeursvariant van de werkwijze volgens de uitvinding wordt tijdens bewerkingsstap B) het mediummengsel onderworpen aan de zwaartekracht. Een dergelijke scheidingstechniek is zeer eenvoudig, en vergt weinig energie en investeringen. In een verdere voorkeursvariant wordt tijdens bewerkingsstap B) het mediummengsel onderworpen aan een centrifugaalkracht, door het mediummengsel toe 20 te voeren aan rotatiemiddelen. De rotatiemiddelen kunnen bijvoorbeeld worden gevormd door ten minste één cycloon (vortex), of als alternatief door een samenstel van meerdere cyclonen. In het geval van een cycloon is het mogelijk de rotatiemiddelen stationair uit te voeren en slechts het medium tot rotatie over te laten gaan. Het toepassen van meerdere (kleinere) cyclonen heeft ten opzichte van een enkele cycloon 25 een voordeel dat vergelijkbaar is met het voordeel van een roterend samenstel van doorvoerkanalen. In een cycloon kunnen facultatief schotten worden geplaatst voor bijvoorbeeld het doen neerslaan van een bepaalde fractie op de schotten en voor het sturen van de cycloon.In a preferred variant of the method according to the invention, the medium mixture is subjected to gravity during processing step B). Such a separation technique is very simple, and requires little energy and investment. In a further preferred variant, during processing step B), the medium mixture is subjected to a centrifugal force, by supplying the medium mixture to rotating means. The rotation means can for instance be formed by at least one cyclone (vortex), or alternatively by an assembly of several cyclones. In the case of a cyclone, it is possible to make the rotation means stationary and only allow the medium to rotate. The use of several (smaller) cyclones has an advantage over a single cyclone that is comparable to the advantage of a rotating assembly of feed-through channels. Optional baffles can be placed in a cyclone for, for example, depositing a specific fraction on the baffles and for controlling the cyclone.

30 Een bijzonder gunstige werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat tijdens bewerkingsstap B) het mediummengsel in roterende stroming wordt gebracht in daartoe voorziene rotatiemiddelen die een roterend samenstel van doorvoerkanalen omvatten. Dergelijke roterende schelders hebben als voordeel dat de gemiddelde afstand van het medium tot een wand (in radiale richting) beperkt blijft waardoor er in relatief 7 geringe tijd (hetgeen overeenkomt met een in axiale richting relatief beperkte lengte van de roterende schelder) een gewenste scheidingsgraad kan worden bereikt. De werking van zo een roterend samenstel van doorvoerkanalen wordt verder positief beïnvloed indien er in de kanalen bij voorkeur een laminaire stroming van het medium wordt 5 aangehouden. Anderzijds is het ook mogelijk dat het medium met turbulente stroming door de kanalen wordt gevoerd. De toe te passen stroomsnelheden kunnen situationeel worden gevarieerd respectievelijk geoptimaliseerd. Een bijzonder geschikte roterende scheider van onderhavig type wordt bijvoorbeeld beschreven in EP0286160A, de inhoud waarvan hierbij nadrukkelijk wordt opgenomen in onderhavige aanvrage.A particularly favorable method according to the invention is characterized in that during processing step B) the medium mixture is brought into rotating flow in rotation means provided for this purpose which comprise a rotating assembly of feed-through channels. Such rotary switches have the advantage that the average distance from the medium to a wall (in the radial direction) remains limited, so that a desired degree of separation can be achieved in a relatively short time (which corresponds to a length of the rotating barrier that is relatively limited in the axial direction) are being reached. The operation of such a rotating assembly of feed-through channels is further positively influenced if a laminar flow of the medium is preferably maintained in the channels. On the other hand, it is also possible that the medium with turbulent flow is passed through the channels. The flow rates to be used can be varied or optimized in situ. A particularly suitable rotary separator of the present type is described, for example, in EP0286160A, the contents of which are hereby expressly included in the present application.

1010

Bijzonder bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding toegepast door tijdens bewerkingsstap B) het mediummengsel te onderwerpen aan zwaartekracht, en/of aan een centrifugaalkracht, en/of het mediummengsel in roterende stroming te brengen in daartoe voorziene rotatiemiddelen die een roterend samenstel van doorvoerkanalen 15 omvatten. De combinatie van scheidingstechnieken kan leiden tot een verder verhoogde selectiviteit van de te separeren fracties(s) en/of zuiverheid van het althans gedeeltelijk van de verontreinigende fracties ontdane mediummengsel.The method according to the invention is particularly preferably applied by subjecting the medium mixture to gravity and / or to a centrifugal force during processing step B) and / or bringing the medium mixture into rotating flow in rotation means provided for this purpose and comprising a rotating assembly of feed-through channels. include. The combination of separation techniques can lead to a further increased selectivity of the fractions (s) to be separated and / or purity of the medium mixture stripped at least partially of the polluting fractions.

De werkwijze volgens de uitvinding kan met een relatief kleine doorstroominrichting 20 worden uitgevoerd aangezien de afzonderlijke bewerkingsstappen binnen zeer kort tijdsbestek, bijvoorbeeld afzonderlijk in minder dan 1 seconde, veelal in minder dan 0,1 seconde of zelfs in minder van 10 of minder dan 5 milliseconden, kunnen worden uitgevoerd. Dit maakt langdurige processen met bijbehorende inrichtingen die zodanig zijn gedimensioneerd dat zij grote volumes kunnen bevatten overbodig. De inventieve 25 combinatie van de bewerkingsstappen D), E) en B) draagt zorg voor het onverwachte voordeel van een veel eenvoudigere separatie van fractie dan mogelijk was volgens de stand der techniek. Een eenvoudige wijze voor het vergroten van het verschil in massadichtheid van de te separeren fracties van het mengsel is gelegen in het doen expanderen van het mengsel. De temperatuurdaling die daarvan een gevolg is verschaft 30 het gewenste effect van vergroting van het verschil in massadichtheid van de te separeren fracties in zeer kort tijdsbestek; in minder dan 0,1 of minder dan 0,05 seconde kan dit effect worden verkregen onder gebruikmaking van uiterst eenvoudige middelen. Het effect van vergroting van het verschil in massadichtheid van de te separeren fracties wordt verder volgens de uitvinding op positieve wijze beïnvloed door alvorens het 8 mengsel tijdens bewerkingsstap B) te separeren het mengsel in stap D) te koelen tot onder het kritisch punt van het mediummengsel.The method according to the invention can be carried out with a relatively small flow-through device 20 since the individual processing steps take place within a very short period of time, for example individually in less than 1 second, often in less than 0.1 second or even in less than 10 or less than 5 milliseconds , can be executed. This eliminates lengthy processes with associated devices that are dimensioned such that they can contain large volumes. The inventive combination of processing steps D), E) and B) provides the unexpected advantage of a much simpler fraction separation than was possible in the prior art. A simple way of increasing the difference in mass density of the fractions of the mixture to be separated is to cause the mixture to expand. The temperature drop that results therefrom provides the desired effect of increasing the difference in mass density of the fractions to be separated in a very short period of time; in less than 0.1 or less than 0.05 second, this effect can be achieved using extremely simple means. The effect of increasing the difference in mass density of the fractions to be separated is furthermore positively influenced according to the invention by cooling the mixture in step D) to below the critical point of the medium mixture before separating the mixture during processing step B) .

Een bijzondere voorkeurstoepassing van de werkwijze volgens de uitvinding wordt 5 gekenmerkt doordat tijdens bewerkingsstap A) aardgas wordt verschaft, dat voorafgaand aan bewerkingsstap B) de temperatuur van het aardgas in een stap D) wordt verlaagd tot een temperatuur die lager is dan het kritisch punt van het fasediagram van het mediummengsel, en vervolgens de temperatuur van het aardgas door expansie verder wordt verlaagd tot een bepaalde einddruk en eindtemperatuur, 10 waardoor althans ten minste één van de in het mediummengsel aanwezige verontreinigende fracties, zoals bijvoorbeeld CO2 en H2S, overgaat van fase, welke fracties tijdens bewerkingsstap B) worden gesepareerd van de fractie koolwaterstoffen zodanig dat de ten minste gedeeltelijk van verontreinigingen ontdane fractie koolwaterstoffen tijdens bewerkingsstap C) wordt afgevoerd.. De economisch rendabel 15 winbare reserves aardgas worden beperkt doordat een belangrijk deel van het technisch winbare aardgas is vervuild met ongewenste gassen. Deze verontreinigende gassen zijn tot op heden, zeker wanneer zij in het aardgas voorkomen in tientallen percentages, niet op economisch rendabele wijze in voldoende mate te separeren van de koolwaterstoffen. De werkwijze volgens de uitvinding heeft dit nadeel niet.A particularly preferred application of the method according to the invention is characterized in that during processing step A) natural gas is provided, that prior to processing step B) the temperature of the natural gas in a step D) is lowered to a temperature lower than the critical point of the phase diagram of the medium mixture, and subsequently the temperature of the natural gas is further reduced by expansion to a certain final pressure and end temperature, whereby at least one of the contaminating fractions present in the medium mixture, such as for example CO2 and H2S, changes from phase, which fractions are separated from the hydrocarbons fraction during processing step B) such that the at least partially contaminated fraction of hydrocarbons is discharged during processing step C). The economically profitable reserves of natural gas are limited because an important part of the technically recoverable natural gas is polluted me t unwanted gases. To date, certainly when they occur in the natural gas in tens of percentages, these polluting gases cannot be sufficiently economically separated from the hydrocarbons. The method according to the invention does not have this disadvantage.

2020

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een schematisch aanzicht op een inrichting overeenkomstig de uitvinding, figuur 2 een schematisch aanzicht op een alternatieve uitvoeringsvariant van een 25 separatie-inrichting overeenkomstig de uitvinding, en figuur 3 een voorbeeld van een fasediagram van een met de werkwijze overeenkomstig de uitvinding te separeren aardgasmengsel.The present invention will be further elucidated with reference to the non-limitative exemplary embodiments represented in the following figures. Herein: figure 1 shows a schematic view of a device according to the invention, figure 2 shows a schematic view of an alternative embodiment variant of a separation device according to the invention, and figure 3 shows an example of a phase diagram of a method according to the invention natural gas mixture to be separated.

Figuur 3 toont een fasediagram van een verontreinigd gas zoals bijvoorbeeld aardgas, 30 dat met de uitgevonden werkwijze kan worden gereinigd. Het betreft meer in het bijzonder het fasediagram van een CH4/CO2/H2S mengsel. Op de y-as wordt de druk 100 weergegeven, terwijl langs de x-as de temperatuur 200 is uitgezet. Het fasediagram omvat verder een gebied (aangeduid met G of V) waar de fracties van het mediummengsel één fase vormen (het menggebied), en een min of meer gesloten gebied 9 (aangeduid met G+V, V+VS, en G+V+VS) waar althans een gedeelte van de fracties een afwijkende fase vormen (ontmengingsgebied). in gebied G is het mediummengsel gasvormig, in gebied V is het mediummengsel vloeibaar. In gebied G+V is een mengsel aanwezig van vloeistof en gas, waarbij in onderhavig geval CO2 en H2S zich in de 5 vloeibare fase bevinden, en CH4 in de gasfase. In gebied G+V+VS is een mengsel aanwezig van gas, vloeistof en vaste stof, meer in het bijzonder bevindt CH4 zich in de gasfase, H2S in de vloeibare fase, en CO2 in de vaste fase. Hoewel niet aangegeven in figuur 3 is het mogelijk dat bij verdere daling van de temperatuur ook H2S overgaat naar de vaste fase. Een aantal lijnen demarkeren de betreffende gebieden, in het bijzonder 10 een dauwpuntslijn 110, die de grens aangeeft tussen combinaties van druk 100 en temperatuur 200 waaronder (naast andere fasen) ook een vloeistoffase L ontstaat, en een vaste stoflijn 120, die de grens aangeeft tussen combinaties van druk 100 en temperatuur 200 waaronder (naast andere fasen) ook een vaste stoffase VS ontstaat. Het fasediagram vertoont een kritisch punt 140, een bij de vakman algemeen bekend begrip, 15 waarbij de gasfase en vloeibare fase met elkaar een evenwicht vormen. De kritische temperatuur wordt in het fasediagram van figuur 3 aangeduid met Tcrit. Het moge duidelijk zijn dat het in figuur 3 getoonde fasediagram slechts ten titel van voorbeeld wordt gegeven, en dat de werkwijze eveneens toepasbaar is voor het separeren van mediummengsels met meer fracties, en daardoor een ingewikkelder fasediagram.Figure 3 shows a phase diagram of a contaminated gas such as, for example, natural gas, which can be cleaned with the invented method. More specifically, it concerns the phase diagram of a CH4 / CO2 / H2S mixture. The pressure 100 is displayed on the y-axis, while the temperature 200 is plotted along the x-axis. The phase diagram further comprises an area (indicated by G or V) where the fractions of the medium mixture form one phase (the mixing area), and a more or less closed area 9 (indicated by G + V, V + VS, and G + V + USA) where at least a part of the fractions form a different phase (segregation area). in zone G the medium mixture is gaseous, in zone V the medium mixture is liquid. A mixture of liquid and gas is present in area G + V, with CO2 and H2S in the liquid phase in the present case, and CH4 in the gas phase. A mixture of gas, liquid and solid is present in region G + V + VS, more particularly CH4 is in the gas phase, H2S in the liquid phase, and CO2 in the solid phase. Although not indicated in Figure 3, it is possible that with a further decrease in the temperature, H2S will also transfer to the solid phase. A number of lines demark the respective areas, in particular a dew point line 110, which indicates the boundary between combinations of pressure 100 and temperature 200 under which (in addition to other phases) also a liquid phase L is formed, and a solid line 120, which indicates the boundary between combinations of pressure 100 and temperature 200 under which (in addition to other phases) a solid substance phase VS is formed. The phase diagram shows a critical point 140, a concept generally known to those skilled in the art, wherein the gas phase and liquid phase form an equilibrium with each other. The critical temperature is indicated by Tcrit in the phase diagram of Figure 3. It will be clear that the phase diagram shown in Figure 3 is only given by way of example, and that the method is also applicable for separating medium mixtures with more fractions, and therefore a more complex phase diagram.

2020

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een inrichting 1 voor het reinigen van een verontreinigd gas zoals bijvoorbeeld aardgas getoond, in welke inrichting 1 de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd. Door een toevoer 2 wordt overeenkomstig de pijl Pi het verontreinigde gas toegevoerd onder een druk tussen 100 25 en 300 Bar (veelal een typische druk van ongeveer 250 Bar) en een temperatuur van bijvoorbeeld meer dan 100°C. Het overeenkomstig de pijl Pi toegevoerde gas wordt vervolgens in een warmtewisselaar 3 gekoeld, bijvoorbeeld door middel van koeling aan de atmosfeer. De koeling is dusdanig dat het aardgas op een temperatuur wordt gebracht die lager is dan de kritische temperatuur Torjt ervan, bijvoorbeeld op de in 30 figuur 3 aangegeven temperatuur Ij. Het gas wordt bij voorkeur bij nagenoeg constante druk afgekoeld tot temperatuur T]. Bij de temperatuur T1 bevindt het gas zich in de vloeibare fase. Voor een typisch aardgas dat een CH4/CO2/H2S mengsel bevat zal de kritische temperatuur ongeveer -50°C bedragen. Een geschikte temperatuur T1 is dan bijvoorbeeld - 60°C. De aldus gekoelde vloeistof stroomt vanuit de warmtewisselaar 3 10 overeenkomstig de pijl P2 naar een smoorklep 4. Door middel van de smoorklep 4 wordt de overeenkomstig de pijl P2 toegevoerde vloeistof, bij voorkeur op isentropische wijze, geëxpandeerd naar een lagere druk, bijvoorbeeld tussen 5 en 20 Bar. Deze isentropische druk - en temperatuurverlaging is in figuur 3 aangegeven door middel van stippellijn 5 130. Ten gevolge van de plotselinge drukverlaging zal de temperatuur van de vloeistof terugvallen tot een eindtemperatuur T2 (en een overeenkomstige einddruk P2) zodanig dat een deel van de in de vloeistof aanwezige fracties van fase verandert. Volgens de uitvinding ligt de eindtemperatuur T2 bij voorkeur relatief dichtbij, bijvoorbeeld ten hoogste 50°C hoger dan, de temperatuur die bij de einddruk p2 overeenkomt met de 10 overgang van het mediummengsel naar de vaste fase, dit is verwijzend naar figuur 3 de temperatuur Ts. Meer in het bijzonder zal door de expansie ten minste een gedeelte van het in het vloeibare aardgas aanwezige hoofdbestanddeel CH4 in de gasvormige fase terechtkomen. De verontreinigende fracties CO2 en H2S blijven in de vloeibare fase. Dientengevolge ontstaat er een mediummengsel met een vloeibare matrix waarin 15 gasbellen zijn opgenomen, met andere woorden een zeepbelachtige structuur 5. Dit vloeistof/gasbellen-mengsel 5 wordt door de kanalen 6 van een rotor 7 gevoerd waardoor, ten gevolge van de rotatie R van de rotor 7, de gasbellen neerslaan tegen de naar een rotatieas 8 toegekeerde zijden van de kanalen 6 van de rotor 7. De neergeslagen gasbellen verlaten de rotor 7 aan de van de smoorklep 4 afgekeerde zijde 20 als een gasbellenstroom 12, die zich door het verschil in massadichtheid in hoofdzaak centraal zal vormen. De vloeistofmatrix 9, die in hoofdzaak bestaat uit vloeibaar CO2 en H2S, wordt afgevangen in een bekken 10 dat door middel van het activeren van een pomp 11 kan worden geleegd, zodanig dat de vloeibare CO2 en H2S overeenkomstig de pijl P3 worden afgevoerd, De gasbellenstroom 12 die, ten minste voor een deel, is 25 ontdaan van CO2 en H2S wordt afgezogen en verlaat de inrichting 1 overeenkomstig de pijl P4 als gereinigd gas. Desgewenst kan het door de werkwijze volgens de uitvinding ontstane vloeistof/gasbellen-mengsel 5 voorafgaand worden gescheiden door het aan zwaartekracht te onderwerpen.With reference to figure 1, a device 1 for cleaning a contaminated gas such as, for example, natural gas is shown, in which device 1 the method according to the invention can be carried out. The contaminated gas is supplied through a feed 2 in accordance with the arrow Pi under a pressure between 100 and 300 Bar (usually a typical pressure of approximately 250 Bar) and a temperature of, for example, more than 100 ° C. The gas supplied in accordance with the arrow Pi is subsequently cooled in a heat exchanger 3, for example by means of cooling to the atmosphere. The cooling is such that the natural gas is brought to a temperature that is lower than its critical temperature Torjt, for example to the temperature Ij indicated in figure 3. The gas is preferably cooled to temperature T] at substantially constant pressure. At the temperature T1, the gas is in the liquid phase. For a typical natural gas that contains a CH4 / CO2 / H2S mixture, the critical temperature will be around -50 ° C. A suitable temperature T1 is then, for example, -60 ° C. The thus cooled liquid flows from the heat exchanger 3 according to the arrow P2 to a throttle valve 4. By means of the throttle valve 4, the liquid supplied according to the arrow P2 is expanded, preferably in an isentropic manner, to a lower pressure, for example between 5 and 5 20 Bar. This isentropic pressure and temperature reduction is indicated in Figure 3 by means of dotted line 130. As a result of the sudden pressure reduction, the temperature of the liquid will fall back to a final temperature T2 (and a corresponding final pressure P2) such that a part of the fractions present in the liquid change phase. According to the invention, the end temperature T2 is preferably relatively close, for instance at most 50 ° C higher than, the temperature which corresponds to the transition from the medium mixture to the solid phase at the final pressure p2, this being referring to Fig. 3 the temperature Ts . More particularly, the expansion will result in at least a portion of the main constituent CH4 present in the liquid natural gas entering the gaseous phase. The polluting fractions of CO2 and H2S remain in the liquid phase. As a result, a medium mixture is formed with a liquid matrix in which gas bubbles are incorporated, in other words a bubble-like structure 5. This liquid / gas bubble mixture 5 is passed through the channels 6 of a rotor 7, whereby, due to the rotation R of the rotor 7, the gas bubbles precipitate against the sides of the channels 6 of the rotor 7 facing an axis of rotation 8. The precipitated gas bubbles leave the rotor 7 on the side 20 remote from the throttle valve 4 as a gas bubble flow 12, which due to the difference in bulk density will be primarily central. The liquid matrix 9, which consists essentially of liquid CO2 and H2S, is captured in a basin 10 that can be emptied by activating a pump 11, such that the liquid CO2 and H2S are discharged in accordance with the arrow P3. 12 which, at least in part, has been stripped of CO2 and H2S, is suctioned off and leaves the device 1 in accordance with the arrow P4 as purified gas. If desired, the liquid / gas mixture resulting from the method according to the invention can be separated beforehand by subjecting it to gravity.

30 Onder verwijzing naar figuur 3 is het volgens de uitvinding tevens mogelijk het gas af te koelen tot een temperatuur T4. Bij deze temperatuur T4 bevindt het gas zich in de vloeibare fase, waarbij tenminste één fractie zich in de vaste stof fase bevindt. Voor een typisch aardgas dat een CH4/CO2/H2S mengsel bevat zal de temperatuur T4 bijvoorbeeld -80°C en lager bedragen. Het aldus gekoelde vloeistof/vaste stofmengsel stroomt vanuit 11 de warmtewisselaar 3 overeenkomstig de pijl P2 naar een smoorklep 4. Door middel van de smoorklep 4 wordt het overeenkomstig de pijl P2 toegevoerde vloeistof/vaste stofmengsel, bij voorkeur op isentropische wijze, geëxpandeerd naar een lagere dmk, bijvoorbeeld tussen 5 en 50 bar, bij voorkeur tussen 10 en 40 bar. Deze isentropische 5 druk - en temperatuurverlaging is in figuur 3 aangegeven door middel van stippellijn 150. Ten gevolge van de plotselinge drukverlaging zal de temperatuur van het vloeistof/vaste stofmengsel terugvallen tot een eindtemperatuur T3 (en een overeenkomstige einddruk p3) zodanig dat een deel van de in het vloeistof/vaste stofmengsel aanwezige fracties van fase verandert, en meer bepaald gasvormig wordt.With reference to figure 3, it is also possible according to the invention to cool the gas to a temperature T4. At this temperature T4, the gas is in the liquid phase, with at least one fraction being in the solid phase. For a typical natural gas containing a CH4 / CO2 / H2S mixture, the temperature T4 will be, for example, -80 ° C and lower. The thus-cooled liquid / solid mixture flows from 11 the heat exchanger 3 according to the arrow P2 to a throttle valve 4. By means of the throttle valve 4, the liquid / solid mixture supplied in accordance with the arrow P2 is expanded, preferably in an isentropic manner, to a lower dmk, for example between 5 and 50 bar, preferably between 10 and 40 bar. This isentropic pressure and temperature reduction is indicated in Figure 3 by means of dotted line 150. As a result of the sudden pressure reduction, the temperature of the liquid / solid mixture will fall back to an end temperature T3 (and a corresponding final pressure p3) such that a part of the fractions present in the liquid / solid mixture change phase, and in particular become gaseous.

10 Meer in het bijzonder zal door de expansie ten minste een gedeelte van het in het aardgasmengsel aanwezige hoofdbestanddeel CH4 in de gasvormige fase terechtkomen. De verontreinigende fracties CO2 en H2S zullen in de vloeibare en vaste stoffase blijven. Dientengevolge ontstaat er een mediummengsel met een vloeibare matrix waarin gasbellen en vaste stofdeeltjes zijn opgenomen. Onder verwijzing naar figuur 1 15 wordt dit 3-fasenmengsel 5 door de kanalen 6 van een rotor 7 gevoerd waardoor, ten gevolge van de rotatie R van de rotor 7, de gasbellen neerslaan tegen de naar een rotatieas 8 toegekeerde zijden van de kanalen 6 van de rotor 7. De neergeslagen gasbellen verlaten de rotor 7 aan de van de smoorklep 4 afgekeerde zijde als een gasbellenstroom 12, die zich door het verschil in massadichtheid in hoofdzaak centraal 20 zal vormen. De vloeistofmatrix 9, die in hoofdzaak bestaat uit vloeistof en daarin opgenomen vaste stofdeeltjes (CO2 en H2S), wordt afgevangen in een bekken 10 dat door middel van het activeren van een pomp 11 kan worden geleegd en overeenkomstig de pijl P3 kan worden afgevoerd. De gasbellenstroom 12 die, ten minste voor een deel, is ontdaan van CO2 en H2S wordt afgezogen en verlaat de inrichting 1 overeenkomstig 25 de pijl P4 als gereinigd gas.More particularly, the expansion will result in at least a portion of the main component CH4 present in the natural gas mixture entering the gaseous phase. The polluting fractions of CO2 and H2S will remain in the liquid and solid phase. As a result, a medium mixture with a liquid matrix is formed in which gas bubbles and solid particles are incorporated. With reference to figure 1, this 3-phase mixture 5 is passed through the channels 6 of a rotor 7, as a result of which, as a result of the rotation R of the rotor 7, the gas bubbles precipitate against the sides of the channels 6 of the rotor 7. The precipitated gas bubbles leave the rotor 7 on the side remote from the throttle valve 4 as a gas bubble stream 12 which, due to the difference in mass density, will form substantially centrally. The liquid matrix 9, which essentially consists of liquid and solid particles contained therein (CO2 and H2S), is captured in a basin 10 which can be emptied by activating a pump 11 and discharged in accordance with the arrow P3. The gas bubble stream 12 which, at least in part, has been stripped of CO2 and H2S is suctioned off and leaves the device 1 in accordance with the arrow P4 as purified gas.

Figuur 2 toont een separatie-inrichting 20 waaraan door een toevoer 21 overeenkomstig de pijl P10 een te separeren gasmengsel wordt toegevoerd. In een aansluitende turbine 22 wordt het mengsel gecomprimeerd om het gasmengsel vervolgens doelmatiger te 30 kunnen koelen in een aansluitende warmtewisselaar 23. De door de compressor 22 verhoogde druk maakt het tevens mogelijk de gehele inrichting 20 op een hoger drukniveau te laten werken (bijvoorbeeld 10 tot 50 Bar) waardoor deze compacter kan worden uitgevoerd dan wanneer deze compressiestap achterwege zou worden gelaten. Na het koelen van het mengsel in de warmtewisselaar 23 tot onder het kritisch punt Tcrit, 12 en meer in het bijzonder tot in het gebied waar een vloeibaar/vaste stofmengsel ontstaan, wordt dit mengsel aan een turbine 24 toegevoerd. Door de drukverlagende werking ten gevolge van de turbine 24 zal de temperatuur van het mengsel zodanig afnemen dat de meest vluchtige fractie van het mengsel overgaat naar de gasvormige 5 fase. Op deze wijze ontstaat een gas/vloeistof/vaste stofmengsel. De eindtemperatuur T3 is volgens de uitvinding bij voorkeur ten minste 50°C lager dan de temperatuur die bij de einddruk p3 overeenkomt met de overgang van het mediummengsel naar de vaste fase. In de op de turbine 24 aangesloten cycloon 25 zal de gasvormige fractie in de vorm van bellen tegengesteld aan de centrifugaalkracht bewegen en zich in het hart van 10 de cycloon 25 verzamelen. De van de schotten 26 afstromende vloeistof, met daarin vaste stofkristallen wordt opgevangen in een lekbak 27 en van daaruit verder afgevoerd overeenkomstig pijl Pu. De gasfractie verlaat de cycloon door een centrale afVoer 28 overeenkomstig de pijl P12. Een typische stroomsnelheid van het mengsel is 1 tot 15 m/s, meer in het bijzonder 10 m/s, e.e.a. afhankelijk van de druk en de 15 mengselverhoudingen. Desgewenst kan het mengsel nadat het de cycloon heeft verlaten verder worden gezuiverd, bijvoorbeeld door het toe te voeren aan de kanalen van een rotor, zoals werd toegelicht bij het in figuur 2 beschreven uitvoeringsvoorbeeld.Figure 2 shows a separation device 20 to which a gas mixture to be separated is supplied through a supply 21 in accordance with the arrow P10. In a connecting turbine 22 the mixture is compressed in order to subsequently be able to cool the gas mixture more efficiently in a connecting heat exchanger 23. The pressure increased by the compressor 22 also makes it possible to operate the entire device 20 at a higher pressure level (e.g. 10 to 50 Bar) which makes this more compact than when this compression step would be omitted. After cooling the mixture in the heat exchanger 23 to below the critical point Tcrit, 12 and more particularly to the area where a liquid / solid mixture is formed, this mixture is supplied to a turbine 24. Due to the pressure-reducing effect as a result of the turbine 24, the temperature of the mixture will decrease such that the most volatile fraction of the mixture changes to the gaseous phase. In this way a gas / liquid / solid mixture is created. According to the invention, the final temperature T3 is preferably at least 50 ° C lower than the temperature corresponding to the transition from the medium mixture to the solid phase at the final pressure p3. In the cyclone 25 connected to the turbine 24, the gaseous fraction in the form of bubbles will move opposite to the centrifugal force and collect in the center of the cyclone 25. The liquid flowing out of the partitions 26, with solid material crystals therein, is collected in a drip tray 27 and further discharged therefrom according to arrow Pu. The gas fraction leaves the cyclone through a central discharge 28 according to the arrow P12. A typical flow rate of the mixture is 1 to 15 m / s, more in particular 10 m / s, and so on depending on the pressure and the mixture ratios. If desired, the mixture can be further purified after it has left the cyclone, for example by feeding it to the channels of a rotor, as explained in the exemplary embodiment described in Figure 2.

De werkwijze volgens de uitvinding kan voor vele toepassingen worden gebruikt. In 20 beginsel kan elke scheiding van koolwaterstoffen het onderwerp uitmaken van de uitgevonden werkwijze, waarbij de te scheiden fracties bij voorkeur verschillen in damppunt. Zo is het mogelijk de werkwijze toe te passen voor het zuiveren van aardgas, zoals hierboven uitvoerig werd beschreven. Ook is het mogelijk de werkwijze toe te passen voor het kraken van nafta, waarbij de hierboven beschreven inrichting als 25 vervanging kan worden gebruikt voor de gebruikelijke destillatiekolom. Ook is het mogelijk de werkwijze toe te passen voor het scheiden en zuiveren van polyolefmen, en andere polymeren.The method according to the invention can be used for many applications. In principle, any separation of hydrocarbons can be the subject of the invented method, the fractions to be separated preferably differing in vapor point. It is thus possible to use the method for purifying natural gas, as described in detail above. It is also possible to use the method for cracking naphtha, wherein the device described above can be used as a replacement for the usual distillation column. It is also possible to use the method for separating and purifying polyolefins, and other polymers.

Claims

A method for separating a medium mixture into at least two fractions with deviating mass density, comprising the processing steps:

Method according to claim 1, characterized in that the medium mixture in step D) is brought to a temperature and pressure at which the medium mixture is substantially liquid.

3. Method according to claim 2, characterized in that the expansion in step E) is carried out in such a way that the medium mixture is brought to a final pressure and end temperature, the medium mixture being a gas / liquid mixture.

4. A method according to claim 3, characterized in that the end temperature is at most 20 ° C higher than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase at the final pressure.

A method according to claim 4, characterized in that the final temperature is at most 50 ° C higher than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase at the final pressure. 30

A) providing a mixture to be separated, B) subjecting the medium mixture to a volume force, and C) discharging at least one of the separated fractions, characterized in that prior to step B) the medium mixture is in a step (D) is cooled to a temperature lower than the critical point of the phase mixture of the medium mixture, and then in a step E) the difference in mass density of the fractions of the mixture to be separated is increased by expansion of the mixture to a final pressure and end temperature, wherein at least one of the fractions to be separated present in the medium mixture changes from phase.

Method according to claim 1, characterized in that the medium mixture in step D) is brought to a temperature and pressure at which the medium mixture is substantially a liquid / solid mixture.

Method according to claim 6, characterized in that the expansion in step E) is carried out in such a way that the medium mixture is brought to a final pressure and end temperature, wherein the medium mixture is a gas / liquid-solid mixture. 5

A method according to claim 7, characterized in that the final temperature is at least 20 ° C lower than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase at the final pressure.

A method according to claim 8, characterized in that the end temperature is at least 50 ° C lower than the temperature corresponding to the transition from a mixture fraction to the solid phase at the final pressure.

10. Method as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the expansion is carried out adiabatically and / or isentropically.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion is carried out isenthalpically.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that during processing step B) the medium mixture is subjected to gravity.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the medium mixture is subjected to a centrifugal force during processing step B). 25

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that during processing step B) the medium mixture is brought into rotating flow in rotation means provided for this purpose which comprise a rotating assembly of feed-through channels.

Method as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that during processing step B) the medium mixture is subjected to gravity, and / or to a centrifugal force, and / or the medium mixture is brought into rotating flow in rotation means provided for this purpose and comprising a rotating assembly of transit channels.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that natural gas is provided during processing step A), that prior to processing step B) the temperature of the natural gas in a step D) is lowered to a temperature lower than the critical point of the phase diagram of the medium mixture, and subsequently in step E) the natural gas is brought to a final pressure and final temperature by expansion, wherein at least one of the contaminating fractions present in the medium mixture, such as for example CO2 and H2S, changes from phase, which fractions during processing step B) are separated from the fraction of hydrocarbons 10 such that the at least partially contaminated fraction of hydrocarbons is discharged during processing step C).