RU2035950C1

RU2035950C1 - Device for drying of hydrocarbon gas

Info

Publication number: RU2035950C1
Authority: RU
Inventors: В.Е. Добровинский; С.М. Комаров; Р.Т. Шияпов; В.Г. Шамсутдинов; Н.А. Комаровский
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Ярсинтез"; Нижнекамское производственное объединение "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: gas treatment. SUBSTANCE: apparatus comprises a cylindrical heated casing, a heated conical bottom, a tangential branch pipe in the upper part of the casing for admission of moist gas, a branch pipe for discharge of water and any deposits formed on the bottom, a heated branch pipe for the discharge of desiccated gas. Coolant inlet nozzles are installed in the cover parallel with the casing at equal distances from the casing and the desiccated gas discharge pipe. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратуре для осушки углеводородных газов методом охлаждения и может быть использовано в химических отраслях народного хозяйства. The invention relates to apparatus for drying hydrocarbon gases by cooling and can be used in the chemical sectors of the economy.

Известно использование в качестве аппаратов для осушки углеводородных газов кожухотрубных теплообменников [1] где влажный газ охлаждается, при этом содержащаяся в нем вода частично конденсируется и отводится от осушенного газа. It is known to use shell and tube heat exchangers as apparatus for drying hydrocarbon gases [1] where the wet gas is cooled, while the water contained therein is partially condensed and drained from the dried gas.

Недостатком таких аппаратов является ограничение по температуре охлаждения влажного газа, а значит и по степени осушки, что связано с образованием при достижении определенных температур твердых кристаллогидратов, осаждающихся на поверхности теплообменника, уменьшающих теплопередачу и в итоге вызывающих забивку аппаратуры. The disadvantage of such devices is the limitation on the cooling temperature of moist gas, and hence on the degree of drying, which is associated with the formation of solid crystalline hydrates when certain temperatures are reached, which precipitate on the surface of the heat exchanger, reduce heat transfer and eventually clog the equipment.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат для очистки абгазов, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, тангенциальный патрубок для ввода исходного газа в верхней части корпуса, патрубок для вывода конденсата в нижней части днища, патрубок для вывода очищенного газа, установленный в крышке и углубленный внутрь аппарата, а также сопла для подачи хладоагента, установленные тангенциально корпусу в одном сечении с патрубком для ввода исходной смеси. В том же сечении установлены направляющие пластины, предназначенные для возвращения внутрь аппарата неиспарившегося хладагента. Корпус аппарата, коническое днище и патрубок для вывода очищенного газа снабжены рубашками для обогрева [2]
При испарении хладагента, введенного в данный аппарат через сопла, поток исходного газа охлаждается до температуры, при которой примеси, содержащиеся в абгазе, превращаются в твердое или жидкое вещество, центробежными силами отбрасываются на обогреваемые стенки корпуса, где плавятся и стекают в нижнюю часть конического днища, откуда затем выводятся. Очищенный газ выводится через обогреваемый патрубок, установленный в крышке аппарата.Closest to the proposed invention is an apparatus for cleaning gases, containing a cylindrical body with a cover and a conical bottom, a tangential nozzle for introducing source gas in the upper part of the housing, a nozzle for discharging condensate in the lower part of the bottom, a nozzle for discharging purified gas installed in the cover and deepened into the apparatus, as well as nozzles for supplying a refrigerant, mounted tangentially to the casing in one section with a nozzle for introducing the initial mixture. In the same section, guide plates are provided for returning an unevaporated refrigerant into the apparatus. The casing of the apparatus, the conical bottom and the pipe for the outlet of the purified gas are equipped with jackets for heating [2]
During the evaporation of the refrigerant introduced into this unit through nozzles, the flow of the source gas is cooled to a temperature at which the impurities contained in the exhaust gas turn into solid or liquid substance, are centrifuged to the heated walls of the body, where they melt and flow to the lower part of the conical bottom from where are then derived. The purified gas is discharged through a heated pipe installed in the lid of the device.

Недостаток работы этого аппарата связан с тангенциальным вводом жидкого хладагента, при котором не обеспечивается необходимое время пребывания хладагента в аппарате. Поток хладагента пронизывает поток исходного газа и, не испарившись, попадает на обогреваемую стенку, что снижает коэффициент полезного действия хладагента и ведет к завышению его расхода. Установка отражательных пластин, предназначенных для возвращения внутрь аппарата неиспарившегося хладагента, не решает проблемы. Кроме того, сами пластины становятся причиной забивки аппарата. The disadvantage of this apparatus is associated with the tangential introduction of liquid refrigerant, which does not provide the necessary residence time of the refrigerant in the apparatus. The flow of refrigerant permeates the flow of the source gas and, without evaporating, enters the heated wall, which reduces the efficiency of the refrigerant and leads to an overestimation of its flow. The installation of reflective plates designed to return an unevaporated refrigerant into the apparatus does not solve the problem. In addition, the plates themselves cause clogging of the apparatus.

Цель изобретения снижение расхода хладагента, уменьшение забивок аппарата и упрощение его конструкции. The purpose of the invention is to reduce the flow of refrigerant, reduce clogging of the apparatus and simplify its design.

Для этого предлагается аппарат для осушки углеводородного газа, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, тангенциальный патрубок для ввода исходного газа, установленный в верхней части корпуса, патрубок для вывода воды и образующихся отложений в днище и патрубок для вывода осушенного газа в крышке. Корпус, коническое днище и патрубок для вывода осушенного газа снабжены рубашками для обогрева. Для подачи хладагента в крышке параллельно корпусу установлены сопла для вывода осушенного газа, расположенные на равном расстоянии от корпуса и от патрубка. For this purpose, an apparatus for drying hydrocarbon gas is proposed, comprising a cylindrical body with a lid and a conical bottom, a tangential nozzle for introducing a source gas installed in the upper part of the body, a nozzle for discharging water and deposits in the bottom, and a nozzle for discharging dried gas in the cover. The casing, the conical bottom and the nozzle for draining the dried gas are provided with jackets for heating. To supply refrigerant in the lid parallel to the casing, nozzles for draining the dried gas are located at an equal distance from the casing and from the nozzle.

При установке сопел в аппарате предлагаемым образом значительно увеличивается длина свободного пробега частиц хладагента, что увеличивает время пребывания хладагента в объеме аппарата до соприкосновения со стенками. Расположение сопел выше патрубка ввода исходного газа позволяет также выделить в верхней части аппарата зону для стабилизации факела распыла хладагента до его встречи с потоком исходного газа. Все это способствует более полному исчерпыванию хладагента при испарении в объеме. Кроме того, относительная скорость омывания капель хладагента охлаждаемым потоком газа в предлагаемом случае при поперечном обтекании выше, чем в прототипе, так как в прототипе при попутном направлении движения скорости определяется как разность между скоростями потоков влажного газа и хладагента. В результате увеличивается коэффициент теплопередачи, что способствует более интенсивному испарению. When installing nozzles in the apparatus, the proposed method significantly increases the mean free path of the refrigerant particles, which increases the residence time of the refrigerant in the apparatus until it contacts the walls. The location of the nozzles above the source gas inlet pipe also allows you to select a zone in the upper part of the apparatus to stabilize the spray of the refrigerant before it meets the source gas stream. All this contributes to a more complete exhaustion of the refrigerant during evaporation in volume. In addition, the relative speed of washing the drops of refrigerant with a cooled gas stream in the proposed case, when the transverse flow is higher than in the prototype, since in the prototype with the associated direction of movement of the speed is determined as the difference between the flow rates of wet gas and refrigerant. As a result, the heat transfer coefficient increases, which contributes to more intensive evaporation.

Установка сопел для вывода осушенного газа на равном расстоянии от корпуса и от патрубка снижает вероятность попадания неиспарившегося хладагента на обогреваемую поверхность. The installation of nozzles for discharging dried gas at an equal distance from the housing and from the nozzle reduces the likelihood of an unevaporated refrigerant getting on a heated surface.

Такая конструкция предлагаемого аппарата позволяет избежать установки направляющих пластин, что упрощает конструкцию и предотвращает забивку. This design of the proposed apparatus avoids the installation of guide plates, which simplifies the design and prevents clogging.

Отличием предлагаемого аппарата от прототипа является установка сопел для подачи хладагента в крышке аппарата параллельно корпусу на равном расстоянии от него и от патрубка для вывода осушенного газа. The difference between the proposed device and the prototype is the installation of nozzles for supplying refrigerant in the lid of the device parallel to the housing at an equal distance from it and from the pipe for the discharge of dried gas.

В патентной и научно-технической литературе не известен аппарат указанной конструкции, на основании чего можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия". In the patent and scientific and technical literature, the apparatus of this design is not known, on the basis of which it can be concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат; на фиг. 2 то же, вид сверху. In FIG. 1 presents the proposed apparatus; in FIG. 2 same, top view.

Аппарат включает цилиндрический корпус 1, коническое днище 2, крышку 3, тангенциальный патрубок 4 для ввода влажного газа, патрубок 5 для вывода осушенного газа и патрубок 6 для вывода воды и образующихся отложений. Корпус, днище и патрубок для вывода осушенного газа имеют рубашки 7, 8 и 9 для обогрева соответственно. На крышке 3 в штуцерах 10 установлены сопла 11 для ввода хладагента. The apparatus includes a cylindrical body 1, a conical bottom 2, a cover 3, a tangential pipe 4 for introducing moist gas, a pipe 5 for removing dried gas and a pipe 6 for removing water and the resulting deposits. The housing, the bottom and the nozzle for draining the dried gas have shirts 7, 8 and 9 for heating, respectively. On the cover 3 in the nozzles 10 installed nozzle 11 for introducing refrigerant.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Влажный газ подается в корпус 1 по тангенциальному патрубку 4. Закрученный таким образом поток проходит по спирали, корпус аппарата 1 отражается от конического днища 2 и выводится через патрубок 5. Охлаждение осуществляется за счет впрыска в аппарат жидкого хладагента через сопла 11, установленные в крышке 3 параллельно корпусу 1 на одинаковом расстоянии от корпуса 1 и от патрубка 5 для вывода осушенного газа. При этом капли хладагента проходят по внутреннему объему аппарата сверху вниз, испаряются и за счет теплоты испарения охлаждают влажный газ до температуры, ниже температуры образования гидратов. Образующиеся твердые гидраты отбрасываются центробежной силой на обогреваемые стенки корпуса 1 и обогреваемое коническое днище 2, подплавляются и сползают к патрубку 6, через который выводятся из аппарата. Патрубок 5 выполнен обогреваемым с целью предотвращения нарастания на его наружной поверхности образующихся гидратов. Wet gas is supplied to the housing 1 through the tangential nozzle 4. The flow thus swirled passes in a spiral, the housing of the apparatus 1 is reflected from the conical bottom 2 and discharged through the nozzle 5. Cooling is carried out by injection of liquid refrigerant into the apparatus through nozzles 11 installed in the cover 3 parallel to the housing 1 at the same distance from the housing 1 and from the pipe 5 for the withdrawal of dried gas. In this case, drops of refrigerant pass through the internal volume of the apparatus from top to bottom, evaporate and cool the moist gas to a temperature below the temperature of hydrate formation due to the heat of vaporization. The resulting solid hydrates are discarded by centrifugal force on the heated walls of the housing 1 and the heated conical bottom 2, melt and slide to the pipe 6, through which they are removed from the apparatus. The pipe 5 is made heated to prevent buildup of hydrates formed on its outer surface.

Таким образом, при использовании предлагаемой конструкции за счет увеличения времени пребывания хладагента в объеме аппарата уменьшается его расход при обеспечении высокой эффективности осушки. При этом появляется возможность упростить конструкцию аппарата и снизить вероятность его забивок. Thus, when using the proposed design by increasing the residence time of the refrigerant in the volume of the apparatus, its consumption is reduced while ensuring high drying efficiency. At the same time, it becomes possible to simplify the design of the apparatus and reduce the likelihood of clogging.

Claims

A HYDROCARBON GAS DRYING APPARATUS, comprising a heated cylindrical body with a lid and a heated conical bottom, a tangential nozzle for introducing moist gas in the upper part of the housing, a nozzle for discharging water and deposits in the bottom, a heated nozzle for discharging dried gas installed in the cover and extended inside the apparatus, and a nozzle for introducing refrigerant, characterized in that, in order to reduce the flow of refrigerant, reduce clogging of the apparatus and simplify its design, a nozzle for introducing refrigerant are installed in the lid parallel to the housing at an equal distance from the housing and the nozzle for the removal of dried gas.