RU2179880C1 - Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method - Google Patents
Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179880C1 RU2179880C1 RU2001100590/12A RU2001100590A RU2179880C1 RU 2179880 C1 RU2179880 C1 RU 2179880C1 RU 2001100590/12 A RU2001100590/12 A RU 2001100590/12A RU 2001100590 A RU2001100590 A RU 2001100590A RU 2179880 C1 RU2179880 C1 RU 2179880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- condensate
- vortex tube
- flow
- cold
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленным способам очистки газов от газового конденсата, в частности к абсорбционным способам очистки, и может быть использовано преимущественно при пониженных давлениях очищаемого газа в химической, нефтехимической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для очистки природного газа от растворимых газов, а также в строительстве, пищевой промышленности - для транспортировки влагопоглощающих материалов, в деревообработке - для осушки древесины, в холодильной технике и т.д. The invention relates to industrial methods of gas purification from gas condensate, in particular to absorption purification methods, and can be used mainly at reduced pressures of the gas to be purified in the chemical, petrochemical, oil and gas refining industries for the purification of natural gas from soluble gases, as well as in construction, food industry - for transporting moisture-absorbing materials, in woodworking - for drying wood, in refrigeration equipment, etc.
Известен способ очистки газов от газового конденсата путем абсорбции его жидким химическим абсорбентом, включающий разделение абсорбента на тонко- и груборегенерируемые потоки, один из которых завихряют и направляют в среднюю часть абсорбера с отводом очищенного газового потока, а второй поток подают на регенерацию, после которой абсорбент подают в верхнюю часть абсорбера (см., например, а.с. СССР 1797967, кл. В 01 D 53/14 от 1990 г.). A known method of purification of gases from gas condensate by absorbing it with a liquid chemical absorbent, including the separation of the absorbent into finely and roughly regenerated streams, one of which is swirled and sent to the middle part of the absorber with a tap of the purified gas stream, and the second stream is fed to regeneration, after which the absorbent served in the upper part of the absorber (see, for example, the USSR AS 1797967, class B 01 D 53/14 from 1990).
Недостатком известного способа является низкая эффективность очистки газов от газового конденсата из-за неэффективного контакта очищаемого газа с абсорбентом. Это объясняется тем, что, во-первых, процесс регенерации абсорбента длительный, т. к. низки скорости потока абсорбента, что обусловлено техническими возможностями технологического процесса. Во-вторых, ограничена поверхность контакта очищаемого газа с жидким абсорбентом, что требует увеличения количества абсорбента. К тому же требуются большие энерго- и материалозатраты из-за громоздкости технологической схемы и из-за использования химического абсорбента. The disadvantage of this method is the low efficiency of gas purification from gas condensate due to the ineffective contact of the gas to be cleaned with the absorbent. This is due to the fact that, firstly, the process of regeneration of the absorbent is long, because the flow rate of the absorbent is low, which is due to the technical capabilities of the process. Secondly, the contact surface of the gas to be cleaned with the liquid absorbent is limited, which requires an increase in the amount of absorbent. In addition, large energy and material costs are required due to the cumbersomeness of the technological scheme and due to the use of chemical absorbent.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ очистки газов от газового конденсата, включающий абсорбцию его жидким абсорбентом в виде собственного газового конденсата, завихрение газового потока в межтрубном кольцевом пространстве, последующее завихрение газового потока в вихревой трубе с одновременной конденсацией абсорбента в ней, вывод конденсата на абсорбцию и отвод очищенного газа и конденсата (см. патент РФ 2139751, кл. В 01 D 53/14, 45/12, F 25 В 43/00, от 1997 г.). Closest to the claimed technical essence is a method of purification of gases from gas condensate, including its absorption by a liquid absorbent in the form of its own gas condensate, swirling of the gas flow in the annulus, subsequent swirling of the gas flow in the vortex tube with simultaneous condensation of the absorbent in it, condensate outlet for the absorption and removal of purified gas and condensate (see RF patent 2139751, CL 01 D 53/14, 45/12, F 25 B 43/00, from 1997).
Хотя в этом известном способе абсорбцию очищаемого газа ведут жидким абсорбентом, в качестве которого используют собственный газовый конденсат, который формируют в вихревой трубе после завихрения потока газа, что значительно упрощает технологический процесс очистки, снижает энерго- и материалозатраты, повышает интенсивность абсорбционных процессов, однако и этот известный способ недостаточно эффективен, поскольку не обеспечивает требуемую глубину очистки газов от газового конденсата. Как следствие - невозможность обеспечить полный вывод конденсата из газового потока, что может привести в дальнейшем к нежелательным последствиям от образования конденсата в газопроводе. Это объясняется тем, что в известном способе очистки основное отделение конденсата и влаги из потока газа после его абсорбции ведут путем сепарации в межтрубном кольцевом пространстве (прохождение потока через оребрение, изменение направления движения потока при достижении преграды - диска энергоразделителя), что недостаточно эффективно для глубокой очистки газов. При этом и разница полученных вследствие вихревого эффекта температур потоков, взаимодействующих при их движении в устройстве, недостаточна для дополнительной конденсации очищаемого потока. Although in this known method the absorption of the gas to be purified is carried out by a liquid absorbent, which is used as its own gas condensate, which is formed in the vortex tube after swirling the gas stream, which greatly simplifies the cleaning process, reduces energy and material costs, increases the intensity of absorption processes, however, this known method is not effective enough because it does not provide the required depth of gas purification from gas condensate. As a result, the impossibility of ensuring the complete removal of condensate from the gas stream, which can lead in the future to undesirable consequences from the formation of condensate in the gas pipeline. This is due to the fact that in the known cleaning method, the main separation of condensate and moisture from the gas stream after its absorption is carried out by separation in the annulus (flow passage through the fins, changing the direction of flow when reaching the barrier - the energy separator disk), which is not effective enough for deep gas purification. Moreover, the difference in temperature obtained due to the vortex effect of the flows interacting during their movement in the device is insufficient for additional condensation of the stream being cleaned.
Кроме того, известный способ технологически сложен, требует больших энергозатрат, т. к. требует создания высоких скоростей и больших давлений для отделения конденсата, получения собственного газового конденсата и последующего осуществления им абсорбции. In addition, the known method is technologically complex, requires large energy costs, because it requires the creation of high speeds and high pressures to separate the condensate, to obtain its own gas condensate and its subsequent absorption.
Известно устройство для очистки газов от газового конденсата, содержащее размещенную в кожухе вихревую трубу с энергоразделителем, патрубок ввода, отводы очищенного газа и конденсата (см. а.с. СССР 258319, кл. В 01 D 45/12 от 1970 г.). A device for cleaning gases from gas condensate is known, containing a vortex tube with an energy separator located in the casing, an inlet pipe, cleaned gas and condensate outlets (see AS USSR 258319, class B 01 D 45/12 from 1970).
Поток очищаемого газа поступает через тангенциальный патрубок ввода в вихревую трубу, где он, проходя по каналам энергоразделителя, приходит в интенсивное вращательное движение. В результате поток под действием центробежных сил разделяется в полости вихревой трубы на жидкость и газ, причем жидкость располагается по периферии, а газ - вблизи оси. При этом газ охлаждается и через отвод холодного потока выводится потребителю, а жидкость отводится через отвод конденсата. The stream of gas to be purified enters through the tangential inlet pipe into the vortex tube, where it, passing through the channels of the energy separator, comes into intensive rotational motion. As a result, the flow under the action of centrifugal forces is divided in the cavity of the vortex tube into a liquid and a gas, the liquid being located on the periphery and the gas near the axis. In this case, the gas is cooled and discharged to the consumer through the cold flow outlet, and the liquid is discharged through the condensate outlet.
Поскольку известное устройство осуществляет только грубое разделение газожидкостных сред на жидкую и газообразную, поэтому оно не обеспечивает глубокую очистку газов от газового конденсата. Since the known device provides only a rough separation of gas-liquid media into liquid and gaseous, therefore, it does not provide a deep cleaning of gases from gas condensate.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для очистки газов от газового конденсата, содержащее кожух с размещенной в нем концентрично с образованием межтрубного кольцевого пространства вихревой трубой с камерами горячего и холодного потоков и установленным на границе указанных камер энергоразделителем, выполненным в виде тангенциальных сопел в стенке вихревой трубы с входного ее конца и перекрывающего торец указанного конца вихревой трубы и торец кожуха диафрагменного диска со сквозным осевым каналом, связывающим камеры горячего и холодного потоков, а также с выполненными в стенке вихревой трубы со стороны перекрытого герметично выходного ее конца выходными соплами, связывающими камеру горячего потока с межтрубным кольцевым пространством, и патрубок ввода очищаемого газа, патрубки вывода очищенного газа и конденсата (см. патент РФ 2139751, кл. В 01 D 53/14, 45/12, F 25 В 43/00, от 1997 г.). The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a device for cleaning gases from gas condensate, containing a casing with a vortex tube placed in it concentrically with annular annular space with hot and cold flow chambers and an energy separator installed on the border of these chambers, made in the form tangential nozzles in the wall of the vortex tube with its inlet end and the end face of the specified end of the vortex tube and the end face of the casing of the diaphragm disk with about a through axial channel connecting the chambers of hot and cold flows, as well as with outlet nozzles made in the wall of the vortex tube from the side of the hermetically closed outlet end, connecting the hot flow chamber with the annular annular space, and the pipe for introducing the gas to be cleaned, the outlet for the outlet of the purified gas and condensate (see RF patent 2139751, class B 01 D 53/14, 45/12, F 25 B 43/00, from 1997).
Образовавшийся в результате вихревого эффекта горячий периферийный поток в камере горячего потока вихревой трубы при соприкосновении с холодным потоком очищаемого газа, проходящего в межтрубном кольцевом пространстве, конденсируется на внутренней стенке камеры горячего потока вихревой трубы. Образовавшийся собственный газовый конденсат непрерывно впрыскивается в виде пара в зону абсорбции, увеличивая тем самым поверхность абсорбции. Поток газа, обогащенный конденсатом, завихряется в межтрубном кольцевом пространстве и, дойдя до диска энергоразделителя, меняет направление. Как следствие - происходит отделение конденсата. Отсепарированный газожидкостный конденсат выводится по радиальным каналам в энергоразделителе, а оставшийся поток газа поступает через входные тангенциальные сопла в вихревую трубу, в которой осуществляется дальнейшая очистка газов от газового конденсата. Холодный очищенный газ через камеру холодного потока вихревой трубы, находящуюся за энергоразделителем, вне кожуха, выводится потребителю. А горячий поток, проходя через камеру горячего потока, конденсируется при взаимодействии с холодным потоком в межтрубном кольцевом пространстве и вновь впрыскивается в виде пара в межтрубное пространство на абсорбцию. The hot peripheral flow formed as a result of the vortex effect in the chamber of the vortex tube hot stream when it comes into contact with the cold stream of the gas to be purified passing in the annulus is condensed on the inner wall of the vortex tube hot stream chamber. The resulting natural gas condensate is continuously injected in the form of steam into the absorption zone, thereby increasing the absorption surface. The gas stream, enriched in condensate, swirls in the annulus and, reaching the energy separator disk, changes direction. As a result, condensate is separated. The separated gas-liquid condensate is discharged through radial channels in the energy separator, and the remaining gas stream enters through a tangential inlet nozzle into a vortex tube, in which gas is further purified from gas condensate. Cold purified gas through the chamber of the cold stream of the vortex tube, located behind the energy separator, outside the casing, is displayed to the consumer. And the hot stream passing through the hot stream chamber condenses when interacting with the cold stream in the annulus and again is injected in the form of steam into the annulus for absorption.
Однако и это известное устройство имеет недостаточную эффективность очистки газов от газового конденсата, поскольку не обеспечивает требуемую глубину очистки из-за невозможности обеспечения полного вывода конденсата из газового потока, что может привести в дальнейшем к нежелательным последствиям от образования конденсата в газопроводе. However, this known device also has insufficient efficiency of gas purification from gas condensate, because it does not provide the required cleaning depth due to the inability to ensure complete removal of condensate from the gas stream, which can lead to further undesirable consequences from the formation of condensate in the gas pipeline.
Это объясняется тем, что в известной конструкции устройства недостаточны поверхности теплообмена, т. к. патрубок отвода конденсата выполнен в диафрагменном диске энергоразделителя, т.е. на границе камер горячего и холодного потоков, поэтому вообще не используется потенциальная энергия камеры холодного потока для интенсификации процесса теплообмена. Как следствие - конденсат выводится в том количестве, которое отделилось в результате сепарации в межтрубном кольцевом пространстве. При этом часть газа теряется с конденсатом. This is because in the known device design the heat exchange surfaces are insufficient, since the condensate drain pipe is made in the diaphragm disk of the energy separator, i.e. on the border of the chambers of hot and cold flows, therefore, the potential energy of the cold flow chamber is not used at all to intensify the heat transfer process. As a result, condensate is discharged in the amount that was separated as a result of separation in the annulus. In this case, part of the gas is lost with condensate.
Кроме того, известное устройство сложное, требует больших энергозатрат для создания высоких скоростей и больших давлений для сепарации, получения абсорбента и осуществления абсорбции собственным газовым конденсатом. При этом при существующем конструктивном выполнении устройства невозможно интенсифицировать процесс очистки газов. In addition, the known device is complex, requires large energy consumption to create high speeds and high pressures for separation, to obtain absorbent material and to carry out absorption by its own gas condensate. Moreover, with the existing structural design of the device, it is impossible to intensify the process of gas purification.
Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения глубины очистки газов от газового конденсата путем воздействия на газовые потоки дополнительным холодом вихревого эффекта охлаждения. The proposed inventions solve the problem of increasing the depth of gas purification from gas condensate by exposing the gas flows to additional cold vortex cooling effect.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе очистки газов от газового конденсата, включающем абсорбцию газов жидким абсорбентом в виде собственного газового конденсата, завихрение газового потока в вихревой трубе с одновременной конденсацией абсорбента в ней и отвод очищенного газа и конденсата, абсорбцию ведут при пониженном давлении, обогащенный собственным газовым конденсатом поток газа делят на два потока, один из которых завихряют в вихревой трубе с одновременным его переохлаждением, очисткой и отводом очищенного газа, при этом другой газовый поток охлаждают и сепарируют, а отсепарированный газ подают в общий поток очищенного газа. To obtain such a technical result in the proposed method of gas purification from gas condensate, including gas absorption by a liquid absorbent in the form of its own gas condensate, swirling of the gas stream in a vortex tube with simultaneous condensation of the absorbent in it and removal of purified gas and condensate, the absorption is carried out under reduced pressure, the gas stream enriched with its own gas condensate is divided into two streams, one of which is vortexed in a vortex tube with its simultaneous supercooling, purification and removal of purified gas, while another gas stream is cooled and separated, and the separated gas is fed into the total stream of purified gas.
Благодаря тому, что абсорбцию потока газа ведут собственным газовым конденсатом при пониженном давлении, после чего обогащенный абсорбентом газовый поток делят на два потока, один из которых завихряют в вихревой трубе с целью отделения сухого очищенного газа и получения собственного газового конденсата, обеспечиваются условия для эффективных теплообменных процессов в устройстве, что позволяет эффективнее, проще и интенсивнее провести очистку газов. Это объясняется тем, что за счет вихревого эффекта происходит одновременно очистка газа от конденсата в вихревой трубе, переохлаждение отделившегося осевого газового потока и передача от этого потока дополнительного холода второму потоку газа, не попавшему в вихревую трубу. Благодаря этому появилась возможность при более низкой температуре провести более полную конденсацию второго потока газа с последующим выводом конденсата. Due to the fact that the gas stream is absorbed by its own gas condensate under reduced pressure, after which the gas stream enriched in the absorbent is divided into two streams, one of which is vortexed in a vortex tube in order to separate the dry purified gas and obtain its own gas condensate, conditions are provided for efficient heat exchange processes in the device, which allows more efficient, easier and more intensive cleaning of gases. This is due to the fact that due to the vortex effect, the gas is simultaneously cleaned from condensate in the vortex tube, supercooling of the separated axial gas stream and transfer of additional cold from this stream to the second gas stream that does not enter the vortex tube. Thanks to this, it became possible at a lower temperature to conduct a more complete condensation of the second gas stream with subsequent removal of condensate.
А проведение сепарации выведенного газоконденсата с последующим вводом отделенного газа в общий поток очищенного газа позволит избежать потерь очищаемого газа, обеспечить требуемую глубину очистки. And the separation of the withdrawn gas condensate with the subsequent introduction of the separated gas into the total stream of purified gas will allow to avoid losses of the purified gas, to provide the required cleaning depth.
Такое взаимодействие двух потоков позволяет значительно упростить технологический процесс очистки, снизить энергозатраты и металлоемкость. This interaction of the two streams can significantly simplify the cleaning process, reduce energy consumption and metal consumption.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство, которое, как и наиболее близкое к нему по патенту РФ 2139751, содержит кожух с размещенной в нем концентрично с образованием межтрубного кольцевого пространства вихревой трубой с камерами горячего и холодного потоков и установленным на границе этих камер энергоразделителем, выполненным в виде тангенциальных сопел в стенке вихревой трубы с входного ее конца и диафрагменного диска со сквозным осевым каналом, с выходными соплами, выполненными в стенке вихревой трубы со стороны перекрытого герметично выходного ее конца, и патрубки ввода, вывода очищенного газа и конденсата. В отличие от известного в предлагаемом устройстве кожух охватывает снаружи камеры горячего и холодного потоков вихревой трубы, диафрагменный диск энергоразделителя установлен внутри вихревой трубы, внутри кожуха установлен дополнительно профилированный диск со сквозным осевым и радиальными каналами, перекрывающий межтрубное кольцевое пространство по торцу камеры холодного потока вихревой трубы с образованием в межтрубном кольцевом пространстве дополнительной камеры теплообмена, а на торце камеры горячего потока вихревой трубы по оси устройства установлен в направлении патрубка ввода очищаемого газа аэродинамический элемент, при этом в радиальных каналах профилированного диска выполнены патрубки вывода конденсата и ввода газа, связанные с устройством для сепарации, при этом патрубок ввода газа связан по радиальному каналу с патрубком вывода очищенного газа. To achieve the above technical result, a device is proposed which, like the one closest to it according to the patent of the Russian Federation 2139751, contains a casing with a vortex tube placed in it concentrically with the formation of annular annular space with hot and cold flow chambers and an energy separator installed on the border of these chambers, made in the form of tangential nozzles in the wall of the vortex tube with its inlet end and a diaphragm disk with a through axial channel, with output nozzles made in the wall of the vortex tube from the side of the sealed outlet end thereof, and the inlet and outlet pipes of the purified gas and condensate. In contrast to the casing known in the proposed device, the casing extends outside the chamber of hot and cold vortex tube flows, the diaphragm energy separator disk is installed inside the vortex tube, an additional profiled disk with through axial and radial channels is installed inside the casing, which covers the annular annular space at the end of the vortex tube cold flow chamber with the formation in the annular annular space of an additional heat exchange chamber, and at the end of the chamber of the hot flow of the vortex tube along the axis of the device is installed in the direction of the nozzle for introducing the gas to be cleaned, an aerodynamic element, while in the radial channels of the profiled disk there are condensate and gas nozzles connected to the separation device, while the gas inlet is connected through the radial channel to the outlet of the purified gas.
Благодаря тому, что диафрагменный диск энергоразделителя установлен внутри вихревой трубы, а внутри кожуха по торцу камеры холодного потока установлен профилированный диск с радиальными каналами для вывода конденсата, при этом кожух охватывает снаружи как камеру горячего, так и холодного потоков вихревой трубы, появилась возможность создать более эффективное переохлаждение осевого потока газа, и создание дополнительной камеры теплообмена для второго потока, не попавшего в вихревую трубу, в которой передается дополнительный холод этому потоку, благодаря чему обеспечивается наиболее полная конденсация газового потока, обогащенного абсорбентом. Due to the fact that the diaphragm disk of the energy separator is installed inside the vortex tube, and a profiled disk with radial channels for condensate discharge is installed inside the casing at the end of the cold flow chamber, while the casing covers both the hot and cold vortex tube flows from the outside, it became possible to create more effective subcooling of the axial gas flow, and the creation of an additional heat exchange chamber for the second stream that does not fall into the vortex tube, in which additional cold is transmitted flow, due to which the most complete condensation of the gas stream enriched in absorbent material is ensured.
Благодаря тому, что радиальные каналы для вывода конденсата выполнены за пределами камеры холодного потока, появилась возможность более глубоко охладить поток газа вне вихревой трубы, наиболее полно его сконденсировать и вывести на устройство для сепарации. Введение устройства для сепарации позволит отделить дополнительное количество газа из конденсата. Due to the fact that the radial channels for condensate discharge are made outside the cold flow chamber, it became possible to more deeply cool the gas flow outside the vortex tube, to condensate it most fully and to transfer it to the separation device. The introduction of a separation device will allow the separation of additional gas from the condensate.
Таким образом, предложенные конструктивные признаки устройства обеспечивают согласно предложенному способу глубокую очистку газов от газового конденсата путем воздействия на газовые потоки дополнительным холодом вихревого эффекта охлаждения. Как следствие - повышается эффективность и интенсификация очистки газов от газового конденсата, снижаются энергозатраты. Thus, the proposed structural features of the device provide, according to the proposed method, a deep purification of gases from gas condensate by exposing the gas flows to additional cold vortex cooling effect. As a result, the efficiency and intensification of gas purification from gas condensate are increased, energy costs are reduced.
На чертеже схематично представлен продольный разрез заявляемого устройства для осуществления заявляемого способа. The drawing schematically shows a longitudinal section of the inventive device for implementing the inventive method.
Устройство для очистки газов от газового конденсата содержит кожух 1, в котором установлена концентрично с образованием межтрубного кольцевого пространства 2 вихревая труба 3 с камерами горячего 4 и холодного 5 потоков и энергоразделителем, установленным на границе камер 4 и 5. Энергоразделитель состоит из выполненных в стенке вихревой трубы 3 со стороны входного ее конца тангенциальных сопел 6 и установленного внутри вихревой трубы 3 диафрагменного диска 7 со сквозным осевым каналом 8, связывающим камеры горячего 4 и холодного 5 потоков. Внутри кожуха 1 установлен профилированный диск 9, перекрывающий межтрубное кольцевое пространство 2 по торцу камеры 5, при этом в кольцевом пространстве, окружающем камеру холодного потока 5, формируется дополнительная камера 10 теплообмена, выполняющая функцию трансформатора холода. Профилированный диск 9 имеет сквозной осевой канал 11, связывающий камеру 5 холодного потока с патрубком 12 вывода очищенного от газового конденсата газа. Для отвода конденсата в диске 9 выполнены радиальные каналы 13, связанные посредством патрубка 14 вывода конденсата с устройством 15 для сепарации. Выполненные также в диске 9 радиальные каналы 16 связывают посредством патрубка 17 устройство 15 для сепарации с патрубком 12 вывода очищенного газа. На другом конце вихревой трубы 3 в ее стенке выполнены выходные сопла 18, связывающие камеру 4 горячего потока с межтрубным кольцевым пространством 2, при этом торец камеры 4 горячего потока герметично перекрыт, например, крышкой 19 с закрепленным на ней по оси трубы 3 и направленным в сторону патрубка 20 ввода очищаемого газа аэродинамическим элементом, например, в виде гвоздя 21. Кожух 1 устройства охватывает снаружи как камеру 4 горячего потока, так и камеру 5 холодного потока вихревой трубы 3. A device for cleaning gas from gas condensate contains a casing 1, in which is installed concentrically with the formation of annular annular space 2 vortex tube 3 with chambers of hot 4 and cold 5 flows and an energy separator installed at the boundary of chambers 4 and 5. The energy separator consists of a vortex made in the wall pipe 3 from the side of the inlet end of the tangential nozzle 6 and installed inside the vortex tube 3 of the diaphragm disk 7 with a through axial channel 8 connecting the chambers of hot 4 and cold 5 flows. Inside the casing 1, a profiled disk 9 is installed, overlapping the annular annular space 2 at the end of the chamber 5, while an additional heat exchange chamber 10 is formed in the annular space surrounding the cold flow chamber 5, which performs the function of a cold transformer. The profiled disk 9 has a through axial channel 11, which connects the cold flow chamber 5 to the outlet pipe 12 of the gas purified from gas condensate. To drain the condensate in the disk 9, radial channels 13 are made, connected by means of the condensate outlet pipe 14 to the separation device 15. Also made in the disk 9, the radial channels 16 are connected by means of the pipe 17 to the device 15 for separation with the pipe 12 of the outlet of the purified gas. At the other end of the vortex tube 3, outlet nozzles 18 are made in its wall, connecting the hot flow chamber 4 to the annular annulus 2, while the end of the hot flow chamber 4 is hermetically sealed, for example, by a lid 19 with a pipe 3 fixed thereon and directed into it the side of the nozzle 20 for introducing the gas to be cleaned with an aerodynamic element, for example, in the form of a nail 21. The casing 1 of the device extends from the outside both the hot flow chamber 4 and the cold flow chamber 5 of the vortex tube 3.
Предлагаемый способ в описанном устройстве осуществляют следующим образом. The proposed method in the described device is as follows.
Поток газа, подлежащий очистке от газового конденсата, подают через патрубок 20 из газопровода на гвоздь 21 и крышку 19 камеры 4 горячего потока вихревой трубы 3. Набегающий невозмущенный поток газа обтекает указанную поверхность и далее выходные сопла 18 вихревой трубы 3, при этом скорость движения входящего потока газа плавно возрастает (из-за уменьшения поперечного сечения устройства), а давление газа в зоне выходных сопел 18 падает, в результате чего происходит впрыскивание конденсата из камеры 4 горячего потока через сопла 18 в межтрубное кольцевое пространство 2 для обогащения входящего потока газа жидким конденсатом и осуществления тем самым абсорбции. Молекулы жидкого конденсата, непосредственно прилегающие к наружной поверхности тела камеры 4 горячего потока, прилипают к этой поверхности под действием сил притяжения. Прилипшие молекулы из-за вязкости жидкости взаимодействуют с близлежащими слоями потока газа, подтормаживая их, и создают неожиданный эффект кипения и конденсации, что приводит к эффективному теплообмену в межтрубном кольцевом пространстве 2 устройства. При этом поток газа, обогащенный конденсатом, дойдя до энергоразделителя вихревой трубы 3, делится на два потока, один из которых поступает через входные тангенциальные сопла 6 в вихревую трубу 3, а другой остается в межтрубном кольцевом пространстве 2. При входе газового потока в вихревую трубу 3 происходит резкое увеличение скорости потока; поток завихряется; давление падает. Резкое падение давления приводит к разделению входящего в вихревую трубу 3 потока газа на теплую и холодную зоны (эффект Ранка-Хилша), причем чем выше скорости завихрения потока и ниже давление, тем ниже температура осевого потока в камере 4 горячего потока. В образовавшейся камере 4 горячего потока по периферии идет горячий поток, а по оси вихревой трубы 3 - холодный. Холодный осушенный газ меняет свое направление движения на противоположное и через канал 8 поступает в камеру 5 холодного потока, где он в результате дроссель-эффекта еще более охлаждается (переохлаждается), и затем через канал 11, патрубок 12 выводится потребителю. The gas stream to be cleaned of gas condensate is fed through the pipe 20 from the gas pipeline to the nail 21 and the cover 19 of the chamber 4 of the hot stream of the vortex tube 3. The incoming undisturbed gas stream flows around the specified surface and then the output nozzles 18 of the vortex tube 3, while the speed of the incoming the gas flow increases smoothly (due to a decrease in the cross section of the device), and the gas pressure in the area of the outlet nozzles 18 decreases, as a result of which condensate is injected from the hot flow chamber 4 through the nozzles 18 into the annulus tsevoe space 2 for enrichment of the inlet gas stream of the liquid condensate and thus absorption. Molecules of liquid condensate, directly adjacent to the outer surface of the body of the chamber 4 of the hot stream, adhere to this surface under the action of attractive forces. Adherent molecules, due to the viscosity of the liquid, interact with the nearby layers of the gas stream, slowing them down and create an unexpected boiling and condensation effect, which leads to efficient heat transfer in the annulus 2 of the device. In this case, the gas stream enriched with condensate, reaching the energy separator of the vortex tube 3, is divided into two flows, one of which enters through the inlet tangential nozzle 6 into the vortex tube 3, and the other remains in the annulus 2. When the gas stream enters the vortex tube 3 there is a sharp increase in flow rate; the flow swirls; the pressure drops. A sharp drop in pressure leads to the separation of the gas flow entering the vortex tube 3 into warm and cold zones (Rank-Hills effect), and the higher the speed of the swirling flow and the lower the pressure, the lower the temperature of the axial flow in the hot flow chamber 4. In the formed chamber 4 of the hot stream, a hot stream goes along the periphery, and cold along the axis of the vortex tube 3. Cold, dried gas changes its direction of motion in the opposite direction and enters the cold flow chamber 5 through channel 8, where it, as a result of the throttle effect, is even more cooled (supercooled), and then through channel 11, the pipe 12 is discharged to the consumer.
А периферийный горячий поток газа, проходя через камеру 4 горячего потока, в результате теплообмена с холодным потоком газа, проходящим снаружи вихревой трубы 3, полностью конденсируется. И поскольку поток газа для очистки поступает в устройство непрерывно и давление в области выходных сопел 18 пониженное, то конденсат постоянно впрыскивается через сопла 18 в межтрубное пространство 2 на абсорбцию, обогащая газ собственным газовым конденсатом и обеспечивая тем самым более глубокую абсорбционную очистку газа. Причем создание в вихревой трубе переохлаждения потока газа при пониженном давлении превышает критическое охлаждение общего потока и приводит к гетерогенной конденсации паров конденсата, что резко увеличивает процесс массопередачи, растет интенсивность абсорбционного процесса. And the peripheral hot gas stream passing through the chamber 4 of the hot stream, as a result of heat exchange with a cold gas stream passing outside the vortex tube 3, is completely condensed. And since the gas stream for cleaning enters the device continuously and the pressure in the area of the outlet nozzles 18 is reduced, the condensate is constantly injected through the nozzles 18 into the annulus 2 for absorption, enriching the gas with its own gas condensate and thereby providing a deeper absorption gas purification. Moreover, the creation of a gas stream undercooling in a vortex tube at a reduced pressure exceeds the critical cooling of the total flow and leads to heterogeneous condensation of the condensate vapor, which sharply increases the mass transfer process, and the intensity of the absorption process increases.
В то же самое время другой поток газа, обогащенный собственным газовым конденсатом, но не попавший в вихревую трубу 3, попадает по межтрубному кольцевому пространству в дополнительную камеру 10 теплообмена, тормозится в ней профилированным диском 9 и, соприкасаясь со стенками камеры 5 холодного потока, получает дополнительное охлаждение. Как следствие - образуется дополнительный конденсат, который по радиальным каналам 13, патрубку 14 выводится в устройство 15 для сепарации, в котором отделяется конденсат от газа. Отсепарированный газ из устройства 15 по патрубку 17, через радиальные каналы 16 поступает в общий поток очищенного газа - в патрубок 12 и далее - потребителю. Отделившийся конденсат с устройства 15 также выводится потребителю. At the same time, another gas stream enriched with its own gas condensate, but not falling into the vortex tube 3, enters the additional heat exchange chamber 10 through the annular annular space, is inhibited by a profiled disk 9 in it, and, in contact with the walls of the cold flow chamber 5, receives additional cooling. As a result, additional condensate forms, which along the radial channels 13, the pipe 14 is output to the separation device 15, in which the condensate is separated from the gas. The separated gas from the device 15 through the pipe 17, through the radial channels 16 enters the general stream of purified gas - into the pipe 12 and then to the consumer. Separated condensate from the device 15 is also discharged to the consumer.
Процесс переохлаждения второго газового потока, абсорбция и абсорбционная очистка газа при пониженном давлении идут непрерывно, замкнутым циклом по мере поступления в устройство газа для очистки и постоянным отводом очищенного газа и конденсата. The process of supercooling of the second gas stream, absorption and absorption treatment of gas under reduced pressure proceed continuously, in a closed cycle as the gas for treatment enters the device, and the purified gas and condensate are continuously removed.
Пример. Очищаемый газ, например нефтяной, с газожидкостным конденсатом и влагой следующего состава, вес. %: метан - 58,54; этан - 20,38; пропан - 12,21; изобутан - 0,85; норм.бутан - 2,9; изопентан - 0,40; норм.пентан - 0,47; гексан плюс высшие - 0,85; гелий - 0,014; азот - 2,886; диоксид углерода - 0,2 (влажность газа при 20oС относительная 80,8%), - в количестве 30000 нм3/ч при Т=12oС под давлением 0,34 МПа поступает через патрубок 20 во входные тангенциальные сопла 6 вихревой трубы 3. Отсепарированный конденсат с устройства 15 в количестве 100 кГ/ч направляется потребителю для производства моторного топлива (в стабильном состоянии отвечает требованиям отраслевого стандарта ОСТ 51.65-80). Общий объем очищенного газа (собранный из вихревой трубы 3 и поступивший с устройства 15 для сепарации) в количестве 29200 нм3/ч с давлением 0,29 МПа направляется потребителю (соответствует ГОСТу 20448-90).Example. Purified gas, for example, petroleum, with gas-liquid condensate and moisture of the following composition, weight. %: methane - 58.54; ethane - 20.38; propane - 12.21; isobutane - 0.85; normal butane - 2.9; isopentane - 0.40; normal pentane - 0.47; hexane plus higher - 0.85; helium - 0.014; nitrogen - 2,886; carbon dioxide - 0.2 (gas humidity at 20 o С relative 80.8%), - in an amount of 30,000 nm 3 / h at Т = 12 o С under a pressure of 0.34 MPa, the vortex enters through tangent nozzle 6 into nozzle 6 pipes 3. The separated condensate from the device 15 in the amount of 100 kg / h is sent to the consumer for the production of motor fuel (in a stable state meets the requirements of the industry standard OST 51.65-80). The total volume of purified gas (collected from the vortex tube 3 and received from the separation device 15) in an amount of 29200 nm 3 / h with a pressure of 0.29 MPa is sent to the consumer (corresponds to GOST 20448-90).
Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить производительность очистки (интенсифицировать процесс) не менее, чем в 2 раза. Наиболее полная очистка газа позволяет исключить в газопроводах гидроудары, что приводит к сокращению аварийных ситуаций. Using the proposed technical solution allows to increase the cleaning performance (to intensify the process) not less than 2 times. The most complete gas purification allows eliminating water hammer in gas pipelines, which leads to a reduction in emergency situations.
Вместе с этим, поскольку очищенный газ имеет более низкую температуру, то появилась возможность пропускать большие объемы газа при малых диаметрах газопровода. At the same time, since the purified gas has a lower temperature, it became possible to pass large volumes of gas at small diameters of the gas pipeline.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001100590/12A RU2179880C1 (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001100590/12A RU2179880C1 (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2179880C1 true RU2179880C1 (en) | 2002-02-27 |
Family
ID=20244523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001100590/12A RU2179880C1 (en) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2179880C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013187802A2 (en) | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Khamidullin Rafik Nailovich | Gas purification method |
| RU2606427C2 (en) * | 2015-05-21 | 2017-01-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Method of gas-dynamic separation |
| RU2655349C1 (en) * | 2017-06-26 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Natural and associated petroleum gases deep cooling device |
-
2001
- 2001-01-09 RU RU2001100590/12A patent/RU2179880C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013187802A2 (en) | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Khamidullin Rafik Nailovich | Gas purification method |
| RU2606427C2 (en) * | 2015-05-21 | 2017-01-10 | Илшат Минуллович Валиуллин | Method of gas-dynamic separation |
| RU2655349C1 (en) * | 2017-06-26 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Natural and associated petroleum gases deep cooling device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102151619B (en) | Porous wall supersonic cyclone separator and separation method thereof | |
| CA2707189C (en) | Centrifugal separator for separating liquid particles from a gas flow | |
| CN103071318A (en) | Device for liquid degassing through swirling flow field or centrifugal field and pressure gradient field coupling | |
| CN105689161B (en) | Rectifier type supersonic cyclone separator | |
| CN206965171U (en) | Whirlwind is vortexed gas-liquid separator | |
| CN2265235Y (en) | Cyclone liquid-gas seperator | |
| RU2179880C1 (en) | Method of cleaning gases from gas condensate and device for realization of this method | |
| US4287026A (en) | Desalinization method | |
| JPS5637489A (en) | Heat exchanger | |
| CN201395582Y (en) | Dehydration, liquid-removal, purification and separation skid-mounted supersonic device for natural gas | |
| RU2353422C1 (en) | Gas-dynamic separator | |
| RU2496068C1 (en) | Method of drying and cleaning of natural gas with further liquefaction and device for its implementation | |
| CN101690865B (en) | Moisture recycling supersonic speed gas-purification separation device | |
| RU2139751C1 (en) | Method and apparatus for cleaning gases from gas condensate | |
| CN203750364U (en) | Deep purification equipment for gas | |
| RU2406021C1 (en) | Instant boiling device | |
| CN201534048U (en) | Moisture-recirculating supersonic gas purification and separation device | |
| RU77174U1 (en) | GAS CLEANING INSTALLATION | |
| RU2818428C1 (en) | Centrifugal-vortex thermodynamic unit for separation of gaseous products | |
| SU814402A1 (en) | Apparatus for drying compressed aur | |
| SU1231369A2 (en) | Vortex vertical shell-and-tube heat exchanger | |
| SU1730557A1 (en) | Concentrator of microimpurities in aerosol | |
| RU2275224C2 (en) | Heat and mass exchange apparatus | |
| RU2295098C1 (en) | Multi-purpose three-section compound receiver | |
| RU2042435C1 (en) | Device for separating the oil and gas mixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060110 |