RU2412746C2

RU2412746C2 - Gas drying unit

Info

Publication number: RU2412746C2
Application number: RU2009103787/05A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Ганин (RU); Вячеслав Николаевич Ганин; Михаил Моисеевич Толмацкий (RU); Михаил Моисеевич Толмацкий
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Завод "Слава и Надежда-газ"
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2011-02-27
Also published as: RU2009103787A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention may be used in chemical and petrochemical industries. Proposed unit comprises moisture separator 1 arranged between inlet pipeline 2 and active nozzle 3 of ejector 4 with its outlet communicated with inlet of vortex tube 5. Said inlet with hot gas flow 6 communicates via heat exchanger 7 with passive nozzle 8 of ejector 4. Vortex tube cold gas outlet 9 is communicated successively with two parallel moisture separators 10 and 11, heat exchanger 7 and outlet pipeline 12. Moisture separators 10 and 11 incorporate pressure difference meters 13 and 14. Shut-off devices 15, 16, 17 and 18 are arranged inlets of moisture separators 10 and 11. Shut-off devices 19, 20, 21 and 22 are arranged at outlets of moisture separators 10 and 11.

EFFECT: reduced gas drying depth due to entire gas flow cooling and reduced drying temperature in defrosting of moisture separators.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для осушки сжатого газа и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства.The invention relates to a device for drying compressed gas and may find application in various sectors of the economy.

Известно устройство для отделения капельной влаги, представляющее собой центробежный сепаратор (патент РФ №2042434, М.кл. В04С 3/06, публ. 1995 г.). Устройство содержит корпус, установленную внутри него цилиндрическую вихревую камеру с осевыми патрубками ввода и вывода газа, образующую с корпусом сборник отделенной жидкости, установленный на входе в камеру завихритель в виде полого, сообщенного со сборником жидкости каплевидного обтекателя с отверстиями для отсоса жидкости на его поверхности и с перфорированным осевым сквозным каналом, в котором установлен сепарационный элемент.A device for separating drip moisture, which is a centrifugal separator (RF patent No. 2042434, M.cl. B04C 3/06, publ. 1995). The device comprises a housing, a cylindrical vortex chamber installed inside it with axial gas inlet and outlet nozzles, forming a collection of separated liquid with the housing, installed at the inlet of the chamber a swirl in the form of a hollow communicating with the liquid collector teardrop fairing with holes for suction of liquid on its surface and with a perforated axial through channel in which the separation element is installed.

Недостатком этого устройства является малая глубина осушки газа, так как сепарация происходит при температуре окружающей среды без охлаждения газа.The disadvantage of this device is the small depth of gas drying, since the separation occurs at ambient temperature without cooling the gas.

Для более полного отделения влаги от сжатого газа используется адсорбционный метод. Известна установка адсорбционной осушки газа (а.с. СССР №1690826, М.кл. В01D 53/, 26, опубл. в бюл. №42, 1991 г.).For a more complete separation of moisture from the compressed gas, the adsorption method is used. A known installation of adsorption drying of gas (AS USSR No. 1690826, M. C. B01D 53 /, 26, publ. In bull. No. 42, 1991).

Установка содержит последовательно соединенные компрессор, два адсорбера, эжектор, соединенный с компрессором, теплообменник с сепаратором, вихревую трубу, установленную в линии влажного сжатого воздуха. Установка снабжена устройством удаления сконденсировавшейся влаги, установленным в линии осушаемого газа между холодным концом вихревой трубы и адсорберами. Вход вихревой трубы соединен с эжектором, а горячий конец - с сепаратором.The installation contains a compressor connected in series, two adsorbers, an ejector connected to the compressor, a heat exchanger with a separator, a vortex tube installed in the wet compressed air line. The installation is equipped with a device for removing condensed moisture, installed in the line of the drained gas between the cold end of the vortex tube and adsorbers. The inlet of the vortex tube is connected to the ejector, and the hot end to the separator.

Недостаток такого устройства заключается в том, что адсорбент по мере насыщения теряет способность поглощать влагу, и его необходимо периодически заменять или подвергать регенерации, что затрудняет его эксплуатацию.The disadvantage of this device is that the adsorbent, when saturated, loses its ability to absorb moisture, and it must be periodically replaced or regenerated, which makes it difficult to operate.

Известна также установка осушки сжатого воздуха, содержащая два соединенных последовательно через теплообменник центробежных влагоотделителя и вихревую трубу с эжектором, установленным по оси вихревой трубы со стороны ее горячего конца и соединенным пассивным соплом через теплообменник с холодным концом вихревой трубы, а активным соплом - с горячим концом вихревой трубы (патент РФ №2015463, М.кл. F25В 9/02, опубл. в бюл. №12, 1994 г.).There is also a known installation for drying compressed air, which contains two centrifugal dehumidifiers connected in series through a heat exchanger and a vortex tube with an ejector installed along the axis of the vortex tube from the side of its hot end and connected by a passive nozzle through the heat exchanger to the cold end of the vortex tube, and the active nozzle with the hot end vortex tube (RF patent No. 20155463, M.cl. F25B 9/02, publ. in bull. No. 12, 1994).

Указанное техническое решение наиболее близко к предложенному по большинству существенных признаков и достигнутому результату и принимается в качестве прототипа.The specified technical solution is closest to that proposed by most of the essential features and the achieved result and is adopted as a prototype.

Недостатком прототипа является неполная глубина осушки вследствие низкой термодинамической эффективности установки, так как в вихревой трубке охлаждается только часть потока газа, а сепарация влаги может происходить только при температуре газа на выходе из вихревой трубы, при которой не было бы намораживания кристаллогидратов во влагоотделителе.The disadvantage of the prototype is the incomplete drying depth due to the low thermodynamic efficiency of the installation, since only a part of the gas flow is cooled in the vortex tube, and moisture can be separated only at the gas temperature at the exit of the vortex tube, in which there would be no freezing of crystalline hydrates in the moisture separator.

Задача изобретения - устранение отмеченного недостатка.The objective of the invention is the elimination of the noted drawback.

Техническим результатом изобретения является повышение глубины осушки газового потока за счет охлаждения всего газового потока и снижения температуры осушки.The technical result of the invention is to increase the depth of drying of the gas stream by cooling the entire gas stream and lowering the temperature of the drying.

Технический результат достигается тем, что в установке осушки газа, содержащей соединенный с входным трубопроводом влагоотделитель предварительной сепарации влаги, влагоотделитель дополнительной сепарации влаги, вихревую трубу, эжектор и теплообменный аппарат, влагоотделитель предварительной сепарации влаги связан с входом вихревой трубы через активное сопло эжектора, выход вихревой трубы с горячим потоком газа через теплообменный аппарат соединен с пассивным соплом эжектора, а выход вихревой трубы с холодным потоком газа последовательно связан через влагоотделитель дополнительной сепарации влаги и теплообменный аппарат с выходным трубопроводом.The technical result is achieved by the fact that in the installation of gas dehydration, containing a moisture separator for preliminary separation of moisture, a moisture separator for additional moisture separation, a vortex tube, an ejector and a heat exchanger, a moisture separator for preliminary separation of moisture is connected to the inlet of the vortex tube through the active nozzle of the ejector, the outlet of the vortex pipes with a hot gas stream through a heat exchanger are connected to the passive nozzle of the ejector, and the exit of the vortex tube with a cold gas stream is is properly connected through a moisture separator for additional moisture separation and a heat exchanger with an outlet pipe.

Повышенная глубина осушки согласно изобретению обеспечивается даже при намораживании кристаллогидратов внутри влагоотделителя дополнительной сепарации влаги, так как установка снабжена вторым влагоотделителем дополнительной сепарации, установленным параллельно с первым влагоотделителем дополнительной сепарации между выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и теплообменным аппаратом, приборами для измерения перепада давлений, которыми оснащены оба влагоотделителя дополнительной сепарации, запорными устройствами, размещенными на входах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими влагоотделители дополнительной сепарации соответственно с выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и выходом пассивного сопла эжектора, а также запорными устройствами, размещенными на выходах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими их соответственно с теплообменным аппаратом и выходом вихревой трубы с горячим потоком газа.The increased drying depth according to the invention is ensured even when crystalline hydrates are frozen inside the moisture separator for additional moisture separation, since the installation is equipped with a second additional separator moisture separator installed in parallel with the first additional separator moisture separator between the outlet of the vortex tube with a cold gas stream and the heat exchanger, pressure differential devices, with which both dehumidifiers of additional separation are equipped, locking devices, at the inlet of the additional separation water separators, connecting the additional separation water separators with the exit of the vortex tube with a cold gas stream and the exit of the passive nozzle of the ejector, as well as shut-off devices located at the outputs of the additional separation separator, connecting them respectively with the heat exchanger and the exit of the vortex tube with hot gas stream.

Сущность изобретения поясняется описанием и пневматической схемой.The invention is illustrated by the description and pneumatic diagram.

Установка осушки газа содержит влагоотделитель предварительной сепарации влаги 1, установленный между входным трубопроводом 2 и активным соплом 3 эжектора 4, выход которого связан с входом вихревой трубы 5. Выход вихревой трубы с горячим потоком газа 6 через теплообменный аппарат 7 соединен с пассивным соплом 8 эжектора 4. Выход вихревой трубы с холодным потоком газа 9 последовательно связан с двумя параллельно установленными влагоотделителями дополнительной сепарации влаги 10 и 11, теплообменным аппаратом 7 и выходным трубопроводом 12. Влагоотделители 10 и 11 снабжены приборами для измерения перепада давлений 13 и 14. На входах влагоотделителей 10 и 11 установлены запорные устройства 15, 16 и 17, 18, связанные соответственно с выходом вихревой трубы с холодным потоком газа 9 и пассивным соплом 8 эжектора 4. На выходах влагоотделителей 10 и 11 размещены запорные устройства 19, 20 и 21, 22, соединяющие их соответственно с теплообменным аппаратом 7 и выходом вихревой трубы с горячим потоком газа 6.The gas drying installation contains a moisture pre-separation moisture separator 1, installed between the inlet pipe 2 and the active nozzle 3 of the ejector 4, the output of which is connected to the inlet of the vortex tube 5. The outlet of the vortex tube with a hot gas stream 6 through the heat exchanger 7 is connected to the passive nozzle 8 of the ejector 4 The exit of the vortex tube with a cold gas stream 9 is connected in series with two parallel-mounted moisture separators for additional moisture separation 10 and 11, a heat exchanger 7 and an outlet pipe 12. Moisture dividers 10 and 11 are equipped with devices for measuring the differential pressure 13 and 14. At the inlet of the moisture separators 10 and 11, shut-off devices 15, 16 and 17, 18 are installed, associated with the exit of the vortex tube with a cold gas stream 9 and the passive nozzle 8 of the ejector 4. On the outputs of the water separators 10 and 11 are locking devices 19, 20 and 21, 22, connecting them respectively with a heat exchanger 7 and the exit of the vortex tube with a hot gas stream 6.

Установка работает следующим образом. Сжатый газ из входного трубопровода 2 попадает на влагоотделитель 1, где происходит частичная сепарация влаги и очистка газа от крупных механических примесей, а затем подается на активное сопло 3 эжектора 4. Из эжектора 4 газ поступает в вихревую трубу 5, в которой он разделяется на холодный осевой поток, истекающий из выхода 9 вихревой трубы 5, и горячий периферийный поток, истекающий из выхода 6 вихревой трубы 5. В холодном потоке газа происходит конденсация дополнительной влаги, которая сепарируется во влагоотделителях 10 или 11, куда газ попадает через запорное устройство 15 или 16. В этих же влагоотделителях может происходить тонкая очистка газа от механических примесей. После влагоотделителя 10 и запорного устройства 19 или после влагоотделителя 11 и запорного устройства 20 газ в выходной трубопровод 12 поступает через теплообменный аппарат 7, где он охлаждает горячий поток газа, который после теплообменного аппарата 7 поступает в пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 охлажденный в теплообменном аппарате 7 газ смешивается с входным потоком газа. Одновременно в работе находится только один из влагоотделителей 10 или 11. Если работает влагоотделитель 10, то запорные устройства 15 и 19 открыты, а запорные устройства 16 и 20 закрыты. При работе влагоотделителя 11 запорные устройства 15 и 19 закрыты, а запорные устройства 16 и 20 открыты.Installation works as follows. Compressed gas from the inlet pipe 2 enters the moisture separator 1, where partial separation of moisture and gas purification from large mechanical impurities takes place, and then it is fed to the active nozzle 3 of the ejector 4. From the ejector 4, the gas enters the vortex tube 5, in which it is divided into cold the axial flow flowing out of the outlet 9 of the vortex tube 5, and the hot peripheral flow flowing out of the outlet 6 of the vortex tube 5. Condensation of additional moisture occurs in the cold gas stream, which is separated in the moisture separators 10 or 11, where the gas enters through a locking device 15 or 16. In these dehumidifiers can be fine cleaning of gas from mechanical impurities. After the water separator 10 and the shut-off device 19 or after the water separator 11 and the shut-off device 20, gas enters the outlet pipe 12 through the heat exchanger 7, where it cools the hot gas stream, which after the heat exchanger 7 enters the passive nozzle 8 of the ejector 4. In the ejector 4, the cooled in the heat exchanger 7, the gas is mixed with the inlet gas stream. Only one of the dehumidifiers 10 or 11 is in operation at the same time. If the dehumidifier 10 is operating, the locking devices 15 and 19 are open, and the locking devices 16 and 20 are closed. During operation of the water separator 11, the locking devices 15 and 19 are closed, and the locking devices 16 and 20 are open.

Если сепарация влаги во влагоотделителях 10, 11 будет происходить при низкой температуре газа (для воды это отрицательная температура), то внутри этих влагоотделителей будут постепенно намораживаться кристаллогидраты. При этом разность давлений газа на входе во влагоотделитель и на выходе из него, которую показывают приборы 13 и 14, будет увеличиваться. При работе влагоотделителя 10 намораживание кристаллогидратов будет происходить в нем. При достижении соответствующего перепада давлений, который показывается прибором 13, необходимо открыть запорные устройства 16 и 20 и закрыть запорные устройства 15 и 19. После этого следует открыть запорные устройства 17 и 21 (запорные устройства 18 и 22 должны быть закрыты). Сепарация влаги будет производиться во влагоотделителе 11, а влагоотделитель 10 будет размораживаться горячим потоком газа, который от вихревой трубы 5 через запорное устройство 21 будет подаваться во влагоотделитель 10. После влагоотделителя 10 газ через запорное устройство 17 поступает на пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 газ смешивается с входным потоком. При замерзании влагоотделителя 11 после достижения соответствующего перепада давлений, которое показывается прибором 14, необходимо закрыть запорные устройства 17, 21, открыть запорные устройства 15, 19, закрыть запорные устройства 16, 20 и открыть запорные устройства 18, 22. Сепарация влаги будет производиться во влагоотделителе 10, а влагоотделитель 11 будет размораживаться горячим потоком газа, который от вихревой трубы 5 через запорное устройство 22 будет подаваться во влагоотделитель 11. После влагоотделителя 11 газ через запорное устройство 18 поступит на пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 газ смешивается с входным потоком.If moisture separation in dehumidifiers 10, 11 will occur at a low gas temperature (for water this is a negative temperature), crystalline hydrates will gradually freeze inside these dehumidifiers. In this case, the pressure difference between the gas at the inlet to the water separator and at the outlet from it, which is shown by devices 13 and 14, will increase. When the dehumidifier 10 is operating, freezing of crystalline hydrates will occur in it. Upon reaching the corresponding pressure difference, which is shown by the device 13, it is necessary to open the locking devices 16 and 20 and close the locking devices 15 and 19. After that, the locking devices 17 and 21 should be opened (locking devices 18 and 22 must be closed). Moisture will be separated in the moisture separator 11, and the moisture separator 10 will be defrosted by a hot gas stream, which from the vortex tube 5 through the shut-off device 21 will be supplied to the moisture separator 10. After the moisture separator 10, gas through the shut-off device 17 enters the passive nozzle 8 of the ejector 4. In the ejector 4 gas is mixed with the input stream. When the dehumidifier 11 freezes after reaching the corresponding pressure drop, which is indicated by the device 14, it is necessary to close the locking devices 17, 21, open the locking devices 15, 19, close the locking devices 16, 20 and open the locking devices 18, 22. The moisture will be separated in the moisture separator 10, and the dehumidifier 11 will be thawed by a hot gas stream, which from the vortex tube 5 through the shut-off device 22 will be supplied to the dehumidifier 11. After the dehumidifier 11, gas through the shut-off device 18 tupit a passive ejector nozzle 8 4. The ejector 4 gas is mixed with the input stream.

Переключение запорных устройств можно выполнять автоматически, если их оснастить электрическими приводами, управляемыми по команде датчиков перепада давления, которые необходимо установить на влагоотделителях 10 и 11 параллельно с приборами для измерения перепада давлений 13 и 14 или вместо них. Слив конденсата из влагоотделителей может выполняться как в ручном, так и в автоматическом режиме.Switching of locking devices can be performed automatically if they are equipped with electric drives controlled by a command of differential pressure sensors, which must be installed on moisture separators 10 and 11 in parallel with devices for measuring differential pressure 13 and 14 or instead of them. Condensate can be drained from the dehumidifiers both manually and automatically.

Таким образом, изобретение позволяет повысить глубину осушки газа за счет охлаждения всего газового потока и снижения температуры осушки при поочередном размораживании влагоотделителей дополнительной сепарации.Thus, the invention allows to increase the depth of drying of the gas by cooling the entire gas stream and lowering the temperature of drying during the subsequent thawing of the moisture separators for additional separation.

Claims

1. Installation of gas dehydration, comprising a pre-separation moisture separator connected to the inlet pipe, an additional moisture separation separator, a vortex tube, an ejector and a heat exchanger, characterized in that the pre-separation moisture separator is connected to the inlet of the vortex pipe through an active ejector nozzle, the exit of the vortex tube with a hot gas stream through a heat exchanger connected to a passive nozzle of the ejector, and the output of the vortex tube with a cold gas stream is connected in series through lagootdelitel additional separation of moisture and heat exchanger with the outlet conduit.

2. Installation of gas dehydration according to claim 1, characterized in that it is equipped with a second dehumidifier for additional moisture separation, installed in parallel with the first dehumidifier for additional moisture separation between the exit of the vortex tube with a cold gas stream and the heat exchanger, pressure differential devices with which both dehumidifiers for additional moisture separation, with locking devices located at the inlets of the additional separation moisture separators connecting them respectively with the exit of the vortex a pipe with a cold gas stream and the exit of the passive nozzle of the ejector, as well as shut-off devices located at the exits of the moisture separators of the additional separation, connecting them respectively with the heat exchanger and the exit of the vortex tube with a hot gas stream.