RU2488427C1 - Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end - Google Patents
Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488427C1 RU2488427C1 RU2012102586/05A RU2012102586A RU2488427C1 RU 2488427 C1 RU2488427 C1 RU 2488427C1 RU 2012102586/05 A RU2012102586/05 A RU 2012102586/05A RU 2012102586 A RU2012102586 A RU 2012102586A RU 2488427 C1 RU2488427 C1 RU 2488427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- boiling component
- low
- vapor
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной, газовой отраслям промышленности и может быть использовано при разделении углеводородных смесей и сжиженных газов.The invention relates to the oil and gas industries and can be used in the separation of hydrocarbon mixtures and liquefied gases.
При разделении смесей паров хорошо себя зарекомендовали известные ректификационные колонны, в которых для повышения эффективности разделения организован противоток жидкой и газообразной фаз, и за счет разнообразных насадок сильно развита поверхность контакта этих фаз. Недостатками ректификационных колонн являются большие габариты и высокая металлоемкость.In the separation of vapor mixtures, well-known distillation columns have proven themselves in which a countercurrent of liquid and gaseous phases is organized to increase the separation efficiency, and due to a variety of nozzles, the contact surface of these phases is highly developed. The disadvantages of distillation columns are large dimensions and high metal consumption.
Известно изобретение «Способ очистки газов от газового конденсата и устройство для его осуществления» [RU 2139751, 26.11.1997, B01D 53/14, B01D 45/12, F25B 43/00], согласно которому поток очищаемого газа при температуре ниже температуры конденсации конденсируемого компонента закручивают в вихревой трубе с одновременной конденсацией в ней. Далее при встречном движении потоков газа и жидкости происходит абсорбция газового конденсата жидким компонентом. Изобретение, за счет высокой эффективности разделения в закрученных потоках, снижает габариты и металлоемкость аппаратов для процесса сепарации жидкой фазы, однако не ставит целью достаточную чистоту газа, содержащего низкокипящие компоненты.The invention is known "A method of purifying gases from gas condensate and a device for its implementation" [RU 2139751, 11.26.1997, B01D 53/14, B01D 45/12, F25B 43/00], according to which the flow of the purified gas at a temperature below the condensation temperature of the condensed the component is twisted in a vortex tube with simultaneous condensation in it. Further, with the oncoming movement of gas and liquid flows, gas condensate is absorbed by the liquid component. The invention, due to the high separation efficiency in swirling flows, reduces the size and metal consumption of the apparatus for the process of separation of the liquid phase, but does not aim at a sufficient purity of the gas containing low-boiling components.
Наиболее близким к заявляемым способу сепарации низкокипящего компонента из смеси паров и устройству для его осуществления является изобретение «Multistage Fluid Separation Assemmly and Method» [US 2005/0115273 A1, 02,06.2005, C02F 1/22, B01D 9/04, F25J 1/00, B01D 19/00]. Согласно этому изобретению, на одной из стадий процесса отделения низкокипящего газа от высококипящих компонентов в жидкой фазе смесь компонентов подают с закруткой внутрь участка цилиндрической трубы. При этом жидкость стекает вниз по внутренней стенке трубы, а газ подымается вверх в ее приосевой области. Для этого в устройстве, представляющем собой вертикальный участок цилиндрической трубы с двумя торцами, верхним и нижним, предусмотрен кольцевой канал для выхода жидкости в нижнем торце и патрубок для выхода газа в приосевой области на верхнем торце. Предусмотрены также патрубки для тангенциальной подачи смеси внутрь трубы. При взаимодействии фаз в противотоке жидкость обогащается высококипящими компонентами, а газ обогащается низкокипящими компонентами. Кроме этого, согласно способу, закрутку газа и жидкости осуществляют в противоположных направлениях. Тем самым за счет интенсивного противотока обеспечивается высокая эффективность процесса разделения.Closest to the claimed method of separating a low boiling component from a vapor mixture and a device for its implementation is the invention "Multistage Fluid Separation Assemmly and Method" [US 2005/0115273 A1, 02.06.2005, C02F 1/22,
Недостатком предложенного способа является проблематичность осуществления в реальном аппарате противоположно направленного вращения фаз, а также недостаточная чистота отделения низкокипящего компонента, поскольку температура процесса разделения в приведенных способе и устройстве не контролируется.The disadvantage of the proposed method is the problematic implementation in an actual apparatus of an oppositely directed phase rotation, as well as the insufficient purity of separation of the low-boiling component, since the temperature of the separation process in the above method and device is not controlled.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа сепарации низкокипящего компонента из смеси паров, обеспечивающего близкую к предельной чистоту низкокипящего компонента на выходе, и компактного одномодульного устройства для осуществления способа.The objective of the invention is the creation of a method for separating a low boiling component from a mixture of vapors, which provides close to the ultimate purity of the low boiling component at the outlet, and a compact single-module device for implementing the method.
Согласно изобретению, способ сепарации низкокипящего компонента из смеси паров включает подачу смеси тангенциально и вверх в нижнюю часть трубы в состоянии пароконденсата, закручивание потока внутри вертикальной трубы так, что устанавливается противоточное движение закрученных потоков фаз, при этом конденсат (флегма) стекает вниз и выходит из трубы по ее внутренней поверхности, обогащаясь высококипящим компонентом, а пар поднимается вверх и выходит из трубы в приосевой области, обогащаясь низкокипящим компонентом, охлаждение внутренней поверхности трубы для образования на ней конденсата (флегмы), и поддержание температуры внутренней поверхности трубы таким образом, чтобы температура пара (целевого продукта) на выходе из трубы в приосевой области приближалась вплоть до совпадения к температуре кипения низкокипящего компонента.According to the invention, a method for separating a low-boiling component from a vapor mixture involves supplying the mixture tangentially and upward to the bottom of the pipe in a state of vapor condensate, swirling the flow inside the vertical pipe so that countercurrent movement of the swirling phase flows is established, while the condensate (phlegm) flows down and leaves pipes along its inner surface, enriched with a high-boiling component, and steam rises and leaves the pipe in the axial region, enriched with a low-boiling component, cooling s of the pipe to form a condensate on it (the reflux), and maintaining the temperature of the inner surface of the pipe so that the steam temperature (desired product) at the outlet of the pipe in the axial region approaching up to the boiling point of coincidence of a low boiling component.
Эффективность процесса достигается, во-первых, за счет легко осуществимого вертикального противотока фаз, во-вторых, за счет развитой поверхности контакта, которая из-за неустойчивости границы раздела фаз (слой смешения всегда неустойчив) непрерывно обновляется, и, в-третьих, за счет контроля температуры процесса. Согласно предложенному способу температура газа в верхней точке сепаратора поддерживается, насколько это возможно, вблизи температуры кипения низкокипящего компонента. Чем ниже температура на выходе низкокипящего компонента, тем большее количество высококипящего компонента сможет уйти в жидкую фазу при хорошо развитой поверхности контакта и высокой скорости относительного движения фаз. С другой стороны, если эта температура окажется ниже точки кипения низкокипящего компонента, то увеличиваются потери целевого продукта в жидкую фазу.The efficiency of the process is achieved, firstly, due to the easily feasible vertical countercurrent phase, and secondly, due to the developed contact surface, which due to the instability of the phase boundary (mixing layer is always unstable) is continuously updated, and thirdly, expense of process temperature control. According to the proposed method, the gas temperature at the upper point of the separator is maintained, as far as possible, near the boiling point of the low-boiling component. The lower the outlet temperature of the low-boiling component, the greater the amount of the high-boiling component can go into the liquid phase with a well-developed contact surface and a high speed of relative phase motion. On the other hand, if this temperature is below the boiling point of the low-boiling component, then the loss of the target product in the liquid phase increases.
Согласно изобретению, устройство (сепаратор) сепарации низкокипящего компонента из смеси паров содержит вертикально расположенную цилиндрическую трубу с прилегающими верхним и нижним торцами, патрубок вывода газа в верхнем торце, средство вывода жидкости в нижнем торце и средства тангенциальной подачи смеси внутрь трубы. Цилиндрическая труба заключена в соосную трубу большего диаметра с образованием проточного кольцевого канала, ограниченного верхним и нижним торцами, по которому может циркулировать теплоноситель. Средства тангенциальной подачи смеси выполнены в виде торцевого завихрителя в нижнем торце внутренней цилиндрической трубы. Средство вывода жидкости представляет собой зазор между внутренней цилиндрической трубой и завихрителем. В проточном кольцевом канале и в патрубке вывода газа в верхнем торце внутренней цилиндрической трубы установлены средства контроля температуры, например, термометры, а на входе теплоносителя в кольцевой канал установлен регулятор расхода теплоносителя, например регулирующий вентиль. Регулятор расхода теплоносителя выполнен с возможностью автоматического регулирования по заданной температуре на выходе газа из сепаратора. Регулировка параметров теплоносителя, таких как его температура и расход, может производиться автоматически исходя из условия равенства температуры пара в выходном патрубке температуре кипения низкокипящего компонента.According to the invention, a device (separator) for separating a low boiling component from a vapor mixture comprises a vertically arranged cylindrical pipe with adjacent upper and lower ends, a gas outlet pipe at the upper end, a liquid outlet means at the lower end, and means for tangentially delivering the mixture into the pipe. The cylindrical pipe is enclosed in a coaxial pipe of a larger diameter with the formation of a flowing annular channel bounded by the upper and lower ends, through which the coolant can circulate. Means of tangential supply of the mixture are made in the form of an end swirler in the lower end of the inner cylindrical pipe. The fluid outlet means a gap between the inner cylindrical tube and the swirl. Temperature control means, for example, thermometers, are installed in the flowing annular channel and in the gas outlet pipe in the upper end of the inner cylindrical pipe, and a flow rate regulator, for example, a control valve, is installed at the coolant inlet to the annular channel. The coolant flow regulator is made with the possibility of automatic control at a given temperature at the gas outlet from the separator. The heat carrier parameters, such as its temperature and flow rate, can be adjusted automatically based on the condition that the temperature of the steam in the outlet pipe is equal to the boiling point of the low-boiling component.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, фиг.1, где: 1 - внутренняя цилиндрическая труба; 2 - нижний торец; 3 - верхний торец; 4 - торцевой завихритель; 5 - выходной патрубок для газа; 6 - внешняя соосная цилиндрическая труба; 7 - термометры; 8 - входной патрубок для теплоносителя; 9 - выходной патрубок для теплоносителя; 10 - регулировочный вентиль.The proposed device is illustrated in the drawing, figure 1, where: 1 - inner cylindrical pipe; 2 - lower end; 3 - upper end; 4 - end swirl; 5 - outlet pipe for gas; 6 - external coaxial cylindrical pipe; 7 - thermometers; 8 - inlet pipe for the coolant; 9 - outlet pipe for the coolant; 10 - control valve.
Устройство для осуществления заявленного способа работает следующим образом.A device for implementing the inventive method works as follows.
Пар подают через торцевой завихритель 4 внутрь трубы 1 и отбирают через патрубок 5. В теплообменник через входной патрубок 8 подают теплоноситель. Вследствие закрутки потока пара в завихрителе, он движется к стенке трубы и вверх. Попадая на охлаждаемую стенку трубы, пар конденсируется, при этом образующаяся на стенке пленка жидкости под действием силы тяжести спускается вниз, и вытекает в зазор между трубой и завихрителем, а не сконденсировавшийся пар продолжает двигаться к стенке и вверх. Взаимодействие жидкой и газообразной фаз происходит на всей длине трубы в противотоке. При этом жидкая фаза (флегма) при движении вниз обогащается высококипящими компонентами, а паровая фаза при движении вверх обогащается низкокипящим компонентом.The steam is fed through the end swirl 4 into the pipe 1 and is taken through the pipe 5. In the heat exchanger through the
Регулировкой расхода и температуры теплоносителя можно добиться установления и поддержания температуры перед выходным патрубком для газа близкой к температуре кипения низкокипящего компонента.By adjusting the flow rate and temperature of the coolant, it is possible to establish and maintain the temperature in front of the gas outlet pipe close to the boiling point of the low-boiling component.
Наряду с высокой эффективностью сепарации за счет взаимодействия фаз в противотоке и высокой интенсивностью обновления поверхности контакта в слое смешения на границе раздела фаз, последнее условие обеспечивает максимальную чистоту целевого продукта.Along with high separation efficiency due to the interaction of phases in countercurrent and high intensity of renewal of the contact surface in the mixing layer at the phase boundary, the latter condition ensures maximum purity of the target product.
Пример осуществления.An example implementation.
Было испытано устройство, схема которого показана на фиг.1. На фиг.2 показан испытательный стенд.A device was tested, the circuit of which is shown in figure 1. Figure 2 shows a test bench.
Внутренний диаметр сепарационной трубы составлял 50 мм, ее длина составляла 900 мм. В устройство подавалась под давлением смесь паров воды и спирта. Вода подавалась в теплообменник при температуре 20°С. Результаты испытаний отражены в таблице.The inner diameter of the separation pipe was 50 mm, its length was 900 mm. A mixture of water vapor and alcohol was supplied under pressure. Water was supplied to the heat exchanger at a temperature of 20 ° C. The test results are shown in the table.
Из представленных данных видно, что заявляемые способ и устройство демонстрируют возможность достижения высокой эффективности выделения чистого низкокипящего компонента в малогабаритном одномодульном аппарате.From the presented data it can be seen that the claimed method and device demonstrate the ability to achieve high efficiency of the allocation of pure low-boiling component in a small single-unit unit.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012102586/05A RU2488427C1 (en) | 2012-01-25 | 2012-01-25 | Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012102586/05A RU2488427C1 (en) | 2012-01-25 | 2012-01-25 | Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2488427C1 true RU2488427C1 (en) | 2013-07-27 |
Family
ID=49155584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012102586/05A RU2488427C1 (en) | 2012-01-25 | 2012-01-25 | Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488427C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1111782A1 (en) * | 1983-01-20 | 1984-09-07 | Гродненское Ордена Дружбы Народов Производственное Объединение "Азот" Им.С.О.Притыцкого | Driving-off column |
SU1271534A1 (en) * | 1984-12-10 | 1986-11-23 | Гродненское Ордена Дружбы Народов Производственное Объединение "Азот" Им.С.О.Притыцкого | Distillation column |
SU1274711A1 (en) * | 1985-01-03 | 1986-12-07 | Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимической И Газовой Промышленности Им.И.М.Губкина | Rectifying tower |
WO1993003810A1 (en) * | 1991-08-14 | 1993-03-04 | Alexandr Ninelievich Lukyanov | Method and device for centrifugal rectification |
RU2048155C1 (en) * | 1992-01-27 | 1995-11-20 | Прокопенко Борис Евгеньевич | Continuous-action distiller |
US20020038760A1 (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-04 | Steris Europe, Inc. | Method and device for the production of pure steam |
US20050115273A1 (en) * | 2001-12-31 | 2005-06-02 | Hillegonda Bakker | Multistage fluid separation assembly and method |
RU2445996C2 (en) * | 2010-05-04 | 2012-03-27 | Николай Александрович Войнов | Rectification column |
-
2012
- 2012-01-25 RU RU2012102586/05A patent/RU2488427C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1111782A1 (en) * | 1983-01-20 | 1984-09-07 | Гродненское Ордена Дружбы Народов Производственное Объединение "Азот" Им.С.О.Притыцкого | Driving-off column |
SU1271534A1 (en) * | 1984-12-10 | 1986-11-23 | Гродненское Ордена Дружбы Народов Производственное Объединение "Азот" Им.С.О.Притыцкого | Distillation column |
SU1274711A1 (en) * | 1985-01-03 | 1986-12-07 | Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимической И Газовой Промышленности Им.И.М.Губкина | Rectifying tower |
WO1993003810A1 (en) * | 1991-08-14 | 1993-03-04 | Alexandr Ninelievich Lukyanov | Method and device for centrifugal rectification |
RU2048155C1 (en) * | 1992-01-27 | 1995-11-20 | Прокопенко Борис Евгеньевич | Continuous-action distiller |
US20020038760A1 (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-04 | Steris Europe, Inc. | Method and device for the production of pure steam |
US20050115273A1 (en) * | 2001-12-31 | 2005-06-02 | Hillegonda Bakker | Multistage fluid separation assembly and method |
RU2445996C2 (en) * | 2010-05-04 | 2012-03-27 | Николай Александрович Войнов | Rectification column |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11260342B2 (en) | Fractionation system using bundled compact co-current contacting systems | |
US11000795B2 (en) | Fractionation system using compact co-current contacting systems | |
EA201100181A1 (en) | METHOD FOR REMOVING A GAS POLLUTANT FROM A POLLUTION GAS FLOW | |
CN208660401U (en) | A kind of extractive distillation device in hydrofining process of crude benzene | |
RU119631U1 (en) | INSTALLATION FOR INDUSTRIAL PREPARATION OF A GAS CONDENSATE WITH A HIGH CONTENT OF HEAVY HYDROCARBONS | |
RU2500453C1 (en) | Method of field preparation of condensate pool products with high content of heavy hydrocarbons and plant to this end | |
RU2488427C1 (en) | Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end | |
US9303214B2 (en) | Process, vessel, and apparatus for removing one or more sulfur compounds | |
CN202237305U (en) | Evaporator defoaming device | |
CA2894199C (en) | An evaporator and process for use thereof | |
RU2740200C1 (en) | Heat and mass transfer apparatus | |
CN103657264B (en) | Remove recycle hydrogen drop and the devices and methods therefor of granule in hydrogenated pyrolysis gasoline | |
RU2406021C1 (en) | Instant boiling device | |
RU2576934C1 (en) | Fractioning refrigerator-condenser | |
CN204208585U (en) | A kind of for condensing reflux and the experimental provision distilling separatory continued operation | |
US2616513A (en) | Portable amine gas treater | |
US11400408B2 (en) | Compact regeneration of liquid desiccant | |
RU2433162C1 (en) | Method for separating mixed fluid containing water and oil and/or mineral oil and related equipment for implementation thereof | |
RU2077910C1 (en) | Method and apparatus for distillation of mixture of substances | |
RU2510286C1 (en) | Device for fractionation of heavy hydrocarbons | |
RU2009140847A (en) | METHOD FOR SEPARATING A LIGHT-BOILING MIXTURE AT DIFFERENT TEMPERATURES OF LIQUIDS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2666543C1 (en) | Method for decreasing the production of secondary hydrogen sulphate in oil preparation and the device for its implementation | |
RU54589U1 (en) | INSTALLATION FOR INCREASING THE OUTPUT OF LIGHT FRACTIONS OF OIL PRODUCTS DURING PRIMARY OIL PROCESSING | |
SU1011185A1 (en) | Cyclone froth type scrubber | |
RU2200050C1 (en) | Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180126 |