RU2796853C1 - Method for separation of flow of a multi-component medium - Google Patents
Method for separation of flow of a multi-component medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796853C1 RU2796853C1 RU2022124872A RU2022124872A RU2796853C1 RU 2796853 C1 RU2796853 C1 RU 2796853C1 RU 2022124872 A RU2022124872 A RU 2022124872A RU 2022124872 A RU2022124872 A RU 2022124872A RU 2796853 C1 RU2796853 C1 RU 2796853C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- nozzle channel
- section
- diffuser section
- swirling device
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам низкотемпературной обработки многокомпонентной среды, и может быть использовано в процессе подготовки природного газа к использованию в нефтегазовой и других отраслях промышленности.The invention relates to methods for low-temperature treatment of a multicomponent medium, and can be used in the process of preparing natural gas for use in oil and gas and other industries.
Известен способ разделения газовых смесей, содержащих водяные пары, в котором входной газ расширяют во вращающемся потоке в канале циклонного сепаратора с получением на выходе из канала циклонного сепаратора потока, не содержащего гидратов, и потока, обогащенного водой или гидратами, отличающийся тем, что в процессе расширения часть газа, движущуюся возле стенок канала, подогревают, подогрев проводят таким образом, чтобы температура внутренних поверхностей канала циклонного сепаратора была всюду выше температуры гидратообразования, при этом степень расширения потока в циклонном сепараторе поддерживают такой, что Рвх/Роч>1,01 (где Рвх - полное давление входного газа; Роч - полное давление потока на выходе из канала циклонного сепаратора). В варианте исполнения перед расширением или в процессе расширения в газ добавляют ингибитор гидратообразования (Патент RU 2458298, МПК F25J 3/08, 2011).A known method for separating gas mixtures containing water vapor, in which the inlet gas is expanded in a rotating flow in the cyclone separator channel to obtain a hydrate-free stream and a stream enriched with water or hydrates at the outlet of the cyclone separator channel, characterized in that in the process expansion, the part of the gas moving near the channel walls is heated, the heating is carried out in such a way that the temperature of the internal surfaces of the cyclone separator channel is everywhere higher than the temperature of hydrate formation, while the degree of expansion of the flow in the cyclone separator is maintained such that Pin / Roc > 1.01 (where Рin is the total pressure of the inlet gas; Pb is the total pressure of the flow at the outlet of the channel of the cyclone separator). In an embodiment, before expansion or during expansion, an inhibitor of hydrate formation is added to the gas (Patent RU 2458298, IPC F25J 3/08, 2011).
Недостатками известного способа являются низкая эффективность подогрева потока, обусловленная высокими потерями в окружающую среду, осуществление подогрева лишь периферийной области, что может приводить к возникновению гидратообразования в приосевой области потока, необходимость в высокой степени закрутки потока многокомпонентной среды в конфузорном участке соплового канала до обеспечения значений центробежного ускорения в потоке во время прохождения им сопла с целью предупреждения уноса капель сконденсировавшейся жидкой фазы с основным потоком газа и достижения каплями стенок диффузорного участка, низкая эффективность отвода жидкой фракции к периферийным областям диффузорного участка.The disadvantages of the known method are the low efficiency of heating the flow, due to high losses to the environment, the implementation of heating only the peripheral region, which can lead to hydrate formation in the paraxial region of the flow, the need for a high degree of swirling of the flow of a multicomponent medium in the confuser section of the nozzle channel to ensure the values of centrifugal acceleration in the flow during the passage of the nozzle in order to prevent the entrainment of drops of the condensed liquid phase with the main gas flow and the droplets reaching the walls of the diffuser section, low efficiency of removal of the liquid fraction to the peripheral areas of the diffuser section.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип, относится способ сепарации потока многокомпонентной среды, заключающийся в подаче потока многокомпонентной среды в устройство, содержащее сопловой канал с конфузорным и диффузорным участками и расположенным между ними критическим сечением, устройство закручивания упомянутого потока, установленное в указанном канале, узел отбора капель и/или твердых частиц, установленный в выходной части диффузорного участка, при этом устройство для закручивания потока многокомпонентной среды выполняют в виде профилированного тела вращения, торцы которого соединяют с основаниями входного и выходного конусов, причем наружную поверхность упомянутого тела вращения, предпочтительно, выполняют эквидистантной внутренней поверхности диффузорного участка соплового канала, при этом на поверхности указанного тела вращения размещают профилированные лопатки с образованием каналов между ними, преимущественно спиралевидных, причем между концевой частью упомянутых лопаток и внутренней поверхностью диффузорного участка соплового канала обеспечивают кольцевой зазор, а в концевой части каналов выполняют профилированный зазор, при этом устройство закручивания потока многокомпонентной среды устанавливают коаксиально в диффузорном участке соплового канала с возможностью радиального вращения вокруг своей продольной оси и соединяют с электрогенератором, причем входной конус устройства для закручивания потока многокомпонентной среды располагают на расстоянии от критического сечения, при котором обеспечивается значение скорости потока многокомпонентной среды выше скорости звука, при этом в выходной части диффузорного участка соплового канала закрепляют полый конус с образованием кольцевой полости у внутренней поверхности диффузорного участка соплового канала, причем упомянутую полость соединяют с полостью узла отбора капель и/или твердых частиц, при этом при сепарации поток многокомпонентной среды под действием входного давления подают в сопловой канал, где потоку придают ускорение путем пропускания через конфузорный участок, после чего поток многокомпонентной среды пропускают через критическое сечение соплового канала, в котором обеспечивают увеличение скорости потока многокомпонентной среды до звуковых значений в данной среде, после чего поток многокомпонентной среды подают в диффузорный участок соплового канала, в котором обеспечивают значение скорости упомянутого потока выше скорости звука в данной среде, при этом в упомянутом потоке снижают статическое давление до минимальных значений, а статическую температуру - до значений ниже температуры точки росы, и обеспечивают конденсацию в дисперсном многокомпонентном газовом потоке жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+ в виде капель жидкости, после чего многокомпонентный газовый поток, имеющий сверхзвуковую скорость, подают на входной конус устройства закручивания потока, обеспечивая равномерность, сглаживание пульсаций, снижение газодинамического сопротивления движению и предотвращение отрыва упомянутого потока, который затем тангенциально закручивают и производят его расширение, при этом устройство закручивания потока многокомпонентной среды приводят в радиальное вращение вокруг своей продольной оси под действием возникающих реактивных сил, причем крутящий момент от устройства закручивания потока многокомпонентной среды передают электрогенератору для выработки электроэнергии, после чего направляют жидкую фракцию тяжелых углеводородов в пристеночный слой на периферии диффузорного участка соплового канала под действием центробежной силы, а затем - в кольцевую полость с частью газа и далее - в полость узла отбора капель и/или твердых частиц, при этом основной отсепарированный газовый поток направляют к поверхности выходного конуса устройства закручивания потока, обеспечивая равномерность и снижение газодинамического сопротивления движению упомянутого потока, а затем - внутрь полого конуса, откуда его отбирают для дальнейшего использования (Патент RU 2773182, заявка №2021138614, МПК F25J 3/06, 2022 - прототип).The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and taken as a prototype is a method for separating the flow of a multicomponent medium, which consists in supplying a flow of a multicomponent medium to a device containing a nozzle channel with confuser and diffuser sections and a critical section located between them, a device for swirling the said flow , installed in the specified channel, a droplet and / or solid particle selection unit installed in the outlet part of the diffuser section, while the device for swirling the flow of a multicomponent medium is made in the form of a profiled body of revolution, the ends of which are connected to the bases of the inlet and outlet cones, and the outer surface said body of revolution is preferably made equidistant to the inner surface of the diffuser section of the nozzle channel, while profiled blades are placed on the surface of said body of revolution with the formation of channels between them, preferably spiral, and an annular gap is provided between the end part of said blades and the inner surface of the diffuser section of the nozzle channel , and in the end part of the channels, a profiled gap is made, while the device for swirling the flow of a multicomponent medium is installed coaxially in the diffuser section of the nozzle channel with the possibility of radial rotation around its longitudinal axis and connected to an electric generator, and the inlet cone of the device for swirling the flow of a multicomponent medium is located at a distance from critical section, at which the value of the flow velocity of the multicomponent medium is higher than the speed of sound, while in the outlet part of the diffuser section of the nozzle channel, a hollow cone is fixed with the formation of an annular cavity at the inner surface of the diffuser section of the nozzle channel, and the said cavity is connected to the cavity of the droplet selection unit and / or solid particles, while during separation, the flow of a multicomponent medium under the action of inlet pressure is fed into the nozzle channel, where the flow is accelerated by passing through the confuser section, after which the flow of the multicomponent medium is passed through the critical section of the nozzle channel, in which an increase in the flow rate of the multicomponent medium is provided to sound values in this medium, after which the flow of the multicomponent medium is fed into the diffuser section of the nozzle channel, in which the value of the speed of the said flow is provided higher than the speed of sound in this medium, while in the mentioned flow the static pressure is reduced to the minimum values, and the static temperature is reduced to values below the dew point temperature, and provide condensation in the dispersed multicomponent gas flow of the liquid fraction of propane, butane and heavier hydrocarbons С 5+ in the form of liquid drops, after which the multicomponent gas flow having a supersonic speed is fed to the inlet cone of the flow swirling device, providing uniformity, smoothing of pulsations, reduction of gas-dynamic resistance to movement and prevention of separation of the mentioned flow, which is then tangentially twisted and expanded, while the device for swirling the flow of a multicomponent medium is brought into radial rotation around its longitudinal axis under the action of emerging reactive forces, and the torque from the device swirling flow of a multicomponent medium is transferred to an electric generator to generate electricity, after which the liquid fraction of heavy hydrocarbons is sent to the near-wall layer on the periphery of the diffuser section of the nozzle channel under the action of centrifugal force, and then to the annular cavity with a part of the gas and then to the cavity of the droplet selection unit and / or solid particles, while the main separated gas flow is directed to the surface of the outlet cone of the flow swirling device, ensuring uniformity and reducing the gas-dynamic resistance to the movement of the said flow, and then inside the hollow cone, from where it is taken for further use (Patent RU 2773182, application No. 2021138614 , IPC
Недостатками известного способа являются невозможность обеспечения безотрывного течения газа и формирования устойчивой пленки конденсата в периферийной пристеночной области диффузорного участка, снижение эффективности сепарации и попутной генерации электроэнергии в условиях резкого охлаждения потока многокомпонентной среды с последующими процессами гидратообразования и льдообразования, которые могут приводить к дисбалансу устройства закручивания многокомпонентной среды и перекрытию проточной части соплового канала.The disadvantages of the known method are the impossibility of ensuring a continuous gas flow and the formation of a stable condensate film in the peripheral wall region of the diffuser section, a decrease in the separation efficiency and associated generation of electricity under conditions of a sharp cooling of the flow of a multicomponent medium with subsequent processes of hydrate formation and ice formation, which can lead to an imbalance in the device for swirling a multicomponent medium and overlapping of the flow part of the nozzle channel.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании способа сепарации потока многокомпонентной среды, в котором отсутствуют указанные недостатки, и при применении которого исключается льдообразование в газовом потоке и на стенках проточной части, минимизируется возможность возникновения процесса гидратообразования, а также обеспечивается безотрывное течение газа и формирование устойчивой пленки конденсата в периферийной пристеночной области диффузорного участка.The task to be solved by the proposed invention is to create a method for separating the flow of a multicomponent medium, which does not have these disadvantages, and which eliminates ice formation in the gas flow and on the walls of the flow path, minimizes the possibility of a hydrate formation process, and also ensures continuous flow gas and the formation of a stable condensate film in the peripheral wall region of the diffuser section.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном способе сепарации потока многокомпонентной среды, заключающемся в подаче потока многокомпонентной среды в устройство, содержащем сопловой канал с конфузорным и диффузорным участками, и расположенным между ними критическим сечением, установленное в указанном канале устройство закручивания потока, которое выполняют в виде профилированного тела вращения, торцы которого соединяют с основаниями входного и выходного конусов, причем наружную поверхность упомянутого тела вращения выполняют эквидистантной внутренней поверхности диффузорного участка соплового канала, при этом на поверхности указанного тела вращения выполняют профилированные лопатки с образованием каналов между ними, причем в концевой части каналов обеспечивают профилированный зазор, при этом устройство закручивания потока многокомпонентной среды устанавливают коаксиально в диффузорном участке соплового канала, узел отбора капель и/или твердых частиц, установленный в выходной части диффузорного участка, при этом в выходной части диффузорного участка соплового канала закрепляют полый конус с образованием кольцевой полости у внутренней поверхности диффузорного участка соплового канала, причем упомянутую полость соединяют с полостью узла отбора капель и/или твердых частиц, при этом при сепарации поток многокомпонентной среды под действием входного давления подают в сопловой канал, где потоку придают ускорение путем пропускания через конфузорный участок, после чего поток многокомпонентной среды пропускают через критическое сечение соплового канала, в котором обеспечивают увеличение скорости потока многокомпонентной среды до звуковых значений в данной среде, затем поток многокомпонентной среды подают в диффузорный участок соплового канала, в котором обеспечивают значение скорости упомянутого потока выше скорости звука в данной среде со снижением его статического давления до минимальных значений, а статической температуры - до значений ниже температуры точки росы, и обеспечивают конденсацию в дисперсном многокомпонентном газовом потоке жидкой фракции тяжелых углеводородов в виде капель жидкости, после чего сверхзвуковой многокомпонентный газовый поток подают на устройство закручивания потока, тангенциально закручивают и производят его расширение, при этом устройство закручивания потока приводят в радиальное вращение вокруг своей продольной оси под действием возникающих реактивных сил, причем крутящий момент от устройства закручивания потока передают электрогенератору, после чего направляют жидкую фракцию тяжелых углеводородов в пристеночный слой на периферии диффузорного участка соплового канала под действием центробежной силы, а затем - в кольцевую полость с частью газа и далее - в полость узла отбора капель и/или твердых частиц, при этом основной отсепарированный газовый поток направляют к поверхности выходного конуса устройства закручивания потока, а затем - внутрь полого конуса, откуда его отбирают для дальнейшего использования, согласно изобретению, указанное устройство закручивания потока устанавливают на валу, размещенном в подшипниковом узле, и образуют ротор, соединенный с электрогенератором, при этом диффузорный участок соплового канала выполняют состоящим из двух профилированных частей, имеющих разные углы раствора проточной части, с переходом от меньшего угла раствора первой части к большему углу раствора второй части и с образованием излома внутреннего профиля в точке перехода профилей, причем устройство закручивания потока и полый конус последовательно устанавливают на выходе из второй части диффузорного участка с большим углом раствора, при этом внутри упомянутого полого конуса выполняют конфузорно-диффузорный переход, а в поперечном сечении ротора выполняют профилированные каналы, в которых устанавливают электрические нагревательные элементы для нагрева стенки устройства закручивания потока при сепарации.The solution of the problem is achieved by the fact that in the proposed method for separating the flow of a multicomponent medium, which consists in supplying the flow of a multicomponent medium to a device containing a nozzle channel with confuser and diffuser sections, and a critical section located between them, a flow swirling device installed in the specified channel, which is performed in the form of a profiled body of revolution, the ends of which are connected to the bases of the inlet and outlet cones, and the outer surface of the said body of revolution is made equidistant to the inner surface of the diffuser section of the nozzle channel, while profiled blades are made on the surface of the specified body of revolution with the formation of channels between them, and in the end parts of the channels provide a profiled gap, while the device for swirling the flow of a multicomponent medium is installed coaxially in the diffuser section of the nozzle channel, the droplet and / or solid particle selection unit installed in the outlet part of the diffuser section, while a hollow cone is fixed in the outlet part of the diffuser section of the nozzle channel the formation of an annular cavity at the inner surface of the diffuser section of the nozzle channel, and the said cavity is connected to the cavity of the droplets and/or solid particles selection unit, while during separation, the flow of the multicomponent medium is fed into the nozzle channel under the action of the inlet pressure, where the flow is accelerated by passing through the confuser section, after which the flow of the multicomponent medium is passed through the critical section of the nozzle channel, in which the increase in the flow rate of the multicomponent medium to sound values in this medium is provided, then the flow of the multicomponent medium is fed into the diffuser section of the nozzle channel, in which the value of the speed of the said flow is provided above the speed of sound in this environment with a decrease in its static pressure to minimum values, and static temperature - to values below the dew point temperature, and provide condensation in the dispersed multicomponent gas flow of the liquid fraction of heavy hydrocarbons in the form of liquid drops, after which the supersonic multicomponent gas flow is fed to the swirling device flow is tangentially twisted and expanded, while the flow swirling device is brought into radial rotation around its longitudinal axis under the action of emerging reactive forces, and the torque from the flow swirling device is transmitted to an electric generator, after which the liquid fraction of heavy hydrocarbons is directed to the near-wall layer at the periphery diffuser section of the nozzle channel under the action of centrifugal force, and then into the annular cavity with a part of the gas and then into the cavity of the droplet and / or solid particles selection unit, while the main separated gas flow is directed to the surface of the outlet cone of the flow swirling device, and then - inside a hollow cone, from where it is taken for further use, according to the invention, the specified flow swirling device is mounted on a shaft placed in a bearing assembly and forms a rotor connected to an electric generator, while the diffuser section of the nozzle channel is made consisting of two shaped parts having different opening angles of the flow path, with the transition from the smaller opening angle of the first part to the larger opening angle of the second part and with the formation of a break in the internal profile at the transition point of the profiles, moreover, the flow swirling device and the hollow cone are sequentially installed at the outlet of the second part of the diffuser section with a large opening angle , while inside the said hollow cone a confuser-diffuser transition is made, and profiled channels are made in the cross section of the rotor, in which electric heating elements are installed to heat the wall of the flow swirling device during separation.
В варианте применения способа, устройство закручивания потока выполняют в виде части полого ротора, внутри которого устанавливают электрический обогреватель, предпочтительно, инфракрасный, при этом при сепарации организуют подачу электроэнергии к электрическому обогревателю от электрогенератора и/или внешнего источника.In an embodiment of the method, the flow swirling device is made in the form of a part of a hollow rotor, inside which an electric heater, preferably infrared, is installed, while during separation, electricity is supplied to the electric heater from an electric generator and / or an external source.
В варианте применения способа, устройство закручивания потока выполняют в виде части полого ротора, который оснащают токосъемником, связанным с электрогенератором и/или внешним источником электроэнергии, причем внутри полого ротора устанавливают электрический обогреватель, предпочтительно, инфракрасный, который соединяют с упомянутым токосъемником, а при сепарации организуют подачу электроэнергии от электрогенератора и/или внешнего источника к токосъемнику, от которого передают электроэнергию электрическому обогревателю.In an embodiment of the method, the swirling device is made as part of a hollow rotor, which is equipped with a current collector connected to an electric generator and / or an external source of electricity, and an electric heater, preferably infrared, is installed inside the hollow rotor, which is connected to the said current collector, and during separation organize the supply of electricity from the generator and/or an external source to the current collector, from which the electricity is transmitted to the electric heater.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 показан продольный разрез устройства для реализации предложенного способа с электрическими нагревательными элементами в профилированных каналах устройства закручивания потока; на фиг. 2 показан выносной элемент А - разрез ротора, в поперечном сечении которого выполнены профилированные каналы, в которых установлены электрические нагревательные элементы; на фиг. 3 изображен продольный разрез устройства для реализации предложенного способа с электрическим нагревателем; на фиг. 4 показан выносной элемент Б - разрез полого ротора, в котором установлен электрический нагреватель; на фиг. 5 изображен продольный разрез устройства для реализации предложенного способа с электрическим нагревателем и токосъемником.The essence of the invention is illustrated by drawings, where: in Fig. 1 shows a longitudinal section of the device for implementing the proposed method with electric heating elements in the profiled channels of the swirling device; in fig. 2 shows a remote element A - a section of the rotor, in the cross section of which profiled channels are made, in which electric heating elements are installed; in fig. 3 shows a longitudinal section of a device for implementing the proposed method with an electric heater; in fig. 4 shows a remote element B - a section of a hollow rotor in which an electric heater is installed; in fig. 5 shows a longitudinal section of a device for implementing the proposed method with an electric heater and a current collector.
Предложенный способ сепарации может быть реализован при помощи устройства, имеющего следующую конструкцию.The proposed separation method can be implemented using a device having the following design.
Устройство для сепарации многокомпонентной среды содержит сопловой канал 1 с конфузорным 2 и диффузорным 3 участками, и расположенным между ними критическим сечением 4. Диффузорный участок 3 выполнен состоящим из двух профилированных частей, имеющих разные углы раствора проточной части, с переходом от меньшего угла раствора первой части к большему углу раствора второй части и с образованием излома внутреннего профиля в точке перехода профилей. Во второй части диффузорного участка 3 коаксиально и последовательно установлены устройство 5 закручивания потока и полый конус 6, внутри которого выполнен конфузорно-диффузорный переход 7. Между внутренней поверхностью диффузорного участка 3 и наружной поверхностью упомянутого полого конуса 6 образована кольцевая полость 8 для прохода жидкой фракции углеводородов. Устройство 5 закручивания потока выполнено в виде профилированного тела вращения, наружная поверхность которого, предпочтительно, эквидистантна внутренней поверхности диффузорного участка 3 соплового канала. Торцы профилированного тела вращения соединены с основаниями входного 9 и выходного 10 конусов. На поверхности упомянутого профилированного тела вращения выполнены профилированные лопатки 11, между которыми образованы каналы 12 для прохода потока многокомпонентной среды, преимущественно спиралевидные. Устройство 5 закручивания потока размещено на валу 14, установленном в подшипниковом узле 15, и вместе с ним образуют ротор (показан, но не обозначен) с возможностью радиального вращения, связанный с электрогенератором 13. Ротор также содержит токосъемник 16. В сечении упомянутого ротора выполнены один или несколько сообщающихся профилированных каналов 17, в которых установлены электрические нагревательные элементы 18. При этом электрические нагревательные элементы 18 связаны с токосъемником 16, который связан с электрогенератором 13 и/или внешним источником 20 электроэнергии.The device for separating a multicomponent medium contains a
В варианте исполнения (фиг. 3, фиг. 4) устройство 5 закручивания потока выполнено полым и является частью полого ротора, при этом внутри упомянутого полого ротора установлен электрический обогреватель 19, предпочтительно, инфракрасный, который связан с электрогенератором 13 и/или внешним источником 20 электроэнергии.In the embodiment (Fig. 3, Fig. 4) the
В варианте исполнения (фиг. 5) устройство 5 закручивания потока выполнено полым в виде части полого ротора, при этом внутри полого ротора установлен электрический обогреватель 19, предпочтительно, инфракрасный. Ротор также содержит токосъемник 16. Электрический обогреватель 19 связан с токосъемником 16, который связан с электрогенератором 13 и/или внешним источником 20 электроэнергии.In the embodiment (FIG. 5) the
Предложенный способ сепарации может быть реализован при помощи указанного устройства следующим образом.The proposed separation method can be implemented using the specified device as follows.
Поток многокомпонентной среды (газовой или газожидкостной смеси) под действием входного давления направляют в сопловой канал 1 предложенного устройства, а далее через конфузорный участок 2, в котором увеличивают скорость упомянутого потока, затем поток многокомпонентной среды пропускают через критическое сечение 4 и подают в диффузорный участок 3. В критическом сечении 4 скорость потока многокомпонентной среды увеличивают до звуковых значений в данной среде, а в диффузорном участке 3 достигают значения скорости упомянутого потока выше скорости звука в данной среде, при этом резко снижают статическое давление потока, одновременно резко снижают статическую температуру до значений ниже температуры точки росы, в связи с чем организуют конденсацию жидкой фракции пропана, бутана и более тяжелых углеводородов С5+ в виде капель жидкости, а также обеспечивают расширение потока. Затем поток многокомпонентной среды направляют на устройство 5 закручивания потока, которое имеет форму профилированного тела вращения, торцы которого соединены с основаниями входного 9 и выходного 10 конусов с целью снижения газодинамического сопротивления движению, предотвращения отрыва упомянутого потока, а также снижения его неравномерности. При этом равномерно распределяют сверхзвуковой поток многокомпонентной среды по каналам 12, образованным между профилированными лопатками 11, одновременно с этим организуют расширение и завихрение упомянутого потока с более высокой периферийной пристеночной плотностью, окружной скоростью и радиальным градиентом давления, по сравнению с аналогичными параметрами в приосевой области. По мере выхода потока многокомпонентной среды из профилированного зазора в концевой части каналов 12 возникает реактивная сила, под действием которой устройство 5 закручивания потока, являющееся частью ротора 14, приводят во вращение, тем самым часть кинетической энергии потока многокомпонентной среды преобразуют в механическую работу. Крутящий момент с ротора 14 передают электрогенератору 13 для выработки электроэнергии. Отделенную жидкую фракцию тяжелых углеводородов подают в пристеночный периферийный слой диффузорного участка 3 под действием центробежной силы, а затем - в кольцевую полость 8 и далее направляют в полость узла отбора капель и/или твердых частиц (на изображениях не показана). Основной отсепарированный газовый поток из диффузорного участка 3 подают в конфузорно-диффузорный переход 7 полого конуса 6, после чего отбирают для дальнейшего использования.The flow of a multicomponent medium (gas or gas-liquid mixture) under the action of inlet pressure is directed to the
С целью предупреждения возможного льдообразования на поверхности вращающегося устройства 5 закручивания потока (фиг. 1, фиг. 2), организуют работу электрических нагревательных элементов 18, установленных в профилированных каналах 17. При этом осуществляют нагрев стенки устройства 5 закручивания потока и, тем самым, создают на поверхности упомянутого устройства закручивания устойчивую жидкостную пленку, с помощью которой исключают возможность льдообразования при резком снижении температуры потока многокомпонентной среды. Подачу электрической энергии к упомянутым нагревательным элементам 18 реализуют при помощи токосъемника 16, на который электроэнергию подают от электрогенератора 13 и/или от внешнего источника 20.In order to prevent possible ice formation on the surface of the rotating swirling device 5 (Fig. 1, Fig. 2), the operation of
В варианте выполнения (фиг. 3, фиг. 4) нагрев стенки устройства 5 закручивания потока осуществляют при помощи установленного в роторе 14 электрического обогревателя 19, предпочтительно, инфракрасного. Подачу электроэнергии на упомянутый обогреватель 19 организуют от электрогенератора 13 и/или от внешнего источника 20.In the embodiment (Fig. 3, Fig. 4) heating of the wall of the
В варианте выполнения (фиг. 5) нагрев стенки устройства 5 закручивания потока осуществляют при помощи установленного в роторе 14 электрического обогревателя 19, предпочтительно, инфракрасного. Подачу электрической энергии к упомянутому обогревателю 19 организуют при помощи токосъемника 16, на который электроэнергию подают от электрогенератора 13 и/или от внешнего источника 20.In the embodiment (Fig. 5) heating of the wall of the
Использование предложенного способа сепарации потока многокомпонентной среды в нефтегазовой отрасли промышленности с целью отделения жидкой фракции углеводородных газов, а также более тяжелых углеводородов С5+ позволит исключить процессы гидрато- и льдообразования при подготовке природного газа, обеспечить гарантированное отсутствие ледяных пробок и отложений в проточной части устройства для сепарации, обеспечить безотрывное течение газа, формирование устойчивой пленки конденсата в периферийной пристеночной области диффузорного участка, а также повысить эффективность процесса улавливания сконденсировавшихся компонентов при сверхзвуковых скоростях газового потока.The use of the proposed method for separating the flow of a multicomponent medium in the oil and gas industry in order to separate the liquid fraction of hydrocarbon gases, as well as heavier C 5+ hydrocarbons, will eliminate the processes of hydrate and ice formation in the preparation of natural gas, ensure the guaranteed absence of ice plugs and deposits in the flow part of the device for separation, to ensure unseparated gas flow, the formation of a stable condensate film in the peripheral near-wall region of the diffuser section, and also to increase the efficiency of the process of trapping condensed components at supersonic gas flow velocities.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2796853C1 true RU2796853C1 (en) | 2023-05-29 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6592654B2 (en) * | 2001-06-25 | 2003-07-15 | Cryogenic Group Inc. | Liquid extraction and separation method for treating fluids utilizing flow swirl |
| EP1131588B1 (en) * | 1998-10-16 | 2004-02-25 | Translang Technologies Ltd | Method and Apparatus for liquefying a gas |
| RU93513U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF GAS OR GAS-LIQUID MIXTURES (OPTIONS) |
| RU2538992C1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-01-10 | 3S Газ Текнолоджис Лимитед | Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it |
| RU2731448C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Device for separation of multicomponent medium |
| RU2736135C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of separating a multicomponent medium |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1131588B1 (en) * | 1998-10-16 | 2004-02-25 | Translang Technologies Ltd | Method and Apparatus for liquefying a gas |
| US6592654B2 (en) * | 2001-06-25 | 2003-07-15 | Cryogenic Group Inc. | Liquid extraction and separation method for treating fluids utilizing flow swirl |
| RU93513U1 (en) * | 2010-02-15 | 2010-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF GAS OR GAS-LIQUID MIXTURES (OPTIONS) |
| RU2538992C1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-01-10 | 3S Газ Текнолоджис Лимитед | Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it |
| RU2731448C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Device for separation of multicomponent medium |
| RU2736135C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of separating a multicomponent medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6592654B2 (en) | Liquid extraction and separation method for treating fluids utilizing flow swirl | |
| JP4906170B2 (en) | Removal of gas components from fluids | |
| CA2286509C (en) | Method of and apparatus for the separation of components of gas mixtures and liquefaction of a gas | |
| US6878187B1 (en) | Seeded gas-liquid separator and process | |
| JP4611532B2 (en) | Supersonic gas flow nozzle and inertia separator | |
| RU2520440C2 (en) | Methods and device for raw material mixing in reactor | |
| CN102744166A (en) | Core-adjustable variable-cross-section-tube ultrasonic condensation cyclone separator | |
| KR19990022530A (en) | Multistage Two-Phase Turbine and Separator and Process for Mixing Fluids with Multiple Components | |
| ES2755852T3 (en) | Vane Reactor for Hydrocarbon Pyrolysis | |
| AU2009310408B2 (en) | Variable phase turbine apparatus | |
| CN105689161A (en) | Rectification-type supersonic cyclone separator | |
| CN102416289A (en) | Ultrasonic condensing and separating device with multiple air inlet nozzles | |
| RU2796853C1 (en) | Method for separation of flow of a multi-component medium | |
| CN101455923A (en) | Ultrasonic scroll centrifugal liquid-vaquor separator | |
| RU2800023C1 (en) | Device for separation of multi-component medium | |
| RU2796850C1 (en) | Method for separation of flow of a multicomponent medium | |
| RU2796844C1 (en) | Device for separation of multi-component medium | |
| US4027483A (en) | Device for converting internal energy of hot fluids to shaft work | |
| RU2782072C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium (options) | |
| RU2773182C1 (en) | Method for separation of a flow of a multi-component medium (options) | |
| RU2538992C1 (en) | Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it | |
| WO2013189871A1 (en) | Apparatus and method for removing a contaminant from a contaminated stream | |
| CN110635625B (en) | Wind generating set, electromagnetic device and heat exchange device of iron core of electromagnetic device | |
| RU2746349C1 (en) | Turbo-generator | |
| US20220389840A1 (en) | Reaction turbine operating on condensing vapors |