RU58381U1

RU58381U1 - GAS THROTTLE SEPARATOR

Info

Publication number: RU58381U1
Application number: RU2006122434/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Федорович Степанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Татвал"
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Техническое решение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах газопереработки, например, в устройствах получения сжатого природного газа как моторного топлива.The technical solution relates to energy and can be used in gas processing devices, for example, in devices for producing compressed natural gas as a motor fuel.

Технической задачей является получение эффекта осушения при минимальных габаритах, без потерь газа и без дополнительного энергопотребления. Данная задача достигается использованием в процессе расширения газа сверхзвукового сопла для быстрого понижения давления и температуры. Положительный эффект достигается конструкцией улавливателя камеры, размещении входного сопла тангенциально и снабжении входного сопла центральным регулировочным телом.The technical task is to obtain the effect of drainage at a minimum size, without gas loss and without additional energy consumption. This task is achieved by using a supersonic nozzle in the process of gas expansion to quickly reduce pressure and temperature. A positive effect is achieved by the design of the camera trap, the placement of the inlet nozzle tangentially and the supply of the inlet nozzle with a central adjusting body.

Оценки показали, что габариты устройства, рассчитанного на осушение ~24 кубометров газа в сутки (что эквивалентно ~20 литрам бензина), не превысят 0,4×0,4×0,4 м. При этом сверхзвуковое сопло будет иметь наибольший размер менее 15 см. Это обстоятельство в перспективе позволит создать установку по осушению, сжатию и закачке в баллоны природного газа - реализовать принцип «АЗС на дому».Estimates showed that the dimensions of a device designed to drain ~ 24 cubic meters of gas per day (equivalent to ~ 20 liters of gasoline) will not exceed 0.4 × 0.4 × 0.4 m. In this case, the supersonic nozzle will have the largest size less than 15 see. This circumstance in the future will allow us to create a plant for draining, compressing and injecting natural gas into cylinders - to implement the principle of “gas stations at home”.

Description

Техническое решение относится к газовой промышленности и может быть использовано в любых отраслях промышленности для очистки газовых смесей от капельной жидкости, в частности, в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях.The technical solution relates to the gas industry and can be used in any industries for the purification of gas mixtures from dropping liquid, in particular, in automobile gas-filling compressor stations.

Известен газовый дросселирующий сепаратор, содержащий корпус, в котором расположены камера наполнения и дросселирующее устройство, соединенное с выходным патрубком корпуса, при этом дросселирующее устройство выполнено в виде звукового сопла и снабжено регулятором расхода газа, расположенного с возможностью осевого перемещения. Регулятор расхода газа снабжен штоком с направляющей втулкой, выполненным в виде полого цилиндра, в верхней части которого установлена крышка с отверстиями, а в нижней - размещены тангенциальные прорези, образующие со стенками корпуса и направляющей втулкой камеру наполнения (авторское свидетельство СССР №413962 «Центробежный сепаратор», B 01 d 45/12, опубликованное 05.11.1974).Known gas throttling separator comprising a housing in which a filling chamber and a throttling device are located, connected to the outlet pipe of the housing, while the throttling device is made in the form of a sound nozzle and is equipped with a gas flow regulator arranged for axial movement. The gas flow regulator is equipped with a rod with a guide sleeve made in the form of a hollow cylinder, in the upper part of which there is a cover with holes, and in the lower part there are tangential slots forming a filling chamber with the walls of the body and the guide sleeve (USSR author's certificate No. 413962 “Centrifugal separator” ", B 01 d 45/12, published 05.11.1974).

Известный достаточно сложный и громоздкий сепаратор не позволяет производить очистку газа от паров воды, а служит только для грубой очистки от механических примесей и жидкости. Кроме того, в данном сепараторе, имеющим низкую эффективность сепарации при восходящем потоке уловленной жидкой фазы с механическими примесями, существует возможность вторичного уноса жидкости с мелкодисперсными частицами, что ухудшает качество сепарации.The well-known rather complex and bulky separator does not allow gas purification from water vapor, but serves only for rough cleaning of mechanical impurities and liquids. In addition, in this separator, which has a low separation efficiency with an upward flow of the trapped liquid phase with mechanical impurities, there is the possibility of secondary entrainment of the liquid with fine particles, which affects the quality of the separation.

Известен газовый дросселирующий сепаратор, описанный в патенте РФ №2262377 «Газовый дросселирующий сепаратор», B 01 D 45/12, опубликованном 20.10.2005 и выбранным в качестве прототипа.Known gas throttling separator described in RF patent No. 2262377 "Gas throttling separator", B 01 D 45/12, published on 10/20/2005 and selected as a prototype.

Данный газовый дросселирующий сепаратор, содержит корпус, в котором расположены камера наполнения и дросселирующее устройство, This gas throttling separator comprises a housing in which a filling chamber and a throttling device are located,

соединенное с выходным патрубком корпуса, при этом дросселирующее устройство выполнено в виде трубы, снабженной регулятором расхода газа, расположенного с возможностью осевого перемещения, а в нижней части трубы выполнены отверстия, корпус выполнен из двух соосно установленных цилиндрических обечаек, верхняя из которых имеет меньший диаметр, причем ее нижняя кромка расположена внутри нижней обечайки, верхняя кромка накопительной камеры расположена с образованием кольцевой щели между ней и верхней обечайкой, при этом нижняя часть накопительной камеры выполнена с образованием кольцевой камеры для накопления шлама.connected to the outlet pipe of the housing, while the throttling device is made in the form of a pipe equipped with a gas flow regulator located with the possibility of axial movement, and holes are made in the lower part of the pipe, the housing is made of two coaxially mounted cylindrical shells, the upper of which has a smaller diameter, moreover, its lower edge is located inside the lower shell, the upper edge of the storage chamber is located with the formation of an annular gap between it and the upper shell, while the lower part the feed chamber is made with the formation of an annular chamber for the accumulation of sludge.

Данный конструктивно сложный и громоздкий сепаратор не позволяет производить очистку газа от паров воды, а служит только для грубой очистки от механических примесей и жидкости. Кроме того, за счет встречного направления струй газа через отверстия в дросселирующем устройстве происходит подогрев газа, что одновременно приводит к подогреву жидкости в накопительной камере и образованию паров воды, которые вовлекаются в газовый поток, что снижает эффективность сепарации.This structurally complex and bulky separator does not allow gas purification from water vapor, but serves only for rough cleaning of mechanical impurities and liquids. In addition, due to the opposite direction of the gas jets through the holes in the throttling device, gas is heated, which simultaneously leads to heating of the liquid in the storage chamber and the formation of water vapor, which are drawn into the gas stream, which reduces the separation efficiency.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание конструктивно простого малогабаритного газового сепаратора, способного эффективно очищать газ, в том числе и от паров воды.The technical problem to which the claimed solution is directed is to create a structurally simple small-sized gas separator capable of effectively purifying gas, including water vapor.

Поставленная задача решается тем, что в газовом дросселирующем сепараторе, содержащем корпус, в котором расположены камера наполнения и дросселирующее устройство, выход которого связан с выходным патрубком сепаратора, новым является то, что, дросселирующее устройство, вход которого соединен с входным патрубком сепаратора, выполнено в виде сверхзвукового сопла, а камера наполнения, расположенная в нижней части корпуса, снабжена перфорированной перегородкой.The problem is solved in that in a gas throttling separator containing a housing in which the filling chamber and a throttling device are located, the output of which is connected to the outlet pipe of the separator, the new thing is that the throttling device, the input of which is connected to the inlet pipe of the separator, is made in in the form of a supersonic nozzle, and the filling chamber located in the lower part of the housing is equipped with a perforated partition.

Дросселирующее устройство может содержать регулятор расхода газа, расположенного с возможностью осевого перемещения. Выходной патрубок The throttling device may include a gas flow regulator located with the possibility of axial movement. Outlet pipe

сепаратора может быть выполнен в виде сверхзвукового сопла, а перфорированная перегородка камеры наполнения может быть расположена поперек корпуса или под углом к стенкам корпуса.the separator can be made in the form of a supersonic nozzle, and the perforated partition of the filling chamber can be located across the housing or at an angle to the walls of the housing.

Использование на входе сепаратора дросселирующего устройства в виде сверхзвукового сопла позволяет разгонять газ до сверхзвуковой скорости, в результате чего происходит его охлаждение до температуры ниже 200°К и находящиеся в газе пары воды обращаются в лед или переходят в сверхкритическое состояние.The use of a throttling device in the form of a supersonic nozzle at the inlet of the separator allows the gas to be accelerated to a supersonic speed, as a result of which it is cooled to a temperature below 200 ° K and the water vapor in the gas turns into ice or goes into a supercritical state.

Накопительная камера, расположенная в нижней части корпуса, служит для сбора образовавшегося льда и твердых частиц, содержащихся в газе, а перфорированная перегородка препятствует их уносу из камеры. Кроме того, наличие перфорированной перегородки, которая может быть расположена поперек корпуса, обеспечивает очистку газа от паров воды, за счет образования на перегородке снега, который потоком газа сбивается в накопительную емкость. При расположении перфорированной перегородки под углом к стенкам корпуса, облегчается процесс ее очистки от налипшего снега.The storage chamber located in the lower part of the casing serves to collect the formed ice and solid particles contained in the gas, and the perforated partition prevents their removal from the chamber. In addition, the presence of a perforated partition, which can be located across the body, provides gas purification from water vapor, due to the formation of snow on the partition, which is lost by the gas flow into the storage tank. When the perforated partition is located at an angle to the walls of the body, the process of cleaning it from adhering snow is facilitated.

Наличие в дросселирующем устройстве регулятора расхода газа, расположенного с возможностью осевого перемещения, позволяет за счет изменения площади критического сечения сверхзвукового сопла подобрать, в зависимости от параметров газа, наиболее эффективный режим очистки. В аварийной ситуации с помощью регулятора расхода газа, за счет полного перекрытия критического сечения сопла, происходит отсечение потока газа. Выполнение выходного патрубка сепаратора в виде сверхзвукового сопла позволяет за счет отсечки газодинамических возмущений, возникающих ниже по потоку, обеспечить более стабильную работу сепаратора.The presence of a gas flow regulator in the throttling device located with the possibility of axial movement allows, due to changes in the critical section area of the supersonic nozzle, to select, depending on the gas parameters, the most effective cleaning mode. In an emergency, with the help of the gas flow regulator, due to the complete closure of the critical section of the nozzle, the gas flow is cut off. The execution of the outlet pipe of the separator in the form of a supersonic nozzle allows for more stable operation of the separator due to the cut-off of gas-dynamic disturbances arising downstream.

При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет When conducting a search by sources of patent and scientific and technical literature, no solutions were found containing the totality of the proposed features for solving the task, which allows

сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».to conclude that the claimed technical solution meets the patentability criterion of "novelty."

Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежом, где схематично изображен общий вид газового дросселирующего сепаратора.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which schematically shows a General view of a gas throttling separator.

Газовый дросселирующий сепаратор состоит из корпуса 1, в котором расположены камера 2 наполнения и дросселирующее устройство 3, выполненное в виде сверхзвукового сопла (далее сопло 3), которое состоит из дозвуковой части 4, критического сечения 5 и сверхзвуковой части 6. Вход дозвуковой части 4 сопла 3 соединен с входным патрубком 7 сепаратора, а выход сверхзвуковой части 6 сопла 3 через канал 8 связан с выходным патрубком 9 сепаратора. Камера 2 наполнения расположена в нижней части корпуса 1 и снабжена перфорированной перегородкой 10, расположенной или поперек корпуса 1, или под углом к стенкам корпуса 1. Сопло 3 содержит регулятор 11 расхода газа, снабженного штоком 12 для осевого перемещения регулятора 11. Нижняя часть сверхзвуковой части 6 сопла 3 снабжен теплоизоляцией 13.Выходной патрубок 9 сепаратора выполнен в виде сверхзвукового сопла.The gas throttling separator consists of a housing 1, in which the filling chamber 2 and the throttling device 3 are arranged in the form of a supersonic nozzle (hereinafter nozzle 3), which consists of a subsonic part 4, a critical section 5 and a supersonic part 6. Inlet of the subsonic part 4 of the nozzle 3 is connected to the inlet nozzle 7 of the separator, and the output of the supersonic part 6 of the nozzle 3 through the channel 8 is connected to the outlet nozzle 9 of the separator. The filling chamber 2 is located in the lower part of the housing 1 and is provided with a perforated baffle 10 located either across the housing 1 or at an angle to the walls of the housing 1. The nozzle 3 contains a gas flow regulator 11 provided with a rod 12 for axial movement of the regulator 11. The lower part of the supersonic part 6 nozzle 3 is provided with thermal insulation 13. The outlet pipe 9 of the separator is made in the form of a supersonic nozzle.

Габариты сепаратора, рассчитанного на очистку 24 кубометров газа в сутки (что эквивалентно ~20 литрам бензина), не превышают 0,4×0,4×0,4 м, а сопло 3 имеет длину 0,15 м.The dimensions of the separator, designed to clean 24 cubic meters of gas per day (equivalent to ~ 20 liters of gasoline), do not exceed 0.4 × 0.4 × 0.4 m, and nozzle 3 has a length of 0.15 m.

Под действием давления в подающей магистрали (на чертеже не показана) газ поступает через патрубок 7 на вход сверхзвуковой части 4 сопла 3. Изменяя площадь критического сечения 5 сопла 3 путем перемещения штока 12 с регулятором 11 обеспечивают требуемый режим работы сепаратора. В сверхзвуковой части 6 сопла 3 газ разгоняется до сверхзвуковой скорости и при этом охлаждается до температуры ниже 200°К.Under the action of pressure in the supply line (not shown in the drawing), gas enters through the nozzle 7 to the inlet of the supersonic part 4 of the nozzle 3. By changing the critical section 5 of the nozzle 3 by moving the rod 12 with the regulator 11, the required mode of operation of the separator is provided. In the supersonic part 6 of the nozzle 3, the gas accelerates to a supersonic speed and is cooled to a temperature below 200 ° K.

Находящиеся в газе пары воды обращаются в лед или переходят в сверхкритическое состояние. Лед накапливается в камере 2, а перфорированная перегородка 10 препятствует его уносу из камеры 2. Из образуется снег, который потоком газа сбивается в накопительную емкость 2.Water vapor in the gas turns into ice or goes into a supercritical state. Ice accumulates in the chamber 2, and the perforated partition 10 prevents it from being taken out of the chamber 2. Snow is formed from it, which is collected by a gas stream into the storage tank 2.

Газ, очищенный от паров воды по каналу 8 через выходной патрубок 9, поступает к потребителю.Gas purified from water vapor through channel 8 through the outlet pipe 9, enters the consumer.

Сочетание простоты конструкции, малые габариты и высокая эффективность очистки газа от паров воды позволяет широко использовать заявляемый сепаратор в любых отраслях промышленности для очистки газовых смесей от капельной жидкости.The combination of simplicity of design, small dimensions and high efficiency of gas purification from water vapor makes it possible to widely use the inventive separator in any industries for the purification of gas mixtures from dropping liquid.

Claims

1. A gas throttling separator comprising a housing in which a filling chamber and a throttling device are located, the output of which is connected to the outlet pipe of the separator, characterized in that the throttling device, the input of which is connected to the inlet pipe of the separator, is made in the form of a supersonic nozzle, and the filling chamber located in the lower part of the housing, equipped with a perforated partition.

2. The separator according to claim 1, characterized in that the throttling device comprises a gas flow regulator located with the possibility of axial movement.

3. The separator according to claim 1, characterized in that the outlet pipe of the separator is made in the form of a supersonic nozzle.

4. The separator according to claim 1, characterized in that the perforated partition of the filling chamber is located across the housing or at an angle to the walls of the housing.