СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1996 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к насосно-эжектоpным установкам для утилизации и очистки от пpимесей углеводоpодного газа.

Известен способ работы насосно-эжекторной установки, включающий откачку струйным аппаратом газообразной среды, подачу насосом в сопло струйного аппарата жидкой среды, смешение сред в струйном аппарате, подачу смеси сред в сепаратор с последующим разделением в нем смеси на газообразную и жидкую среды и подачу газообразной сжатой среды потребителю и жидкой среды на вход насоса [1]
Однако в данном способе работы насосно-эжекторной установки отсутствует очистки поступающего на сжатие газа от примесей, что сужает область ее использования.

Наиболее близким к описываемому является способ работы насосно-эжекторной установки, включающий подвод неочищенного углеводоpодного газа в струйный аппарат, подачу насосом в сопло струйного аппарата активной жидкой среды-сорбента примесей углеводородного газа, смешение жидкой и газообразной сред в струйном аппарате, подачу из струйного аппарата смеси сред в сепаратор, отвод сжатого газа из сепаратора и отвод из последнего жидкости-сорбента на охлаждение и далее на вход насоса, при этом часть жидкости-сорбента после сепарации отводят на регенерацию, после которой жидкость-сорбент возвращают для подачи в сопло струйного аппарата [2]
Однако в указанном способе работы насосно-эжекторной установки не обеспечивается эффективное поглощение (абсорбция) примесей углеводородного газа, что связано с неоптимальной организацией рабочего процесса в струйном аппарате. Как следствие, в сепараторе необходимо обеспечить два взаимоисключающих друг друга по условиях проведения процесса. Для процесса абсорбции необходимо хорошее смешение компонентов, а процесс сепарации связан с разделением этих компонентов. Совмещение указанных процессов в абсорбере-сепараторе ведет вследствие этого к усложнению его конструкции, увеличению его габаритов и ужесточению режимов протекания процессов.

Кроме того, незначительная абсорбция примесей углеводородного газа в струйном аппарате приводит к увеличению энергозатрат на сжатие газообразной среды в насосно-эжекторной установке.

Целью изобретения является повышение эффективности работы насосно-эжекторной установки за счет обеспечения практически полной абсорбции примесей углеводородного газа в проточной части струйного аппарата, что приводит к повышению его КПД (за счет снижения работы сжатия газообразного компонента, оставшегося после абсорбции) и придания сепаратору функции только разделения газожидкостной смеси.

Цель достигается тем, что в способе работы насосно-эжекторной установки, включающем подвод неочищенного углеводородного газа в струйный аппарат, подачу насосом в сопло струйного аппарата активной жидкой среды-сорбента примесей углеводородного газа, смешение жидкой и газообразной сред в струйном аппарате, подачу из струйного аппарата смеси сред в сепаратор, отвод сжатого газа из сепаратора и отвод из последнего жидкости-сорбента на охлаждение и далее на вход насоса, отвода части жидкости-сорбента после сепарации на регенеpацию и возврат жидкости-сорбента после регенерации для подачи в сопло струйного аппарата, при этом активную среду-сорбент подают в струйный аппарат под давлением не менее 2,0 МПа и сжимают в струйном аппарате газообразную среду до давления, превышающего давление ее на входе в струйный аппарат в 1,5-50 раз, с одновременной абсорбцией примесей углеводородного газа в струйном аппарате. Жидкость-сорбент из сепаратора подают в экспанзер, где понижают ее давление и отделяют от жидкости растворенные в ней углеводородные газы. Отсепарированный сжатый газ дополнительно пропускают через абсорбционную колонну, в которую подают часть жидкости-сорбента после регенерации, и затем газ подают потребителю, а жидкость-сорбент направляют для последующей подачи в сопло струйного аппарата.

Подача активной жидкости под давлением не менее 2,0 МПа и обеспечение сжатия газообразной среды в 1,5-50 раз позволили добиться условий, при которых примеси перекачиваемого газа интенсивно абсорбируются в проточной части струйного аппарата. Это позволяет разделить процессы абсорбции примесей и разделения газожидкостной смеси, а также повысить изотермический КПД струйного аппарата.

На чертеже представлена схема насосно-эжекторной установки, в которой реализован описываемый способ ее работы.

Насосно-эжектоpная установка для pеализации способа ее работы содержит струйный аппарата 1 с линией 2 подвода неочищенного углеводородного газа и линией 3 отвода смеси сред, сепаратор 4 с линиями 5, 6 отвода очищенного сжатого газа и жидкости-сорбента примесей газа, теплообменник 7, линию 8 отвода части жидкости-сорбента на регенерацию, линию 9 подвода жидкости-сорбента после регенерации и насос 10, подключенный на входе через теплообменник 7 к линии 6 и на выходе к соплу струйного аппарата 1.

По линии 2 осуществляют подвод на вход струйного аппарата 1 неочищенного углеводородного газа. Насос 10 подает в сопло струйного аппарата 1 жидкую среду-сорбент примесей углеводородного газа. Активная среда, истекая из сопла струйного аппарата 1 под давлением не менее 2,0 МПа, увлекает в струйного аппарат 1 из линии 2 неочищенный углеводородный газ. В струйном аппарате 1 образуется газожидкостная смесь, причем величина сжатия газа при этом лежит в диапазоне 1,5-50. Активная турбулизация потока в струйном аппарате и сжатие смеси ведут к интенсивной абсорбции примесей из углеводородного газа, причем экспериментально подобранные условия проведения процесса смешения газа и жидкости обеспечивают максимально возможный КПД струйного аппарата 1 и практически полную абсорбцию примесей в проточной части струйного аппарата 1. Сжатый до требуемой величины и очищенный от примесей углеводородный газ отделяется в сепараторе 4 от насыщенной примесями жидкости и отводится по линии 5, а часть насыщенной примесями жидкости из сепаратора 4 через линию 6 поступает по линии 8 на регенерацию, где из нее выделяются примеси, абсорбированные из углеводородного газа, а оставшаяся жидкость из линии 6 поступает через теплообменник 7, где она охлаждается, на вход насоса 10. После регенерации часть жидкости-сорбента по линии 9 вновь возвращается в насосно-эжекторную установку с последующей ее подачей в сопло струйного аппарата 1.

Для улучшения отделения из жидкости-сорбента легких углеводородов, растворившихся в ней, на линии 6 может быть размещен экспанзер 11, в котором понижают давление, что ведет к выделению из жидкости растворившихся в ней углеводородных газов, которые по линии 12 отводятся на утилизацию.

Для повышения качества подаваемого потребителю сжатого газа насосно-эжекторная установка может быть дополнительно снабжена абсорбционной колонной 13 с линией 15 ввода в насосно-эжекторную установку части жидкости-сорбента и линией 14 подачи газа потребителю. В этом случае линия 5 и линия 9 подключаются к колонне 13, из которой дополнительно очищенный газ по линии 14 подается потребителю, а жидкость-сорбент поступает по линии 15 для последующей подачи в сопло струйного аппарата.

Таким образом, путем обеспечения процесса абсорбции в проточной части струйного аппарата 1 достигается создание оптимальный условий по давлению и температуре для абсорбции примесей углеводородного газа сорбентом, при этом подобраны режимы подачи сорбента в струйный аппарат 1, при которых при одновременном увеличении КПД струйного аппарата 1 достигается требуемая величина сжатия углеводородного газа, а сорбент активно абсорбирует примеси. Проведенные экспериментальные работы показали нецелесообразность сжатия газа выше, чем в 50 раз, и в то же время сжатие менее, чем в 1,5 раза, поскольку в этом случае не удастся получить требуемый КПД работы насосно-эжекторной установки и в то же время провести достаточно полный процесс абсорбции до входа газожидкостной смеси в сепаратор 4. Кроме того, давление рабочей жидкости (сорбента) не должна быть ниже 2,0 МПа, чтобы обеспечить указанные выше степени сжатия, а также уменьшить необходимое для процесса количество сорбента. В свою очередь, интенсивная абсорбция примесей до поступления смеси в сепаратор 4 позволяет упростить конструкцию сепаратора 4, уменьшить его материалоемкость и повысить эффективность разделения газа и насыщенного примесями сорбента, что повышает качество подаваемого потребителю газа.

Как результат, использование описанного изобретения позволяет достигнуть поставленные технические задачи, а именно повысить эффективность работы насосно-эжекторной установки за счет увеличения КПД струйного аппарата и обеспечения практически полной абсорбции примеси углеводородного газа до входа в сепаратор, улучшить ее массогабаритные характеристики по сравнению с известными установками и повысить эффективность отделения примесей от углеводородного газа.

Использование: утилизация и очистка от примесей углеводородного газа. Сущность изобретения: подают активную среду - сорбент в струйный аппарат под давлением не менее 2,0 МПа и сжимают в струйном аппарате газообразную среду до давления, превышающего давление ее на входе в струйный аппарат в 1,5 - 50 раз, с одновременной абсорбцией примесей углеводородного газа в струйном аппарате. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ УСТАНОВКИ, включающий подвод неочищенного углеводородного газа в струйный аппарат, подачу насосом в сопло струйного аппарата активной жидкой среды - сорбента примесей углеводородного газа, смешение жидкой и газообразной сред в струйном аппарате, подачу из струйного аппарата смеси сред в сепаратор, отвод сжатого газа из сепаратора и отвод из последнего жидкости-сорбента на охлаждение и далее на вход насоса, при этом часть жидкости-сорбента после сепарации отводят на регенерацию, после которой жидкость-сорбент возвращают для подачи в сопло струйного аппарата, отличающийся тем, что подают активную среду-сорбент в струйный аппарат под давлением не менее 2 МПа и сжимают в струйном аппарате газообразную среду до давления, превышающего давление ее на входе в струйный аппарат в 1,5 - 50 раз, с одновременной абсорбцией примесей углеводородного газа в струйном аппарате. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость-сорбент из сепаратора подают в экспанзер, где понижают ее давление и отделяют от жидкости растворенные в ней углеводородные газы. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отсепарированный сжатый газ дополнительно пропускают через абсорбционную колонну, в которую подают часть жидкости-сорбента после регенерации, и затем газ подают потребителю, а жидкость-сорбент направляют для последующей подачи в сопло струйного аппарата.