СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ Российский патент 2015 года по МПК B01D47/02 B01D45/12 

Группа изобретений относится к газовой, газоперерабатывающей, нефтяной, химической промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и отделения механических примесей из газового потока, например, в схемах подготовки газа к транспорту, на промысловых объектах в период падающего давления, подключения дожимных компрессорных станций (ДКС), в схемах отбора газа из подземных хранилищ (ПХГ) и др.

Известен способ осушки газа (авторское свидетельство №965486 от 11.0601981, МПК⁵ B01D 53/26), включающий первичную сепарацию газа, контактирование газа с абсорбентом и отпаривание влаг и из насыщенного абсорбента с последующей ее конденсацией.

В контакторе, установленном в кубовой части абсорбера отпаренной в регенераторе из гликоля водой производят отмывку солей, с последующей сепарацией газа от промывочной жидкости.

Недостатками этого способа осушки газа являются:

- наличие постоянно работающего высоконапорного насоса подачи жидкости (промывочной воды) в контактор высокого давления;

- необходимость постоянного вывода и утилизации отработанного раствора промывочной жидкости;

- повышенные энергетические затраты на осуществление процесса.

Известно устройство для осуществления процесса промывки: Скруббер - каплеуловитель (патент РФ №2379092 от 12.12.2007, B01D 45/12), включающий корпус с противокоррозийоной облицовкой, подводящий и отводящий газ патрубки, а также эмульгатор, каплеуловитель, выполненный в виде кольцевой решетки и радиально расположенными лопатками и конусным днищем, и подвод горячего воздуха.

Концы лопаток каплеуловителя смещены в сторону навстречу крутки потока.

Недостатком этого устройства является:

- необходимость постоянной подачи жидкости на лопаточный кольцевой пылеуловитель;

- необходимость постоянного отвода промывочной жидкости и ее утилизация;

- наличие эмульгатора;

- наличие привода эмульгатора;

- повышенные затраты энергии.

Известен способ и устройство для мокрой очистки газов (патент РФ №2121866 от 22.12.1993, МПК⁶ B01D 47/06) (прототипы), орошаемых в трубопроводе промывочной жидкостью, в котором полученную смесь газ-жидкость пропускают через циклонный сепаратор и из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости. Устройство для мокрой очистки газов, содержащее газоподводящий канал, имеющий, по меньшей мере, одно форсуночное устройство для подачи промывочной жидкости, сообщающийся с циклонным сепаратором, из которого отводят очищенный газ и отдельно от него промывочную жидкость, содержащую загрязнения.

В данном способе предварительную промывку газа в ускоряющем канале производят в несколько ступеней, а затем газожидкостную смесь подают на промывку в центробежный сепаратор. Данный способ повышает эффективность промывки за счет использования несколько последовательно установленных секций промывки.

Недостатком данного способа и устройства является:

- повышенные гидравлические сопротивления по газу из-за прохождения газа по ускоряющемуся каналу;

- повышенные гидравлические сопротивления по газу ведут к повышенным энергетическим затратам.

Технический результат группы изобретений, заключается в создании эффективного способа и устройства без насосной промывки газа жидкостью.

Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ достигается тем, что в способе мокрой очистки газов промывочной жидкостью, полученную смесь газ-жидкость пропускают через центробежный сепаратор и из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости, при этом жидкость подают в осевую часть центробежного сепаратора из его кубовой части за счет энергии от перепада давления образованного центробежным сепаратором, а после контакта жидкости с газом ее возвращают в кубовую часть на циркуляцию, что высота столба подачи жидкости в центробежный сепаратор меньше столба его гидравлического сопротивления.

Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство достигается тем, что в устройстве для мокрой очистки газов, содержащее газоподводящий канал, сообщающийся с центробежным сепаратором, из которого отводят очищенный газ и отдельно от него отводят промывочную жидкость, при этом содержащую загрязнения жидкость отводят в кубовую часть сепаратора для рециркуляции - подачи в центробежный сепаратор.

Подача жидкости без насоса, имеющая давление, равное давлению газа непосредственно из кубовой части в осевую часть центробежного сепаратора за счет энергии от перепада давления, образованного центробежным сепаратором, позволило исключить насос постоянной подачи промывочной жидкости с низкого давления до давления в сепараторе, что позволило значительно снизить энергозатраты процесса промывки.

Подача жидкости в осевую часть центробежного сепаратора с возвратом ее после контакта в кубовую часть позволило сократить количество промывочной жидкости, т.к. она используется до полного насыщения примесями за счет рециркуляции.

Изменением гидравлического сопротивления центробежного сепаратора, например количеством центробежных сепарационных элементов, достигается возможность изменения высоты столба подачи жидкости в центробежный сепаратор.

Отвод загрязненной промывочной жидкости в кубовую часть сепаратора для рециркуляции - подачи в центробежный сепаратор позволило исключить насос постоянной подачи жидкости в центробежный сепаратор.

Авторам не известны способы сепарации газа и устройства для их осуществления, в которых бы промывка газа без насосов осуществлялась бы подобным образом.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ промывки газа, на фиг. 2 - устройство мокрой очистки газов.

Объект - способ промывки газов по схеме, представленной на фиг. 1, состоит из следующих технологических секций:

I - секция сбора отсепарированных примесей;

II - секция сбора промывочной жидкости;

III - секция центробежной промывки (массообмена) и сепарации;

IV - секция сепарации газа от промывочной жидкости.

Газовый или газожидкостной поток G₀ с механическими примесями (фиг. 1) направляют под секцию центробежной промывки и сепарации III, откуда потоками - g подают на прямоточные центробежные скрубберные элементы (ПЦСЭ) 7 для контакта с промывочной жидкостью, поступающей потоками I_i за счет разности давлений под секцией центробежной сепарации и на оси ПЦСЭ, по трубкам подачи промывочной жидкости 8 в ПЦСЭ из секции сбора промывочной жидкости II. Перепад давления образуется от сопротивления по газу в секции центробежной промывки III и от снижения давления на оси ПЦСЭ за счет центробежных сил от закрученных газовых потоков. Жидкость с примесями после контакта с газом по сливным каналам 10 перетекает потоками I_ж в секцию сбора промывочной жидкости, где тяжелая фаза, в том числе механические примеси, оседают и перетекают в секцию сбора отсепарированных примесей I, а промывочную жидкость потоками I_i рециркулируют (подают) в трубки подачи промывочной жидкости 8 в ПЦСЭ. Жидкостные потоки из ПЦСЭ возвращают на центробежную промывочную тарелку 6, а газовые потоки из элементов потоками g₀ подают в секцию сепарации от промывочной жидкости IV, из которой очищенный газ потоками g₁ поступает в патрубок выхода очищенного газа 3, откуда его отбирают потоком G, а отсепарированная промывочная жидкость потоками 1_п возвращается в секцию центробежной промывки III на центробежную промывочную тарелку 6.

При падении уровня промывочной жидкости до уровня низа трубок подачи промывочной жидкости 8 в ПЦСЭ пополняют через патрубок заполнения кубовой части сепаратора промывочной жидкостью 4.

Отделенные от газа примеси отводят через патрубок отбора промывочной жидкости с примесями 5.

Пример осуществления способа

Расход газа, нм³/ч - (105000÷1150000);

Давление, МПа - (0,35÷0,55);

Температура, °C - 8;

Расход промывочной жидкости на рабочий объем газа, т/ч - (3,0÷7,8);

Количество механических примесей, кг/ч - (2,31÷2,53);

Перепад давления на промывочной секции, Па - (1780÷3300).

Объект устройство - устройство для мокрой очистки газа (фиг. 2) содержит:

- корпус 1;

- патрубок входа газовой смеси 2;

- патрубок выхода очищенного газа 3;

- патрубок заполнения кубовой части сепаратора промывочной жидкостью 4;

- патрубок отбора промывочной жидкости с примесями 5;

- центробежная промывочная тарелка 6;

- прямоточный центробежный скрубберный элемент (ПЦСЭ) 7;

- трубки подачи промывочной жидкости 8 в ПЦСЭ;

- сепарационная секция улавливания промывочной жидкости 9;

- сливные каналы 10.

Неочищенный газ подают в корпус 1 сепаратора через патрубок входа газожидкостной смеси 2 и распределяют по кольцевому проходу, где за счет сил инерции и гравитации проводят первичную сепарацию газа от крупных частиц.

Далее газ подают на ПЦСЭ 7, расположенные на центробежной промывной тарелке 6 внутри кольцевого прохода, и промывают газ от механических примесей циркулирующей жидкостью. В ПЦСЭ 7 газ закручивают, создавая зону разряжения в приосевой зоне элемента, что позволяет подавать жидкость из кубовой части сепаратора в т.ч. и за счет перепада давления на центробежной промывной тарелке 6 в зону пониженного давления ПЦСЭ 7. Подъем жидкости осуществляют по вертикальной трубке 8, один конец которой закреплен в приосевой зоне ПЦСЭ 7, а другой опущен в жидкость кубовой части корпуса 1 аппарата. Жидкость направляют в ПЦСЭ 7 и отбрасывают к его внутренним стенкам, где промывочную жидкость смешивают с механическими примесями, а газовый поток направляют вдоль оси по центру. Механические примеси и жидкость с частью газа отбирают на центробежную промывную тарелку 6. Отобранный с механическими примесями и жидкостью газ объединяют с очищенным газом, поступающим из центральной зоны ПЦСЭ 7 и далее направляют на сепарационную секцию улавливания промывочной жидкости 9, откуда очищенный газ выводят через патрубок выхода очищенного газа 3. Отобранная жидкость с механическими примесями с центробежной промывной тарелки 6 отводится через сливные каналы 10 в кубовую часть, где накапливается и периодически выводится из сепаратора через патрубок отбора промывочной жидкости с примесями 5. Патрубок заполнения кубовой части сепаратора промывочной жидкостью 4 применяют при заполнении и необходимости пополнения устройства.

В качестве промывочной жидкости может использоваться, например, вода, а для северных районов антифриз - водный раствор метанола или гликоля, или арктическое углеводородное топливо.

Таким образом, использование данного изобретения позволит уменьшить энергозатраты процесса промывки при подаче жидкости без насоса за счет энергии от перепада давления, образованного центробежным сепаратором, с низкого давления до давления в сепараторе, а подача жидкости в осевую часть центробежного сепаратора с возвратом ее после контакта в кубовую часть позволит сократить количество промывочной жидкости.

Группа изобретений относится к газовой, нефтяной, химической промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и отделения механических примесей из газового потока. Смесь газ-жидкость пропускают через центробежный сепаратор. Из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости, а жидкость возвращают в кубовую часть на циркуляцию. Газ подают на прямоточные центробежные скрубберные элементы, расположенные на центробежной прямоточной тарелке. При этом газ закручивается, создавая зону разряжения в приосевой зоне элемента. Жидкость подают из кубовой части за счет разности давлений под секцией центробежной сепарации и на оси центробежного скрубберного элемента. Жидкость подают по вертикальным трубкам подачи промывочной жидкости, один конец которых закреплен в приосевой зоне прямоточных центробежных скрубберных элементов, а другой опущен в жидкость кубовой части. Технический результат группы изобретений заключается в создании эффективного способа и устройства безнасосной промывки газа жидкостью, что позволит уменьшить энергозатраты и количество промывочной жидкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ мокрой очистки газов промывочной жидкостью, в котором полученную смесь газ-жидкость пропускают через центробежный сепаратор, из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости, а жидкость возвращают в кубовую часть на циркуляцию, отличающийся тем, что газ подают на прямоточные центробежные скрубберные элементы, расположенные на центробежной прямоточной тарелке, при этом газ закручивается, создавая зону разряжения в приосевой зоне элемента, жидкость подают из кубовой части за счет разности давлений под секцией центробежной сепарации и на оси центробежного скрубберного элемента.

2. Способ мокрой очистки газов промывочной жидкостью по п. 1, отличающийся тем, что высота столба подачи жидкости в центробежный сепаратор меньше столба его гидравлического сопротивления.

3. Устройство для мокрой очистки газов, содержащее газоподводящий канал, сообщающийся с центробежным сепаратором, из которого отводят очищенный газ и отдельно от него отводят промывочную жидкость в кубовую часть для рециркуляции, отличающееся тем, что содержит несколько центробежных скрубберных элементов, расположенных на центробежной промывочной тарелке, вертикальные трубки подачи промывочной жидкости, один конец которых закреплен в приосевой зоне прямоточных центробежных скрубберных элементов, а другой опущен в жидкость кубовой части, и сливные каналы отвода жидкости с центробежной промывочной тарелки в кубовую часть.