СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Советский патент 1970 года по МПК B01D53/00 F25J3/08 

Изобретение относится к химической и нефтяной промышленности, в частности к процессу разделения газовых смесей с применением вихревых труб.

Известен способ разделения газов с использованием эффекта охлаждения его в вихревой трубе. В последней происходит разделение газового потока на холодный и горячий, при этом из холодного потока конденсируются находящиеся в нем пары легкокипящих примесей. Однако такой способ не обеспечивает достаточного выхода конденсирующегося газа из газовой смеси, так как концентрация примесей на выходе из вихревой трубы определяется упругостью паров при температуре холодного потока.

Целью изобретения является увеличение степени очистки газа от легкокипящих примесей. Это достигается тем, что в газовый поток на входе в вихревую трубу вводят абсорбент.

В вихревой трубе происходит разделение газового потока на холодный и горячий с конденсацией легкокипящих примесей, причем при истечении газа из сопла со звуковой и сверхзвуковой скоростью истинная (термодинамическая) температура холодного потока на 40-60° С ниже, чем непосредственно измеряемая температура торможения. В вихревой трубе наряду с конденсацией легкокипящих фракций происходит их абсорбция подаваемой

жидкостью и выделившимся конденсатом при температуре значительно более низкой, чем температура торможения.

В сопловой зоне температура абсорбента понижается до термодинамической температуры основного потока, так как его скорость равна скорости газа. Наряду с эффектом резкого увеличения турбулизации потока эффект понижения термодинамической темнера|уры приводит к ускорению абсорбции и снии-сению конечного равновесного давления газовой смеси над жидкостью. В дальнейшем при выходе газожидкостной смеси из сопловой зоны термодинамическая темиература ее вновь повышается, приближаясь к температуре торможения по мере уменьшения скорости. Ввиду того, что десорбция является медленным процессом, растворенный газ не успевает десорбироваться. Следовательно, на выходе из вихревой трубы получают газ. концентрация примесей в котором ниже концентрации, достигаемой при температуре холодного потока, и абсорбент, пересыщенный по отношению к термодинамическим условиям на выходе из вихревой трубы.

В указанном процессе применяется газ, содержащий минимальное количество тяжелых углеводородов Сз, Се и выше, очистку от которых нроизводят следуюгцим образом.

Газ иод давлением Ризб 23 аг, содержащий иримеси тяжелых углеводородов, направляют в теплообменник /, где его охлаждают до температуры плюс Ii3° С холодны1 газом, ВЫХОДЯЩИЛ5 из вихревой трубы 2. Затем охлажденный в теплообменнике газ разделяется на два иотока. Один поток направляется в сепаратор 3, где происходит отделение сконденсированных тяжелых углеводородов, а другой поток, содержащий сконденсированные тяжелые углеводороды, необходимые для абсорбции, минуя сепаратор 5, объединяется с первым потоком на входе в вихревую трубу. В последнюю вводят газ, содернсащий примеси жидких тяжелых углеводородов, и благодаря эффекту понижения тердмодинамической темиературы газового потока легкокипящие газообразные углеводороды, содержащиеся в газе, растворяются в жидких углеводородах, являющихся абсорбентом. Затем очищенный газ с абоорбеитом при темиературе минус 34° С отводят в сепаратор 4, где его отделяют от абсорбента, и в теплообменник 7, где его используют для охлаждения газа, идущего на очистку.

По предлагаемому способу можно увеличить степень очистки газа от легкокипящих примесей (см. табл. 1 )и получить абсорбент, пересыщенный по отнощению к термодинамическим условиям на выходе из вихревой трубы (см. табл. 2).

Как видно из табл. 2, растворимость примесей ирактически выще, чем растворимость, соответствующая равновесию при температуре минус 34° С. Кроме того, подтверждается наличие эффекта понижения термодинамической темиературы абсорбента в вихревой трубе.

Т а б л НИИ 1

Примечание. В отсутствн.и ябсорбента очистки от ука.,- занпых при.месеп не upoiicxo.un.

Т а б .т II ц а 2

Кои центр ация при мосей,

(Приведенные данные получены на оиытноиромыщленной установке производительностью до 5000 . Очищенный газ был использован для промыщленных целей, Габариты при.меняемой вихревой трубы: D 70 мм; 2,5-и.

Предмет изобретения

Сиособ разделеиия газовых смесей с исиользоваиием вихревой трубы, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извочечеиия компонеитов, в, газовый поток iia входе в вихревую трубу вводят абсорбент.