Устройство для низкотемпературной сепарации газа Советский патент 1978 года по МПК F25J3/08 B01D45/14 

ции газа и уменьщение габаритов и тепловых потерь. Для этого устройство снабжено теплообменным элементом, размещенным между сопловым аппаратом и конфузором, установленными внутри сепаратора. На чертеже изображено устройство для низкотемпературной сепарации газа, разрез. Устройство, состоит из теплоизолированного корпуса 1, патрубка 2 ввода газового или газожидкостного потока, патрубка 3 для вывода жидкости и патрубка 4 для Выхода газовой фазы. Внутри корпуса 1 находятся сепарационные камеры 5. Между камерой 5 и перегородкой 6 для разделени входящего газожидкостного потока и выходящей газ оЬой фазы образована полость А, куца поступает газожидкостный поток. Внут ри кажйзй камеры 5 на входе размещен закручивающий поток завихритель 7, на выходе - стакан 8, установленный на наклон ных ребрах 9, прикрепленных к сверхзвуков му сопловому аппарату 10,Сопловой аппарат 1О переходит в теплообменный элемент 11, в конце которого расположен конфузор 12 для вывода отсепарированной газовой фазы. Кон фузор 12 соединен трубой 13 с полостью Б, которая образована перегородкой 6 и верхней частью корпуса 1, куда поступает отсепарированная газовая фаза. Нижняя часть корпуса I, в которую собирается жид кость, отделена перегородкой 14 от средне части. К днустакана 8 приварена труба 15 для слива жидкости. УстройствЬ работает следующим обра- зом. Входящий через патрубок 2 газовый или газоЖидкост ый поток проходит полость А и попадает на вход камеры 5 в завихри- тель 7, закручивается и, проходя снаружи теплообменного элемента 11, охлаждается, за счет чего выпадает сконденсированная жидкость. Жидкость сливается в нижнюю часть корпуса 1, а газ попадает в стакан 8, теряя скорость закрутки на ребрах 9, затем проходит сопловой аппарат 10, где расширяется за счет сверхзвукового истечения. Температура и давление газа.понижаются и происходит охлаждение теплообменного элемента 11., Достигнув конфузора 12, газ вновь сжимается и происходит обратный проход течения на дозвуковой режим. Затем газойая фаза попадает в полост Б и выходит через патрубок 4. Капли жидкости, которые с потоком газа попадают в стакан 8, оседают на дно и через сливную трубу 15 поступают в нижнюю часть корпуса. Жидкость дренирует через патрубок 3, Работа остальных камер аналогична. Сверхзвуковое истечение газа проходит по закону, близкому к адиабатичесому , Д-() где Т, PW - температура и давление на входе в сопловой аппарат 10; Т, Т,- температура и давление на выходе из соплового аппарата 10 в теплообменный элемент Hi К - показатель адиабаты газа в сопле.. В известном устройстве сверхзвуковое истечение происходит на входе в сепарирующие элементы, в предлагаемом устройстве - на выходе из них, где газ уже отсепарировался от тяжелых компонентов и показатель адиабаты .увеличился. За счет этого возрастает перепад температур Tg /Т|; Таким образом, в предлагаемом ycTpoJfcTBe достигается более глубокое снижение температуры. Кроме того, конденсация происходит при более высоком давлении между стенками камеры 5 и теплообменного элемента 11 до входа в сопловой аппарат Ю, в то время как в известном устройстве конденсация происходит при низком давлении PJ в месте истечения газа из сверхзвукового соплового аппарата. Сепарация осуществляется на малых скоростях, а не при сверхзвуковом течении. При установке соплового аппарата на выходе газовой фаз из узла сепарации температура снижается на 1О-ЗО С, давление повышается в 2-4 раза,скорость двухфазного потока снижается в 20-ЗО раз, благоа«ч я чему aJHфективность низкотемпературной конденсации и сепарации в предлагаемом устройстве существенно повыщается. При размещении внутри сепаратора соплового аппарата и теплообменного элемента снижаются потери тепла и уменьщаются общие габариты. Формула изобретения Устройство для низкотемпературной сепарации газа, включающее теплоизолированный корпус с патрубками ввода и вывода разделяемого газа и продуктов, разделения, сепарационные камеры с сопловым аппаратом и конфузором, размещенные внутри корпуса, отличающееся тем, что, с целью улучшения конденсации и сепарации, уменьшения габаритов и тепловых потерь, оно снабжено теплообменным элементом, размещенным между сопловым аппаратом и конфузором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетельство СССР № 292353, кл. В 01 2) 45/14, 1973, 2,Авторское свидетельство СССР 386221, кл. F25 J 3/О8, 1973,