аппарат для осушки углеводородного газа

Формула изобретения

АППАРАТ ДЛЯ ОСУШКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА, содержащий обогреваемый цилиндрический корпус с крышкой и обогреваемым коническим днищем, тангенциальный патрубок для ввода влажного газа в верхней части корпуса, патрубок для вывода воды и образующихся отложений в днище, обогреваемый патрубок для вывода осушенного газа, установленный в крышке и продленный внутрь аппарата, и сопла для ввода хладагента, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода хладагента, уменьшения забивок аппарата и упрощения его конструкции, сопла для ввода хладагента установлены в крышке параллельно корпусу на равном расстоянии от корпуса и патрубка для вывода осушенного газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратуре для осушки углеводородных газов методом охлаждения и может быть использовано в химических отраслях народного хозяйства.

Известно использование в качестве аппаратов для осушки углеводородных газов кожухотрубных теплообменников [1] где влажный газ охлаждается, при этом содержащаяся в нем вода частично конденсируется и отводится от осушенного газа.

Недостатком таких аппаратов является ограничение по температуре охлаждения влажного газа, а значит и по степени осушки, что связано с образованием при достижении определенных температур твердых кристаллогидратов, осаждающихся на поверхности теплообменника, уменьшающих теплопередачу и в итоге вызывающих забивку аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат для очистки абгазов, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, тангенциальный патрубок для ввода исходного газа в верхней части корпуса, патрубок для вывода конденсата в нижней части днища, патрубок для вывода очищенного газа, установленный в крышке и углубленный внутрь аппарата, а также сопла для подачи хладоагента, установленные тангенциально корпусу в одном сечении с патрубком для ввода исходной смеси. В том же сечении установлены направляющие пластины, предназначенные для возвращения внутрь аппарата неиспарившегося хладагента. Корпус аппарата, коническое днище и патрубок для вывода очищенного газа снабжены рубашками для обогрева [2]

При испарении хладагента, введенного в данный аппарат через сопла, поток исходного газа охлаждается до температуры, при которой примеси, содержащиеся в абгазе, превращаются в твердое или жидкое вещество, центробежными силами отбрасываются на обогреваемые стенки корпуса, где плавятся и стекают в нижнюю часть конического днища, откуда затем выводятся. Очищенный газ выводится через обогреваемый патрубок, установленный в крышке аппарата.

Недостаток работы этого аппарата связан с тангенциальным вводом жидкого хладагента, при котором не обеспечивается необходимое время пребывания хладагента в аппарате. Поток хладагента пронизывает поток исходного газа и, не испарившись, попадает на обогреваемую стенку, что снижает коэффициент полезного действия хладагента и ведет к завышению его расхода. Установка отражательных пластин, предназначенных для возвращения внутрь аппарата неиспарившегося хладагента, не решает проблемы. Кроме того, сами пластины становятся причиной забивки аппарата.

Цель изобретения снижение расхода хладагента, уменьшение забивок аппарата и упрощение его конструкции.

Для этого предлагается аппарат для осушки углеводородного газа, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, тангенциальный патрубок для ввода исходного газа, установленный в верхней части корпуса, патрубок для вывода воды и образующихся отложений в днище и патрубок для вывода осушенного газа в крышке. Корпус, коническое днище и патрубок для вывода осушенного газа снабжены рубашками для обогрева. Для подачи хладагента в крышке параллельно корпусу установлены сопла для вывода осушенного газа, расположенные на равном расстоянии от корпуса и от патрубка.

При установке сопел в аппарате предлагаемым образом значительно увеличивается длина свободного пробега частиц хладагента, что увеличивает время пребывания хладагента в объеме аппарата до соприкосновения со стенками. Расположение сопел выше патрубка ввода исходного газа позволяет также выделить в верхней части аппарата зону для стабилизации факела распыла хладагента до его встречи с потоком исходного газа. Все это способствует более полному исчерпыванию хладагента при испарении в объеме. Кроме того, относительная скорость омывания капель хладагента охлаждаемым потоком газа в предлагаемом случае при поперечном обтекании выше, чем в прототипе, так как в прототипе при попутном направлении движения скорости определяется как разность между скоростями потоков влажного газа и хладагента. В результате увеличивается коэффициент теплопередачи, что способствует более интенсивному испарению.

Установка сопел для вывода осушенного газа на равном расстоянии от корпуса и от патрубка снижает вероятность попадания неиспарившегося хладагента на обогреваемую поверхность.

Такая конструкция предлагаемого аппарата позволяет избежать установки направляющих пластин, что упрощает конструкцию и предотвращает забивку.

Отличием предлагаемого аппарата от прототипа является установка сопел для подачи хладагента в крышке аппарата параллельно корпусу на равном расстоянии от него и от патрубка для вывода осушенного газа.

В патентной и научно-технической литературе не известен аппарат указанной конструкции, на основании чего можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Аппарат включает цилиндрический корпус 1, коническое днище 2, крышку 3, тангенциальный патрубок 4 для ввода влажного газа, патрубок 5 для вывода осушенного газа и патрубок 6 для вывода воды и образующихся отложений. Корпус, днище и патрубок для вывода осушенного газа имеют рубашки 7, 8 и 9 для обогрева соответственно. На крышке 3 в штуцерах 10 установлены сопла 11 для ввода хладагента.

Аппарат работает следующим образом.

Влажный газ подается в корпус 1 по тангенциальному патрубку 4. Закрученный таким образом поток проходит по спирали, корпус аппарата 1 отражается от конического днища 2 и выводится через патрубок 5. Охлаждение осуществляется за счет впрыска в аппарат жидкого хладагента через сопла 11, установленные в крышке 3 параллельно корпусу 1 на одинаковом расстоянии от корпуса 1 и от патрубка 5 для вывода осушенного газа. При этом капли хладагента проходят по внутреннему объему аппарата сверху вниз, испаряются и за счет теплоты испарения охлаждают влажный газ до температуры, ниже температуры образования гидратов. Образующиеся твердые гидраты отбрасываются центробежной силой на обогреваемые стенки корпуса 1 и обогреваемое коническое днище 2, подплавляются и сползают к патрубку 6, через который выводятся из аппарата. Патрубок 5 выполнен обогреваемым с целью предотвращения нарастания на его наружной поверхности образующихся гидратов.

Таким образом, при использовании предлагаемой конструкции за счет увеличения времени пребывания хладагента в объеме аппарата уменьшается его расход при обеспечении высокой эффективности осушки. При этом появляется возможность упростить конструкцию аппарата и снизить вероятность его забивок.