ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка природного газа от высших углеводородов с использованием вихревого эффекта из "Очистка технических газов" Процесс термоокислительного пиролиза природного газа, а также некоторые другие процессы в промышленных условиях проводятся при давлении, близком к атмосферному. Природный газ поступает на газораспределительные станции под давлением 12— 50 ат. В таких случаях целесообразно использовать давление природного газа для получения холода с целью охлаждения газа и конденсации углеводородов. Однако применение детандеров затруднительно вследствие высоких требований, предъявляемых к чистоте газа, поступающего в детандер. [c.51] Вихревым эффектом называется разделение газа на холодный и горячий потоки при расширении его в вихревой трубе, устройство которой схематически показано на рис. II1-1. [c.51] Поток газа входит в трубу через тангенциальное сопло со скоростью, равной скорости звука. В результате вращения газа внутри трубы часть его поворачивает по направлению к диафрагме. При этом осевые слои газа охлаждаются, а наружные нагреваются. Эффект охлаждения может значительно превышать эффект Джоуля— Томсона, получаемый при обычном дросселировании. Так, при расширении с 3—6 до 1 ат 20—80% газа охлаждается на 20—70° по сравнению с начальной температурой остальное количество газа соответственно нагревается. [c.51] Вихревой эффект был изучен для воздуха, метана, водорода, аргона, гелия, аммиака, двуокиси углерода, водяного пара и других газов и паров. Установлено, что величина охлаждения газа в вихревой трубе мало зависит от его состава. В табл. П1-1 приведены примерные значения коэффициентов пересчета а величины эффекта охлаждения А/хол = 1 — хол Д я различных газов (эффект охлаждения для метана принят за единицу). [c.52] Экспериментальные значения эффекта охлаждения и нагревания для различных газов при начальном давлении P- и давлении газа на выходе Р.2. равном 1 ат, приведены в табл. II1-2. [c.52] — понижение температуры за счет дросселирования, °С. [c.54] Для расчета вихревой трубы определяют сечение сопла /с (или сопел) по заданным расходу газа и давлению при условии, что в критическом сечении сопла скорость истечения газа равна скорости звука. Наиболее эффективен двухсопельный вход (рис. П1-2) с прямоугольными соплами и соотношением высоты сопла к его ширине, равным 0,5 1. [c.54] Т1—термодинамическая температура потока в критическом сечении сопла хот — температура торможения холодного потока. [c.55] Длина трубы горячего потока определяется из соотношения /,. р = 20(1-,, а холодного — =. Ьй . [c.55] Принципиальная технологическая схема установки для очистки природного газа от тяжелых углеводородов показана на рис. П1-3. [c.55] Затем через сепаратор 2 с тангенциальным входом газ поступает в вихревую трубу 3, где его давление снижается в 2—5 раз. Примерно 50—80% газа отбирается в качестве очищенного потока, проходит сепаратор 6 и поступает снизу вверх в трубное пространство теплообменника. [c.55] Горячий поток газа, содержащий большее количество примесей, чем холодный, выходит под несколько большим давлением, причем это давление тем выше, чем меньше доля горячего потока. В зависимости от конкретных условий в дальнейшем для технологических целей используется либо смешанный поток, либо только холодный. Горячий же поток может быть направлен на сжигание. [c.55] Необходимым условием устойчивой работы установки является стабильность скорости потока газа через сопло и, следовательно, постоянство давления р- на входе в установку и р. рх 5 (Р 2 — критический перепад давлений). В случае уменьшения потребления газа его расход должен регулироваться путем сброса части газа на сжигание. [c.55] Конденсат, накапливающийся в межтрубном пространстве теплообменника и в сепараторах, периодически сливается в емкость 4. [c.55] Часть его испаряется при подаче подогретого природного газа и направляется на сжигание. Конденсат, выделяющийся до вихревой трубы в аппаратах 1 я 2, обогащен более тяжелыми углеводородами конденсат после вихревой трубы, выделяющийся в аппарате 5, содержит относительно большее количество легколетучих компонентов. [c.56] В табл. II1-3 приведены концентрации некоторых углеводородов в конденсате, выделенном на опытно-промышленной установке, работавшей на смеси газов Краснодарского, Ставропольского и Д1ебелинского месторождений. Получаемый конденсат после испарения его легколетучей части может быть использован как моторное топливо (октановое число 69,9). [c.56] Практически А акс. несколько ниже вследствие разной теплоемкости потоков и расхода части холода на конденсацию углеводородов. В табл. 111-4 приведены некоторые характерные режимы работы установки. [c.56] По мере работы установка постепенно забивается гидратами углеводородов. Срок пробега установки зависит от температурного режима, расхода газа, его состава, а также от поверхности теплообмена. Описанная выше установка отогревалась в среднем через каждые 2—3 суток подогретым до 50—100 С природным газом с последующим его сжиганием. [c.57] Преимущество процесса заключается в его простоте и небольших эксплуатационных и капитальных затратах. К недостаткам метода относится возможность очистки только от углеводородов С-д и выше. Кроме того, он может быть использован лишь в тех случаях, когда очищенный газ применяется в процессах, проводимых при давлении, в 2—3 раза меньшем давлення природного газа в газопроводе. [c.57] Вернуться к основной статье