Способ газодинамической сепарации

Изобретение относится к технике сепарации, например низкотемпературной обработке многокомпонентных углеводородных газов (природных и нефтяных), в том числе для осушки газа путем сепарации и конденсации из него водных и (или) углеводородных компонентов, может быть использовано в системах сбора, подготовки и переработки многокомпонентных углеводородных газов. Способ включает закрученную подачу исходного потока высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа в сопло, изоэнтальпийное расширение газа с охлаждением при его истечении с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью, конденсацию компонентов в расширенном и охлажденном вращающимся потоке газа, отделение от газа конденсата, сбор конденсата в зоне с пониженным давлением, которую создают путем эжектирования из нее газовой фазы, повышение давления очищенного газового потока путем его торможения в диффузоре и удаление очищенного газа и конденсата. В исходный газ дополнительно вводят конденсируемые углеводородные компоненты в жидкой или паровой фазах, в расширенном и охлажденном вращающимся потоке создают приосевую область, состоящую преимущественно из газовой фазы, и периферийную область - из газожидкостной смеси сконденсированных и несконденсированных компонентов, последнюю отводят в зону пониженного давления, где производят разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ, последний эжектируют очищенным газом приосевой области, при этом газодинамическую сепарацию производят однократно или многократно. Технический результат: повышение эффективности сепарации. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к технике низкотемпературной обработки многокомпонентных углеводородных газов (природных и нефтяных), а именно для осушки газа путем конденсации из него водного и (или) углеводородных компонентов. Изобретение может быть использовано в системах сбора, подготовки и переработки многокомпонентных углеводородных газов.

Известен способ газодинамической сепарации (Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. - М.: ООО "Недра - Бизнесцентр" - 1999. - С.336), включающий закрученную подачу потока высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа в сопло, его изоэнтальпийное расширение с охлаждением при истечении с околозвуковой скоростью, конденсацию компонентов из расширенного и охлажденного газа, осаждение конденсата из вращающегося охлажденного потока газа на твердую поверхность с образованием на ней жидкой пленки и удаление последней через щелевое коаксиальное отверстие в зону с пониженным давлением, которую создают рециркуляционным эжектированием из нее газовой фазы исходным газом, повышение давления очищенного газового потока путем его торможения в диффузоре и подачу его потребителю.

При изоэнтальпийном расширении газа в сопле при его истечении с околозвуковой скоростью (300-360 м/с) потенциальная энергия - давление газа переходит в кинетическую энергию, при этом газ охлаждается и приобретает статическую температуру, около минус 50°С (при исходной температуре газа +10°С). При низкой температуре происходит конденсация углеводородных компонентов С_3+выше. Чем сильнее охлаждение газа, тем глубже его осушка от жидкости (уменьшение температуры точки росы конденсируемых компонентов). Поэтому для обеспечения эффективной работы газодинамического сепаратора необходимо усилить охлаждение газа, что на околозвуковых скоростях недостижимо.

Усиление охлаждения газа достигается в способе газодинамической сепарации (Ф.Акомото, Дж.М.Бравер. Ультразвуковой метод подготовки газа // Нефтегазовые технологии №6 - 2002 - С.41 - 44), включающем закрученную подачу потока высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа в сопло, его изоэнтальпийное расширение с охлаждением при истечении со сверхзвуковой скоростью, конденсацию компонентов из расширенного и охлажденного газа, осаждение конденсата из вращающегося охлажденного потока газа на твердую поверхность с образованием на ней жидкой пленки и удаление последней сквозь щелевое коаксиальное отверстие в зону с пониженным давлением, которую создают рециркуляционным эжектированием из нее газовой фазы исходным газом, повышение давления очищенного газового потока путем его торможения в диффузоре и подачу его потребителю.

При истечении газа со сверхзвуковыми скоростями достигается статическая температура в потоке порядка минус 100°С и интенсифицируется конденсация компонентов из газа.

Однако при сверхзвуковых скоростях отделение сконденсировавшихся компонентов от вращающегося охлажденного потока газа неэффективно. Высокая турбулентность, порожденная большими скоростями истечения газа, срывает осевшие жидкие частицы с твердой поверхности и уносит их из газодинамического сепаратора. Поэтому необходимо очень быстро удалять осевшие жидкие частицы с твердой поверхности в зону с пониженным давлением. Перемещение осевших частиц обуславливается действием разности давлений в потоке газа и в зоне пониженного давления. С целью создания разрежения в этой зоне из нее эжектируется газ исходным газом. Причем чем большее количество газа эжектируется из этой зоны, тем глубже разрежение в этой зоне и тем быстрее удаляется осевшая жидкость с твердой поверхности. Вместе с жидкостью в зону пониженного давления поступает и газ из основного потока. Поэтому получается замкнутое рециркуляционное движение газа из зоны пониженного давления в охлажденный поток и из охлажденного потока опять в эту зону.

Однако создание зоны с пониженным давлением путем рециркуляционного эжектирования из нее газа исходным газом приводит к потерям энергии - давления исходного газа. Потери энергии тем больше, чем глубже создаваемое разрежение в зоне. Но потери энергии влекут за собой снижение скорости охлаждаемого газа и, как следствие, повышение его температуры и снижение интенсивности конденсации компонентов. Таким образом, описанное техническое противоречие обуславливает большие расходы энергии в виде потерь давления газа при реализации работы по данному способу газодинамического сепаратора.

Цель настоящего изобретения - повышение эффективности газодинамической сепарации и снижение затрат энергии - давления газа.

Общим для аналогов и заявляемого способа газодинамической сепарации являются закрученная подача исходного потока высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа в сопло, изоэнтальпийное расширение газа с охлаждением при его истечении с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью, конденсация компонентов в расширенном и охлажденном вращающимся потоке газа, отделение от газа конденсата, сбор конденсата в зоне с пониженным давлением, которую создают путем эжектирования из нее газовой фазы, повышение давления очищенного газового потока путем его торможения в диффузоре и удаление очищенного газа и конденсата.

Отличием предлагаемого способа от аналогов является то, что в исходный газ дополнительно вводят конденсируемые компоненты в жидкой или паровой фазах, в расширенном и охлажденном вращающимся потоке создают приосевую область, состоящую преимущественно из газовой фазы, и периферийную область - из газожидкостной смеси сконденсированных и несконденсированных компонентов, последнюю отводят в зону пониженного давления, где производят разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ, последний эжектируют очищенным газом приосевой области, при этом газодинамическую сепарацию производят однократно или многократно.

Отличием является и то, что исходный газ охлаждают жидкостью, удаляемой из зоны пониженного давления, и(или) очищенным газом.

Отличием, кроме того, является то, что газожидкостную смесь отводят в зону пониженного давления со скоростью, равной аксиальной скорости перемещения расширенного и охлажденного вращающегося потока.

Отличием является также то, что газожидкостную смесь отводят из расширенного и охлажденного потока тангенциально к направлению его вращения.

Отличием является еще и то, что газожидкостную смесь отводят по нормали к направлению движения расширенного и охлажденного вращающегося потока сквозь пористую твердую поверхность.

Отличием является также то, что разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ производят в фильтрующем материале.

Отличием является также то, что при производстве многократной газодинамической сепарации вводимые в исходный газ конденсируемые компоненты подают из последующей ступени в предыдущую ступень газодинамической сепарации.

Отличием является еще и то, что при производстве многократной газодинамической сепарации газ, отделенный в зоне пониженного давления от жидкости, подают из предыдущей ступени сепарации в последующую ступень.

Отличием является и то, что при производстве многократной газодинамической сепарации исходный газ предыдущей ступени охлаждается очищенным газом последующей ступени.

Ввод в исходный газ 1 (фиг.1, 2) конденсируемых компонентов 2 в жидкой или паровой фазах позволяет насытить газ этими компонентами и создать центры их конденсации. Этот технический прием позволяет интенсифицировать конденсацию компонентов в расширяющемся газе и, в конечном итоге, повысить эффективность газодинамической сепарации.

Создание в расширенном и охлажденном вращающемся потоке приосевой области 3 (фиг.1), состоящей преимущественно из газовой фазы, и периферийной области 4 - из газожидкостной смеси сконденсированных и несконденсированных компонентов позволяет за счет действия центробежных сил очистить от жидкости большую часть газа в приосевом потоке и сконцентрировать ее в узком слое периферийной области, в котором находится максимальное количество жидкости и минимальное количество газа. Данным техническим приемом достигается отделение жидкости от основной массы газа, что снижает в дальнейшем энергетические затраты на отвод газожидкостной смеси от основного потока и, в конечном итоге, повышает эффективность газодинамической сепарации.

Отвод газожидкостной смеси в зону пониженного давления 5 (фиг.1) с последующим разделением смеси на жидкость и газ позволяет при небольших скоростях и при практически ламинарном режиме течения выполнить качественное отделение жидкости от газа. Данным техническим приемом повышается эффективность отделения жидкости от газа и в конечном итоге повышается эффективность газодинамической сепарации.

Эжектирование газа 6, отделенного от жидкости, из зоны пониженного давления 5 очищенным газом 7 приосевой области 3 позволяет эффективно создавать разрежение в зоне пониженного давления без потерь энергии (давления) исходного газа, которая идет на расширение последнего и конденсацию жидкости. Как следствие этим техническим приемом повышается глубина охлаждения расширяющегося газа и интенсифицируется процесс конденсации, т.е. в конечном итоге повышается эффективность газодинамической сепарации.

Многократное производство газодинамической сепарации позволяет более углубленно очистить газ от конденсирующихся компонентов, т.е. повысить эффективность очистки газа.

Охлаждение исходного газа 1 (фиг.3) жидкостью 8, удаляемой из зоны пониженного давления, и (или) очищенным газом 9 позволяет снизить его температуру и тем самым углубить его охлаждение при расширении и интенсифицировать процесс конденсации компонентов. Данным техническим приемом утилизируется холод и снижается расход энергии (давления) исходного газа на его охлаждение. В конечном итоге этот прием повышает эффективность газодинамической сепарации.

Отвод газожидкостной смеси в зону пониженного давления со скоростью, равной аксиальной скорости перемещения расширенного и охлажденного вращающегося потока, позволяет сохранить температуру газожидкостной смеси, равную величине статической температуры расширившегося газа, и тем самым предотвратить обратное испарение компонентов в газ. Этот технический прием повышает эффективность газодинамической сепарации.

Отвод газожидкостной смеси из расширенного и охлажденного потока тангенциально 10 (фиг.4, 5) к направлению его вращения позволяет сохранить момент вращения, и под действием последнего интенсивно разделить в зоне 5 пониженного давления газожидкостную смесь на газ и жидкость. Таким образом, этот технический прием позволяет повысить эффективность газодинамической сепарации.

Отвод газожидкостной смеси по нормали 11 (фиг.6) к направлению движения 12 расширенного и охлажденного вращающегося потока сквозь пористую твердую поверхность 13 позволяет равномерно вдоль расширенного потока отвести всю газожидкостную смесь, тем самым понизить скорость ее движения в зоне 5 пониженного давления и укрупнить частицы жидкости, проходящие сквозь твердую пористую поверхность. Как следствие, этим техническим приемом достигается повышение эффективности осаждения жидкости в зоне пониженного давления и отделения ее от газа, что приводит в конечном итоге к повышению эффективности газодинамической сепарации.

Разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ в фильтрующем материале 14 (фиг.7) повышает эффективность отделения мелкодисперсных частиц жидкости от газа, и как следствие повышает эффективность газодинамической сепарации.

Удаление при многократной газодинамической сепарации (фиг.8) жидкости 15 из последующей ступени 16 и ввод ее в предыдущую ступень 17 газодинамической сепарации позволяет утилизировать более глубокий холод, получаемый на последующей ступени 16, и тем самым интенсифицировать процесс конденсации. В конечном итоге этот технический прием повышает эффективность газодинамической сепарации.

Подача при производстве многократной газодинамической сепарации (фиг.8) газа 18, отделенного в зоне 5 пониженного давления от жидкости из предыдущей ступени сепарации 17, в последующую ступень 18 позволяет не затрачивать энергию газа предыдущей ступени на эжектирование из зоны пониженного давления и тем самым уменьшить общие затраты энергии - давления газа.

При производстве многократной газодинамической сепарации (фиг.8) охлаждение исходного газа 19 предыдущей ступени 17 очищенным газом 20 последующей ступени 16 позволяет утилизировать более глубокий холод и интенсифицировать процесс конденсации и, как следствие, повысить эффективность газодинамической сепарации.

Заявителю и авторам не известны из существующего уровня техники повышение эффективности газодинамической сепарации и снижение потерь давления газа при этом подобным образом.

Способ газодинамической сепарации осуществляется в оборудовании, представленном на фиг.1-8, которое различается между собой конструктивно.

В газодинамическом сепараторе (фиг.1) исходный поток 1 высоконапорного многокомпонентного газа закручивается в вихревой камере 21 (фиг.1, 2). Из вихревой камеры 21 закрученный поток газа подается в сопло 22. Газ, истекая через сопло 22 с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью, расширяется и движется внутри цилиндрической холодильной камеры 23. При этом у него снижается статическая температура. В охлажденном таким образом газе происходит конденсация компонентов.

С целью интенсификации конденсации в исходный газ 1 через патрубок 24 и форсунку 25 дополнительно вводят конденсируемые компоненты 2. Дополнительно введенные в жидкой или паровой фазах конденсируемые компоненты насыщают собой газ и создают центры конденсации.

За счет дополнительно введенных компонентов, с включением сконденсировавшихся компонентов, которые были в исходном газе, в потоке холодного газа образуется под действием центробежных сил периферийная область 4, состоящая из газожидкостной смеси, и приосевая область 3 (фиг.1), состоящая из газовой фазы.

Отвод газожидкостной смеси в зону пониженного давления 5 (фиг.1) осуществляется через коаксиальное щелевое отверстие 26. Зона 5 пониженного давления находится между цилиндрической холодильной камерой 23 и корпусом 27 аппарата. Отвод газожидкостной смеси 4 в зону 5 (фиг.1, 3) через щель 26 осуществляют со скоростью, равной аксиальной скорости перемещения расширенного и охлажденного вращающегося потока, что позволяет сохранить температуру газожидкостной смеси, равную величине статической температуры расширившегося газа, и тем самым предотвратить обратное испарение компонентов в газ. В зоне 5 пониженного давления при небольших скоростях, при практически ламинарном режиме течения под действием гравитационной силы происходит разделение газожидкостной смеси на газ и жидкость.

Эжектирование газа 6 (фиг.1), отделенного от жидкости, из зоны пониженного давления 5 производится очищенным газом 7 приосевой области 3, который истекает из патрубка 28. Эжектируемый и эжектирующий газы образуют в горловине 29 газовую смесь - очищенный газ. Очищенный газ, поступая из горловины 29, затормаживается и повышает свое давление в диффузоре 30.

Из аппарата (фиг.1) очищенный газ удаляется по патрубку 31, а отделенная жидкость через регулятор уровня 32.

В газодинамической сепарационной установке, представленной на фиг.3, производится охлаждение исходного газа 1 жидкостью 8, в теплообменнике 33 следующим образом. Жидкость, удаляемая из зоны 5 пониженного давления через регулятор уровня 32, накапливается в изотермической емкости 34 и нагнетается насосом 35 в теплообменник 33. В теплообменнике 33 исходный газ отдает тепло холодной жидкости, которая затем удаляется потребителю по линии 36. Исходный газ в установке (фиг.3) охлаждается также очищенным газом 9 в теплообменнике 37. Исходный газ 1 подается в теплообменники 33 и 37 по линиям 38 и 39, выводится из них соответственно по линиям 40 и 41 и поступает в завихритель 21 газодинамического сепаратора по линии 42. В установке газодинамической сепарации (фиг.3) утилизируется холод и снижается расход энергии (давления) исходного газа на его охлаждение.

В газодинамическом сепараторе на фиг.4, 5 осуществляется отвод газожидкостной смеси через устройство 43 из расширенного и охлажденного потока тангенциально 10 к направлению его вращения. Это позволяет сохранить момент вращения газожидкостной смеси, и под действием последнего интенсивно разделить в зоне 5 пониженного давления газожидкостную смесь на газ и жидкость.

В газодинамическом сепараторе на фиг.6 стенки холодильной камеры 23 выполнены из пористого твердого материала - металлокерамики. Отвод газожидкостной смеси по нормали 11 (фиг.6) к направлению движения 12 расширенного и охлажденного вращающегося потока сквозь пористую твердую поверхность 13 позволяет равномерно вдоль расширенного потока отвести всю газожидкостную смесь. Этим достигается понижение скорости ее поступления и движения в зоне 5 пониженного давления и тем самым улучшаются условия осаждения жидкости. Проходя через пористую поверхность, частицы жидкости укрупняются, что также способствует их осаждению.

В конструкции газодинамического сепаратора на фиг.7 в пространстве между его корпусом 27 и холодильной камерой 23 расположен фильтрующий материал 14. Разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ в фильтрующем материале 14 повышает эффективность отделения мелкодисперсных частиц жидкости от газа и как следствие повышает эффективность работы газодинамического сепаратора.

На фиг.8 представлен фрагмент установки, предназначенной для осуществления многократной газодинамической сепарации. На этом фрагменте показаны две ступени - два газодинамических сепаратора 16 и 17. Эти сепараторы соединены друг с другом последовательно по очищаемому газу. Исходный газ подается по линии 19 в сепаратор 17. Затем очищенный газ из сепаратора 17 по линии 44 подается на последующую ступень - в сепаратор 16. В сепараторе 16 газ подвергается углубленной очистке. После чего он удаляется по линии 20. Из сепаратора 16 жидкость удаляется по линии 15, а из сепаратора 17 газ, отделенный от жидкости, удаляется в сепаратор 16 по линии 18. Очищенный газ удаляется по линии 20 через теплообменник 45, в который подается исходный газ по линии 19.

Удаление при многократной газодинамической сепарации (фиг.8) жидкости по линии 15 из сепаратора 16 и ввод ее в сепаратор 17 позволяет утилизировать более глубокий холод, получаемый в сепараторе 16, и тем самым интенсифицировать процесс конденсации.

Подача газа по линии 18, отделенного в зоне 5 пониженного давления от жидкости, из сепаратора 17 в сепаратор 18 позволяет не затрачивать энергию газа предыдущей ступени на эжектирование из зоны пониженного давления и тем самым уменьшить общие затраты энергии - давления газа.

Охлаждение в теплообменнике 45 исходного газа, поступающего по линии 19, очищенным газом, поступающим по линии 20 из сепаратора 16, позволяет утилизировать более глубокий холод и интенсифицировать процесс конденсации, что в конечном итоге повышает работу такой установки газодинамической сепарации в целом.

Реализация способа газодинамической сепарации иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1

Способ газодинамической сепарации в устройстве, представленном на фиг.1, 2, реализуется следующим образом.

В устройство (фиг.1) подают исходный поток высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа 1. Исходный газ имеет давление 13,0 МПа, температуру 293 К и компонентный состав, об.%: СН₄ - 88,5; С₂Н₆ - 1,3; С₃Н₈ - 3,5; С₄Н₁₀ - 2, 8; С₅Н_{12 + выше} - 3,9.

Исходный газ поступает в вихревую камеру 21 (фиг.2), в которой он закручивается. Закрученный поток подается в сопло 22. При истечении газа с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью через это сопло он изоэнтальпийно расширяется до статического давления порядка 4,0 МПа и охлаждается. Статическая температура в расширенном вращающемся потоке газа составляет 224 К. В расширенном и охлажденном вращающемся газе происходит конденсация углеводородных компонентов. При движении вращающегося газа внутри цилиндрической холодильной камеры 23 за счет центробежных сил происходит перемещение жидких частиц конденсата из приосевой области 3 вихревого потока в его периферийную область 4. Из периферийной области конденсат отводят в зону пониженного давления 5, которую создают путем эжектирования из нее газовой фазы 6. Эжектирование газовой фазы 6 производят очищенным газом 7. Поток очищенного газа затормаживают в диффузоре 30, тем самым повышают его давление до 7,5 МПа. При этом температура очищенного газа повышается до 272К. Очищенный газ отводят через патрубок 31. Конденсат удаляется через регулятор уровня 32.

С целью интенсификации процесса выделения из приосевой области 3 охлажденного газа компонентов С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₅Н_{12 + выше} в исходный газ 1 (фиг.1) через патрубок 24 и форсунку 25 дополнительно вводят конденсируемые углеводородные компоненты 2 (фиг.1): С₃Н₈; С₄Н₁₀; С₅Н_{12 + выше} в жидкой или паровой фазах. Общее количество вводимых компонентов составляет от 1 до 5 мас.% от исходного газа. Эти компоненты вводятся в смешанном виде. В этой смеси содержится: С₃Н₈ - 30%; С₄Н₁₀ - 35%; C₅H_{12 + выше} - 35%.

В расширенном и охлажденном вращающемся потоке создают за счет центробежных сил приосевую область 3, состоящую преимущественно из газовой фазы, и периферийную область 4 из газожидкостной смеси сконденсированных и несконденсированных компонентов. Газожидкостную смесь отводят в зону 5 (фиг.1) пониженного давления, где производят под действием силы тяжести разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ 6, который эжектируют очищенным газом 7 приосевой области 3. При этом газодинамическую сепарацию производят однократно в устройстве (фиг.1) или многократно, например, в установке (фиг.8), в которой последовательно объединены два таких устройства.

Однократно очищенный газ имеет компонентный состав, в об.%: СН₄ - 93,95; С₂Н₆ - 1,25; С₃Н₈ - 1,9; С₄Н₁₀ - 1,6; С₅Н_{12 +выше} - 1,3.

Двукратно очищенный газ в установке (фиг.8) имеет компонентный состав, в об.%: СН₄ - 99,17; С₂Н₆ - 0,8; C₃H₈ - 0,02; С₄Н₁₀ - 0,01; C₅H_12+выше - 0.

ПРИМЕР 2.

Способ газодинамической сепарации интенсифицируется в установке (фиг.3), которая содержит устройство (фиг.1, 2), два теплообменника 33, 37, насос и изотермическую емкость 34.

Интенсификация осуществляется путем охлаждения исходного газа в теплообменнике 33 жидкостью 8, удаляемой из зоны 5 пониженного давления, и в теплообменнике 37 очищенным газом 9. При этом жидкость вначале удаляется из зоны пониженного давления 5 в изотермическую емкость 34, затем насосом подается в теплообменник 33. За счет производимой таким образом рекуперации холода температура исходного газа снижается с 293 К до 250 К. Соответственно происходит уменьшение статической температуры в расширенном вращающемся потоке газа до 191 К, что в свою очередь приводит к увеличению количества конденсируемых компонентов. При давлении 13 МПа и компонентном составе исходного газа, об.%: СН₄ - 88,5; С₂Н₆ - 1,3; C₃H₈ - 3,5; С₄Н₁₀ - 2, 8; C₅H_{12 +выше} - 3,9; компонентный состав очищенного газа в установке (фиг.3) составляет в об.%: СН₄ - 96,1; С₂Н₆ - 1,2; С₃Н₈ - 1,0; С₄Н₁₀ - 1,0; С₅Н_{12 +выше} - 0,7.

ПРИМЕР 3.

При реализации способа газодинамической сепарации в устройстве (фиг.1, 2) и установке (фиг.3) с целью предотвращения испарения сконденсировавшихся компонентов, и, как следствие, уменьшения их уноса на 3-5% газожидкостную смесь из периферийной области 4 отводят в зону пониженного давления 5 со скоростью, равной величине аксиальной скорости перемещения расширенного и охлажденного вращающегося потока. Для чего в устройстве (фиг.1) выполняется зазор между цилиндрической холодильной камерой 23 и патрубком 28, равный или на 7% превышающий толщину периферийной области 4 газожидкостного слоя.

ПРИМЕР 4.

При реализации способа газодинамической сепарации с целью использования момента вращения охлажденного потока для интенсификации процесса отделения жидкости от газа в зоне 5 пониженного давления газожидкостная смесь отводится тангенциально 10 к направлению вращения охлажденного потока через устройство 43 (фиг.4, 5).

Данный технический прием, реализованный в устройстве (фиг.4, 5) позволяет сохранить момент вращения, использовать центробежные силы для эффективного разделения газожидкостной смеси в зоне 5 пониженного давления и в конечном итоге улучшить сепарацию мелкодисперсных жидких частиц размером более 10 мкм.

ПРИМЕР 5.

При реализации способа газодинамической сепарации с целью получения равномерного поля скоростей в зоне 5 пониженного давления и создания тем самым в этой зоне благоприятных условий для разделения газожидкостной смеси, а также с целью укрупнения частиц жидкости, газожидкостную смесь отводят по нормали 11 (фиг.6) к направлению движения 12 расширенного и охлажденного вращающегося потока сквозь пористую твердую поверхность металлокерамики 13 цилиндрической холодильной камеры 23. Проходя через пористую поверхность 13, жидкие частицы укрупняются в три раза и более. После этого их усредненный размер достигает 20-30 мкм. Эффективность осаждения таких частиц с равномерной скоростью в зоне 5 пониженного давления достигает 87-91%.

ПРИМЕР 6.

При реализации способа газодинамической сепарации с целью эффективного отделения газа от жидкости разделение газожидкостной смеси производят в фильтрующем материале 14, который расположен в зоне пониженного давления между цилиндрической холодильной камерой 23 и корпусом 27 устройства (фиг.7). С целью интенсификации процесса отделения газа от жидкости фильтрующий материал выполняется гидрофильным. Эффективность улавливания частиц жидкости размером более 5 мкм в фильтрационном материале достигает 97-99%.

ПРИМЕР 7.

При производстве многократной газодинамической сепарации, двукратной как показано в установке (фиг.8), жидкость по линии 15 из последующей ступени 16 вводят в предыдущую ступень 17 сепарации. Это позволяет утилизировать более глубокий холод, получаемый на последующей ступени 16, и тем самым интенсифицировать процесс конденсации углеводородных компонентов на 5-13%.

ПРИМЕР 8.

При производстве многократной газодинамической сепарации в установке (фиг.8) газ, отделенный от жидкости в зоне пониженного давления, подают по линии 18 из предыдущей ступени сепарации 17 в последующую ступень 16.

Это позволяет не затрачивать энергию очищенного газа предыдущей ступени 17 на эжектирование газа из зоны пониженного давления и тем самым уменьшить общие затраты энергии - давления газа на 5-8%.

ПРИМЕР 9.

При производстве многократной газодинамической сепарации (фиг.8) охлаждение исходного газа 19 предыдущей ступени 17 очищенным газом 20 последующей ступени 16 позволяет утилизировать более глубокий холод, интенсифицировать процесс конденсации и, как следствие, повысить эффективность работы газодинамического сепаратора на 27-33%.

1. Способ газодинамической сепарации, включающий закрученную подачу исходного потока высоконапорного многокомпонентного углеводородного газа в сопло, изоэнтальпийное расширение газа с охлаждением при его истечении с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью, конденсацию компонентов в расширенном и охлажденном вращающемся потоке газа, отделение от газа конденсата, сбор конденсата в зоне с пониженным давлением, которую создают путем эжектирования из нее газовой фазы, повышение давления очищенного газового потока путем его торможения в диффузоре и удаление очищенного газа и конденсата, отличающийся тем, что в исходный газ дополнительно вводят конденсируемые углеводородные компоненты в жидкой или паровой фазах, в расширенном и охлажденном вращающемся потоке создают приосевую область, состоящую преимущественно из газовой фазы, и периферийную область - из газожидкостной смеси сконденсированных и несконденсированных компонентов, последнюю отводят в зону пониженного давления, где производят разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ, последний эжектируют очищенным газом приосевой области, при этом газодинамическую сепарацию производят однократно или многократно.

2. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что исходный газ охлаждают жидкостью, удаляемой из зоны пониженного давления, и (или) очищенным газом.

3. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что газожидкостную смесь отводят в зону пониженного давления со скоростью, равной аксиальной скорости перемещения расширенного и охлажденного вращающегося потока.

4. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что газожидкостную смесь отводят из расширенного и охлажденного потока тангенциально к направлению его вращения.

5. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что газожидкостную смесь отводят по нормали к направлению движения расширенного и охлажденного вращающегося потока сквозь пористую твердую поверхность.

6. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что разделение газожидкостной смеси на жидкость и газ производят в фильтрующем материале.

7. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что при производстве многократной газодинамической сепарации удаляемую жидкость из последующей ступени вводят в предыдущую ступень газодинамической сепарации.

8. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что при производстве многократной газодинамической сепарации газ, отделенный в зоне пониженного давления от жидкости, подают из предыдущей ступени сепарации в последующую ступень.

9. Способ газодинамической сепарации по п.1, отличающийся тем, что при производстве многократной газодинамической сепарации исходный газ предыдущей ступени охлаждается очищенным газом последующей ступени.