Способ разделения газовых смесей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

28697!

Союэ Советских

Социалистических

Республик

Завиаимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 26.VI11.1968 (№ 1267443,23-26) с присоединениехт заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 19.XI.1970. Б1о tëåòt. |tü ¹ 35

Дата опубликования описания ".11.1971

Кл. 12е, 3/01

Комитет по делам

МПК В Old 53 00

F 25j 3/08

УДК 66.071.7(088.8) 66.074.83 (088.8) изобретений и открытий при Совете й1инистров

СССР

Авторы изобретения

И. Л. Лейтес, В. П. Семенов, В. М. Бродянский, В. А. Половинкин, Б. Г. Тагинцев, В. В. Харламов, А. С. Лапидус, В. И, Мурзин, A. С. Полетае в и Э. И. Шкловскии

Заявитель

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

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 разделеш е 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 сопловои зоне температура абсорбента

5 понижается до термодинамической температуры основного потока, так как его скорость равна скорости газа. Наряду с эффектом резкого увеличения турбулизации потока эффект понижения термодинамической то темпера уры приводит к ускорению абсорбции и снижению конечного равновесного давления газовой смеси над жидкостью. В дальнейшем при выходе газожпдкостной смеси из сопловой зоны термодинамическая

15 температура ее вновь повышается, приближаясь к температуре торможения по мере уменьшения скорости. Ввиду того, что десорбция является медленным процессом, растворенный газ не успевает десорбироваться. Сле20 довательно, на выходе из вихревой трубы получают газ, концентрация примесей в котором ниже концентрации, достигаемой при температуре холодного потока, и абсорбент, пересыщенный по отношенгпо к термодинамическим условиям на выходе из вихревой трубы.

На черте>ке приведена в качестве примера схема осуществления предложенного способа в процессе производства ацетилена з0 термоокислптельным пиролпзом.

286971

В указанном процессе применяется газ, содержащий минимальное количество тяжелых углеводородов С.-, Св и выше, очистку от которых производят следующим образом.

Газ под давлением Р„б =23 ат, содержащий примеси тяжелых углеводородов, направляют в теплообменник 1, где его охлаждают до температуры плюс 1!3 С холодным газом, выходящим из вихревой трубы 2, 3атем охлажденный в теплообменнике газ разделяется на два потока, Один поток направляется в сепаратор >, где происходит отделение сконденсированных тяжелых углеводородов, а другой поток, содержащий сконденспрованные тяжелые углеводороды, необходимые для абсорбции, минуя сепаратор >, объединяется с первым потоком на входе в вихревую трубу. В последшою вводят газ, содержащий примеси жидких тяжелых углеводородов, и благодаря эффекту понижения термодинамической температуры газового потока легкокипящие газообразные углеводороды, содержащиеся в газе, растворяются в жидких углеводородах, являющихся абсорбентом. Затем очищенный газ с абсорбентом при температуре минус 34 С отводят в сепаратор 4, где его отделяют от абсорбента, и в теплообменник 1, 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 отношению к термодинамическим условиям на выходе из вихревой трубы (см. табл. 2) .

Как видно из табл. 2, растворимость примесей практически выше, чем растворимость, соответствующая равновесию при температуре минус 34 С. Кроме того, подтвер>кдается наличие эффекта понижения термодинамической температуры абсорбента в вихревой трубе.

Таблица 1

Содер>каппе притиссей

0| I>

Примеси в газе

«а входе в па выходе вихревую из вихретрубу, вой трубы

Примечание. В отсутствии абсорбсита очистки от указаниых при мессь ие п90I (. ë2;III>.

Таблица 2

Коицептрация примесей, О! в >о

Примеси в абсорбепте по расчету при температуре минус 34 С по экспериментальным данным

Приведенные данные получены на опытнопромышленной установке производительностью до 5000 нлз/час. Очищенный газ был использован для промышленных целей, Габариты применяемой вихревой трубы. D = 70 дьп;

36 =25,ц

Предмет изобретения

Способ разделения газовых смесей с использованием вихревой трубы, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения компонентов, в газовый поток на входе в вихревую трубу вводят абсороент.

Изобутаи

Нормальный бутан

Изопецтап

Нормальный пеитаи

Гексаи

25 Изобутап

Нормальный бхтаи

Изопеитан

Нормальпый пептап

Гоксап

0,463

0,406

0,185

0,106

0,022

2,068

4,519

G,765

7,142

9 541

0,174

0,159

0,045

0,028

0,006

218

3,7

3,69

> 8

4,0

286971

Составитель Г. Бахтюкова

Редактор Н. Л. Корченко Техрсд Л. В. Куклина Корректор T. А. Ул анен

Заказ 828/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изоорстсиии и открытий при Совсгс Министров СССР

Москва, Ж-35, Рвуlllcv

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»