ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Установки для разделения газовых смесей из "Вихревые аппараты" Диаметр использованной в установке вихревой трубы 1 о = 0,045 м, площадь соплового ввода Рс = = 102 10 2 м , длина камеры энергетического разделения 1 = 0,4 м, диаметр отверстия диафрагмы х = = 0,025 м. Испытания установки проводили при следующих параметрах природного газа на входе в вихревую грубу рс=14,5 МПа, Гс = 328 К. Давление охлажденного потока на выходе из вихревой трубы / х = 2,8 МПа. Суточный расход природного газа через установку 390 тыс. м при нормальных условиях. При испытаниях установки изучали эффективность выделения конденсата, а также исследовали его распределение по охлажденному и нагретому потокам, выходящим из вихревой трубы. Максимальный эффект охлаждения газа в вихревой трубе АГх = 55...60 К при относительном расходе охлажденного потока х = 0,6...0,8. В установке выделялось 22—29 м конденсата в сутки из них 12—18 м выделялось в сепараторе 1, а остальная часть при охлаждении газа в теплообменнике 2 и вихревой трубе 3. [c.197] Как отмечено выше, вихревая труба в рассматриваемой установке выполняет функции сепаратора и охладителя. В гл. 3 указано, что такое сочетание функций вихревой трубы нецелесообразно, так как, с одной стороны, наличие жидкости в исходной смеси снижает эффект температурного разделения, а с другой — отвод жидкости вместе с нагретым потоком сопровождается ее частичным испарением. Этих недостатков лишена установка, испытанная А. Н. Черновым. Она предназначена для выделения углеводородного конденсата из попутного нефтяного газа с относительно высоким содержанием конденсирующихся компонентов (до 100— 1000 г/м ) при давлении 3,6 МПа, Как установка МЭИ, эта установка включала теплообменник для охлаждения сжатого газа охлажденным потоком, вырабатываемым вихревой трубой.1 Выделившийся в теплообменнике конденсат отделялся в сепараторе, установленном перед входом в вихревую трубу, так что в последнюю поступала однофазная газовая смесь. Отличительной особенностью установки являлось также использование трехпоточной вихревой трубы (см. рис. 54), позволяющей выводить образовавшийся в камере разделения конденсат отдельно от нагретого потока. Конденсат отбирался из конденсатосборника вихревой трубы, а также из сепаратора 4 охлажденного потока (см. рис. 76). [c.198] На рис, 79 приведена зависимость степени извлечения углеводородов = (увх — Ух) 1Увх (где г/вх и /х—концентрация углеводородов соответственно в исходном газе и в охлажденном газовом потоке) от температуры охлажденного потока на выходе из вихревой трубы. Эффективное извлечение углеводородов с шестью и более молекулами углерода достигается при температуре охлажденного потока Гх=213...233 К и составляет 92— 98% (рис. 79, кривая 2). Полученные при испытании установки данные дают полезную информацию об изменении компонентного состава выделяемого конденсата в зависимости от степени охлаждения газа. Кривая 1 на рис. 79 отражает зависимость ф = /(7 х) для группы углеводородов Се—Се, имеющих 1 наиболее низкую температуру конденсации. Сравнение значений ф по кривым 1 и 2 показывает, что по мере снижения 7х конденсат, сначала содержащий тяжелые компоненты, обогащается более легкими компонентами, имеющими более низкую температуру конденсации. Таким образом, варьируя температуру охлажденного потока, можно получать конденсат с заданным компонентным, составом. [c.201] Описываемая установка не включала устройств для отделения конденсата, содержащегося в нагретом пото-ке, который смешивался с очищенным газом поэтому часть выделившегося в вихревой трубе конденсата (наиболее легкие углеводороды) терялась. Степень извлечения ф рассчитывали по концентрациям углеводородов в исходной газовой смеси и в газе охлажденного потока, т. е. не учитывали потери конденсата с нагретым потоком. Таким образом, приведенные на рис. 79 значения ф следует рассматривать как возможные, особенно для низкокипящих компонентов. [c.201] При низких температурах часть углеводородов выделяется в твердом виде, что нарушает нормальный режим работы аппаратов установки и требует периодического их отогрева. В описываемой установке ее отогрев производится с помощью так называемой симметричной вихревой трубы, имеющей одну диафрагму с симметрично расположенными по отношению к ней камерами разделения, каждая из которых имеет отдельный сопловой ввод. Переключением вентилей на подводящих трубопроводах можно направить нагретый поток газа по линии охлажденного потока. При степени расширения е = 3,5 разность температур нагретого потока и исходного газа составляла 55—60 К (I—м.= = 0,2...0,3). [c.202] В производстве аммиака вместе с продувочными газами теряется часть продукта. Для предприятия средней производительности эти потери могут составлять до 4000 т аммиака в год. Так как синтез аммиака проводят при давлении 30 МПа, а продувочный газ дросселируется до атмосферного давления, целесообразно использовать перепад давлений для реализации вихревого эффекта с целью выделения аммиака из продувочного газа. [c.202] Содержащаяся в природном газе широкая фракция высших углеводородов представляет собой ценный продукт, Его применяют в различных химических процессах, например при производстве синтетических каучу-ков, бензина, дизельного топлива и др. В связи с этим выделяемый при очистке природного газа конденсат стремятся использовать для дальнейшей переработки. Иногда целесообразно разделять конденсат на отдельные фракции с различным содержанием компонентов. Такое разделение возможно при определенных сочетаниях давления и температуры перерабатываемого газа, когда конденсируются преимущественно желаемые компоненты. Кроме того, получаемый конденсат можно подвергать предварительной обработке, например, частично газификации, используя теплоту нагретого потока газа, вырабатываемого вихревой трубой. [c.204] Отличительной особенностью установки является то, что расходуемый на конденсацию газа холод производится лишь за счет дроссель-эффекта. Вихревая труба предназначена для создания необходимого сочетания давления и температуры, обеспечивающего возможность выделения нужного компонента смеси. В вихревой трубе конденсируются наиболее низкокипящие компоненты, причем, изменяя эффект охлаждения (например, изменением параметра 1), можно получать фракции низкокипящих углеводородов с различным компонентным составом. В этой установке используется не только холод, вырабатываемый вихревой трубой, но и теплота нагретого потока для регулирования состава легкой фракции выделяемого конденсата. Таким образом, в рассматриваемой установке углеводородный конденсат выделяется и перерабатывается. [c.205] Если расхождение баланса превышает допустимое, то принимают новое значение [х и расчет повторяют. Для удобства расчета можно строить зависимости Т — =f x) по данным расчета вихревой трубы и с учетом баланса теплообменника (84). Абсцисса точки пересечения кривых дает искомое значение х. [c.207] Для некоторых технологических процессов не обязательно использовать чистые продукты разделения воздуха достаточно иметь обогащенный кислородом или азотом воздух. Так, в последние годы большое внимание уделяют созданию модифицированной атмосферы при хранении и транспортировании скоропортящихся продуктов. При этом хорошее качество продуктов сохраняется при содержании кислорода в атмосфере хранилища от 5 до 10%. Азот (90—95%-ный) можно использовать также в противопожарных целях, например, для заполнения танков и трюмов с легковоспламеняющимися грузами. Обогащенный кислородом воздух применяют в металлургической промышленности, для очистки водоемов от ядовитых соединений можно использовать его для обеспечения жизнедеятельности человека. Как правило, для этого требуются малогабаритные установки с малой массой и относительно коротким пусковым периодом, обеспечивающие регулирование состава продуктов и способные функционировать в условиях эксплуатации транспортных средств. Этим требованиям могут отвечать воздухоразделительные установки с вихревым ректификатором. Действительно, по-массе и габаритам вихревой ректификатор на порядок меньше ректификационных колонн. Исключение необходимости накопления жидкого воздуха в период пуска уменьшает его продолжительность. Наличие в камере разделения ректификатора сильного поля центробежных сил приводит к тому, что процесс разделения не зависит от пространственного положения аппарата, возможных вибрационных и ударных нагрузок. [c.208] При термодинамическом расчете воздухоразделительной установки с вихревым ректификатором искомыми величинами являются расходы потоков, давления и температуры в отдельных частях установки эти данные необходимы для расчета аппаратуры и выбора комплектующих установку машин. Исходными данными являются требуемые количество и качество (состав, давление и агрегатное состояние) продуктов разделения, а также принимаемые потери теплоты в окружающую среду, разности температур, гидравлические сопротивления, КПД машин. [c.210] При реализации в установке холодильных циклов высокого давления с дросселированием или циклов высокого и среднего давления с детандером расход перерабатываемого воздуха Gb = G , а давление сжатого воздуха определяется заданной холодопроизводитель-ностью. При использовании цикла низкого давления с детандером только часть перерабатываемого воздуха, может подаваться на разделение. Остальная часть поступаем в детандер на расширение (см. рис. 83). При. этом давление сжатого воздуха определяют из условия-работы узла ректификации по выражениям (85) и (86), а его суммарный расход — из условия обеспечения заданной холодопроизводительности. Термодинамический расчет холодильного цикла выполняют по известным в-криогенной технике методикам. [c.211] Вернуться к основной статье