[實(shí)用新型]高速渦旋流動(dòng)氣體分離及液化裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820063624.8
• 申請(qǐng)日: 2008-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN201212764Y
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆家義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 閆家義
• 主分類號(hào): F25J3/00
• 分類號(hào): F25J3/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣體分離與液化的裝置，特別涉及可以用于石油、化工、天然氣及冶金等行業(yè)需要的氣體分離與液化裝置。

背景技術(shù)

目前在石油、化工、冶金等行業(yè)的工作實(shí)際應(yīng)用中，氣體的分離和液化廣泛采用的利用膨脹機(jī)制冷的低溫分離法，即具有一定壓力的氣體或壓縮到一定壓力的氣體，首先通過換熱器冷卻，然后經(jīng)膨脹機(jī)膨脹深度降溫，再經(jīng)過換熱器(或再經(jīng)過節(jié)流閥)降溫，進(jìn)行單一氣體的自循環(huán)制冷工藝，達(dá)到氣體液化和分離；另一種方法采用外循環(huán)制冷工藝，達(dá)到氣體液化和分離的目的。

上述兩種方法存在的不足是：裝置的結(jié)構(gòu)及操作復(fù)雜，制造成本高，液化分離的效率受進(jìn)口氣體工況影響很大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有氣體分離和液化裝置結(jié)構(gòu)及操作復(fù)雜、制造成本高、效率受進(jìn)口氣體工況影響大的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、液化分離效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，適合各種進(jìn)口氣體工況的氣體分離及液化裝置。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

高速渦旋流動(dòng)氣體分離及液化裝置，為包括位于兩端的進(jìn)口端與出口端的管狀結(jié)構(gòu)，該裝置的管狀腔體為多段收縮與膨脹的異型結(jié)構(gòu)，進(jìn)口端連接有與之連通的進(jìn)口管，進(jìn)口管與出口端之間還依次設(shè)置有連通的噴管、工作段、擴(kuò)壓器段，以及設(shè)置在工作段末端側(cè)壁上與其連通的分離出口，進(jìn)口端與出口端之間的腔體內(nèi)還設(shè)置有渦旋器。

所述工作段包括連通的膨脹段腔體和收縮段腔體。

所述渦旋器安裝在進(jìn)口管、噴管、工作段中任意一處的內(nèi)部。

所述渦旋器安裝在進(jìn)口管、噴管、工作段中任意兩處或三處的內(nèi)部。

所述噴管包括有依次連通的收縮段、管徑比收縮段小的噴管喉部，收縮段與進(jìn)口管連通，如果噴管內(nèi)的氣流速度達(dá)到超音速，還設(shè)置有與噴管喉部連通的擴(kuò)張段，擴(kuò)張段與工作段連通。

所述擴(kuò)壓器段內(nèi)的末端還設(shè)置有帶有葉片的轉(zhuǎn)向裝置。

所述渦旋器連接有驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力部件。

所述轉(zhuǎn)向裝置連接有驅(qū)動(dòng)其葉片旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力部件。

采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，進(jìn)口端可連接至高壓氣源，而出口端連接至低壓氣源，氣流通過兩端的壓差，流經(jīng)所述裝置的通道；渦旋器(在氣流未通過時(shí)，可以是靜止?fàn)顟B(tài)的，也可以是由動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài))，可以起到導(dǎo)流作用，使氣流通過其時(shí)能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，然后氣流在噴管內(nèi)絕熱膨脹，加速流動(dòng)，形成高速甚至是超音速氣流，同時(shí)氣體溫度降低，使氣體中的部分組分冷凝，形成液滴，氣體隨后進(jìn)入工作段，部分氣體繼續(xù)冷凝，液滴尺寸因此繼續(xù)增加，渦旋流動(dòng)的離心力將液滴拋向工作段的內(nèi)壁，在工作段的內(nèi)壁冷凝的液滴被從氣體中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)氣體分離與液化。

可見，采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、液化分離效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，適合各種進(jìn)口氣體工況的優(yōu)點(diǎn)，可以用于氣體液化及分離氣體中的部分組分，或用于降低氣體露點(diǎn)，達(dá)到外輸?shù)囊蟆?/p>

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1是進(jìn)口管，2是進(jìn)口端，3是渦旋器，4是噴管，4a是收縮段，4b是噴管喉部，4c是擴(kuò)張段，5是工作段，5a是膨脹段腔體，5b是收縮段腔體，6是分離出口，7是擴(kuò)壓器段，8是轉(zhuǎn)向裝置，9是出口端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，高速渦旋流動(dòng)氣體分離及液化裝置為多段收縮與膨脹的管狀結(jié)構(gòu)，其橫截面可以是圓形、方形、多邊形等各種形狀，包括依次連通的進(jìn)口端2、進(jìn)口管1、噴管4、工作段5、擴(kuò)壓器段7和出口端9。

噴管4包括有依次連通的收縮段4a、管徑比收縮段小的噴管喉部4b，如果氣流速度達(dá)到超音速，還可以設(shè)置與噴管喉部4b連通的擴(kuò)張段4c。

工作段5包括連通的膨脹段腔體5a和收縮段腔體5b。

渦旋器3可以安裝在噴管4上游處的進(jìn)口管1內(nèi)，也可以安裝在噴管4內(nèi)，還可以安裝噴管4下游處的工作段5內(nèi)，根據(jù)需要還可以上述三處中的任意兩處或三處都安裝渦旋器3。

渦旋器3可以靜止的裝置，也可以是由動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)裝置，以使氣體在經(jīng)過渦旋器后，在軸向流動(dòng)的基礎(chǔ)上再加以徑向的離心流動(dòng)和切向的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。

工作段5的末端，位于膨脹段腔體5a和收縮段腔體5b連接拐點(diǎn)的側(cè)壁上設(shè)置有與其連通的分離出口6。

擴(kuò)壓器段7根據(jù)需要有超音速擴(kuò)壓器或亞音速擴(kuò)壓器，其末端內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置8，該轉(zhuǎn)向裝置8帶有靜止葉片或由動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片，以使一部分氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向動(dòng)能，提高氣體壓力。