[發明專利]斜流壓力交換氣體冷凝分離裝置與方法

有效

• 申請號: 201611106246.2
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106642784B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 胡大鵬;于洋;劉培啟;代玉強;武錦濤;王澤武;劉鳳霞
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F25B9/06
• 分類號: F25B9/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于氣體膨脹制冷與冷凝分離技術領域，提供了一種斜流壓力交換氣體冷凝分離裝置與方法。本發明利用氣體自身壓力能膨脹降溫冷凝，利用雙開口振蕩管壓力交換特性在雙開口振蕩管槽道內對已脫濕干氣進行壓力恢復，利用換熱器回收上一循環高壓氣體膨脹冷量預冷本次循環高壓含濕氣體，可以獲得更大的中間溫降，提高了制冷深度。本發明雙開口振蕩管槽道采用旋轉半徑變化的斜通道設計，利用雙開口轉鼓旋轉離心力將振蕩管槽道內的冷凝液滴從冷端口甩出，防止雙開口振蕩管內脫濕干氣摻混冷凝液滴，進一步提高了制冷效率以及分離效果。本發明可以廣泛應用于天然氣低溫脫水、石油氣輕烴回收等領域。

技術領域

本發明屬于氣體膨脹制冷與冷凝分離技術領域，涉及一種斜流壓力交換氣體冷凝分離裝置與方法。

背景技術

常用的氣體低溫分離工藝是利用壓力氣體自身壓力能膨脹制冷，使其中的重組分冷凝為液體，然后進行氣液分離。該工藝廣泛應用于天然氣脫水和輕烴回收領域。

目前氣液分離裝置主要有兩大類，一類是超音速氣體旋流分離器，利用拉法爾管結構特點，先使壓力氣體膨脹產生低溫，再利用旋流技術直接分離冷凝液滴，最后在拉法爾管擴壓段中實現壓力恢復。如專利超聲速氣體旋流冷凝分離裝置(CN200910229905)、專利一種可變截面管式超音速冷凝旋流器(CN201220322346)、專利錐芯式超音速冷凝旋流分離器(CN200810011258.6)等。另一類是利用外部氣體膨脹設備獲得冷源，使氣體重組分冷凝為液體，利用分離器結構特點進行液滴分離。如專利高效冷凝分離器(201420105350)、專利氣液冷凝分離器(201520613095)等。外部氣體膨脹制冷設備有很多種，氣波膨脹制冷技術具有結構簡單，帶液運行能力強等特點，在該領域具有巨大的優勢。如專利氣波制冷機(89213744.4)、專利外循環耗散式氣波制冷機(CN200810011257.1)、軸流式自增壓氣波制冷裝置以及制冷方法(CN201310076628)、徑流式自增壓氣波制冷裝置以及制冷方法(CN201310078579)等。

第一類超音速氣體旋流分離器具有結構簡單，無轉動件，制冷與分離一體的特點。但是該方法的制冷溫降與制冷效率相對較低，拉法爾管內部產生低溫冷源沒有得到充分利用，而在拉法爾管擴壓段被重新加熱。

第二類分離器，外部氣體膨脹制冷設備的溫降與效率直接影響系統的冷凝效果。傳統氣波膨脹制冷技術，膨脹后脫濕氣體的壓力能不能恢復，軸流式自增壓氣波制冷裝置以及制冷方法中間獲得冷源也沒有得到回收。除此以外，雙開口振蕩管槽道內存在氣體冷凝組分液排液不凈問題，嚴重影響氣波制冷的效率。

發明內容

本發明獲得一種借助雙開口振蕩管自身進行壓力交換增壓，恢復脫濕干氣壓力能，利用脫濕干氣具有的冷量預冷高壓進氣獲得更低制冷溫度的斜流壓力交換氣體冷凝分離裝置與方法。它是將高壓含濕氣體射入雙開口振蕩管中進行膨脹，析出冷凝液，在分離裝置中脫除冷凝液后進入換熱器，將冷量傳遞給下一次入射的高壓含濕氣體后進入雙開口振蕩管的另一端，接受來自高壓含濕氣膨脹能量的氣波壓縮恢復壓力能，排出雙開口壓力交換氣波機。下一次入射的高壓含濕氣體通過換熱器獲得本次高壓氣體膨脹后的冷量，溫度降低，膨脹后獲得更低的冷凝溫度。

利用轉鼓傾斜槽道設計，解決了雙開口振蕩管槽道的排液問題，使制冷效率得到進一步的提升。

本發明的技術方案：