АППАРАТ ДЛЯ ОСУШЕНИЯ ГАЗА

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для удаления влаги из газа и предназначена, преимущественно, для использования в системах транспортировки и переработки природного газа.
Влага, содержащаяся в природном газе, является причиной целого ряда проблем, возникающих при транспортировке и переработке газа. Это может быть коррозия трубопроводов и оборудования или образование в трубопроводах гидратов.
Процесс, связанный с удалением влаги из природного газа, называют осушением или дегидратацией, а вещества, применяемые при осушении газа осушителями, сорбентами, сорбирующими агентами или десикантами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Одним из распространенных в настоящее время устройств для осушения природного газа являются устройства, использующие в качестве осушителя природного газа гликоль или его соединения (см., например, патент RU 2040959, класс МПК В01D 53/28, oп. 1995 год).
Устройства этого типа имеют сложную конструкцию и высокие затраты, связанные с эксплуатацией и необходимостью регенерации отработанного гликоля.
Известен аппарат, в котором в качестве осушителя при дегидратации природного газа используется хлорид кальция, (книга Н.В.Ждановой и А.Л.Халифа «Осушка углеводородных газов», М. Химия, 1984 год, стр.61-63). Аппарат выполнен в виде вертикальной колонны, оборудованной барботажными тарелками специальной конструкции, предназначенными для осуществления контакта осушаемого газа с раствором хлорида кальция, который образуется при прохождении влажного газа через слой гранул хлорида кальция, расположенный в верхней части аппарата, и стекает на дно аппарата.
Известен аппарат для осушения природного газа аналогичной конструкции, описанный в книге Джона Кемпбела «Очистка и переработка природных газов», М. 1977 г., стр.237-239. Аппарат состоит из трех секций. Поток газа поступает в
нижнюю секцию. В центральной секции аппарата имеется 3-5 прямоточных тарелок. Поток газа проходит через них и движется в верх аппарата навстречу стекающему вниз раствору хлористого кальция. Верхняя секция аппарата представляет собой емкость, в которую периодически загружаются таблетки безводного хлористого кальция. Раствор, образующийся при контакте влажного газа с безводным хлористым кальцием, стекает на дно аппарата и, по мере необходимости, удаляется через дренажную систему.
Известен аппарат для осушения газа или воздуха, использующий в качестве осушителя деликвисцентные соли (патент US 3511594, класс МПК В01D 53/14, В01D 47/00, опубликован в 1970 году).
Примечание: деликвисцентные соли - это соли способные разжижаться при контакте с влагой. например, хлористый кальций, хлористый литий и др.,
Аппарат выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса, снабженного патрубками для входа и выхода газа. Внутри корпуса, выше входного патрубка расположена горизонтальная решетка, которая разделяет корпус на две части. В верхней части корпуса имеется люк для загрузки гранул осушителя в аппарат, а в донной части аппарата устроен дренаж. Под решеткой полость корпуса заполнена насадкой в виде колец Рашига. По мере прохождения влажного газа через слой гранул деликвисцентной соли она (соль) растворяется и образовавшийся при этом раствор, стекает через решетку на кольца Рашига, которые обеспечивают контакт газа с раствором, собирается в донной части аппарата и по мере необходимости удаляется через дренажную систему.
При эксплуатации всех описанных аппаратов возникают проблемы с удалением раствора через дренажную систему, так как из-за склонности раствора к рекристаллизации возможна закупорка дренажной системы кристаллами соли, а также скопление кристаллов соли на дне аппарата. Для удаления из аппарата солевых отложений, вызываемых рекристаллизацией раствора, аппарат периодически останавливают.
Известен аппарат для осушения природного газа деликвисцентными солями, выбранный нами в качестве прототипа, в котором предотвращена возможность рекристаллизации соляного раствора (заявка на получение патента Украины на полезную модель №u200802812, поданная 04.03.08).
Аппарат для осушения газа по прототипу состоит из вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного входным и выходным патрубками, решеткой для размещения осушителя, расположенной в корпусе и выше входного патрубка. В верхней части корпуса расположен люк для загрузки осушителя в аппарат, а в донной части имеется дренажная система для отвода отработанного соляного раствора. Входной патрубок выполнен в виде трубы Вентури, при этом зона разряжения входного патрубка размещена внутри корпуса и связана сифонной трубкой с донной частью аппарата, что позволяет организовать рециркуляцию соляного раствора и смешение его с поступающим в аппарат газом.
Рециркуляция раствора предотвращает рекристаллизацию соляного раствора на дне аппарата и в дренажной системе, а смешение поступающего газа с
раствором дает возможность начать процесс обезвоживания газа уже на стадии его поступления в аппарат, т.к. раствор, который накапливается на дне аппарата, обладает некоторой влагопоглощающей способностью. Однако, со временем способность рециркулируемого раствора поглощать влагу уменьшается, т.к. его концентрация снижается за счет насыщения влагой, поглощаемой из поступающего газа, и тогда смешение поступающего газа с раствором, не дает существенного эффекта по осушению газа, а, следовательно и не оказывает заметного влияния на расход осушителя, загружаемого в аппарат. Осушение газа в этом случае происходит в основном только за счет его контакта с концентрированным раствором, стекающем через решетку, и за счет взаимодействия с гранулами осушителя, находящимися на решетке. Процесс осушения протекает недостаточно интенсивно, расход осушителя остается высоким, а для эффективного контакта газа с раствором требуется установка несколько контактных тарелок, что приводит к увеличению габаритов аппарата, или заполнять пространство корпуса под решеткой насадкой, например кольцами Рашига.
РАСКРЫТИЕ СУТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В основу заявляемой полезной модели поставлена задача интенсификации процесса осушения газа на стадии его поступления в аппарат..
Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном аппарате для осушения газа, состоящем из вертикального цилиндрического корпуса с днищем и крышкой, снабженного входным патрубком, выполненным в виде трубы Вентури, зона разряжения которого размещена внутри корпуса, выходным патрубком, решеткой для размещения осушителя, расположенной в корпусе выше входного патрубка, люком для загрузки осушителя в аппарат, размещенным в верхней части корпуса, дренажной системой для отвода отработанного соляного раствора, расположенной в донной части корпуса, в соответствии с предлагаемой полезной моделью в корпусе под решеткой на некотором расстоянии от нее, но выше входного патрубка, установлена тарелка, снабженная газовым патрубком, к которой подведена сифонная трубка, соединяющая пространство между тарелкой и решеткой с зоной разряжения входного патрубка
Отличие предлагаемой полезной модели от прототипа состоит также в том, что соосно с сифонной трубкой, соединяющей зону разряжения входного патрубка с пространством между тарелкой и решеткой, установлена сифонная трубка, соединяющая зону разряжения входного патрубка с донной частью аппарата.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 в схематическом виде показан продольный разрез аппарата для осушения газа; на фиг.2 схематически показано движение газа и подача раствора в зону разряжения входного патрубка; на фиг.3 показан вариант
аппарата для осушения газом, в котором на решетке имеется насадка, например в виде стеклянных или керамических шариков.
Аппарат для осушения газа состоит из цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2 и днищем 3. В нижней части корпуса имеется входной патрубок 4 выполненный в виде трубы Вентури с зоной разряжения 5. Выходной патрубок 6 расположен в верхней части корпуса. Решетка 7 служит для размещения на ней осушителя 8, который загружают через люк 9. Ниже решетки 7 расположена тарелка 10 с газовым патрубком 11, над которым имеется защитный колпачок 12. С помощью сифонной трубки 13 пространство над тарелкой 10 сообщается с зоной разряжения 5 входного патрубка 4. Сифонной трубкой 14 зона разряжения 5 входного патрубка 4 сообщается с донной частью аппарата, где скапливается отработанный раствор. Донная часть аппарата оборудована дренажом 15. К тарелке 10 примыкает отражательный экран 16.
Для увеличения контакта газа с осушителем в аппарате может быть установлена насадка 17 в виде слоя стеклянных или керамических шариков.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ АППАРАТА
Работа аппарата осуществляется следующим образом:
Через люк 9 в аппарат загружают осушитель 8, например гранулированный хлористый кальций. Влажный газ подают в аппарат через входной патрубок 4. Осушенный газ, пройдя через слой осушителя 8, удаляется через патрубок 6. Гранулы осушителя 8, находящегося на решетке 7, поглощая влагу из газа, постепенно разжижаются и превращаются в раствор, который скапливается на тарелке 10. Посредством сифонной трубки 13 концентрированный раствор хлористого кальция подается в зону разряжения 5 входного патрубка 2 и смешивается с газом, поступающим в аппарат.
Концентрированный раствор хлористого кальция обладает высокой способностью поглощать влагу. Для эффективного использования этого свойства на пути смеси, состоящей из газа и раствора, в аппарате установлен отражательный экран 16. Это позволяет увеличить время контакта газа с раствором и интенсифицировать процесс поглощения раствором влаги, содержащейся в газе. Разбавленный раствор стекает на дно 3 корпуса 1.
С помощью сифонной трубки 14 раствор подается в зону разряжения 5 входного патрубка 4, где происходит смешение его с газом и концентрированным раствором, поступившим по сифонной трубке 13. Рециркуляция раствора между донной частью аппарата и зоной разряжения 5 входного патрубка 4 позволяет предотвратить рекристаллизацию раствора на дне аппарата.
Частично осушенный газ, минуя отражательный экран 15, через газовый патрубок 11 поступает в верхнюю часть аппарата, проходит через слой гранулированного осушителя 8 и выходит из аппарата через патрубок 6.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Предлагаемый аппарат для осушения газа может найти применение в газотранспортных системах и в системах переработки газа. Аппарат легко встраивается в существующие системы. В отличие от существующих аппаратов, использующих в качестве осушителя гликоль или его соединения в предлагаемом аппарате используются экологически безопасные деликвисцентные соли, например хлористый кальций. Аппарат несложен конструктивно и прост в эксплуатации.