DE2850020A1 - Swirling flow liquid gas separation - by vortex tube with wall tappings for separator vessel - Google Patents
Swirling flow liquid gas separation - by vortex tube with wall tappings for separator vesselInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Einrichtung zum Abtrennen einer FlüssigkeitMethod and device for separating a liquid
aus einem Gas Verfahren und Einrichtung zum Abtrennen einer Flüssigkeit aus einem Gas Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abtrennen einer Flüssigkeit aus einem Gas, insbesondere schwerer Kohlenwasserstoffe und/oder Wasser aus dem Gas. from a gas Method and device for severing a liquid from a gas The invention relates to a method and a device for separating a liquid from a gas, in particular heavier Hydrocarbons and / or water from the gas.
Entsprechend einer klassischen Methode werden die in einer stetigen Gasphase befindlichen Flüssigkeitstropfen in größeren, nach dem Aufprall-Gravitations-Prinzip betriebenen Separatoren getrennt, in welche - um die feineren Tropfen kleinen Durchmessers auszuscheiden - sogenannte Nebelfänger eingebaut sind. An deren Oberfläche bildet sich ein Flüssigkeitsfilm, der unter der Wirkung der Schwerkraft in den Flüssigkeitsraum des Separators fließt. Die Einrichtung hat einen hohen Wirkungsgrad, bis die Strömungsgeschwindigkeit einen Schwellenwert übersteigt, bei dem der Flüssigkeitsfilm hydrodynamisch instabil wird und die Gasströmung Flüssigkeitstropfen mitreißt. Diese Erscheinung konnte nicht beseitigt werden. Deshalb wurden Zentrifugalseparatoren oder sogenannte Zyklonseparatoren entwickelt, bei denen die Flüssigkeitstropfen einer hohen Abscheidungskraft unterworfen sind. Die klassischen Zyklonseparatoren haben, abhängig von der Eintrittsgeschwindigkeit, d.i. von der Belastung, die folgenden Merkmale: Innerhalb eines Bereiches nimmt der Wirkungsgrad der Tropfenabscheidung mit der Steigerung der Eintrittsgeschwindigkeit zu, bis er ein Maximum erreicht. Wenn das Maximum erreicht ist, sinkt der Wirkungsgrad ab und schließlich tritt in der Einrichtung im größten Teil eine Zerstäubungswirkung auf.According to a classic method, they are in a continuous Liquid droplets located in the gas phase in larger, according to the impact-gravitational principle operated separators separated into which - to the finer droplets of small diameter to be eliminated - so-called mist catchers are built in. Forms on the surface a liquid film, which under the action of gravity in the liquid space of the separator flows. The device has a high efficiency until the flow rate exceeds a threshold value at which the liquid film is hydrodynamically unstable and the gas flow entrains drops of liquid. This apparition could cannot be eliminated. That is why centrifugal separators or so-called cyclone separators became developed in which the liquid droplets are subjected to a high separation force are. The classic cyclone separators have, depending on the entry speed, i.e. from the load, the following characteristics: Within a range, the efficiency decreases the droplet separation with the increase in the entry speed until it reached a maximum. When the maximum is reached, the efficiency drops and finally, an atomizing effect occurs for the most part in the device.
Die Zyklonseparatoren müssen daher unterhalb von Bedingungen betrieben werden, bei denen die Belastung innerhalb breiterer Grenzen schwankt.The cyclone separators must therefore be operated under conditions where the load fluctuates within broader limits.
Es ist bekannt, daß ein in einem horizontalen Wirbelrohr strömendes, Flüssigkeit enthaltendes Gas an der Wand des Wirbelrohres weiterströmt. Die Strömungsrichtung ist abhängig von dem Verhältnis der aus dem Wirbelrohr abgeleiteten kalten Gasstromanteile, von der Konstruktion des Wirbelrohres und von dessen geometrischen Abmessungen.It is known that a flowing in a horizontal vortex tube, Liquid-containing gas continues to flow on the wall of the vortex tube. The direction of flow depends on the ratio of the cold gas flow components derived from the vortex tube, the construction of the vortex tube and its geometric dimensions.
Aus herkömmlichen Wirbelrohren, deren charakteristisches Merkmal darin besteht, daß zur Ableitung des kalten Gasstromanteiles ein in der Nähe der Einlaufdüse angeordnetes Diaphragma dient, fließt der größte Teil der Flüssigkeit mit dem warmen Gasstromanteil heraus, bis dieser warme Gasstromanteil mengenmäßig um 0,5- - 0,6-fach kleiner ist, als der kalte Gasstromanteil. Der weitere Teil des Kondensats, d.i. der Flüssigkeitsanteil im kalten Gasstrom, kriecht durch das Diaphragma für den kalten Gasstrom hindurch. Diese Strömung ist die sogenannte Parasitenströmung.From conventional vortex tubes, their characteristic feature in it consists that for the discharge of the cold gas flow component a near the inlet nozzle arranged diaphragm, most of the liquid flows with the warm Gas flow portion out until this warm gas flow portion is 0.5- - 0.6-fold in terms of quantity is smaller than the cold gas flow portion. The further part of the condensate, i.e. the liquid portion in the cold gas flow creeps through the diaphragm for the cold gas flow through it. This flow is the so-called parasite flow.
Um die Gas- und Flüssigkeitsphase zu trennen, ist auch eine weitere Einrichtung bekannt, bei welcher in die Wirbelkammer ein Futterrohr eingesetzt wird. Der warme Gasstrom wird durch das Futterrohr, die Flüssigkeit durch den zwischen dem Futterrohr und der Wirbelkammerwand befindlichen Ringraum und der kalte Gasstrom durch das nahe an der Ebene der Einlaufdüse befindliche Diaphragma abgeleitet. Durch diese Einrichtung kann das Kriechen der Flüssigkeit am Diaphragma nicht auftreten.To separate the gas and liquid phases, there is also another one Device known in which a casing is inserted into the vortex chamber. The warm gas flow is through the casing, the liquid through the between to the Liner and the vortex chamber wall located annulus and the cold gas flow through the diaphragm located close to the plane of the inlet nozzle derived. This device prevents the liquid from creeping up on the diaphragm do not occur.
Entsprechend einer weiteren bekannten Einrichtung wird die am Diaphragma sich drehende Flüssigkeit in einen ringförmigen Raum geleitet. Dadurch wird verhindert, daß der kalte Gasstrom Flüssigkeit von dem Diaphragma mit sich nimmt. Hierbei wird der größere Teil der Flüssigkeit durch den warmen Gasstrom mitgerissen und aus diesem wird die Flüssigkeit mit Hilfe einer gesonderten Einrichtung abgetrennt.According to another known device, the one on the diaphragm rotating liquid directed into an annular space. This prevents that the cold gas stream takes liquid with it from the diaphragm. Here is the greater part of the liquid is entrained and out of the warm gas stream the liquid is separated off with the help of a separate device.
Bekannt ist weiter eine Lösung, bei der an beiden Enden eines sogenannten symmetrischen Wirbelrohres je zwei konzentrische Rohre angeordnet sind. Durch das innere Rohr wird der kalte Gasstrom, durch die innere ringförmige Öffnung der warme Gasstrom und in dem an der Wand der Wirbelkammer befindlichen Raum die Flüssigkeit abgeleitet.Also known is a solution in which a so-called at both ends symmetrical vortex tube each two concentric tubes are arranged. By the inner tube is the cold gas flow, through the inner annular opening the warm one Gas flow and the liquid in the space on the wall of the vortex chamber derived.
Bei einer anderen, jedoch ähnlich Konstruktion reicht in das asymmetrische Wirbelrohr ein Futterrohr hinein. Durch dieses Futterrohr wird der warme Gasstrom abgeleitet, während die Flüssigkeit aus dem ringförmigen Raum zwischen dem Futterrohr und der Wirbelkammerwand abgeleitet wird. Der kalte Gasstrom wird nach klassischer Weise durch das nahe an der Düsenebene befindliche Diaphragma abgeleitet.In the case of another, but similar, construction, the asymmetrical one is sufficient Vortex tube into a casing. The warm gas flow is through this casing pipe while the liquid is drained from the annular space between the casing and the vortex chamber wall is diverted. The cold gas flow becomes more classical Way through the diaphragm located close to the nozzle plane.
Bekannt ist eine weitere Einrichtung, bei welcher das asymmetrische Wirbelrohr diffusorartig ausgebildet ist. Die Flüssigkeit wird aus einem am Diffusor angeschlossenen ringförmigen Kanal abgeleitet. Der kalte Gasstrom wird auch hier durch das nahe an der Düsenebene befindliche Diaphragma abgeleitet.Another device is known in which the asymmetrical Vortex tube is designed like a diffuser. The liquid comes out of a diffuser connected annular channel derived. The cold gas flow is here too by the diaphragm located close to the nozzle plane.
Ein gemeinsamer Nachteil der letzterwähnten drei Konstruktionen besteht darin, daß sowohl der warme Gasstrom wie auch der Flüssigkeitsfilm in einer Richtung strömen. Dies ist sehr ungünstig, weil dadurch die Flüssigkeit teilweise verdampft wird. Versuche haben gezeigt, daß bei diesen sogenannten asymmetrischen Einrichtungen am Diaphragma ein Flüssigkeitsring gebildet wird, der durch den kalten Gasstrom mitgerissen wird.There is a common disadvantage of the last three constructions in that both the warm gas flow and the liquid film in one direction stream. This is very unfavorable because it partially vaporizes the liquid will. Experiments have shown that in these so-called asymmetrical devices a liquid ring is formed on the diaphragm, which is caused by the cold gas flow gets carried away.
Es wurden auch Versuche unternommen, um Einrichtungen zu bauen, bei denen der Flüssigkeitsfilm durch mehrere, an einer sich kegelig verjüngenden Rohrwand ausgearbeitete ringförmige Öffnungen abgeleitet wird, während in den Wirbelkern ein zylindrisches Rohr hineinreicht. Auch durch diese Einrichtung konnte das Kriechen der Flüssigkeit in das gasableitende Rohr nicht verhindert werden.Attempts have also been made to build facilities at which the liquid film through several, on a conically tapering pipe wall Elaborated annular openings are derived while in the vertebral core a cylindrical tube extends into it. This facility also allowed creeping the liquid in the gas-evacuating pipe cannot be prevented.
Bekannt ist endlich eine Einrichtung, in welcher das Wirbelrohr als sogenanntes Rezirkulations-Wirbelrohr ausgebildet ist, durch dessen Wand das Flüssigkeits-Gas-Gemisch in den die Wirbelkammer umgebenden Raum eingeleitet wird. Die Flüssigkeitstropfen setzen sich dann in dem Mantelraum ab.Finally, a device is known in which the vortex tube as so-called recirculation vortex tube is formed, through the wall of which the liquid-gas mixture is introduced into the space surrounding the vortex chamber. The drops of liquid then settle in the cloak room.
Der Gasraum (innerhalb des Mantelraumes) wird durch ein in den Separationsbereich hineinragendes Rohr mit dem Wirbelraumkern - d.h. mit dem Kernraum niedrigeren Druckes -verbunden. Unter den bisher erwähnten Einrichtungen gleicher Bestimmung weist die letztgenannte den höchsten Wirkungsgrad auf, weil ihr Wirkungsgrad bei einer Eintrittsgeschwindigkeit von 12 m/s bis zu 99% erreichen kann. Ihr Nachteil ist die geringe Kapazität, weil das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Düse und dem des Rohres kleiner ist als 4,5 x 10 5.The gas space (inside the shell space) is through a into the separation area protruding tube with the vertebral core - i.e. with the core of lower pressure -tied together. Among the previously mentioned institutions with the same provision, the the latter has the highest efficiency because its efficiency at an entry speed from 12 m / s up to 99%. Their disadvantage is the low capacity because the ratio between the diameter of the nozzle and that of the pipe is smaller than 4.5 x 10 5.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die geeignet sind zum Ahtrennen einer Flüssigkeit aus einem Gas, wobei neben einer beliebigen Eintrittsgeschwindigkeit und einem beliebigen Verhältnis eine stärkere Abscheidung der Flüssigkeit erreicht werden kann.The purpose of the invention is to provide a method and a device create which are suitable for separating a liquid from a gas, whereby next to any entry speed and any Ratio a stronger separation of the liquid can be achieved.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Separieren einer Flüssigkeit, insbesondere schwererer Kohlenwasserstoffe und Wasser aus Erdgas, wobei der die Flüssigkeit enthaltende kontinuierliche Gasstrom in einen Wirbelseparator eingeleitet und zumindestens ein Teil der an der Wand abgeschiedenen Flüssigkeit durch eine an der Wand des durch Fliehkraft betriebenen Wirbelseparators ausgebildete Offnung abgeleitet wird.The invention therefore relates to a method for separating a liquid, in particular heavier hydrocarbons and water from natural gas, the the Liquid containing continuous gas stream introduced into a vortex separator and at least part of the liquid deposited on the wall by a opening formed on the wall of the vortex separator operated by centrifugal force is derived.
Erfindungsgemäß wird die Flüssigkeit zumindest durch eine an der Wand des Wirbelseparators ausgebildete Öffnung als Flüssigkeits-Gas-Teilstrom unter dem Antrieb des im wirbelnden Gasstrom herrschenden Druckunterschiedes abgeleitet.According to the invention, the liquid is at least through one on the wall of the vortex separator opening formed as a liquid-gas partial flow under the Drive derived from the pressure difference prevailing in the swirling gas flow.
Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Wand des Wirbelrohres des Zentrifugal-Wirbelseparators die Flüssigkeit abgeleitet, wozu ein in den wirbelnden Gasströmen vorhandener Druckunterschied ausgenutzt wird (eine ähnliche Erscheinung ist in der Natur in zyklonartigen Luftströmen, z.B. bei einem Taifun, zu beobachten).In the context of the method according to the invention, the wall of the vortex tube of the centrifugal vortex separator diverted the liquid, including a swirling The pressure difference present in gas flows is exploited (a similar phenomenon can be observed in nature in cyclonic air currents, e.g. during a typhoon).
Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Zentrifugal-Wirbelseparator, an dessen Wand Öffnungen ausgebildet sind, durch die der Flüssigkeit enthaltende Gasstrom eingeleitet und der flüssigkeitsfreie Gasstrom abgeleitet werden.The invention further relates to a device for performing the Method with a centrifugal vortex separator, on the wall of which openings are formed are introduced through the liquid-containing gas stream and the liquid-free Gas flow can be derived.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zumindestens eine an der Wand des Zentrifugal-Wirbelseparators ausgebildete Ableitöffnung über den Gasraum eines diesen und einen Flüssigkeitsraum enthaltenden, die Flüssigkeit und das Gas trennenden Separatorsbehälter mit dem Gasraum des Wirbelseparators in Verbindung steht.The essence of the invention is that at least one of the Wall of the centrifugal vortex separator formed discharge opening over the gas space one containing this and a liquid space, the liquid and the Gas separating separator container with the gas space of the vortex separator in connection stands.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ableitöffnung des Zentrifugal-Wirbelseparators über ein Regelventil und den Gasraum des die Flüssigkeit und das Gas trennenden Separatorbehälters, der außerhalb des Wirbelseparators angeordnet ist, mit einer Leitung verbunden, durch welche aus dem Wirbelseparator ein flüssigkeitsfreier oder flüssigkeitsarmer Gasstrom abgeführt wird.In one embodiment of the invention, the discharge opening is the centrifugal vortex separator Via a control valve and the gas space of the separating liquid and gas Separator, which is arranged outside of the vortex separator, with a Connected line through which a fluid-free or from the vortex separator low-liquid gas stream is discharged.
Die Einrichtung kann auch derart ausgebildet werden, daß die an der Wand des Zentrifugal-Wirbelseparators ausgebildete Ableitöffnung durch den Gasraum des die Flüssigkeit und das Gas trennenden Separatorbehälters mit dem Wirbelraum des Wirbelseparators im Bereich von dessen Achse an seiner Einlaßseite in Verbindung steht, an welcher das Gas-Flüssigkeits-Gemisch eingeleitet wird.The device can also be designed such that the Wall of the centrifugal vortex separator formed discharge opening through the gas space of the separator container with the swirl space separating the liquid and the gas of the vortex separator in the area of its axis on its inlet side in connection stands at which the gas-liquid mixture is introduced.
Diese Ausführungsform ist insbesondere geeignet, wenn die Flüssigkeitsmenge gering ist, und arbeitet dabei mit hohem Wirkungsgrad.This embodiment is particularly suitable when the amount of liquid is low, and works with high efficiency.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem Ende des Tauchrohres, welches in das Wirbelrohr des Zentrifugal-Wirbelseparators eintaucht - und der Ebene der gaseinleitenden Düse das 1,5-fache des inneren Durchmessers des Wirbelrohres, wobei der äußere Durchmesser des Tauchrohres mindestens das 0,2-fache des inneren Durchmessers des Zentrifugalseparators beträgt.In a further embodiment of the invention, the distance is between the end of the dip tube, which goes into the vortex tube of the centrifugal vortex separator immersed - and the level of the gas-introducing nozzle 1.5 times the inner diameter of the vortex tube, the outer diameter of the dip tube at least 0.2 times of the inner diameter of the centrifugal separator.
Die Einrichtung kann auch derart ausgeführt werden, daß der Zentrifugalseparator ein Rotationskörper ist, dessen größter innerer Durchmesser größer ist als 10 mm, höchstens aber 400 mm ist, wobei der Kegelwinkel eines Kegeldiffusorabschnittes 200 beträgt, während die Durchmesserdifferenz seines ringförmigen Strömungskanals das 0,5-fache des inneren Durchmessers des Zentrifugalseparators beträgt.The device can also be designed in such a way that the centrifugal separator is a solid of revolution with a maximum internal diameter greater than 10 mm, but at most 400mm, where the cone angle of a cone diffuser section 200, while the diameter difference of its annular flow channel 0.5 times the inner diameter of the centrifugal separator.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung, welche in Form zweier beispielhafter Ausführungsformen aus der Zeichnung ersichtlich sind, werden anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Einrichtung, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung.The method according to the invention and the device according to the invention, which can be seen in the form of two exemplary embodiments from the drawing are explained with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows the basic structure of a first embodiment of the device, and FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the device.
Nach Fig. 1 wird der die Flüssigkeit enthaltende Gasstrom durch das Rohr 1 in den horizontal angeordneten Zentrifugal-Wirbelseparators 2 eingeleitet. Der Wirbelseparator 2 besteht aus einem Wirbelrohr 2a, aus einer Düse 2b, aus einem gasabführenden Tauchrohr 2c, sus einem Futterrohr 2d und einem Strömungskanal 2e. Der größte Teil des Wirbelraumes 2a, welcher an beiden Stirnenden geschlossen ist, ist zylindrisch. Der Zylinderabschnitt geht an der dem Ende des Tauchrohres 2c abgewendeten Seite der Einlaufdüse 2b in einen kegelig divergierenden Abschnitt über.According to Fig. 1, the gas flow containing the liquid is through the Tube 1 introduced into the horizontally arranged centrifugal vortex separator 2. The vortex separator 2 consists of a vortex tube 2a, a nozzle 2b, a gas-removing immersion pipe 2c, sus a casing pipe 2d and a flow channel 2e. Most of the vertebral space 2a, which is closed at both ends, is cylindrical. The cylinder section goes to the one facing away from the end of the dip tube 2c Side of the inlet nozzle 2b into a conically diverging section.
Das Tauchrohr 2c des Wirbelseparators 2 ist an ein gasableitendes Rohr 3 angeschlossen.The immersion tube 2c of the vortex separator 2 is connected to a gas-evacuating one Pipe 3 connected.
An der Umfangswand des Wirbelseparators 2 sind Ableitöffnungen 4, 5 ausgebildet. Die eine Ableitöffnung 4 an dem einen Ende des Wirbelrohres ist in der Wand des Diffusorabschnittes ausgebildet, während die andere Ableitöffnung 5 am anderen Ende des Wirbelrohres 2a angeordnet ist und in den Ringraum zwischen dem Futterrohr 2d und der Umfangswand des Wirbelseparators 2 einmündet. Die Ableitöffnungen 4, 5 sind über ein Steuerventil 6 und eine Rohrleitung 7 mit dem Gasraum 8a eines die Flüssigkeit aus dem Gas abscheidenden Separatorbehälters 8 verbunden.On the peripheral wall of the vortex separator 2 are discharge openings 4, 5 trained. One discharge opening 4 at one end of the vortex tube is shown in FIG the wall of the diffuser section, while the other discharge opening 5 on the other end of the vortex tube 2a is arranged and in the annulus opens between the casing 2d and the peripheral wall of the vortex separator 2. The discharge openings 4, 5 are connected via a control valve 6 and a pipeline 7 the gas space 8a of a separator container which separates the liquid from the gas 8 connected.
Unterhalb des Gasraumes 8a des Separatorbehälters 8 befindet sich ein Flüssigkeitsraum 8b. Der Gasraum 8a ist durch eine Rohrleitung 9 mit dem gasableitenden Rohr 3 des Wirbelseparators 2 verbunden. Der Flüssigkeitsraum 8b des Separators 8 wird durch eine mit einem Ventil 10 versehene Rohrleitung 11 angezapft.Below the gas space 8a of the separator container 8 is located a liquid space 8b. The gas space 8a is through a pipe 9 with the gas discharging Tube 3 of the vortex separator 2 connected. The liquid space 8b of the separator 8 is tapped through a pipeline 11 provided with a valve 10.
Das Futterrohr 2d des Wirbelseparators 2, welches an dem dem Kegelabschnitt und dem durch diesen ragenden Tauchrohr 2c abgewendeten Ende des Wirbelseparators 2 koaxial zu diesem angeordnet ist, kann - wie die gestrichelte Linie darstellt - durch ein mit einem Ventil versehenes Rohr an das gasableitende Rohr 3 angeschlossen werden.The liner 2d of the vortex separator 2, which is attached to the cone section and the end of the vortex separator facing away through this protruding dip tube 2c 2 is arranged coaxially to this can - as the dashed line shows - Connected to the gas-evacuating pipe 3 by a pipe provided with a valve will.
Das Tauchrohr 2c und das Futterrohr 2d ragen konzentrisch zum Wirbelrohr 2a stirnseitig in dieses hinein.The dip tube 2c and the casing tube 2d project concentrically to the vortex tube 2a at the front into this.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 strömt das die Flüssigkeit enthaltende Gas - welches durch das Rohr 1 zugeleitet wird - mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse 2b in das Wirbelrohr 2a des Zentrifugal-Wirbelseparators 2 ein. Das Ableiten der an der Wand des Wirbelrohres 2a des Wirbelseparators 2 ausgeschiedenen Flüssigkeit erfolgt durch die Ableitöffnungen 4, 5 über die mit dem Steuerventil 6 versehene Rohrleitung 7. Die mit der Flüssigkeit abgeleitete Gasmenge kann durch das Steuerventil 6 eingestellt werden.In the embodiment according to FIG. 1, that containing the liquid flows Gas - which is fed through the pipe 1 - through at high speed the nozzle 2b into the vortex tube 2a of the centrifugal vortex separator 2. Deriving the liquid separated on the wall of the vortex tube 2a of the vortex separator 2 takes place through the discharge openings 4, 5 via the one provided with the control valve 6 Pipeline 7. The amount of gas diverted with the liquid can be passed through the control valve 6 can be set.
Das Steuerventil 6 ist deshalb erforderlich, weil bei den turbulenten Strömungen hoher Geschwindigkeit die Oberfläche der an der Wand des Wirbelrohres sich drehenden Flüssigkeit geometrisch nicht definiert ist. Es soll jedoch möglicherweise alle Flüssigkeit entfernt werden, auch dann, wenn damit eine gewisse Gasmenge verlorengeht. Zum Absaugen der Flüssigkeit dient der in dem sich drehenden Gasstrom entstandene Druckunterschied. Der Druckunterschied wird dadurch ausgenutzt, daß der durch die Ableitöffnungen 4, 5 abgesaugte Strom über den Gasraum 8a des die Flüssigkeit und das Gas trennenden Separators mit dem Rohr 3 des Wirbelseparators 2 verbunden ist. Infolge der Wirbelung tritt an der inneren Wand des Wirbelseparators 2 ein hoher Druck auf, durch welchen der Flüssigkeits/Gasstrom durch die Ableitöffnungen 4, 5 hindurch ausgepreßt und der Gasstrom durch den Gasraum 8a des Separators 8 in das gasableitende Rohr 3 niedrigeren Druckes entsprechend dem geringeren Druck im Wirbelkern eingepreßt wird.The control valve 6 is necessary because in the turbulent High speed currents hit the surface of the vortex tube wall rotating liquid is not geometrically defined. However, it should possibly all liquid is removed, even if it means that a certain amount of gas is lost. The liquid created in the rotating gas flow is used to suck off the liquid Pressure difference. The pressure difference is used in that the through the Discharge openings 4, 5 sucked flow through the gas space 8a of the liquid and the gas separating separator is connected to the pipe 3 of the vortex separator 2. As a result of the vortex occurs on the inner wall of the vortex separator 2, a high Pressure through which the liquid / gas flow through the discharge openings 4, 5 pressed through and the gas flow through the gas space 8a of the separator 8 in the gas-discharging pipe 3 of lower pressure corresponding to the lower pressure in the Vertebral core is pressed in.
Im Separator 8 wird das Gas von der Flüssigkeit frei und gelangt flüssigkeitsfrei in das gasableitende Rohr 3, von wo es dann abgeleitet wird. Die im Separator 8 angesammelte Flüssigkeit wird durch Öffnen des Ventils 10 über die Rohrleitung 11 entfernt. Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Einrichtung beträgt der Abstand zwischen dem Ende des gasableitenden Tauchrohres 2c (welches in das Wirbelrohr 2a des Wirbelseparators 2 koaxial hineinreicht) und der Ebene der Düse 2b das 1,5-fach des Innendurchmessers des Wirbelrohres 2a, wobei sein kleinster äußerer Durchmesser zumindest das 0,5-fache des inneren Durchmessers des Zentrifugalseparators ist. Bei einem solchen Aufbau kommt keine Parasitenströmung zustande, d.i. die Flüssigkeit kriecht nicht durch das gasableitende Diaphragma am Stirnende des Tauchrohres 2c, wodurch ein bedeutender Vorteil erzielt wird.In the separator 8, the gas is released from the liquid and arrives in a liquid-free manner into the gas-discharging pipe 3, from where it is then discharged. The in the separator 8 accumulated liquid is released by opening the valve 10 via the pipeline 11 removed. In the device shown in Fig. 1, the distance between the end of the gas-evacuating dip tube 2c (which is inserted into the vortex tube 2a of the vortex separator 2 extends in coaxially) and the plane of the nozzle 2b is 1.5 times the inner diameter of the vortex tube 2a, its smallest outer diameter at least 0.5 times is the inner diameter of the centrifugal separator. With such a structure no parasite flow occurs, i.e. the liquid does not creep through the gas-dissipating diaphragm at the end of the dip tube 2c, making a significant Advantage is achieved.
Der Zentrifugal-Wirbelseparator 2 ist zweckmäßig ein Drehkörper, dessen größter innerer Durchmesser 10 bis 400 mm ist. Sein Kegelwinkel beträgt höchstens 200 und die radiale Länge seines Strömungskanals 2e beträgt das 0,5-fache des inneren Durchmessers des Wirbelrohres 2a des Zentrifugal-Wirbelseparators 2.The centrifugal vortex separator 2 is expediently a rotating body, its largest inner diameter is 10 to 400 mm. Its cone angle is at most 200 and the radial length of its flow channel 2e is 0.5 times the inner one Diameter of the vortex tube 2a of the centrifugal vortex separator 2.
Durch diese Ausbildung wird ein doppeltes Ziel erreicht: einerseits wird die hydrodynamische Stabilität der Flüssigkeit dadurch vergrößert, daß der Flüssigkeitsfilm verdünnt wird, andererseits wird die Kriechbewegung der Flüssigkeit in das Tauchrohr 2c verhindert.This training achieves a double goal: on the one hand the hydrodynamic stability of the liquid is increased in that the Liquid film is thinned, on the other hand, the creeping motion of the liquid prevented in the dip tube 2c.
Bei der Ausführungsform aus Fig. 2 mündet die Einlaufdüse 2b des Rohres 1 tangential am Umfang des einen geschlossenen Stirnendes des horizontalen Wirbelrohres 2a in dieses ein, welches sich am anderen Ende kegelförmig erweitert und dann in einen zylindrischen Abschnitt übergeht, der stirnseitig geschlossen ist. Das über den kleineren Durchmesser des kegelförmigen Abschnittes hinaus in das Wirbelrohr 2a hineinreichende Tauchrohr 2c bildet mit seinem Außenumfang eine sich kegelig mit kleinerem Kegelwinkel als der kegelige Abschnitt des Wirbelrohres 2a erweiternde Umfangsfläche, welche innerhalb des zylindrischen Abschnittes am Stirnende des Wirbelrohres 2a in einen zylindrischen Abschnitt übergeht. In den Ringraum zwischen dem Tauchrohr 2c und dem äußeren zylindrischen Abschnitt des Wirbelrohres 2a mündet eine Ableitöffnung 4, welche über die Leitung 7 mit dem Gasraum 8a des Separatorbehälters 8 verbunden ist.In the embodiment of FIG. 2, the inlet nozzle 2b of the pipe opens 1 tangential to the circumference of one closed front end of the horizontal vortex tube 2a into this one, which widens conically at the other end and then into a cylindrical section passes over, which is closed at the end. The above the smaller diameter of the conical section out into the vortex tube 2a extending into the immersion tube 2c forms a conical shape with its outer circumference widening with a smaller cone angle than the conical section of the vortex tube 2a Circumferential surface which is within the cylindrical section at the end of the vortex tube 2a merges into a cylindrical section. In the annulus between the immersion tube 2c and the outer cylindrical section of the vortex tube 2a opens out a discharge opening 4, which are connected to the gas space 8a of the separator container 8 via the line 7 is.
Gemäß Fig. 2 strömt das durch das Rohr 1 ankommende, Flüssigkeit enthaltende Gas durch die Düse 2b ein, wobei die Düse 2b tangential an den Wirbelseparator 2 angeschlossen ist.According to FIG. 2, the liquid containing the incoming through the pipe 1 flows Gas through the nozzle 2b, the nozzle 2b tangential to the vortex separator 2 connected.
Die im Gas enthaltene Flüssigkeit scheidet sich unter der Wirkung der Fliehkraft an der Wand des Wirbelrohres 2a ab und fließt dann durch den Ringraum zwischen der Wand des Wirbelrohres 2a und dem Tauchrohr 2c zusammen mit dem Gas durch das Rohr 7 in den Gasraum 8a des Separators 8. In dem Separator 8 wird die Flüssigkeit aus dem angereicherten Gasstrom ausgeschieden.The liquid contained in the gas separates under the effect the centrifugal force on the wall of the vortex tube 2a and then flows through the annulus between the wall of the vortex tube 2a and the dip tube 2c together with the gas through the pipe 7 into the gas space 8a of the separator 8. In the separator 8, the Liquid excreted from the enriched gas stream.
Im Wirbelseparator 2 sind die miteinander nicht mischbaren Flüssigkeitsphasen konglutiniert: im Separator 8 werden sie getrennt. Im Flüssigkeitsraum 8b des Separators 8 können die Flüssigkeitsphasen dadurch getrennt werden, daß in den Separator 8, d.i. in den Flüssigkeitsraum, ein nach oben offener Behälter 12 eingebaut wird, dessen untere Ebene höher liegt als die untere Ebene des Flüssigkeitsraumes 8b im Separator 8.The liquid phases which are immiscible with one another are in the vortex separator 2 conglutinated: in the separator 8 they are separated. In the liquid space 8b of the separator 8, the liquid phases can be separated in that in the separator 8, i.e. a container 12 open at the top is installed in the liquid space, whose lower level is higher than the lower level of the liquid space 8b in the Separator 8.
An dem Behälter 12 ist ein mit einem Ventil 13 versehenes Ableitrohr 14 angeschlossen.On the container 12 is a discharge pipe provided with a valve 13 14 connected.
Die schwerere Flüssigkeitsphase - ähnlich wie beim vorigen-Beispiel - fließt durch das mit einem Ventil 10 versehene Rohr 11, während die leichtere Phase durch das Ableitorhr 14 abfließt.The heavier liquid phase - similar to the previous example - flows through the pipe 11 provided with a valve 10, while the lighter one Phase flows through the Ableitorhrle 14.
Der Gasraum 8a des Separators 8 ist über die Leitung 9 mit dem Wirbelraum 2a des Wirbelseparators 2 verbunden. In diesen ragt die Leitung 9 entlang seiner Achse an der Seite der Düse 2b hinein.The gas space 8a of the separator 8 is connected to the vortex space via the line 9 2a of the vortex separator 2 connected. In these, the line 9 protrudes along his Axis on the side of the nozzle 2b.
Bei dieser Ausführungsform fließt ein Teilstrom (Flüssigkeit/ Gas) unter dem Antrieb des im Wirbel entstandenen Druckunterschiedes in den Separator 8 ein, aus dessen Gasraum das flüssigkeitsfreie Gas über die Rohrleitung 9 in den Bereich der Achse des Wirbelseparators 2 in diesen eintrömt und durch das Tauchrohr 3 abströmt.In this embodiment, a partial flow (liquid / gas) flows under the drive of the pressure difference created in the vortex into the separator 8, from the gas space of which the liquid-free gas via the pipe 9 into the Area of the axis of the vortex separator 2 flows into this and through the dip tube 3 flows off.
Nach diesem Ausführungsbeispiel kann Gasolin aus dem Erdgas ausgeschieden werden, d.i. es können die ausgeschiedenen Flüssigkeitsphasen getrennt werden. Während der Experimente wurde die Flüssigkeitsphase in einem kleinen Teil des Gasstromes konzentriert, wonach sie mit dem Gas abgesondert und in einem neuen Raum (in diesem Fall in einem zur Verfügung stehenden Separator) die mit dem Gas abgeleitete Flüssigkeit abgetrennt wurde. Der Erfolg dieses Vorganges ergibt sich aus der folgenden Angabe: aus einem Brunnen rohen Erdgases (5000 kg/h) wurden kaltes Gas von 1500 kg/h, warmes Gas von 2400 kg/h, Gasolin von 1050 kg/h und Wasser von 50 kg/h derart voneinander getrennt, daß die Flüssigkeit in einem Strom von etwa 2,7 m3/h konzentriert - d.i. mit einer Gasmenge doppelten Volumens -abgeleitet wurde. Als die austretenden Gase ein effektives Stromvolumen von 263 m3/h erreichten, wurde die abgeleitete Flüssigkeit konzentriert. Diese Konzentration erfolgte daher in 1 Volumenprozent des austretenden Gasstromes.According to this embodiment, gasoline can be separated from the natural gas become, i.e. the excreted liquid phases can be separated. While the experiments became the liquid phase in a small part of the gas stream concentrated, after which they separated with the gas and moved into a new room (in this Case in an available separator) the liquid discharged with the gas was separated. The success of this process results from the following information: A well of raw natural gas (5000 kg / h) turned into cold gas at 1500 kg / h and warm gas Gas of 2400 kg / h, gasoline of 1050 kg / h and water of 50 kg / h like this from each other separately that the liquid is concentrated in a flow of about 2.7 m3 / h - i.e. was discharged with an amount of gas twice the volume. As the leaking gases reached an effective flow volume of 263 m3 / h, the diverted liquid concentrated. This concentration was therefore in 1 percent by volume of the exiting Gas flow.
Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Investitionskosten - infolge der kleinen Abmessungen des Zentrifugal-Separators - bedeutend vermindert werden können. Zu gleicher Zeit kann - bei einer beliebigen Eintrittsgeschwindigkeit und einem beliebigen Flüssigkeits-Gas-Verhältnis eine wirksamere und bessere Abtrennung des Gases und der Flüssigkeit erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei einem Gemisch, welches auch solche Flüssigkeitsphasen enthält, die sich nicht vermischen, diese Flüssigkeitsphasen gemäß der Erfindung wirksam separiert werden.A great advantage of the invention is that the investment costs - due to the small dimensions of the centrifugal separator - significantly reduced can be. At the same time can - at any entry speed and any liquid to gas ratio, a more efficient and better separation of the gas and the liquid can be achieved. Another benefit is in it too see that in a mixture which also contains such liquid phases, the do not mix, these liquid phases are effectively separated according to the invention will.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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