RU2535695C1 - Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation - Google Patents
Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535695C1 RU2535695C1 RU2013122383/05A RU2013122383A RU2535695C1 RU 2535695 C1 RU2535695 C1 RU 2535695C1 RU 2013122383/05 A RU2013122383/05 A RU 2013122383/05A RU 2013122383 A RU2013122383 A RU 2013122383A RU 2535695 C1 RU2535695 C1 RU 2535695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water
- working fluid
- foam
- installation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 title claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 28
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 19
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 136
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Separation Of Particles Using Liquids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам очистки и осушки газообразного топлива, в частности шахтного газа и попутного нефтяного газа, от твердых и жидких компонентов перед подводом к газопоршневым двигателям и другим потребителям.The invention relates to methods and devices for cleaning and drying gaseous fuels, in particular mine gas and associated petroleum gas, from solid and liquid components before supplying to piston engines and other consumers.
К газообразному топливу, подаваемому к различным энергетическим и энерготехнологическим установкам и в первую очередь к газопоршневым двигателям, предъявляются весьма жесткие требования, касающиеся максимально допустимых значений относительной влажности газа, а также концентрации и размеров содержащихся в нем твердых частиц. Например, в соответствии с каталогом поставщика газопоршневых установок - фирмы Guascor Pouwer, газовое топливо, используемое для газопоршневых двигателей этой фирмы, должно иметь относительную влажность не более 80%, а максимальную концентрацию твердых частиц размером 1-5 мкм не более 10-12 мг/нм3 (копия каталога прилагается).Gaseous fuels supplied to various power and energy technology plants, and first of all, gas piston engines, are subject to very stringent requirements regarding the maximum permissible values of the relative humidity of the gas, as well as the concentration and size of the solid particles contained therein. For example, in accordance with the catalog of the supplier of gas reciprocating installations - Guascor Pouwer, the gas fuel used for gas reciprocating engines of this company must have a relative humidity of not more than 80% and a maximum concentration of solid particles of 1-5 microns in size not more than 10-12 mg / nm 3 (a copy of the catalog is attached).
Для получения чистого топливного газа необходимо подвергать исходный газ двум различным видам обработки - осушке и очистке. При этом желательно достичь совмещения этих видов обработки в единый комплексный технологический процесс, в результате которого из исходного шахтного продукта, содержащего в большом количестве примеси твердых частиц, а также воды в жидкой и паровой фазах, вырабатывается чистый сухой кондиционный топливный газ.To obtain clean fuel gas, it is necessary to subject the source gas to two different types of treatment - drying and purification. At the same time, it is desirable to achieve a combination of these types of processing into a single integrated technological process, as a result of which a clean dry conditioned fuel gas is produced from the initial mine product, which contains a large amount of impurities of solid particles, as well as water in the liquid and vapor phases.
Осушка газаGas dehydration
Известны различные методы осушки влажных газов, большинство из них либо дорогостоящие, либо вообще неприемлемы для решения рассматриваемой задачи.Various methods for drying wet gases are known, most of them are either expensive or generally unacceptable for solving the problem under consideration.
В частности, возможно получение сухого газа (с относительной влажностью ниже 100%) путем нагрева исходного газа, содержащего капельную влагу, до температуры, превышающей температуру насыщения. Однако этот способ весьма энергоемкий, т.к. требуется затрата большого количества теплоты для предварительного испарения воды, находящейся в жидкой фазе.In particular, it is possible to obtain dry gas (with a relative humidity below 100%) by heating the feed gas containing the droplet moisture to a temperature above the saturation temperature. However, this method is very energy intensive, because a large amount of heat is required to pre-evaporate the water in the liquid phase.
Осушка фильтрацией и с применением сепарирующих устройств не обеспечивает достаточно полного удаления капельной влаги и требует дорогостоящего оборудования.Drying by filtration and with the use of separation devices does not provide a sufficiently complete removal of drip moisture and requires expensive equipment.
Использование абсорбции для отделения из газа воды, содержащейся в нем в жидкой и паровой фазе, весьма дорогостоящее как из-за капитальных затрат на оборудование, так и с учетом эксплуатационных расходов на проведение периодической или непрерывной десорбции рабочего вещества (сорбента).The use of absorption to separate water from gas in the liquid and vapor phase from gas is very expensive both due to capital costs of equipment and taking into account operating costs for periodic or continuous desorption of the working substance (sorbent).
Поэтому для осушки больших количеств газа наиболее целесообразным и экономически обоснованным является трехстадийный процесс, включающий:Therefore, for drying large quantities of gas, the most appropriate and economically feasible is a three-stage process, including:
- охлаждение газа с частичной конденсацией содержащегося в нем водяного пара;- gas cooling with partial condensation of the water vapor contained therein;
- сепарацию капельной влаги;- separation of drip moisture;
- подогрев газа, отделенного от капельной влаги, до температуры, соответствующей требуемой относительной влажности или превышающей ее.- heating the gas separated from the drip moisture to a temperature corresponding to the required relative humidity or exceeding it.
Очистка газаGas purification
Почти все известные методы газоочистки либо не обеспечивают требуемой чистоты газа (пылеосадительные камеры, центробежные циклоны, скрубберы), либо энергоемки (электрофильтры), а тканевые рукавные фильтры вообще не могут быть использованы для очистки влажных газов (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологи. Москва, Госхимиздат, 1961, с.169 и сл.).Almost all known gas cleaning methods either do not provide the required gas purity (dust chambers, centrifugal cyclones, scrubbers), or energy-intensive (electrostatic precipitators), and fabric bag filters cannot be used to clean wet gases at all (Kasatkin A.G. Main processes and apparatuses chemical technology. Moscow, Goskhimizdat, 1961, p. 169 and f.).
Оптимальным методом для достаточно тонкой очистки газов является использование пенных аппаратов.The optimal method for a sufficiently fine gas purification is the use of foam devices.
Известен пенный газопромыватель по патенту RU 2316382 С1, МПК6 B01D 47/02, 2006 г., содержащий корпус, тангенциальный патрубок для подачи загрязненного газа и вертикальную цилиндрическую контактно-выхлопную трубу, установленную соосно с корпусом, нижний конец которой помещен внутри корпуса и снабжен лопаточным закручивателем, связанным с нижней частью корпуса, причем закручиватель выполнен, по меньшей мере, с тремя лопатками трапециевидной формы, изогнутыми по спирали Архимеда, а в верхней части контактно-выхлопной трубы установлен влагоотделитель тарельчатого типа, над которым размещен патрубок для выхода очищенного газа; предусмотрено, что по мере работы аппарата отработанная рабочая жидкость удаляется и замещается свежей рабочей жидкостью; уровень рабочей жидкости поддерживается с помощью поплавкового регулятора, установленного в нижней части аппарата.Known foam gas scrubber according to patent RU 2316382 C1, IPC 6 B01D 47/02, 2006, comprising a housing, a tangential nozzle for supplying contaminated gas and a vertical cylindrical contact-exhaust pipe mounted coaxially with the housing, the lower end of which is placed inside the housing and provided with a blade twist connected to the lower part of the housing, the twist made with at least three trapezoidal blades curved in a spiral of Archimedes, and a water separator is installed in the upper part of the contact-exhaust pipe the poppet type disposed over which tube the purified gas to exit; it is provided that, as the apparatus operates, the spent working fluid is removed and replaced with fresh working fluid; the level of the working fluid is maintained by means of a float regulator installed in the lower part of the apparatus.
Недостатками известного технического решения являются следующие;The disadvantages of the known technical solutions are as follows;
- сложность конструкции;- design complexity;
- принцип работы аппарата основан на инжекции и придании вращательного движения рабочей жидкости потоком закрученного обрабатываемого газа; следовательно, на нерасчетных режимах (например, при уменьшении расхода обрабатываемого газа) эффективность работы аппарата существенно снижается;- the principle of operation of the apparatus is based on injection and imparting rotational movement of the working fluid by a flow of swirling processed gas; therefore, in off-design modes (for example, when the flow rate of the processed gas is reduced), the efficiency of the apparatus is significantly reduced;
- в аппарате не предусмотрено разделение рабочей жидкости и воды, выделенной из обрабатываемого газа;- the apparatus does not provide for the separation of the working fluid and water extracted from the gas being treated;
- в аппарате не обеспечивается возможность снижения относительной влажности обработанного газа и достижения регламентированного значения этого параметра.- the apparatus does not provide the ability to reduce the relative humidity of the treated gas and achieve the regulated value of this parameter.
Известно также устройство для очистки запыленных горячих газов и утилизации теплоты по патенту RU №2253504 С1, МПК6 B01D 47/04, 2004 г., содержащее корпус со сборником рабочей жидкости и патрубками подвода и отвода обрабатываемого газа и рабочей жидкости, каплеуловитель и, по меньшей мере, две ступни газоочистки, расположенные одна под другой, каждая из которых включает насадку из закрепленных в корпусе удлиненных элементов, расположенную под насадкой распределительную решетку и расположенное под распределительной решеткой устройство для подачи рабочей жидкости с отверстиями, ориентированными по газовому потоку; корпус в месте соединения двух ступеней имеет внешние карманы для сбора нагретой рабочей жидкости, карманы вышерасположенной ступени соединены с устройством для подачи рабочей жидкости в нижерасположенной ступени, а под нижней ступенью установлено дополнительное устройство для подачи рабочей жидкости, связанное с напорным трубопроводом; нагретая рабочая жидкость отводится для дальнейшего использования в качестве теплоносителя из карманов нижней секции, а свежая рабочая жидкость подводится к устройству для подачи рабочей жидкости верхней ступени.It is also known a device for cleaning dusty hot gases and heat recovery according to patent RU No. 2253504 C1, IPC 6 B01D 47/04, 2004, comprising a housing with a collection of working fluid and nozzles for supplying and discharging the treated gas and working fluid, a droplet eliminator and, at least two gas cleaning feet located one below the other, each of which includes a nozzle of elongated elements fixed in the housing, a distribution grid located under the nozzle and a device for supplying p located under the distribution grid bochey liquid with holes oriented along the gas flow; the housing at the junction of two stages has external pockets for collecting heated working fluid, pockets of an upstream stage are connected to a device for supplying working fluid to a lower stage, and an additional device for supplying working fluid connected to a pressure pipeline is installed under the lower stage; heated working fluid is diverted for further use as a coolant from the pockets of the lower section, and fresh working fluid is supplied to the device for supplying the working fluid of the upper stage.
Недостатки известного технического решения:The disadvantages of the known technical solutions:
- сложность конструкции;- design complexity;
- в аппарате не предусмотрено разделение рабочей жидкости и воды, выделенной из обрабатываемого газа;- the apparatus does not provide for the separation of the working fluid and water extracted from the gas being treated;
- в аппарате не обеспечивается возможность достижения требуемой относительной влажности обработанного газа;- the apparatus does not provide the ability to achieve the required relative humidity of the treated gas;
- не обеспечивается предотвращение замораживания аппарата в стояночном режиме при отрицательных температурах окружающего воздуха.- not prevented the freezing of the apparatus in the parking mode at low ambient temperatures.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, принятым в качестве прототипа, является аппарат для очистки газов по патенту RU №2079344 С1, МПК6 B01D 47/04, 1995 г., содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа и рабочей жидкости, группу решеток, горизонтально установленных внутри корпуса по его высоте с разделением внутренней полости корпуса на подрешеточную и надрешеточную зоны, вертикальную замкнутую перегородку, установленную внутри корпуса соосно с ним с образованием между ней и корпусом полости камеры слива рабочей жидкости, решетки закреплены по периметру внутренней поверхности перегородки, верхний торец перегородки расположен выше верхней решетки и служит его переливным порогом, а нижний торец перегородки расположен ниже нижней решетки, газоподводящую трубу, имеющую прямолинейный участок, проходящий вертикально вдоль оси корпуса через все решетки, брызгоотделитель, размещенный в надрешеточной зоне, и камеру слива рабочей жидкости.The closest analogue of the claimed invention, adopted as a prototype, is a gas purifier according to patent RU No. 2079344 C1, IPC 6 B01D 47/04, 1995, comprising a housing with gas and liquid inlet and outlet nozzles, a group of gratings, horizontally installed inside the housing by its height with the separation of the internal cavity of the housing into the sublattice and sublattice zones, a vertical closed partition installed inside the housing coaxially with it with the formation of a fluid drain chamber, gratings between it and the body of the cavity fixed along the perimeter of the inner surface of the partition, the upper end of the partition is located above the upper grate and serves as its overflow threshold, and the lower end of the partition is located below the lower grate, a gas supply pipe having a rectilinear section extending vertically along the body axis through all the gratings, a spray separator placed in the grating zone, and a chamber for draining the working fluid.
Данный аппарат имеет следующие недостатки:This unit has the following disadvantages:
- в аппарате не обеспечивается возможность снижения и достижения требуемого значения относительной влажности обработанного газа;- the apparatus does not provide the ability to reduce and achieve the desired value of the relative humidity of the treated gas;
- не обеспечивается предотвращение замораживания аппарата в стояночном режиме при отрицательных температурах окружающего воздуха.- not prevented the freezing of the apparatus in the parking mode at low ambient temperatures.
- не предусмотрено раздельное удаление из аппарата отработанной рабочей жидкости, воды и выделенного твердого осадка (шлама);- not provided for separate removal from the apparatus of the spent working fluid, water and separated solid sludge (sludge);
- не предусмотрено поддержание оптимального уровня рабочей жидкости при периодическом сливе из аппарата воды и выгрузке шлама, а также при последующем их накоплении.- it is not envisaged to maintain the optimum level of the working fluid during periodic discharge from the water apparatus and unloading of sludge, as well as during their subsequent accumulation.
Задачей изобретения является создание способа комплексной обработки исходного газообразного топлива, например шахтного газа (ШГ) и попутного нефтяного газа (ПНГ), включающего его очистку и осушку, с получением на выходе кондиционного чистого осушенного топливного газа, пригодного для использования в энергетических и энерготехнологических производствах, в том числе в газопоршневых двигателях.The objective of the invention is to provide a method for the integrated processing of source gaseous fuels, such as mine gas (SHG) and associated petroleum gas (APG), including its purification and drying, with the output of the conditioned clean dried fuel gas, suitable for use in energy and energy production, including in gas engines.
Задача изобретения заключается также в создании установки, в которой обеспечивалось бы последовательное проведение всех этапов обработки (очистки и осушки) исходного газообразного топлива с получением конечного продукта в виде чистого осушенного топливного газа, пригодного для энергетических и энерготехнологических объектов.The objective of the invention is also to create an installation in which it would be possible to conduct sequentially all stages of processing (cleaning and drying) of the original gaseous fuel to obtain the final product in the form of clean, dried fuel gas, suitable for energy and energy technology facilities.
В соответствии с поставленными задачами разработан способ обработки газообразного топлива, согласно которому исходный газ, поступающий из шахты или из нефтяной скважины и содержащий твердые примеси и воду, предварительно охлаждают до температуры ниже точки росы с частичной конденсацией содержащихся в нем водяных паров, сепарируют основную часть воды, содержащейся в жидкой фазе в исходном газе, и влаги, сконденсировавшейся при охлаждении газа, после чего газ подают в комбинированный пенный аппарат, в котором последовательно промывают газ в пенном режиме рабочей жидкостью, не смешивающейся с водой и имеющей плотность ниже плотности воды, отделяют от брызг рабочей жидкости, уносимых с газом после его промывки, и нагревают газ до температуры не ниже значения, соответствующего требуемой относительной влажности газа, после чего очищенный и осушенный газ направляют к потребителю, а выделяющиеся из газа в процессе промывки и оседающие в нижней части пенного аппарата твердые примеси (шлам), а также воду, скапливающуюся благодаря большей плотности под слоем рабочей жидкости, периодически выводят из пенного аппарата.In accordance with the objectives, a method for processing gaseous fuels has been developed, according to which the source gas coming from a mine or from an oil well and containing solid impurities and water is pre-cooled to a temperature below the dew point with partial condensation of the water vapor contained in it, the main part of the water is separated contained in the liquid phase in the source gas, and moisture condensed during cooling of the gas, after which the gas is fed into the combined foam apparatus, in which g In the foam mode, the working fluid, which is not miscible with water and has a density lower than the density of water, is separated from the spray of working fluid carried away with the gas after washing it, and the gas is heated to a temperature not lower than the value corresponding to the required relative humidity of the gas, after which it is purified and dried gas is directed to the consumer, and solid impurities (sludge) released from the gas during the washing process and deposited in the lower part of the foam apparatus, as well as water that accumulates due to the higher density under the layer of the working fluid, iodicheski removed from the foam machine.
Предложенный способ характеризуется также тем, что для промывки ШГ в пенном аппарате в качестве рабочей жидкости предпочтительно используют керосин, а для промывки ПНГ - содержащийся в нем газовый конденсат. Выбор керосина и газового конденсата объясняется тем, что они удовлетворяют следующим обязательным для данного способа требованиям: керосин и газовый конденсат не смешиваются с водой, а плотность их значительно ниже плотности воды, благодаря чему происходит интенсивное расслоение этих сред; кроме того, керосин и газовый конденсат имеют низкую температуру замерзания; а цена их относительно невелика.The proposed method is also characterized in that kerosene is preferably used as the working fluid for washing the SH in the foam apparatus, and the gas condensate contained in it for washing the associated gas. The choice of kerosene and gas condensate is explained by the fact that they satisfy the following requirements for this method: kerosene and gas condensate do not mix with water, and their density is much lower than the density of water, due to which there is an intensive separation of these media; in addition, kerosene and gas condensate have a low freezing point; and their price is relatively low.
Для решения поставленных задач и реализации предложенного способа разработана также установка для очистки и осушки ШГ и ПНГ, которая содержит газоохладитель для предварительного охлаждения исходного газа с конденсацией части содержащихся в нем водяных паров, сепаратор для удаления из потока охлажденного газа основной части воды, содержащейся в жидкой фазе в исходном газе, и влаги, сконденсировавшейся при охлаждении газа, комбинированный пенный аппарат, обеспечивающий последовательно промывку в пенном режиме охлажденного газа рабочей жидкостью, не смешивающейся с водой и имеющей плотность ниже плотности воды, отделение от брызг, уносимых с газом после его промывки рабочей жидкостью, и последующий подогрев газа для снижения его относительной влажности, резервуар рабочей жидкости, а также линию подвода исходного газа к газоохладителю, линию подвода газа, охлажденного в газоохладителе, к входу пенного аппарата, линию подвода рабочей жидкости из резервуара к пенному аппарату с установленным на ней насосом и линию слива избытка рабочей жидкости из пенного аппарата в резервуар рабочей жидкости.To solve the tasks and implement the proposed method, a unit for cleaning and drying SHG and APG has also been developed, which contains a gas cooler for pre-cooling the source gas with condensation of part of the water vapor contained in it, a separator for removing the main part of water contained in liquid from the stream of chilled gas phase in the source gas, and moisture condensed during cooling of the gas, a combined foam apparatus that provides sequential washing in the foam mode of the cooled gas a liquid that is not miscible with water and has a density lower than the density of water, separation from sprays carried away with gas after washing it with a working fluid, and subsequent heating of the gas to reduce its relative humidity, a working fluid reservoir, as well as a line for supplying gas to the gas cooler, line supply of gas cooled in the gas cooler to the inlet of the foam apparatus, a line for supplying working fluid from the reservoir to the foam apparatus with a pump installed on it, and a line for draining excess working fluid from the foam apparatus in the cut boulevard of working fluid.
При этом в качестве газоохладителя целесообразно использование преимущественно аппарата воздушного охлаждения «газ-воздух» радиально-спирального типа, а теплообменная поверхность газоохладителя и сепарационное устройство размещены последовательно по потоку газа в одном корпусе, образуя совмещенный газоохладитель-сепаратор, а в нижней части корпуса предусмотрен слив воды, выделяемой в сепараторе из потока газа.In this case, it is advisable to use a radial-spiral type air-gas cooler mainly as a gas cooler, and the heat exchange surface of the gas cooler and the separation device are arranged sequentially along the gas flow in one housing, forming a combined gas cooler-separator, and a drain is provided in the lower part of the housing water released in the separator from the gas stream.
Входящий в состав установки пенный аппарат выполнен в виде вертикального сосуда, содержащего корпус с патрубками подвода и отвода газа, патрубками подвода и отвода рабочей жидкости, патрубком слива воды и патрубком с разгрузочным устройством для удаления шлама; вертикальную замкнутую перегородку, установленную внутри корпуса соосно с ним с образованием между ней и корпусом полости кольцеобразного канала для перелива рабочей жидкости и воды; блок решеток, горизонтально установленных внутри перегородки по ее высоте и закрепленных по периметру перегородки, с разделением внутреннего объема корпуса на надрешеточную и подрешеточную полости; газоподводящую трубу, проходящую вертикально вниз вдоль оси корпуса через все решетки; брызгоуловитель и подогреватель газа, установленные в надрешеточной полости последовательно по ходу потока очищенного газа, а подрешеточная полость состоит из трех зон, которые в соответствии с соотношением плотностей сред при работе установки заполняются последовательно сверху вниз рабочей жидкостью, водой и шламом.The foam apparatus included in the installation is made in the form of a vertical vessel containing a housing with gas supply and exhaust pipes, hydraulic fluid supply and removal pipes, a water drain pipe and a pipe with a discharge device for removing sludge; a closed vertical partition installed inside the housing coaxially with it with the formation of a ring-shaped channel between it and the body for overflow of working fluid and water; a block of gratings horizontally installed inside the partition along its height and fixed along the perimeter of the partition, with the division of the internal volume of the body into the sublattice and sublattice cavities; a gas supply pipe extending vertically down along the axis of the housing through all the grilles; a spray catcher and a gas heater installed in the oversize cavity sequentially along the stream of purified gas, and the sublattice cavity consists of three zones, which, in accordance with the ratio of the density of the media during installation, are filled sequentially from top to bottom with working fluid, water and sludge.
Кроме того, пенный аппарат дополнительно снабжен датчиком нижнего уровня рабочей жидкости, а на линии подвода рабочей жидкости от резервуара к пенному аппарату установлен регулятор расхода, управляемый по сигналам от датчика уровня и поддерживающий в пенном аппарате уровень рабочей жидкости, необходимый для сохранения стабильного пенного режима при периодическом сливе из аппарата воды и выгрузке шлама.In addition, the foam apparatus is additionally equipped with a sensor of the lower level of the working fluid, and a flow regulator is installed on the supply line of the working fluid from the reservoir to the foam apparatus, controlled by signals from the level sensor and maintaining the level of the working fluid in the foam apparatus, which is necessary to maintain a stable foam mode at periodic discharge from the water apparatus and discharge of sludge.
Кроме того, в зоне подрешеточной полости пенного аппарата, заполняемой водой, может быть дополнительно установлен водонагреватель, вводимый в действие в периоды стоянки и/или работы установки при отрицательных температурах окружающей среды.In addition, in the area of the sublattice cavity of the foam apparatus filled with water, a water heater can be additionally installed, which is put into operation during periods of parking and / or operation of the installation at negative ambient temperatures.
Ниже изобретение поясняется подробным описанием, чертежами и конкретным примером его использования.Below the invention is illustrated by a detailed description, drawings and a specific example of its use.
На фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема установки очистки и осушки шахтного газа, в которой реализуется предлагаемый способ;In FIG. 1 presents a schematic flow diagram of a plant for cleaning and drying mine gas, which implements the proposed method;
на фиг. 2 - входящий в состав установки и являющийся ее основной частью комбинированный пенный аппарат, продольный разрез.in FIG. 2 - a combined foam apparatus, a longitudinal section, which is part of the installation and is its main part.
Установка содержит:The installation contains:
- совмещенный газоохладитель-сепаратор 1 для предварительного охлаждения исходного газообразного топлива с конденсацией части содержащихся в нем водяных паров и удаления из потока охлажденного газа основной части воды, содержащейся в жидкой фазе в исходном газе, и влаги, сконденсировавшейся при охлаждении газа, причем теплообменная поверхность 2, охлаждаемая воздухом, и сепарирующее устройство 3 размещены последовательно по потоку газа в общем корпусе 4, а в нижней части корпуса 4 предусмотрен слив отделяемой воды;- combined gas cooler-
- комбинированный пенный аппарат 5, в котором осуществляются промывка охлажденного и частично осушенного газа в пенном режиме с использованием в качестве рабочей жидкости керосина, очистка газа от брызг керосина и подогрев газа до требуемой температуры, для чего в пенном аппарате 5 последовательно по потоку газа размещены пенообразующее устройство 6, брызгоотделитель 7 и подогреватель газа 8;- a combined
- резервуар 9 керосина;- a reservoir of 9 kerosene;
- линию 10 подвода исходного шахтного газа к газоохладителю-сепаратору 1;-
- линию 11 подвода охлажденного газа из газоохладителя-сепаратора 1 к пенообразующему устройству 6 пенного аппарата 5;-
- линию 12 с насосом 13 и регулятором расхода 14 подвода керосина из резервуара 9 в пенный аппарат 5;-
- датчик 15 уровня керосина в пенном аппарате 5;- a
- линию 16 с гидрозатвором 17 слива керосина из пенного аппарата 5 в резервуар 9.-
Если в пенном аппарате 5 поддерживается избыточное давление, то вместо гидрозатвора 17 на линии 16 следует устанавливать конденсатоотводчик (на чертеже не показан).If overpressure is maintained in the
Основной частью установки является комбинированный пенный аппарат 5, показанный на фиг.2.The main part of the installation is a combined
Пенный аппарат 5 содержит:
- вертикальный преимущественно цилиндрический корпус 18 с патрубками 19 и 20 соответственно подвода и отвода газа, патрубками 21 и 22 соответственно подвода и слива рабочей жидкости, патрубком 23 слива воды и патрубком 24 с разгрузочным устройством 25 для удаления шлама;- a predominantly vertical
- вертикальную замкнутую перегородку 26, установленную внутри корпуса 18 соосно с ним с образованием между ней и корпусом 18 полости кольцеобразного канала 27 для перелива рабочей жидкости и воды, и блок решеток 28, горизонтально установленных внутри перегородки 26 по ее высоте и закрепленных по периметру перегородки 26, с разделением внутреннего объема корпуса 18 на надрешеточную и подрешеточную полости, причем верхний торец перегородки 26 расположен выше верхней решетки 28 и служит его переливным порогом;- a vertical closed
- газоподводящую трубу 29, проходящую вертикально вниз вдоль оси корпуса через все решетки 28; при этом перегородка 26, блок перегородок 28 и газоподводящая труба 29 образуют пенообразующее устройство 6;-
- брызгоуловитель 7 и подогреватель газа 8, установленные в надрешеточной полости корпуса 18 последовательно по ходу потока очищенного газа, а подрешеточная полость корпуса 18 состоит из трех зон А, Б и В, которые в соответствии с соотношением плотностей сред при работе установки заполняются последовательно сверху вниз рабочей жидкостью (в рассматриваемом примере - керосином), водой и шламом, причем сборником шлама является нижняя часть корпуса 18, выполненная преимущественно в виде опрокинутого конуса 30;- a spray trap 7 and a
- датчик 15 уровня, обеспечивающий поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в аппарате воздействием на регулятор расхода 14 (см. фиг.1).-
В зоне Б подрешеточной полости пенного аппарата 5, заполняемой водой, может быть дополнительно установлен водонагреватель 31, вводимый в действие в периоды стоянки и/или работы установки при отрицательных температурах окружающей среды.In zone B of the sublattice cavity of the
Для заполнения резервуара 9 керосином предусмотрена линия 32, а для слива из резервуара 9 отработанного керосина - линия 33.A
Предлагаемый способ очистки и осушки ШГ и ПНГ и установка на его основе работают следующим образом.The proposed method of cleaning and drying SHG and APG and installation based on it work as follows.
Перед началом работы пенный аппарат 5 заполняют рабочей жидкостью (керосином) по уровню выше нижней решетки 28.Before starting work, the
Исходный газ, содержащий различные примеси (твердые частицы, воду и водяной пар), по линии 10 поступает в совмещенный газоохладитель-сепаратор 1, где охлаждается, отдавая тепло прокачиваемому через теплообменную поверхность 2 хладоносителю, в данном случае - воздуху, причем при охлаждении газа часть содержащегося в нем водяного пара конденсируется. Затем газ прокачивается через сепарационное устройство 3, расположенное в том же корпусе 4, где основная часть воды, содержащейся в жидкой фазе в исходном шахтном газе, и влаги, сконденсировавшейся при охлаждении газа, отделяется, стекает в нижнюю часть корпуса 4 и непрерывно (через конденсатоотводчик, не показанный на чертеже) или периодически выводится из аппарата. Освобожденный от значительной части воды охлажденный газ по линии 11 направляется через патрубок 19 и газоподводящую трубу 29 в подрешеточную полость пенного аппарата 5, захватывает керосин, поднимается вверх через решетки 28 внутри перегородки 26 и образует высокотурбулизированную газожидкостную смесь в виде подвижной нестабильной пены, в которой происходит очистка газа и другие массообменные процессы. При этом обеспечивается хороший контакт фаз между керосином и газом, а также между керосином и твердыми частицами, содержащимися в газе. Над верхней решеткой 28 пена перетекает через порог, образуемый верхним торцом перегородки 26, и попадает в кольцеобразный канал 27, где разрушается. Газовая фаза поднимается вверх и попадает в надрешеточную полость, откуда, пройдя через брызгоотделитель 7, поступает в подогреватель 8, в котором нагревается до температуры не ниже значения, соответствующего требуемой относительной влажности газа, после чего очищенный и осушенный газ через патрубок 20 направляется к потребителю, а керосин вместе с примесями, выделенными из газа в процессе промывки, через кольцевой канал 27 стекает в подрешеточную полость. Здесь, благодаря различным значениям плотности сред, происходит их расслоение, причем твердые частицы (шлам) собираются в нижней части (в зоне А), вода - в средней части (в зоне Б), а керосин - над водой (в зоне В) пенного аппарата 5.The source gas containing various impurities (solid particles, water and water vapor), through
Непрерывная циркуляция керосина в пенном аппарате 5 обеспечивается благодаря кинетической энергии потока обрабатываемого газа.The continuous circulation of kerosene in the
Накапливающиеся в подрешеточной полости вода и шлам периодически выводятся из пенного аппарата 5. В процессе накопления этих продуктов постоянный уровень керосина в пенном аппарате 5 поддерживается благодаря тому, что излишек керосина сливается из аппарата в резервуар 9 по линии 16, снабженной гидрозатвором 17 (или конденсатоотводчиком). Для того чтобы в процессе слива воды и выгрузки шлама уровень керосина в аппарате сохранялся на необходимом уровне, осуществляется подпитка аппарата из резервуара 9 насосом 13 по линии 12 через установленный на ней регулятор расхода 14, управляемый датчиком уровня 15.Water and sludge accumulated in the sublattice cavity are periodically removed from the
В периоды стоянки и/или работы установки при отрицательных температурах окружающей среды, для предотвращения замерзания воды, накапливаемой в пенном аппарате 5, может вводиться в действие нагреватель 31, размещенный в зоне Б подрешеточной полости пенного аппарата 5.During periods of parking and / or operation of the installation at negative ambient temperatures, to prevent freezing of the water accumulated in the
Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention
Для обеспечения работы газопоршневого двигателя необходимо обеспечить очистку и осушку 6000 нм3/ч ШГ. Относительная влажность кондиционного топливного газа, получаемого в результате обработки, должна быть не более 80%. Состав исходного ШГ (округленно), мольн.%: CH4 - 50,0; N2 -33,0; O2 - 8,5; H2O - 7,5; прочие примеси (газы и твердые частицы). Температура газа на входе в установку - 45°С, относительная влажность - 100%. Исходный ШГ подают в газоохладитель-сепаратор, в котором в качестве охлаждающей среды используют воздух. Газ охлаждают до температуры 25°С, после чего освобождают в сепараторе от капельной влаги. Относительная влажность газа за газоохладителем-сепаратором сохраняется 100%. Затем газ пропускают через пенный аппарат с керосином в качестве рабочей жидкости, где газ сначала очищают от твердых примесей, после чего в брызгоотделителе освобождают от уносимых капель керосина, а в радиально-спиральном нагревателе с теплофикационной водой с температурой на входе 70% в качестве греющей среды повышают температуру очищенного газа на 10-15°С, снижая тем самым относительную влажность полученного топливного газа со 100 до 70-75%. Тем самым обеспечивается выполнение требования по относительной влажности получаемого топливного газа не более 80% даже при некотором подохлаждении газа на тракте от описываемой установки до конечного потребителя.To ensure the operation of the gas piston engine, it is necessary to provide cleaning and drying of 6000 nm 3 / h SHG. The relative humidity of the conditioned fuel gas resulting from the treatment should be no more than 80%. The composition of the original GH (rounded), mol.%: CH 4 - 50.0; N 2 -33.0; O 2 is 8.5; H 2 O - 7.5; other impurities (gases and solid particles). The gas temperature at the inlet to the installation is 45 ° C, relative humidity is 100%. The initial SHG is fed to a gas cooler-separator, in which air is used as a cooling medium. The gas is cooled to a temperature of 25 ° C, and then released in the separator from drip moisture. The relative humidity of the gas behind the gas cooler-separator is maintained 100%. Then, the gas is passed through a foam apparatus with kerosene as a working fluid, where the gas is first cleaned of solid impurities, after which they are freed of droplets of kerosene in a spray separator, and in a radial-spiral heater with heating water with an inlet temperature of 70% as a heating medium increase the temperature of the purified gas by 10-15 ° C, thereby reducing the relative humidity of the resulting fuel gas from 100 to 70-75%. This ensures that the requirement for relative humidity of the resulting fuel gas is not more than 80%, even with some cooling of the gas in the path from the described installation to the end user.
Преимущества данного способа и установки для его осуществления:The advantages of this method and installation for its implementation:
1. Предлагаемый способ обеспечивает комплексную обработку исходного газа, включающую его очистку и осушку, с получением на выходе кондиционного чистого осушенного топливного газа, пригодного для использования в энергетических и энерготехнологических производствах, в том числе в газопоршневых двигателях.1. The proposed method provides a comprehensive treatment of the source gas, including its purification and drying, with the output of the conditional clean dried fuel gas, suitable for use in energy and energy technology industries, including piston engines.
2. В разработанной установке обеспечивается последовательное проведение всех этапов обработки (очистки и осушки) исходного газа с получением конечного продукта в виде чистого осушенного топливного газа.2. In the developed installation, it is ensured that all stages of the processing (purification and drying) of the source gas are sequentially obtained to obtain the final product in the form of pure, dried fuel gas.
3. Благодаря использованию рабочей жидкости, не смешивающейся с водой и имеющей плотность меньше плотности воды, обеспечивается возможность раздельного вывода рабочей жидкости и воды из установки, а также длительный цикл использования в установке одной заправки рабочей жидкости.3. Thanks to the use of a working fluid that is not miscible with water and has a density lower than the density of water, it is possible to separately remove the working fluid and water from the installation, as well as a long cycle of using one filling of the working fluid in the installation.
4. Обеспечивается поддержание оптимального уровня рабочей жидкости в пенном аппарате на различных этапах работы установки - как в периоды накопления в пенном аппарате шлама и воды, а также при сливе воды и выгрузке шлама.4. It is ensured that the optimum level of the working fluid in the foam apparatus is maintained at various stages of the installation operation — both during periods of accumulation of sludge and water in the foam apparatus, as well as during water discharge and discharge of sludge.
5. Предотвращается замерзание воды в периоды стоянки и/или работы установки при отрицательных температурах окружающей среды.5. Prevents freezing of water during periods of parking and / or operation of the installation at negative ambient temperatures.
6. Конструкция составных частей установки достаточно проста.6. The design of the components of the installation is quite simple.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013122383/05A RU2535695C1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013122383/05A RU2535695C1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013122383A RU2013122383A (en) | 2014-11-27 |
| RU2535695C1 true RU2535695C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013122383/05A RU2535695C1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2535695C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584287C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) | Generator gas treatment plant |
| RU2623252C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-06-23 | Дмитрий Львович Астановский | Foam mass-transfer and heat exchange unit |
| CN109442809A (en) * | 2018-10-25 | 2019-03-08 | 广州科奥版权服务有限公司 | A kind of dry evaporator that the expanding foam removal for Water Cooled Centrifugal Machine group is dredged |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU305896A1 (en) * | Р. Мухутдинов, М. Н. Ягудин, А. Н. Кузнецов, В. Б. Нестеренко, Л. А. Шилов, А. П. Литвин, И. Турецкий , С. Н. Сид ков | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE | ||
| US3338566A (en) * | 1962-12-29 | 1967-08-29 | Counter Current Op | Gas-liquid contact column apparatus |
| SU1408152A1 (en) * | 1986-07-15 | 1988-07-07 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Boiler plant |
| RU2079344C1 (en) * | 1995-03-06 | 1997-05-20 | Дмитрий Львович Астановский | Apparatus for gasses purification (versions) |
| RU2345813C1 (en) * | 2007-04-25 | 2009-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") | Heat-and-mass exchanger |
-
2013
- 2013-05-15 RU RU2013122383/05A patent/RU2535695C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU305896A1 (en) * | Р. Мухутдинов, М. Н. Ягудин, А. Н. Кузнецов, В. Б. Нестеренко, Л. А. Шилов, А. П. Литвин, И. Турецкий , С. Н. Сид ков | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE | ||
| US3338566A (en) * | 1962-12-29 | 1967-08-29 | Counter Current Op | Gas-liquid contact column apparatus |
| SU1408152A1 (en) * | 1986-07-15 | 1988-07-07 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Boiler plant |
| RU2079344C1 (en) * | 1995-03-06 | 1997-05-20 | Дмитрий Львович Астановский | Apparatus for gasses purification (versions) |
| RU2345813C1 (en) * | 2007-04-25 | 2009-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") | Heat-and-mass exchanger |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Позин М.Е., Тарат Э.Я. Пенные газоочистители, теплообменники и обсорберы. - Л.: Госхимиздат, 1959, с. 51. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584287C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) | Generator gas treatment plant |
| RU2623252C1 (en) * | 2016-07-04 | 2017-06-23 | Дмитрий Львович Астановский | Foam mass-transfer and heat exchange unit |
| CN109442809A (en) * | 2018-10-25 | 2019-03-08 | 广州科奥版权服务有限公司 | A kind of dry evaporator that the expanding foam removal for Water Cooled Centrifugal Machine group is dredged |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013122383A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2859935A1 (en) | Method and apparatus for wet desulfurization spray towers | |
| RU2650967C1 (en) | Method for purifying gases and device therefor | |
| TW201414534A (en) | Desulphurization and cooling of process gas | |
| JPWO2018190104A1 (en) | Apparatus and method for recovering carbon dioxide in flue gas | |
| RU2381822C1 (en) | Hydrocarbon gas treatment plant | |
| RU2535695C1 (en) | Method of cleaning and drying of colliery gas and associated petroleum gas and unit for its implementation | |
| US3527026A (en) | Apparatus for treating a gas to remove impurities therefrom | |
| KR20200020348A (en) | Wet ane cooling type gas cleaning apparatus | |
| CN207462990U (en) | It is desorbed the recycling of steam organic matter and fixed gas purifying integration device | |
| RU2584287C1 (en) | Generator gas treatment plant | |
| CN203155019U (en) | Exhaust gas purifier | |
| RU2472570C1 (en) | Gas separator | |
| RU2452556C1 (en) | Plant for hydrocarbon vapors recovery | |
| CN209501281U (en) | The processing unit and coal-fired flue-gas processing system of condensable particulate matter and moisture in flue gas | |
| KR100287970B1 (en) | Complex cleaning and water treatment device for pollutant gas purification | |
| RU174061U1 (en) | Device for wet cleaning of hot flue gases | |
| RU2477648C2 (en) | Method and device for complete recovery of flue gases | |
| RU2808683C1 (en) | Engine exhaust gas purification system for autonomous power plant operating in closed cycle | |
| CN211936332U (en) | Water washing tower for oily sludge treatment process | |
| RU2623252C1 (en) | Foam mass-transfer and heat exchange unit | |
| RU79976U1 (en) | INDUSTRIAL TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR THE PROCESSING AND DISPOSAL OF OIL-CONTAINING WASTE | |
| CN206355821U (en) | In incinerator chilling and scrubbing tower | |
| KR101745908B1 (en) | Scrubber | |
| RU2144840C1 (en) | Evaporator-condenser unit | |
| CN203256226U (en) | In-furnace coal gangue hot waste gas humidifying dehydration device |