177012. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kondenzált és/vagy kondenzálható komponensek leválasztására gáz-folyadék vagy gázelegyből, pl.földgázból víz és gazolin szétválasztására
3 177012 4 hogy az elegyet örvény kamrában _ expandáltatjuk, centrifugális erő és Ranque—Hilsdí örvényeffektus együttes alkalmazásával az örvénytérből „hideg” és „meleg” gázáramok egyidejű elvezetését foganatosítjuk, miközben a nyers földgáz örvénytérbe ve- 5 zetett - adott esetben hőszabályozott - elegye és a „meleg” gázáram nyomásának arányát célszerűen 1,7:7 közöttire állítjuk be és az örvény téren kívül, az örvénytérbe vezetett elegyet előnyösen a „hideg” gázárammal hűtjük. A találmány meghatá- 10 rozója továbbá az, hogy az örvénytérből csak olyan folyadékáramot vezetünk el frakcionált termékként, amelynek hőmérséklete és összetétele különbözik az örvénytérből kijutó gázáram(ok) hőmérsékletétől és összetételétől. 15 A találmány szerinti eljárás során az örvényhatást, a centrifugális erőteret és az expanziót együttesen alkalmazzuk, megfelelő kombinációban. Ily módon a kondenzálható komponenseket tartalmazó 20 nyers gázelegyből és lehűlés és az elegy parciális kondenzációjának eredményeként az egyes komponenseket szétválasztjuk. A kondenzáció mértékének és a komponensek szétválasztási szelektivitásának növelésére a folyamat során keletkezett konden- 25 zátum egy részét magasabb hőmérsékleten vezetjük el, aminek következtében a tovább expandáló gáz-, vagy gáz-folyadék-elegy hőt ad le, alacsonyabb hőmérsékletűvé válván további kondenzátumot nyerhetünk. Az elszívott, folyadékban dús 30 részáramok hőmérséklete a mindenkori termodinamikai viszonyok és áramlási jellemzők függvénye. Az eljárás foganatosítása célszerűen örvénykamra alkalmazásával valósítható meg. Azáltal, hogy a kondenzálható komponenseket tartalmazó nyers 35 gázelegyet megfelelő módon vezetjük az örvénykamrába, perdületet idézünk elő, amelynek következtében fellépő centrifugális erőtér hatására a gázelegy alacsonyabb fajsúlyú komponensei az elméleti forgástengely közelében, míg a nagyobb faj- 40 súlyú komponensek a fal környezetében rendeződnek el, így parciálisán szétválaszthatok. Az örvényjelenség egyebekben erős hőmérsékletkülönbség-, emellett nyomáskülönbség-, fenntartására is alkalmas, ily módon fokozhatjuk a szelektivitás 45 mértékét. A továbbiakban a találmány szerinti eljárás példakénti megvalósítását folyamatábra segítségével mutatjuk be. Az 1 bemenő vezeték a beáramló nyers gázt a 50 4 örvénykamrából elvezetett „hideg” gázáramrésszel még a 4 örvénykamrába való bevezetés előtt a 2 hőcserélőben hűtjük. A hideg gázáramrész mennyiségét és ezzel a;- ax hőmérsékletét a 4 örvénykamra „meleg” gszu.am- 5S rész áramlásába iktatott 15 szabályozó szerelvény segítségével állíthatjuk be, mely a gyakorlatban rendszerint közvetlenül a 4 örvénykamrába szerelt kúpos szelep, mely kúp egytengelyű a 4 örvénykamrával. A meleg gázáramrészt a 6 meleg gázáram 60 vezetéken át vezetjük el. Ez a kapcsolás eredményesen hasznosítja az örvényeffektust és biztosítja az elegy hűtését és parciális kondenzációját még akkor is, ha fojtásos expanzió során az gázelegy hűlése kismértékű, vagy g5 történetesen nincs hőmérsékletváltozás, esetleg a hőmérséklet emelkedik. A 7 perifériamenti vezetéken át a 13 alsó szabályozó szerelvénnyel szabályozott, folyadékban dús részáram hőmérséklete nagyobb, mint a 8 tengelymenti térhez csatlakozó vezetéken és a 14 felső szabályozó szerelvényen át elvezetett, folyadékot tartalmazó részáram. A folyadékfázist vagy fázisokat a 10 folyadékfázis csővezetéken vezetjük el. A 11 kondenzátummentes gázelvezető csővezetékben a kondenzátummentes, illékonyabb komponensekben feldúsult áramot vezetjük el. Mérsékelt expanzióviszonyoknál nincs különösebb jelentősége a folyadékrészáramok további szétválasztásának. Ugyanis amikor a 4 örvénykamrába torkolló 3 belépő csővezetéken át a 4 örvénykamrába bevezetett gáz-, vagy gáz-folyadék•elegy és az 5 hideg gázáram vezetéken kivezetett gáz nyomásának aránya alig haladja meg az egydimenziós áramlás kritikus nyomásviszonyát (értéke földgáznál a tapasztalat szerint 1,7—2,3 közötti tartományba’ esik), akkor a folyadék-részáramok folyadékhőmérséklet-különbsége kicsiny. Ebben az esetben a folyamatábra szerint a 7 perifériamenti vezeték és a 8 tengelymenti térhez csatlakozó vezetékekben elszívott részáramokat egyesítjük és a 9 szeparátor előtti vezetéken át a 12 szeparátorba vezetjük. A folyadékkal elszívott gáz a 12 szeparátorban kiválik. Innen a kivált gázt a 4 örvénykamrából kilépő 5 hideg gázáram vezetéken át kivezetett hideg gázáramrészhez vezetjük. A 12 szeparátorból elvezetett gázáramrész tömege elhanyagolható az 5 hideg gázáram vezetéken áramló gázáramrészhez viszonyítva. Nagy expanzióviszony esetén célszerűen a 4 orvénykamra belépésekor a 7 perifériamenti vezetéken át elvezetett folyadékot, valamint a 8 tengelymenti térhez csatlakozó vezetéken elvezetett folyadékot külön-külön edénybe vezetjük, lényegében lehetséges az elkülönített feldolgozás is. A találmány szerinti eljárás előnyösen földgázból történő víz és gazolin leválasztására alkalmas. Ebben az esetben a 4 örvénykamra előtti nyomást 10,5 MPa és 2,9 MPa közötti értékek tartományában változtatjuk, az expanzió utáni nyomás pedig 1,6 MPa körüli értékre választandó. Érdemi hőmérséklet-inhomogenitást akkor lehetett megvalósítani, ha az az expanzió viszonyszáma 2,1-nél nagyobb volt, ugyanakkor a 4 örvénykamrából elvezetett hideg gázáramrész és a 4 örvénykamrába bevezetett nyers elegy tömegarányainak viszonya 3,7-nel kisebb volt. Nincs azonban elvi akadálya annak, hogy a fent megjelölt példakénti értékektől egy másik berendezés megválasztásával eltéijünk, amikor is kisebb expanzióviszony mellett is megvalósítható a különböző hőmérsékletű folyadék részáramok elkülönítése. A találmány szerinti eljárás előnyei abban foglalhatók össze, hogy a hatékony folyadékelkülönítés terméktöbbletet és/vagy a komponensek szelektívebb szétválasztását eredményezi, ugyanakkor a szétválasztás megvalósításához nincs szükség külső 2
