气体净化方法技术

本发明专利技术涉及用于实施气液系统热质交换过程的方法，包括空气调节和干燥，以及通过去除气体中的其他气体、液体整体和分散的固体微粒等杂质对气体进行净化。本发明专利技术可用于空气调节系统、气体排放的净化、以及天然石油气或相关石油气使用或运输前的处理(干燥，去除高碳水化合物、硫化氢和二氧化碳等)。本发明专利技术旨在开发一种简单、有效和可靠地去除气体中气体、液体和固体杂质的方法，以减少设备的物料消耗和运行成本。该发明专利技术的实质是将待净化冷却至低于气流露点温度的气流形成的冷凝液用作冷传热流体，在气体净化过程中与气流直接接触。该过程包括冷却气流、形成冷凝液和分离该冷凝液以及所吸收的气体和机械杂质。在待分离气体和冷却的冷凝液发生作用前，通入之前获得的部分未冷却冷凝液，以利用蒸汽使液相饱和，从而增加液体或固体微粒上的冷凝液，提高分离效率。气体净化分阶段实施，以在各阶段分离液相的一个或一组成分。本发明专利技术的优点包括简化气体净化过程，减少能量消耗和加工设备的金属消耗，提高气体中固体杂质净化的效率，通过调节温度和注入的冷凝液量实现净化过程参数(如，去除的蒸汽、分散气体和吸收气体量)的精确维护和自动化，与通过气体节流进行冷却不同，本发明专利技术通过使用一个外部冷却源来降低气体温度，从而避免净化过程中出现大量气流压力损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本专利技术用于气液系统的热质交换过程，包括空气调节和干燥，以及通过去除气体 中的其他气体、液体蒸汽和分散的固体微粒等杂质对气体进行净化。本专利技术可用于空气调 节系统、气体排放的净化、以及天然石油气或相关石油气使用或运输前的处理（干燥、去除 高碳水化合物、硫化氢和二氧化碳等）。本专利技术可用于油气加工、热力工程、冶金工业、化学 行业、建筑行业和其他工业分支。 已知的石油气脱水方法在于将冷却的气流通入浓度为70-80%的乙二醇水溶液 (作为水合物抑制剂）（西西伯利亚气体加工厂干燥气体装置运行分析。Pluzhnikov G.S。 石油气净化干燥和设备防腐。（科学论文集）。莫斯科，VNII0ENG(俄罗斯国家油气行业组 织、管理和经济性研宄院），1984)。大部分水蒸气在气体冷却后发生冷凝，导致气体的水蒸 气含量大大减少（根据冷却温度的不同，减少幅度为30-200倍）。水溶液和丙烷制冷剂分 别以均匀分散的状态直接注入热交换器的管板和管侧。 本方法的缺点包括加工过程复杂。此外，乙二醇溶液膜与热交换器的冷凝和固体 分离壁发生热阻，导致热交换效率低下，进而使气体无法充分干燥和冷却。 已知的气体冷凝液净化方法包括气体冷凝液吸收，利用涡流管对气流进行涡流处 理。同时在涡流管中对吸收剂进行冷凝，以及净化后的气体处理和冷凝。液体吸收在低压 条件下进行，气体冷凝液产生的富化气流分成两股，其中一股气流在涡流管中进行涡流处 理，同时进行过冷却、净化和净化气体处理。另一股气流进行冷却和分离，分离的气流通入 普通净化气流（RU No. 2179880专利描述"和其实施装置"。Malyshev A.I.; Mokshin V. I. ;Malysheva Ε· A.，等，LUKOIL-PERM ZA0(CJSC)27. 02. 2002) 〇 本方法的缺陷是，为了实现本过程，需要消耗大量能量以产生高压差和速度。对分 离的气流进行冷凝需要特定条件（过度饱和，使用冷凝中心等），而这些条件会降低气体净 化效率，并增加加工时间。 与拟定的最为接近的（现有技术）是一种气体处理方法。（作者证书 号 3520941972 年 9 月 21 日，Bull. 28 号· N. V. Tsarenko, V. M. Minakovsky，V. A. Antonenko. 气体处理方法）。本方法通过冷却和干燥进行气体处理，当气体通过可与液体混合的固体微 粒伪液化层时，去除气体中的液体蒸汽，其中固体微粒的温度始终低于液体的凝固温度。 现有技术的缺陷包括复杂的加工、自动化和控制过程。此外，中间冷却剂以固体形 式存在，难以冷却、定量和处理。 本专利技术旨在提供一种简单、有效和可靠地去除气体中气体、液体和固体杂质的方 法，以减少设备的物料消耗和运行成本。 为此，在包括冷却气流、形成冷凝液和分离该冷凝液以及所吸收的气体和机械杂 质的气体净化过程中，将待净化冷却至低于气流露点温度的气流形成的冷凝液用作冷传热 流体。在待分离气体和冷却的冷凝液发生作用前，通入之前获得的部分未冷却冷凝液，以利 用蒸汽使液相饱和，从而增加液体或固体微粒上的冷凝液，提高分离效率。为了实现特定理 化属性，向用作传热流体的冷凝液加入不同成分。气体净化分阶段实施，以在各阶段分离液 相的一个或一组成分。 本方法实施过程如下。 待净化气体和冷却的冷凝液通入一个混合器1(见图1)，其中气流之间发生热质 传递。由于该相互作用，待净化气体冷却至气体成分的过度饱和条件，气体杂质在冷凝液表 面凝结。然后，气流在一个分离器2中与滴入的液体分离，气流可在加热器3中加热（例如， 加热至起始温度），以纯净形式送至目的地。由起始冷却液、凝结的蒸汽和吸收的气体杂质 组成的液体混合物在一个分离器2中与气流分离，流入储液器4,在冷藏器5中（通过外部 冷却源）冷却，重新回到过程之初与气流进行相互作用。多余的冷却液从储液器4中移除， 送至目的地或进行加工和处理。气体净化和冷凝液分离过程是一个连续闭合的循环。 在与气流相互作用的过程中，冷凝液成为截留蒸汽杂质的冷凝中心，有助于通过 减少冷凝中心的形成时间加快过程。 冷凝液是一种以物理方式吸收其他气体杂质的吸收剂，从待净化气流中提取成 分，其中成分的露点（或冷凝温度）显著低于加工温度。该过程由于亨利定律的分布系数 的减小而得到加快，该定律描述了在气体平衡浓度和低温条件下液体吸收的成分含量。该 过程增加了液体吸收的成分含量，进而增加该成分从气相的提取量。 该过程还使固体杂质截留在气流中。由于微粒的惯力和湍流扩散，固体杂质在冷 凝液与待净化气体相互作用过程中沉降在液体表面。固体杂质的去除过程因冷凝过程而加 快，其中粉尘微粒也成为截留蒸汽的冷凝中心。此外，在固体微粒截留后的相互作用过程 中，起始液体的表面被凝结的蒸汽改变，从而增强气体的固体微粒净化过程。在从气体中去 除固体微粒的过程中，含有在与气流分离过程中截留的固体微粒的液体也与固体分离。 为增加在待净化气体和冷却的冷凝液相互作用过程凝结的蒸汽含量（如在给定 条件下可行），之前分离的部分冷凝液在冷却前与气流进行混合。增加气体中的蒸汽量可增 加冷却过程中固体和液体杂质表面的凝结量（去除的热量不变），从而借助微粒惯性较大 的特性提高截留微粒的分离效率。 如果液相的理化属性无法保证在加工条件下（高粘度、腐蚀活性、杂质气相改变、 固相分离等）与气相进行有效的相互作用，则通过向冷凝液中加入不同成分来提供所需属 性。 为了将得到的冷凝液分离成多个成分，气体净化过程分阶段实施。根据待净化气 流成分的冷凝液形成条件，各阶段的加工条件有所不同（包括温度和压力）。在每个阶段， 分离并再次用于与气流相互作用的冷凝液的组成依据加工条件而定。 所述的的实施借助图1的方案得到阐述。 本方法的一个实施例由从空气中分离水蒸气的过程（湿润空气的干燥和冷却）展 不O 起始条件如下：进气温度35°C、湿度40%、含湿量13,89g/kg、露点温度19,35°C。 出气温度17°C、湿度80%、含湿量9, 25g/kg。耗气量为500kg/hr (435m3/h)，冷凝液供应温 度为8, 52°C。热损失忽略不计，气液作用效率为100%。 该实施例的图示参见I-d Ramzin图，图2,加工过程起始、中间和最终阶段的湿空 气状态参数见下表。 空气与冷却的冷凝液（水）的相互作用按照I-Ia-II-III方案进行。起始条件对 应点I。空气在起始条件下流入混合器1(图1)，与冷却的冷凝液相互作用。该相互作用后 的条件对应点π。中途在混合器中空气和冷却的冷凝液的相互作用对应点Ia(方案中未 显示），其中空气冷却至露点温度。由于冷凝液温度低于露点，一般不发生冷凝液向气相的 转化。因此，在该反应过程中仅发生气体冷却至露点，空气冷却和水蒸气凝结同时发生。此 夕卜，当所需含湿量参数得到满足（点Π )，气流从液相分离，必要时加热（点III)，送至目的 地。【主权项】1. 一种，包括冷却气流、形成冷凝液和分离该冷凝液w及所吸收的气体 和机械杂质，，其特征在于，将待净化冷却至低于气流露点温度的气流形成的冷凝液用作冷 传热流体，与气流直接接触。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体净化方法，包括冷却气流、形成冷凝液和分离该冷凝液以及所吸收的气体和机械杂质，，其特征在于，将待净化冷却至低于气流露点温度的气流形成的冷凝液用作冷传热流体，与气流直接接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉菲克·奈尔洛维奇·哈密杜林，
申请(专利权)人：拉菲克·奈尔洛维奇·哈密杜林，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU