(11) | 020177 (13) B1 |
    Разделы: A B C D E F G H  |
(21) | 201170870 |
(22) | 2009.12.18 |
(51) | B01D 45/16 (2006.01)
B01D 53/00 (2006.01)
B01D 53/24 (2006.01)
C01B 31/22 (2006.01)
C10L 3/10 (2006.01)
F25J 3/06 (2006.01) |
(31) | PCT/NL2008/050838; PCT/NL2009/050388 |
(32) | 2008.12.22; 2009.07.01 |
(33) | NL |
(43) | 2012.02.28 |
(86) | PCT/NL2009/050781 |
(87) | WO 2010/074565 2010.07.01 |
(71) | (73) ТВИСТЕР Б.В. (NL) |
(72) | Праст Барт, Лангерак Якоб Арие Корнелис, Беттинг Марко, Тьенк Виллинк Корнелис Антони (NL) |
(74) | Медведев В.Н. (RU) |
(54) | СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ |
(57) 1. Способ удаления диоксида углерода из потока текучей среды посредством устройства для разделения текучей среды, включающего в себя
циклонный сепаратор (1) текучей среды, содержащий горловую часть, расположенную между сужающейся секцией для приема текучей среды и расширяющейся секцией для выпуска текучей среды, и узел для создания завихрений, выполненный с возможностью создания вихревого движения текучей среды, содержащей диоксид углерода, внутри по меньшей мере части циклонного сепаратора текучей среды, причем сужающаяся секция для приема текучей среды содержит первый впускной канал для компонентов текучей среды, а расширяющаяся секция для выпуска текучей среды содержит первый выпускной канал для текучей среды, обедненной диоксидом углерода, и второй выпускной канал для текучей среды, обогащенной диоксидом углерода;
разделительный резервуар (21), имеющий первую секцию, соединенную со сборным резервуаром (23), причем первая секция снабжена вторым впускным каналом, соединенным с указанным вторым выпускным каналом циклонного сепаратора текучей среды, причем сборный резервуар снабжен третьим выпускным каналом для затвердевшего диоксида углерода, при этом разделительный резервуар функционирует при комбинации давления и температуры, которая находится на или вблизи межфазной границы между областью сосуществования пар/жидкость/твердая фаза для природного газа, содержащего диоксид углерода (область IVb на фиг. 3а и 3b), и областью сосуществования пар/твердая фаза для природного газа, содержащего диоксид углерода (область IVa на фиг. 3а и 3b);
в котором
подготавливают поток текучей среды в впускной канал, причем поток текучей среды содержит диоксид углерода;
придают вихревое движение потоку текучей среды таким образом, чтобы стимулировать отвод по меньшей мере одного компонента из сконденсированных компонентов и отвержденных компонентов в потоке текучей среды в нижнем течении узла для создания завихрений и для образования выходящего потока текучей среды;
расширяют вихревой поток текучей среды таким образом, чтобы сформировать компоненты сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии в указанном потоке текучей среды и стимулировать отвод указанных компонентов сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии под влиянием вихревого движения;
извлекают выходящий поток текучей среды, содержащий указанные компоненты сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии, из циклонного сепаратора текучей среды через второй выпускной канал;
подают извлеченный выходящий поток текучей среды в качестве смеси в разделительный резервуар через второй впускной канал;
направляют указанную смесь через первую секцию разделительного резервуара к сборному резервуару при одновременном обеспечении условий обработки в первой секции таким образом, что затвердевший диоксид углерода образуется из указанных компонентов сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии;
формируют слой затвердевшего диоксида углерода на стороне подачи (42) перфорированного экрана (40), расположенного в сборном резервуаре (23) и содержащего отверстия (41), вытянутые к стороне отбора (43);
обеспечивают такие условия температуры и давления на стороне отбора (43) перфорированного экрана (40), чтобы отделять плавлением диоксид углерода от слоя и собирать расплавленный диоксид углерода через отверстия (41) на стороне отбора (43).
2. Способ по п.1, в котором сторона отбора (43) функционирует при комбинации температуры и давления, для которой диоксид углерода является жидкостью.
3. Способ по п.2, в котором комбинация температуры и давления, для которой диоксид углерода является жидкостью, выбрана из интервала 10-18 бар (1,0-1,8 МПа) и -55-0°C.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором сторона подачи (42) функционирует при первом давлении, а сторона отбора (43) функционирует при втором давлении, причем данное второе давление равно или ниже, чем первое давление.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором разделительный резервуар (21) функционирует при давлении в интервале 5-25 бар (0,5-2,5 МПа) и температурном интервале -(70-90)°C.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором отверстия (41) имеют входной размер (D42) на стороне подачи (42), который больше, чем выходной размер (D43) на стороне отбора (43).
7. Способ по п.6, в котором выходной размер (D43) равен или меньше среднего размера зерен затвердевшего диоксида углерода.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором извлеченный выходящий поток текучей среды подают в разделительный резервуар (21) тангенциально к периметру первой секции (22), так что в первой секции (22) образуется вращательный поток.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первая секция (22) разделительного резервуара также снабжена пятым выпускным каналом (29), причем газообразные компоненты, обедненные диоксидом углерода, извлекают через пятый выпускной канал (29).
10. Способ по п.9, в котором пятый выпускной канал образован разгрузочной насадкой, содержащей, по существу, вертикальную трубу, вытянутую в первую секцию через верхнюю часть первой секции в нижнем направлении, при этом нижний конец трубы находится ниже в вертикальном направлении, чем второй впускной канал.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором конический гаситель турбулентности (30) размещают между первой секцией и сборным резервуаром (23).
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором сборный резервуар также снабжен четвертым выпускным каналом (26), причем углеводородные жидкие компоненты извлекают через четвертый выпускной канал (26).
13. Способ по п.12, в котором углеводородные жидкие компоненты через четвертый выпускной канал (26) возвращают в циклонный сепаратор текучей среды.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором разделительный резервуар также содержит охлаждающий узел, выполненный с возможностью обеспечения в нем заданных температурных условий, причем температурные условия обеспечивают затвердевание текучей среды, обогащенной диоксидом углерода.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором поток текучей среды содержит молярную концентрацию диоксида углерода более чем 10%.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором расширение вихревого потока текучей среды является таким, что вихревой поток текучей среды достигает сверхзвуковой скорости.
17. Способ по п.16, в котором расширение является также таким, что достигается температура ниже 200 К.
18. Способ по п.16 или 17, в котором расширение является также таким, что достигается давление ниже 50% от давления в первом впускном канале циклонного сепаратора текучей среды.
19. Устройство для разделения текучей среды, которое удаляет диоксид углерода из потока текучей среды, включающее в себя
циклонный сепаратор (1) текучей среды, содержащий горловую часть (4), расположенную между сужающейся секцией для приема текучей среды и расширяющейся секцией для выпуска текучей среды, и узел для создания завихрений, выполненный с возможностью создания вихревого движения текучей среды, содержащей диоксид углерода, внутри по меньшей мере части сепаратора, причем сужающаяся секция для приема текучей среды содержит первый впускной канал для компонентов текучей среды и расширяющаяся секция для выпуска текучей среды содержит первый выпускной канал для текучей среды, обедненной диоксидом углерода, и второй выпускной канал для текучей среды, обогащенной диоксидом углерода;
разделительный резервуар (21), имеющий первую секцию, соединенную со сборным резервуаром, причем секция снабжена вторым впускным каналом, соединенным со вторым выпускным каналом циклонного сепаратора текучей среды, при этом сборный резервуар снабжен третьим выпускным каналом (28) для затвердевшего диоксида углерода, при этом разделительный резервуар функционирует при комбинации давления и температуры, которая находится на или вблизи межфазной границы между областью сосуществования пар/жидкость/твердая фаза для природного газа, содержащего диоксид углерода (область IVb на фиг. 3а и 3b), и областью сосуществования пар/твердая фаза для природного газа, содержащего диоксид углерода (область IVa на фиг. 3а и 3b);
перфорированный экран (40), имеющий сторону подачи (42) и сторону отбора (43), причем сторона подачи (42) расположена так, чтобы накапливать затвердевший диоксид углерода и формировать слой затвердевшего диоксида углерода на стороне подачи (42), при этом перфорированный экран расположен в сборном резервуаре (23) и содержит отверстия (41), вытянутые к стороне отбора (42),
при этом указанное устройство для разделения текучей среды выполнено с возможностью
приема потока текучей среды, содержащей диоксид углерода, в указанный первый впускной канал;
приема вихревого движения потока текучей среды таким образом, чтобы стимулировать отвод по меньшей мере одного компонента из сконденсированных компонентов и отвержденных компонентов в потоке текучей среды в нижнем течении узла для создания завихрений и для образования выходящего потока текучей среды;
расширения вихревого потока текучей среды таким образом, чтобы сформировать компоненты сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии в указанном потоке текучей среды и стимулировать отвод указанных компонентов сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии под влиянием вихревого движения;
извлечения выходящего потока текучей среды, содержащего указанные компоненты сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии, из циклонного сепаратора текучей среды через второй выпускной канал;
подачи извлеченного выходящего потока текучей среды в качестве смеси в разделительный резервуар через второй впускной канал;
направления указанной смеси через первую секцию разделительного резервуара к сборному резервуару при одновременном обеспечении условий обработки в первой секции таким образом, что затвердевший диоксид углерода образуется из указанных компонентов сжиженного диоксида углерода в метастабильном состоянии;
обеспечения таких условий температуры и давления на стороне отбора (43) перфорированного экрана (40), чтобы отделять плавлением диоксид углерода от слоя и собирать расплавленный диоксид углерода через отверстия (41) на стороне отбора (43).
20. Устройство для разделения текучей среды по п.19, также содержащее узел поддержания температуры, который поддерживает подходящую температуру на стороне отбора (43) перфорированного экрана (40), для отделения плавлением диоксида углерода в жидком виде от перфорированного экрана (40).
21. Устройство для разделения текучей среды по п.19 или 20, в котором центральный элемент (11) имеет наибольшую внешнюю ширину 2Ro max, которая больше, чем наименьшая внутренняя ширина 2Rn min трубчатой горловой части (4).
22. Устройство для разделения текучей среды по любому из пп.19-21, в котором отверстия (41) имеют входной размер (D42) на стороне подачи (42), который больше, чем выходной размер (D43) на стороне отбора (43).
23. Устройство для разделения текучей среды по п.22, в котором выходной размер (D43) равен или меньше среднего размера зерен затвердевшего диоксида углерода.
24. Устройство для разделения текучей среды по п.22 или 23, в котором отверстия (41) являются круговыми с диаметром на стороне отбора (43) в интервале от 0,5 до 5 мм.
25. Устройство для разделения текучей среды в соответствии с любым из пп.19-24, в котором второй впускной канал является тангенциальным впускным каналом по отношению к периметру первой секции, так что в первой секции (22) образуется вращательный поток.
26. Устройство для разделения текучей среды по любому из пп.19-25, в котором первая секция также снабжена пятым выпускным каналом, выполненным с возможностью извлечения газообразных компонентов, обедненных диоксидом углерода.
27. Устройство для разделения текучей среды по п.26, в котором пятый выпускной канал образован разгрузочной насадкой, содержащей, по существу, вертикальную трубу, вытянутую в первую секцию через верхнюю часть первой секции в нижнем направлении, при этом нижний конец трубы находится ниже в вертикальном направлении, чем второй впускной канал.
28. Устройство для разделения текучей среды по любому из пп.19-27, в котором конический гаситель турбулентности (30) расположен между первой секцией и сборным резервуаром.
29. Устройство для разделения текучей среды по любому из пп.19-28, в котором сборный резервуар также снабжен четвертым выпускным каналом (26), выполненным с возможностью извлечения углеводородных жидких компонентов.
30. Устройство для разделения текучей среды по п.29, содержащее трубопровод (81) для обратной связи, причем трубопровод (81) для обратной связи выполнен с возможностью возврата углеводородных жидких компонентов из четвертого выпускного канала (26) в циклонный сепаратор текучей среды.
31. Устройство для разделения текучей среды по любому из пп.19-30, в котором разделительный резервуар также содержит охлаждающий узел, выполненный с возможностью обеспечения в нем заданных температурных условий, причем температурные условия обеспечивают возможность затвердевания текучей среды, обогащенной диоксидом углерода.
| 
