[发明专利]斜流压力交换气体冷凝分离装置与方法

说明书

本发明属于气体膨胀制冷与冷凝分离技术领域，提供了一种斜流压力交换气体冷凝分离装置与方法。本发明利用气体自身压力能膨胀降温冷凝，利用双开口振荡管压力交换特性在双开口振荡管槽道内对已脱湿干气进行压力恢复，利用换热器回收上一循环高压气体膨胀冷量预冷本次循环高压含湿气体，可以获得更大的中间温降，提高了制冷深度。本发明双开口振荡管槽道采用旋转半径变化的斜通道设计，利用双开口转鼓旋转离心力将振荡管槽道内的冷凝液滴从冷端口甩出，防止双开口振荡管内脱湿干气掺混冷凝液滴，进一步提高了制冷效率以及分离效果。本发明可以广泛应用于天然气低温脱水、石油气轻烃回收等领域。

技术领域

本发明属于气体膨胀制冷与冷凝分离技术领域，涉及一种斜流压力交换气体冷凝分离装置与方法。

背景技术

常用的气体低温分离工艺是利用压力气体自身压力能膨胀制冷，使其中的重组分冷凝为液体，然后进行气液分离。该工艺广泛应用于天然气脱水和轻烃回收领域。

目前气液分离装置主要有两大类，一类是超音速气体旋流分离器，利用拉法尔管结构特点，先使压力气体膨胀产生低温，再利用旋流技术直接分离冷凝液滴，最后在拉法尔管扩压段中实现压力恢复。如专利超声速气体旋流冷凝分离装置(CN200910229905)、专利一种可变截面管式超音速冷凝旋流器(CN201220322346)、专利锥芯式超音速冷凝旋流分离器(CN200810011258.6)等。另一类是利用外部气体膨胀设备获得冷源，使气体重组分冷凝为液体，利用分离器结构特点进行液滴分离。如专利高效冷凝分离器(201420105350)、专利气液冷凝分离器(201520613095)等。外部气体膨胀制冷设备有很多种，气波膨胀制冷技术具有结构简单，带液运行能力强等特点，在该领域具有巨大的优势。如专利气波制冷机(89213744.4)、专利外循环耗散式气波制冷机(CN200810011257.1)、轴流式自增压气波制冷装置以及制冷方法(CN201310076628)、径流式自增压气波制冷装置以及制冷方法(CN201310078579)等。

第一类超音速气体旋流分离器具有结构简单，无转动件，制冷与分离一体的特点。但是该方法的制冷温降与制冷效率相对较低，拉法尔管内部产生低温冷源没有得到充分利用，而在拉法尔管扩压段被重新加热。

第二类分离器，外部气体膨胀制冷设备的温降与效率直接影响系统的冷凝效果。传统气波膨胀制冷技术，膨胀后脱湿气体的压力能不能恢复，轴流式自增压气波制冷装置以及制冷方法中间获得冷源也没有得到回收。除此以外，双开口振荡管槽道内存在气体冷凝组分液排液不净问题，严重影响气波制冷的效率。

发明内容

本发明获得一种借助双开口振荡管自身进行压力交换增压，恢复脱湿干气压力能，利用脱湿干气具有的冷量预冷高压进气获得更低制冷温度的斜流压力交换气体冷凝分离装置与方法。它是将高压含湿气体射入双开口振荡管中进行膨胀，析出冷凝液，在分离装置中脱除冷凝液后进入换热器，将冷量传递给下一次入射的高压含湿气体后进入双开口振荡管的另一端，接受来自高压含湿气膨胀能量的气波压缩恢复压力能，排出双开口压力交换气波机。下一次入射的高压含湿气体通过换热器获得本次高压气体膨胀后的冷量，温度降低，膨胀后获得更低的冷凝温度。

利用转鼓倾斜槽道设计，解决了双开口振荡管槽道的排液问题，使制冷效率得到进一步的提升。

本发明的技术方案：