[发明专利]斜流压力交换气体冷凝分离装置与方法

摘要

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。

主权项

1.斜流压力交换气体冷凝分离装置，其特征在于，该斜流压力交换气体冷凝分离装置包括高压进气阀(1)、换热器(2)、高压进气喷嘴(3)、双开口压力交换气波机(4)、干气排气腔(5)、干气排气阀(6)、中温回气腔(7)、低温排气腔(8)、气液分离器(9)和排液阀(10)；双开口压力交换气波机(4)右端有两个接口，分别为干气排气腔(5)和中温回气腔(7)，左端有两个接口，分别为高压进气喷嘴(3)和低温排气腔(8)；换热器(2)管层左端连接高压进气阀(1)，右端连接高压进气喷嘴(3)；低温排气腔(8)依次经过气液分离器(9)和换热器(2)的壳层后与中温回气腔(7)连接；干气排气腔(5)与干气排气阀(6)连接，气液分离器(9)与排液阀(10)连接；双开口压力交换气波机(4)是整套装置的核心部件，包括高压进气喷嘴(3)、高压支撑板(14)、分离叶片(15)、斜通道双开口转鼓(16)、高温喷嘴调节板(17)、高温喷嘴(18)、高温支撑板(19)、引风扩压器(20)、引风叶轮(21)、引风通道(22)、一次分离排液口(23)和高压喷嘴调节板(24)；其中，高压支撑板(14)上安装固定高压进气喷嘴(3)，高压进气喷嘴(3)上安装固定高压喷嘴调节板(24)；高温支撑板(19)上安装固定高温喷嘴(18)，高温喷嘴(18)上安装固定高温喷嘴调节板(17)；驱动电机(11)驱动联轴器(12)带动主轴(13)、斜通道双开口转鼓(16)与分离叶片(15)以固定速度旋转；斜通道双开口转鼓(16)内部具有多个与轴向固定夹角、四周封闭两端开口的倾斜槽道(26)；当斜通道双开口转鼓(16)左侧与高压喷嘴调节板(24)右侧接通时，从高压进气喷嘴(3)出来的高压含湿气体通过高压调节板(24)进入斜通道双开口转鼓(16)的倾斜槽道(26)内膨胀，膨胀后的带液低温气体经过分离叶片(15)后，大部分冷凝液滴从一次分离排液口(23)排出，低温气体夹带余下少量冷凝液滴从低温排气腔(8)排出双开口压力交换气波机(4)后进入外部气液分离器(9)再一次分离，冷凝液从排液阀(10)排出；脱湿的冷气进入换热器(2)将冷量传递给高压含湿进气，即预冷高压含湿气体；脱湿冷气换热后成为中温气体从中温回气腔(7)重新进入双开口压力交换气波机(4)；斜通道双开口振荡管转鼓(15)继续旋转，当中温回气腔(7)与斜通道双开口转鼓(16)右侧接通时，通过内置引风装置，采用引风扩压器(20)和引风叶轮(21)组合方式，在双开口压力交换气波机(4)内部实现引风；引风扩压器(20)和引风叶轮(21)配合将中温气体从中温回气腔(7)引入引风通道(22)，同时提供推动力将槽道(26)中上一次循环的低温气体从低温排气腔(8)排出；斜通道双开口振荡管转鼓(15)继续旋转，当中温气体充满槽道(25)后，斜通道双开口转鼓(16)左侧与高压喷嘴调节板(24)右侧再次接通，将预冷的高压含湿气体射入至槽道(25)，中温干气接受来自高压含湿气膨胀能量的气波压缩恢复压力能；斜通道双开口转鼓(16)继续旋转，当斜通道双开口转鼓(16)右侧与高温喷嘴调节板(17)接通时，压力恢复的干气通过高温喷嘴调节板(17)、高温喷嘴(18)以及干气排气腔(5)排出系统，至此完成斜流压力交换气体冷凝分离过程。