利用不可壓縮流體的離心力氣體分離制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于將包含多種氣態(tài)組分的氣體的氣體組分分離的方法和系統(tǒng)。將包含至少一種目標(biāo)可壓縮組分和至少一種非目標(biāo)可壓縮組分的可壓縮原料流以基本上并流流動(dòng)與包含不可壓縮流體的不可壓縮流體流混合，所述一種或多種目標(biāo)組分能夠優(yōu)先吸收于所述不可壓縮流體中。向所述混合流賦予旋轉(zhuǎn)速度，將其中吸收所述目標(biāo)組分中的至少一部分的不可壓縮流體從包含一種或多種所述非目標(biāo)可壓縮組分的可壓縮產(chǎn)品流分離。所述可壓縮流體流可以馬赫數(shù)為至少0.1的流速度提供。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種或多種組分從包含多組分的流體流的分離。更特別地，本專利技術(shù)涉及使用分離裝置和不可壓縮流體從可壓縮流去除一種或多種可壓縮組分的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
存在用于將組分從包含氣體、液體和/固體的流體流分離的多種方法和設(shè)備。傳統(tǒng)的分離設(shè)備包括蒸餾塔、汽提塔、過濾器和薄膜、離心機(jī)、靜電沉淀器、干燥器、冷卻器、旋風(fēng)分離器、渦流管分離器和吸收器。這些方法和裝置在分離氣態(tài)混合物的氣體組分方面相對(duì)不夠有效和/或高效。 例如，通常使用的用于從氣流分離硫化氫(H2S)或二氧化碳(C02)的系統(tǒng)和方法涉及使用一系列汽提塔來將目標(biāo)氣態(tài)組分吸收到溶劑/反應(yīng)物中，隨后進(jìn)行溶劑/反應(yīng)物的蒸餾來回收目標(biāo)氣體組分。由于這樣的分離方案需要多件處理設(shè)備，因此所涉及的設(shè)備通常需要大的占用空間。該方法在操作過程中可能還會(huì)受到高能耗要求和溶劑/反應(yīng)物損失的問題。傳統(tǒng)的胺設(shè)備例示了用于從氣流去除目標(biāo)組分的吸收/蒸餾次序的要求。通常，該方法涉及在汽提塔中將包含目標(biāo)組分的氣流與反應(yīng)物接觸。從汽提塔去除的氣體為大部分目標(biāo)組分已去除的清潔氣體。反應(yīng)物通常為胺，其與例如二氧化碳等目標(biāo)組分形成復(fù)合物(complex)。然后，將富含目標(biāo)組分的復(fù)合物傳送到再生器塔，其可以是汽提塔或蒸餾塔，在其中將復(fù)合物加熱來釋放目標(biāo)組分。使所述胺裝置操作所需的其它設(shè)備通常包括閃蒸罐、泵、再沸器、冷凝器和換熱器。當(dāng)氣流包含太高的目標(biāo)組分濃度時(shí)，去除所述目標(biāo)組分所需的能量可能超過流的可用化學(xué)能。該限制設(shè)定了所述方法可經(jīng)濟(jì)操作的目標(biāo)組分的濃度上限。該方法還會(huì)受到高能量損耗、溶劑損失和大占用空間的困擾，使所述方法對(duì)于離岸使用不可行。氣體混合物的氣態(tài)組分的分離還已經(jīng)通過使氣體混合物與選透性過濾器和膜接觸來實(shí)現(xiàn)。氣體的過濾和薄膜分離包括使一種氣體選擇性擴(kuò)散通過薄膜或過濾器，以實(shí)現(xiàn)分離。已經(jīng)擴(kuò)散通過所述薄膜的組分通常處于相對(duì)于非擴(kuò)散氣體顯著降低的壓力，并且可能在擴(kuò)散過程中損失高達(dá)初始?jí)毫Φ娜种Ｒ蚨^濾器和薄膜分離由于再壓縮擴(kuò)散通過所述薄膜的氣體所需的能量，而需要高的能量消耗，并且如果原料流處于低壓力，則需要能量來將所述原料流壓縮到足夠使一種或多種原料流組分?jǐn)U散通過所述薄膜的壓力。另夕卜，薄膜的壽命周期可能由于薄膜的堵塞和損壞而改變，需要另外的停工時(shí)間來更換和修理。離心力已經(jīng)用于將氣態(tài)組分從氣-液原料流分離。例如，旋風(fēng)分離器利用離心力來通過湍流渦流流動(dòng)將氣態(tài)組分從氣液流體流分離。旋渦形成在流體流中，以使較重的顆粒和/或液滴在渦流中徑向向外運(yùn)動(dòng)，因而從氣態(tài)組分分離。在旋風(fēng)分離器中，氣體和液體原料流在分離過程中以逆流流動(dòng)方式流動(dòng)，以在由渦流造成的初始分離之后使較重的組分和/或液滴通過重力沿向下方向從氣態(tài)組分分離，同時(shí)氣態(tài)組分沿相反方向分離。相當(dāng)多的外部能量必須加到旋風(fēng)分離器，以實(shí)現(xiàn)有效的分離。美國專利No. 6，524，368 (Betting等人)涉及一種超聲分離器,用于產(chǎn)生一種或多種組分的冷凝，隨后分離。Betting的專利涉及不可壓縮流體例如水從包含所述不可壓縮流體和可壓縮流體(氣體)的混合物的分離。在該方法中，將包含不可壓縮流體和可壓縮流體的氣流提供給分離器。在該分離器中，氣流會(huì)聚通過喉口并且擴(kuò)張到通道中，將氣流的速度增大到超聲速度，引發(fā)形成與氣流(和其中的不可再壓縮流體)分離的不可再壓縮流體微滴。通過使微滴和可壓縮流體經(jīng)受大的旋渦，由此通過離心力將流體微滴從可壓縮流體分離，來將不可再壓縮流體微滴從可壓縮流體分離。所述系統(tǒng)涉及進(jìn)入和輸出流之間相當(dāng)大的壓降，并且在分離之后在下游出現(xiàn)沖擊波，這可能需要專用設(shè)備來控制。 已經(jīng)提出利用離心力來將氣體組分從氣態(tài)混合物分離。在VanWissen的論文中(R.J.E.VAN WISSEN, CENTRIFUGULSEPARATION FOR CLEANING WELL GASSTREAMS:FR0MC0NCEPT TO PROTOTYPE (2006))，描述了氣體離心作用來用于在不存在不可壓縮流體的情況下分離兩種可壓縮流體。所述分離使用旋轉(zhuǎn)筒進(jìn)行，以根據(jù)氣態(tài)組分的分子量的差異形成多種可壓縮流。如所述論文中說明的，將例如二氧化碳等可壓縮組分從輕烴分離的可能受到組分之間分子量的差異的限制。這樣，離心作用在組分分子量彼此接近時(shí)不能提供非常有效的分離。該設(shè)計(jì)還遭受非常低的分離產(chǎn)出率的困擾，其可能需要數(shù)百萬次離心作用來處理大氣體源輸出。需要一種分離設(shè)備和方法，其提供可壓縮組分的高分離效率，同時(shí)避免或降低壓降以及對(duì)提供大量的外部能量的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在一方面，本專利技術(shù)涉及一種方法，包括提供可壓縮原料流，所述可壓縮原料流包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分；提供不可壓縮流體流，所述不可壓縮流體流包含能夠吸收所述第一可壓縮組分或與所述第一可壓縮組分反應(yīng)的不可壓縮流體；將所述可壓縮原料流與所述不可壓縮流體流混合來形成混合流，其中，提供所述可壓縮原料流以用于在第一線性速度下沿第一方向混合，并且提供所述不可壓縮流體流以用于在第二線性速度下沿第二方向混合，所述第二線性速度具有沿與所述第一方向相同方向的速度分量，其中，所述混合流具有沿第三方向的瞬時(shí)第三線性速度，并且包含所述第二可壓縮組分和選自包括以下所列項(xiàng)目的組的成分所述第一可壓縮組分和所述不可壓縮流體的混合物、所述第一可壓縮組分和所述不可壓縮流體之間反應(yīng)的化學(xué)化合物或加合物、及其混合物；將旋轉(zhuǎn)速度賦予所述混合流，其中，所述旋轉(zhuǎn)速度與所述混合流的所述瞬時(shí)第三線性速度的方向相切或相對(duì)于所述混合流的所述瞬時(shí)第三線性速度的方向偏斜；和從所述混合流分離不可壓縮流體產(chǎn)品流，其中，所述不可壓縮流體產(chǎn)品流包含所述混合流的成分的至少一部分，并且其中，由于賦予所述混合流的所述旋轉(zhuǎn)速度，所述不可壓縮流體產(chǎn)品流從所述混合流分離。在另一方面，本專利技術(shù)涉及一種方法，包括提供包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分的可壓縮原料流，其中，所述可壓縮原料流具有馬赫數(shù)為至少O. 3的線性速度；和將所述可壓縮原料流分離為包含至少60%的所述第一可壓縮組分的第一產(chǎn)品流和包含至少60%的所述第二可壓縮組分的第二產(chǎn)品流。在又一方面，本專利技術(shù)涉及一種系統(tǒng)，包括可壓縮流體分離裝置，其中I)所述可壓縮流體分離裝置接收a)包含不可壓縮流體的不可壓縮流體流；和b)包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分的可壓縮原料流；并且2)所述可壓縮流體分離裝置將所述可壓縮原料流分離為包含至少60%的所述第二可壓縮組分的第一可壓縮產(chǎn)品流和包含至少60%的所述第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品流；不可壓縮流體再生器，所述不可壓縮流體再生器接收不可壓縮流體產(chǎn)品流，并且排出包含所述第一可壓縮組分的第二可壓縮產(chǎn)品流，和貧第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品流；和不可壓縮流體噴射裝置，所述不可壓縮流體噴射裝置接收貧第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品流，并且將貧第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品流與所述可壓縮原料流混合。在又一方面，本專利技術(shù)涉及一種方法，包括提供一種包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分的可壓縮原料流；選擇不可壓縮流體，并且提供包含所述不可壓縮流體的不可壓縮流體流，其中，所述不可壓縮流體選擇用于相對(duì)于所述第二可壓縮組分選擇性地吸收所述第一可壓縮組分；以基本上并流流動(dòng)混合所述可壓縮原料流和所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F·A·布爾曼，崔晶瑜，M·L·喬希，S·N·米拉姆，S·L·韋林頓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國際殼牌研究有限公司，
類型：
國別省市：