[发明专利]将液流旋流分离成气相和液相的设备以及配有该设备的容器

说明书

技术领域

本发明涉及液相和气相分离的技术领域。

背景技术

本发明涉及一种通过旋转液流将液流旋流分离成大体上为气相部分和大体上为液相部分，以便液流被分离成大体上含有气相的中心区以及大体上只含有液相部分的外环区的设备；包括：具有上游液体入口的外壳；用于对位于液体入口下游的外壳内的液流进行旋转的涡旋部件；在涡旋部件下游、朝向外壳中心区开口的气相出口；以及在涡旋部件下游连接至外壳外区的液相出口，从而所述气相出口和液相出口均连接至外壳外部共同的收集室。本发明还涉及一种设有至少一个所述设备的容器。

旋流分离器在碳氢化合物(油和气)的提取技术领域是众所周知的。生产出来的流体通常由液体(油和水)组成，其中气体溶解于液体中，从而在运输期间形成气泡和产生双向流，导致管道中产生不期望的脉动流和震动。因此，流体被限定为含有液体和/或气体；流体可仅仅由液体组成或者仅仅由气体组成，或者被限定为可能由液体和气体的混合物组成的第三替代物。为了解决碳氢化合物提取中的这些问题，通过排列的设备使液体旋转来实现流经管道中的流体进行旋流分离，以使流体被分成含有轻组分的中心区(大体上是气相组分)，以及含有重组分的外环区(大体上是液相组分)。中心区的气相组分和外环区的液相组分通过各自的液相出口装置和气相出口装置排出。液相出口装置和气相出口装置均终止于共同的腔室(容器)，在容器内，两种组分均以预分离的状态被引入，从而相比于被引入这样的一个或多个旋流分离设备中的这样一个容器时未作预分离时的情况，可以带来更好、更快的分离。

发明内容

本发明的一个基本目的是提供一种能够通过旋转(离心分离)有效地将流体流分离成基本上是轻气体组分和重液体组分、比现有的旋流分离技术更高效的设备和方法。

本发明提供一种前序所述类型的设备，其特征在于，所述设备还包括至少一个位于外壳中央的可渗透流体引导器，所述可渗透流体引导器连接至气相出口。可渗透流体引导器被理解成至少轻气体组分可渗透，但是所述流体引导器也可以替代地为这两种组分均可渗透：轻气体组分和重液体组分。与现有的旋流分离器相比，这种旋流分离器的性能得以改善。这理解为根据本发明的旋流分离器在给定的接收流体成分和压力下实现更高的分离效率和/或沿旋流分离器产生的更低压力。这是由于如下事实造成的：在安装有流体引导器的情形下，穿过涡旋部件流体的旋转比常规的无流体引导器的情形下(常规的分离器和涤气器)得以维持更长的时间。进一步的优点是：流体引导器限制了气相出口的入口附近的气流中的液相部分(液滴)重新进入的这种变化，因为流体引导器使气流转弯更缓和，从而限制了涡旋部件下游区域内的湍流。可渗透流体引导器的另一个积极的效果是：可渗透流体引导器可使沿分离器的压降较低。所有这些优点使一级分离效率得以提高。根据本发明的设备也可以仅安装在任何现有的设置内而不需要对其他构造部件进行任何重大的改造。

根据本发明的设备的相关申请将是在石油生产平台上从已生产的水中分离出碳氢化合物，使得产生的水管道中严重的两相流(缓涌)得以消除。该设备能够使气体以简单和紧凑的方式从水中分离出来；此外，被分离的气体可以被回收而不是在平台的火炬中烧掉。

气相出口优选地包括沿涡旋部件延伸的排气通道，因此气体排放通道的入口开口位于涡旋部件的远端。因此，气相出口的开口可以位于涡旋部件的远端(或者在涡旋部件前面或后面较近距离处)且流体引导器连接至涡旋部件。为了实现气体排放通道的贯穿进料，涡旋部件优选地包括连接至中心本体的漩涡叶片。通过这个涡旋部件的中心本体，气相出口可以这样进料：气相出口的上游端终止于涡旋部件中心本体的下游侧。气相出口进一步延伸穿过中心本体，从而相对于流体进料流向后输送气体。优选地，液体组分的出口在轴向方向上连接至外壳。

在一个具体实施例中，流体引导器大体上是锥形的，该锥形流体引导器连接至气相出口的开口，锥形流体引导器的尖端部指向下游。锥形流体引导器的一个变型是锥形流体引导器是底切形状、子弹形状或者设有螺旋槽或任何其他轮廓。

由于流体引导器是可以渗透的，因此可以是部分打开的。如果流体引导器设有开孔，例如孔(圆孔)、狭槽、凹槽或其他任何类型，这样做是可行的。另一个选择是采用网状材料构建一个部分打开的流体引导器。可渗透流体引导器的进一步替代物是专门供气体部分渗透的引导器或者液体几乎不可渗透的流体引导器。这些液体不可渗透或液体有限渗透的流体引导器的选择是，例如由陶瓷制成的引导器或由膜材料组成的流体引导器。