專利名稱：分離盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于水平安裝在通常直立的柱上的分離盤。該柱尤其適合于分離氣/液混合物。
背景技術(shù)：
在說明書和權(quán)利要求中，“氣體”一詞包括蒸氣。
歐洲專利號為0083811B1的說明書公開了一種分離盤，它包括通常水平的上壁和通常水平的下壁，并由此在它們之間形成了內(nèi)部空間；接收流體進入內(nèi)部空間的部件；從內(nèi)部空間排出液體的部件；從內(nèi)部空間排出氣體的部件；多個把流體分離成一次氣體和液體富集流體的一次分離裝置，每個一次分離裝置布置在內(nèi)部空間內(nèi)并包括-一個通常直立的管道，在其最下端具有流體入口，該入口與接收流體進入的部件流體連通，在其最上端具有一次氣體出口，該出口與排出氣體的部件相流體連通；-一個旋渦形成部件，它布置在流體入口和氣體出口之間的管道上，以便在正常的操作過程中，在旋渦形成部件下游管道內(nèi)表面附近的環(huán)空區(qū)域處形成一層液體富集流體；和-一個把至少部分液體富集流體從一次分離裝置排出并引導(dǎo)到二次分離裝置以從二次氣體中除去攜帶的液體的部件。
當(dāng)已知的分離盤安裝在柱上時，在它正常操作過程中，包含液體和氣體的流體通過下板的開口處進入，以便到達也稱之為渦旋管的一次分離裝置。
在正常操作過程中，渦旋管進行氣體/液體的初次分離。為此，葉片組件形式的旋渦形成部件把旋轉(zhuǎn)運動施加給氣體/液體混合物，通過旋轉(zhuǎn)運動，氣體/液體混合物中的液滴被拋向外面以撞擊并聚結(jié)在管狀壁的內(nèi)表面上。
供給到每個渦旋管的氣體/液體混合物中氣體組分的主要部分通過一個共軸的在上壁上方的一個位置的一次氣體出口管排放。
在渦旋管內(nèi)壁的環(huán)空區(qū)域，一個液體富集流體的流動層由液體和小部分氣體組分即所說的二次氣體形成。尤其是，一層厚度的液體可以在管壁的內(nèi)表面形成。液體與二次氣體一起，一部分以橫向或稍微向上的方向通過管壁的排出口，一部分通過渦旋管上端的流體通道。在自由的內(nèi)部空間，液體沉積并聚集到下板的壁頂部，并從這里通過柱的側(cè)壁上的出口排出。說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語自由的內(nèi)部空間指上下壁之間的、在一次分離裝置、渦旋管或者其它管道外側(cè)的，尤其是在把液體富集流體從一次分離裝置排出并引導(dǎo)到二次分離裝置的部件的外側(cè)的那部分內(nèi)部空間。二次氣體通過上壁的出口離開自由內(nèi)部空間。
在典型的操作條件下，其中渦旋管中液體載荷和/或流動速度都取最大值，液體被二次氣體攜帶著離開自由內(nèi)部空間。因此，二次氣體經(jīng)常比一次氣體潮濕，二次氣體需要在二次分離裝置中進一步干燥。在現(xiàn)有的分離盤中，向上離開自由內(nèi)部空間的二次氣體通過管道引導(dǎo)到二次分離裝置，以便在那里分離出攜帶的液體。
在一個已知分離盤的實施例中，用于從二次氣體中除去攜帶的液體的二次分離裝置通過設(shè)置在上壁上方的過濾裝置形成。通過過濾裝置分離出的液體通過柱壁上一個單獨的側(cè)面出口排出。干燥的二次氣體流體與一次氣體流在二次分離裝置上面混合。
在一個備選的的實施例中，已知的分離盤包括一個特殊渦旋管形式的二次分離裝置。二次氣體在上壁上方的二次氣體收集空間收集，并通過一個管道被引導(dǎo)到下壁的下方，以便向上進入專門的渦旋管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一個比已知的分離盤更緊湊并且更容易制造的分離盤。
本發(fā)明提供了一種適于水平安裝到通常為立柱上的分離盤，所述分離盤包括一個通常水平的上壁和一個通常水平的下壁，它們之間形成了一個內(nèi)部空間；一個允許流體進入內(nèi)部空間的部件；一個從內(nèi)部空間排出液體的部件；一個從內(nèi)部空間排出氣體的部件；在內(nèi)部空間內(nèi)至少一個一次分離裝置，以把流體分離成一次氣體和液體富集流體，其中一次分離裝置包括-一個通常豎直的管狀管道，在它下端有一個流體入口，該入口與接收流體進入的部件流體連通，在它上端有一個一次氣體出口，從這個出口一個出口管道延伸到上壁中的一次氣體出口孔，其中一次氣體出口孔構(gòu)成了排出氣體部件的一部分；-一個旋渦形成部件，它通常設(shè)置在流體入口和一次氣體出口之間的管道內(nèi)，以便在正常操作過程中，在旋渦形成部件的下游管道的內(nèi)表面附近的環(huán)空區(qū)域形成一層液體富集流體，其中液體富集流體包括二次氣體；所述分離盤還進一步包括一個從一次分離裝置中排出并引導(dǎo)液體富集流體進入二次分離裝置的部件，以便從二次氣體中除去攜帶的液體，其中從二次氣體中除去攜帶的液體的二次分離裝置由上下壁之間的自由內(nèi)部空間構(gòu)成，所述自由內(nèi)部空間在它下部有一個液體出口，這個出口與排出液體的部件流體連通，在它上部有一個二次氣體的出口，它延伸到在上壁中的一個二次氣體出口孔，所述二次氣體出口孔與一次氣體出口孔分開并形成了排出氣體部件的一部分，其中所述排出并引導(dǎo)液體富集流體的部件被設(shè)置成能允許所有液體富集流體向下進入內(nèi)部自由空間。
本發(fā)明基于這樣一種認(rèn)識，一次分離裝置之間的自由內(nèi)部空間可以用來對離開一次分離器的液體富集流體進行更有效的分離。而現(xiàn)有技術(shù)中自由內(nèi)部空間僅僅用來從液體富集流體中沉積液體體積中的大液滴，這樣獲得相對濕的二次氣體，設(shè)置本發(fā)明的盤，以便使自由內(nèi)部空間也用來從二次氣體中除去夾帶的液體。通過把排出和引導(dǎo)液體富集流體的部件設(shè)置成可以允許流體向下進入自由內(nèi)部空間而實現(xiàn)這一目的。已發(fā)現(xiàn)，用這種方式在實際操作條件下獲得的二次氣體幾乎不攜帶液體。因此，二次氣體不需要被引導(dǎo)通過上壁的上方以到達二次氣體收集空間或者二次分離裝置，這樣就形成了比現(xiàn)有技術(shù)更緊湊和簡單的布置。一次氣體中的液體含量通常足夠低，因此一次氣體不被引導(dǎo)入自由內(nèi)部空間，而是直接通過上壁中的各個出口直接排出。
不希望局限于下面的解釋，申請人相信，向下的接收對于自由內(nèi)部空間的分離效率有幾點積極的效果。一方面，二次氣體，最終將上升到自由空間內(nèi)，通過向下的注入被迫沿著彎曲的軌道流動，這樣把二次氣體必須經(jīng)過內(nèi)部空間的最短流動路徑最大化。另一方面，液體不能通過一個直接的軌道到達自由內(nèi)部空間上部的二次氣體出口。通過阻止液體和二次氣體通過捷徑到達二次氣體出口使得最大程度地利用可以獲得的自由內(nèi)部空間，以使所有液體富集流體可以到達自由內(nèi)部空間的一個區(qū)域，其中整體流動速度較低，并且最好是自由內(nèi)部空間的下面區(qū)域。用這種方式，獲得的用于分離攜帶液體的時間增加了，因此攜帶的液滴可以從二次氣體中分離出來，該液滴比液體富集流體中的大液滴小得多。優(yōu)選地，獲得的二次氣體與一次氣體具有大體同樣低的液體含量。
適宜地，排出和引導(dǎo)液體富集流體到自由內(nèi)部空間的部件，在從下壁開始算起50％上下壁之間的間距內(nèi)，更優(yōu)選地在30％間距內(nèi)的一個位置處有出口。用這種方式，為所有二次氣體到自由內(nèi)部空間上面區(qū)域內(nèi)的出口設(shè)置了足夠長的移動距離。因此，氣體在自由內(nèi)部空間內(nèi)的停留時間超過了使攜帶液體沉積的一個某個最小值。
已觀察到，公開號為EP 0048508的歐洲專利中請在附圖6和7中公開了一種帶有規(guī)則布置渦旋管的盤。在相鄰的渦旋管之間，設(shè)置了連接到盤的上壁的裙邊。盤中央的渦旋管被四個裙邊環(huán)繞。在由四個這樣的裙邊形成的每個上壁部分，設(shè)置一個二次氣體的出口。在已知的分離盤中，沒有從二次氣體中除去富集液體的二次分離裝置。裙邊用于防止從渦旋管排出的液體阻礙從相鄰渦旋管出來的液體的排出。在操作中，液體富集流體從切向開口離開渦旋管，通常從側(cè)面進入自由內(nèi)部空間。那么，二次氣體可以攜帶著液體，向上沿著最近的二次氣體出口管道離開自由內(nèi)部空間。盤周邊處的渦旋管沒有完全被裙邊包圍，裙邊允許在周邊附近的內(nèi)部空間內(nèi)的流體側(cè)向連通。
附圖描述現(xiàn)在將參考附圖通過詳細例子的方式描述本發(fā)明，其中，附

圖1表示了本發(fā)明第一個實施例的橫截面示意圖；附圖2表示了本發(fā)明第二個實施例的橫截面示意圖；附圖3表示了根據(jù)本發(fā)明的渦旋管在分離盤上的第一種布置方式的示意圖；附圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的渦旋管在分離盤上的第二種布置方式的示意圖；附圖5表示了適合用于本發(fā)明的旋渦形成部件的俯視示意圖；和附圖6表示了附圖5中的旋渦形成部件的透視側(cè)面圖。
具體實施例方式
參見附圖1，顯示了一個柱1，其中按照本發(fā)明安裝有分離盤2。分離盤2是通常在直立的柱1中水平定位，當(dāng)柱1被運行時這是普通的定位方式。
上板4和下板6構(gòu)成了分離盤2的上下壁，并形成了它們之間的內(nèi)部空間8。下板6提供有開口10a、b、c形式的接收流體進入內(nèi)部空間8的部件，并提供了排出管路15形式的從內(nèi)部空間8的下面部分12移去液體的部件。上板4提供有出口20a、b、c；21a、b、c、d；和22形式的從內(nèi)部空間8的上面部分18排出氣體的部件。
附圖1進一步顯示了在內(nèi)部空間8內(nèi)以渦旋管25a、b、c形式存在的三個一次分離裝置，它們把流體分離成一次氣體和液體富集流體。渦旋管布置在內(nèi)部空間8內(nèi)。根據(jù)實際應(yīng)用，根據(jù)本發(fā)明的一個分離盤可以少到只包括一個渦旋管，但是也可以包括任意多個渦旋管，例如多到幾百個或者甚至幾千個。應(yīng)該清楚，渦旋管的入口部分有可能延伸到下板6的下方。
渦旋管25a包括一個帶有軸29a的圓柱狀豎直管狀管道28a。管道28a在它上游端部(通常下端部)有一個流體入口30a，其中入口與開口10a流體連通，在它下游端部(通常上端部)有一個一次氣體32a的出口，其中一次氣體32a的出口通過一次氣體出口管道34a與出口20a流體連通，優(yōu)選地出口管道34a與管狀管道28a共軸。管道34a延伸進入管道28a內(nèi)一段距離。
在管道28a的下部安裝一個旋渦形成部件36a。更適宜地，旋渦形成部件具有葉片組件的形式，優(yōu)選地具有將在下面參考附圖5討論的形式。一層液體富集流體將在旋渦形成部件36a的下游環(huán)空區(qū)域37a內(nèi)流動。
現(xiàn)在將描述從一次分離器除去和引導(dǎo)液體富集流體的部件。管狀管道30a的壁上設(shè)有出口孔40a，更適宜地以狹縫的形式，例如垂直或傾斜的狹縫。這些孔構(gòu)成了排出和引導(dǎo)液體富集流體的部件的入口。
一個蓋狀的折流裙邊45a同心地延伸到管道28a的上面部分，其直徑比管道28a的稍微大。一次氣體出口管道34a穿過折流裙邊45a的上端，其中折流裙邊密封地與管道34a連接，以便在一次氣體出口管道34a下端部和管道28a上端部之間的環(huán)空區(qū)域46a內(nèi)的流體不能沿著向上的方向離開渦旋管25a。一個環(huán)形開口48a構(gòu)成了除去和引導(dǎo)液體富集流體的更進一步的入口，并使來自環(huán)空區(qū)域46a的流體流入在管道28a和折流裙邊45a之間的外部環(huán)空區(qū)域50a。折流裙邊在其下端部延伸超過出口40a，并與管道28a一起形成了一個進入分離盤2的自由內(nèi)部空間55的環(huán)空出口52a。自由內(nèi)部空間55由盤4和6之間的內(nèi)部空間的一部分構(gòu)成，也就是出口52a和其它渦旋管各自的環(huán)空出口的下游。
渦旋管25b和25c具有與渦旋管25a大體上相同的結(jié)構(gòu)。
在分離盤2的正常操作過程中，氣/液流體混合物從下板6的下面進入一次分離裝置渦旋管25a、b、c。旋渦形成部件36a向氣/液混合物施加旋轉(zhuǎn)運動，通過這個旋轉(zhuǎn)運動，氣/液混合物中的液滴被向外拋出。相對不攜帶液體的氣體繼續(xù)在上部軸向區(qū)域內(nèi)，即旋渦形成部件的下游流動，并作為一次氣體離開渦旋管，穿過共軸管道34a進入上面的分離盤。
在旋渦形成部件36a下游的環(huán)空區(qū)域37a，形成了一層液體富集流體。液滴可以撞擊管道28a的內(nèi)壁，并形成了一個液體的流動層。二次氣體將也在這個環(huán)空區(qū)域向上流動，液體也可以重新由氣體攜帶。液體富集流體經(jīng)過出口40a和48a從環(huán)空區(qū)域37a中除去，并被折流裙邊引導(dǎo)經(jīng)過環(huán)空出口52a向下進入自由內(nèi)部空間55。
大液滴將立即在自由空間的下面部分沉降，以在下面盤的頂部形成一個液體層。液體從這個層經(jīng)過排出管道15除去。離開出口52a的二次氣體直接被接收進入自由內(nèi)部空間的下面區(qū)域，這里渦旋管之間的距離最大。因此，流動速度足夠低，以允許氣體中攜帶的液體合并并沉降到液體層中。當(dāng)二次氣體進一步在自由內(nèi)部空間55內(nèi)向上流動時，攜帶的液體也將進一步發(fā)生沉降。相對不攜帶液體的二次氣體通過上板4上的出口離開自由內(nèi)部空間，例如該出口可以安裝在渦旋管之間如附圖標(biāo)記21a、b、c、d所示的位置。另一種可能是把二次氣體出口沿著一次氣體出口管道環(huán)空安裝，如附圖標(biāo)記22所示。
大部分液體將在狹縫40a的下端離開渦旋管管道28a，通過狹縫的上端以及通過環(huán)空開口48a，從在下游離開管道28a的液體富集流體中氣體的濃度將升高。在高流速下，通過狹縫40a下端排出并撞擊折流裙邊45a內(nèi)壁的液體將有可能在一定程度上重新被在環(huán)空區(qū)域50a向下流動的二次氣體重新攜帶。然而，可以發(fā)現(xiàn)在實際操作條件下，自由內(nèi)部空間內(nèi)增加的分離效率遠遠補償了這種效應(yīng)，因此凈效應(yīng)是正的并得到足夠干燥的二次氣體。
現(xiàn)在參見附圖2，顯示了根據(jù)本發(fā)明的分離盤102的第二個實施例的示意圖。與附圖1中的盤2大體相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。
一次分離裝置如渦旋管105a、b、c所示。作為例子，渦旋管105a將更加詳細地討論。其它渦旋管類似。圓柱狀豎直管狀管道108a在側(cè)壁上沒有開口。在管道108a上端107a上安裝了一個環(huán)狀U型折流裙邊109a，更適宜地，與渦旋管105a共軸。在這個實施例中，折流裙邊109a的徑向內(nèi)側(cè)部分構(gòu)成了從渦旋管105a的一次氣體出口32a延伸到出口20a的一次氣體出口管道134a。這樣，一次氣體不進入盤102的內(nèi)部自由空間55這個實施例中的折流裙邊與上板110連接成一整體，以構(gòu)成上壁112。來自在一次氣體出口管道134a下端部和管道108a上端部107a之間的環(huán)形區(qū)域115a的流體的出口，由管道108a和折流裙邊109a(上面的壁112)之間的環(huán)空出口118a構(gòu)成。環(huán)空出口118a構(gòu)成了去除和引導(dǎo)來自一次分離裝置的液體富集流體的部件的入口，管道108a上端部和折流裙邊109a之間的外部環(huán)空開口119a構(gòu)成了這個部件的出口。自由內(nèi)部空間55由壁112和116之間的空間構(gòu)成，在出口119a、b、c的下游。
更適宜地，折流裙邊的下游端部從管道108a的上端部向下延伸到靠近下板管狀管道108a至少10％長度的一個位置。管狀管道的長度可以看作是上壁112和下壁116之間的距離的尺寸。如果需要，為了阻止二次氣體通過捷徑進入二次氣體出口，折流裙邊也可以進一步向下延伸進入內(nèi)部空間8，如渦旋管105c的附圖標(biāo)記120c所示，以便出口119c接收液體富集流體，進一步向下進入自由內(nèi)部空間55。在這個例子中，渦旋管105c的管道108c的上端部107c可以大約在上板110的平面內(nèi)。
折流裙邊的進口端部可以這樣安裝，以便它的液體富集流體的進口開口在它的出口開口的上方，尤其是進口開口可以布置在渦旋管上端部的高度處或者其上方。這個可選擇的方案如渦旋管105b所示，其中由上壁112構(gòu)成的折流裙邊延伸到剛剛在渦旋管105上端部的上方，因此環(huán)空進口開口118b形成在比渦旋管118a、c所示更高的位置。
這個實施例的旋渦形成部件36a，如圖所示與下壁116結(jié)合在一起。附圖2的實施例使得設(shè)計尤其緊湊和制造成本更加節(jié)約。
這個實施例中分離盤102的正常操作大體上與附圖1中盤2的操作類似。氣/液混合物從下面進入一次分離裝置，例如渦漩管105a。渦漩傳遞部件，如參考附圖1所描述的，在環(huán)空區(qū)域37a引起形成一層液體富集流體。相對不攜帶液體的一次氣體，通過優(yōu)選共軸的一次氣體出口管道20a、b、c，離開分離盤102。包含液體和二次氣體的液體富集流體通過開口118a從管道108a中除去，并向下被折流裙邊引導(dǎo)，向下進入內(nèi)部自由空間55。大量液體將沉降而形成盤116上的液體層，液體層通過出口15被除去。由于其動量，二次氣體也將繼續(xù)沿著向下的方向流動，這樣就利用了自由內(nèi)部空間55的大部分，因此二次氣體在自由內(nèi)部空間的停留時間對于使攜帶的液體沉降來說足夠長。優(yōu)選地，各個二次氣體出口21a、b、c、d的布置盡可能遠離折流裙邊，參見下面附圖3和4的討論。作為一個代替的辦法，可以安裝如渦漩管105c上的附圖標(biāo)記22所示的環(huán)空二次氣體出口。
現(xiàn)在參見附圖3和4，它們是一個分離盤上渦漩管和各個二次氣體出口開口兩種不同安裝形式的頂部示意圖。只顯示了折流裙邊210的外圍、一次氣體出口220和二次氣體出口221，其中為了清楚的緣故，附圖標(biāo)記只給這些組件中的一個。在附圖3的布置中，每個渦漩管安裝在具有方形單元格的想象的規(guī)則的格子的角上。當(dāng)二次氣體出口對稱地布置在4個相鄰的渦漩管之間，它們到折流裙邊的距離最大。而且，在這種布置下，在二次氣體出口下有大量自由內(nèi)部空間。在附圖4的安裝形式下，每個渦漩管安裝在想象的規(guī)則的格子的角上，其中單元格是等邊三角形，因此每個渦漩管具有6個最近的鄰居。與附圖3的安裝形式相比，渦漩管可以被放置的相互靠近些，然而這種方式下二次氣體出口靠近折流裙邊，并且在二次氣體出口下面可獲得的自由內(nèi)部空間少一些。
現(xiàn)在參見附圖5和6，它們給出了適合用于本發(fā)明的渦漩傳遞部件300的頂視圖和側(cè)面透視圖。渦漩傳遞部件由葉片305構(gòu)成，葉片整體構(gòu)成了一個金屬盤310。所示實施例中每八個葉片305中的一個具有基本上為扇形的結(jié)構(gòu)。這樣一個葉片可以很容易地通過提供如附圖5所示的適當(dāng)布置的徑向切口和圍繞中心312圓弧形切口308，緊接著繞半徑309把每一個部分切開的扇形段彎曲，離開金屬盤的平面。為了清楚的緣故，附圖標(biāo)記只給這些段中的一個。
術(shù)語“切口”用來指任何適當(dāng)?shù)脑谝粔K板上做出縫的方法，以便限定可以被彎曲的段。從制造的觀點看，提供切口的合適方式包括沖壓和鍛壓，尤其合適的是通過激光形成切口。
從附圖5中看得更明顯，把葉片彎曲之后，渦漩傳遞部件在頂視圖中看上去不再光學(xué)封閉了。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將其安裝在渦漩管中時，可以得到好的渦漩傳遞，從而得到好的分離效果。更適宜地，安裝4-12個葉片。優(yōu)選地，所有葉片都向一個方向彎曲，在正常操作中，沿著流體的流動方向離開金屬盤的平面。葉片和金屬盤之間的彎曲角度在10到60度之間，并應(yīng)該根據(jù)一種具體應(yīng)用而優(yōu)化。當(dāng)角度在25到40度之間時，可取得好的效果。
用來制造渦漩傳遞部件的金屬盤可以是如附圖5和6所示的圓形盤310。外部邊緣例如通過點焊連接到渦漩管上，例如形成附圖1中的管道28a。作為一個代替的方法，外部邊緣也可以直接連到分離盤的下壁。更進一步的可能性是，把渦漩傳遞部件與下壁整合在一起。附圖2中的下板116表示了這樣的渦漩傳遞部件36a、b、c，它們通過直接從下板116上切割和彎曲葉片來布置。后者可以尤其有效地生產(chǎn)出本發(fā)明的分離盤，因為較少的個體元件需要處理。
根據(jù)本發(fā)明的分離盤，例如可應(yīng)用到一種緊湊高效率的分離柱上，這種分離柱在第一豎直位置或間隔處設(shè)有一個作為主要內(nèi)部構(gòu)件的流體進口裝置，該裝置布置成引入包括液體和氣體的流體，其中分離盤安裝在第一位置或間隔處的上方。從分離柱出來的氣體和液體的出口更適宜分別安裝在柱的頂部和底部。一種合適的流體入口裝置例如在英國專利說明書GB 1 119 699中公開了。
在一些應(yīng)用中，可能需要布置在豎直方向上分開的幾個根據(jù)本發(fā)明的盤。
本發(fā)明的分離盤可以有利地應(yīng)用到在高壓下進行氣/液分離的情況(例如50巴或更高)。例如，在通過產(chǎn)氣井從地下氣藏生產(chǎn)天然氣時，本發(fā)明可用于氣體/冷凝物或者氣體/水的分離。本發(fā)明提供了一種緊湊并有效的分離盤，這樣可以允許最大程度地減小它所安裝于其中的高壓分離柱的尺寸。
已經(jīng)利用包括一個渦漩管的分離器進行了測試試驗，該渦漩管大體上像附圖1中附圖標(biāo)記25a所描述的渦漩管。該渦漩管共軸安裝在垂直布置的300毫米直徑、500毫米高的圓柱狀腔內(nèi)，該腔有頂板和底板。渦漩管由一個直徑110毫米、長400毫米的圓柱形渦漩管道構(gòu)成，該管道從該腔下板中的入口延伸到腔的上端。在入口處安裝了一個如附圖5和6所示的渦漩傳遞部件。管道上有四個260毫米長和2毫米寬的縱向狹縫，對稱地沿著渦漩管道的周圍布置。狹縫的上端距離渦漩管道的上端部40毫米。在管道的上端部上面同軸安裝了一個蓋形的折流裙邊，該折流裙邊由一個直徑為140毫米的圓柱狀折流裙邊管道構(gòu)成，它的上端部由一個水平板封閉。水平板安裝在距離渦漩管道上端部2毫米豎直距離的地方，這樣形成了一個環(huán)空口。一個直徑為50毫米的共軸的一次氣體出口管道從縱向狹縫的上端和渦漩管道上端部之間的一個位置向上延伸，穿過折流裙邊的水平板和該腔的上板。在該腔的上板中，四個來自該腔的自由內(nèi)部空間的二次氣體出口，布置在渦漩管和折流裙邊的外部。通過調(diào)整二次氣體出口的尺寸，生成的二次氣體的數(shù)量可以不同。在該腔的下板，設(shè)置了兩個來自該腔的自由內(nèi)部空間的液體出口管道。
已進行分離流體的實驗，流體是在環(huán)境條件下的三乙基二乙醇(液體)和空氣的混合物。進入渦漩管入口的混合物包括0到400公斤/小時的液體和250到800米3/小時的氣體。在沒有液體、氣體流量為550米3/小時的情況下，測得了一個10毫巴的干壓降。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)調(diào)整二次氣體出口，以使大約全部氣體的20％或更多的氣體作為二次氣體離開分離器時，在整個氣體和液體流量范圍內(nèi)，基本攜帶在1％或者更好的數(shù)量級內(nèi)?；緮y帶定義為通過一次氣體出口管道離開分離器的總液體流作為一次氣體中的攜帶液體所占的百分?jǐn)?shù)。
權(quán)利要求
1.一種適合于水平安裝到通常直立的柱上的分離盤，所述分離盤包括一個通常水平的上壁和一個通常水平的下壁，所述上壁與所述下壁之間形成了一個內(nèi)部空間；一個允許流體進入所述內(nèi)部空間的部件；一個從所述內(nèi)部空間排出液體的部件；一個從所述內(nèi)部空間排出氣體的部件；在所述內(nèi)部空間內(nèi)的至少一個一次分離裝置，以把流體分離成一次氣體和液體富集流體，其中一次分離裝置包括-一個通常豎直的管狀管道，在它下端有一個流體入口，該入口與接收流體進入的部件流體連通，在該管狀管道的上端有一個一次氣體出口，從這個出口一個出口管道延伸到上壁中的一次氣體出口孔，其中一次氣體出口孔構(gòu)成了排出氣體部件的一部分；-一個旋渦形成部件，它設(shè)置在流體入口和一次氣體出口之間的管道內(nèi)，以便在正常操作過程中，在旋渦形成部件的下游管道的內(nèi)表面附近的環(huán)空區(qū)域形成一層液體富集流體，其中液體富集流體包括二次氣體；所述分離盤還進一步包括一個從一次分離裝置中排出并引導(dǎo)液體富集流體進入二次分離裝置的部件，以便從二次氣體中除去攜帶的液體，其中從二次氣體中除去攜帶的液體的二次分離裝置由上下壁之間的自由內(nèi)部空間構(gòu)成，所述自由內(nèi)部空間在它下部有一個液體出口，這個出口與排出液體的部件流體連通，在它上部有一個二次氣體的出口，該二次氣體的出口延伸到在上壁中的一個二次氣體出口孔，所述二次氣體出口孔與一次氣體出口孔分開并形成了排出氣體部件的一部分，其中排出并引導(dǎo)液體富集流體的部件被設(shè)置成能允許所有液體富集流體向下進入內(nèi)部自由空間。
2.如權(quán)利要求1所述的分離盤，其中在從下壁開始算起50％上下壁之間的間距內(nèi)的一個位置處，更優(yōu)選地在30％間距內(nèi)的一個位置處，設(shè)置排出和引導(dǎo)液體富集流體的部件，以接收所有液體富集流體進入自由內(nèi)部空間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的分離盤，其中排出和引導(dǎo)液體部件的一個入口由旋渦形成部件下游的一次分離裝置管狀管道壁上的至少一個開口構(gòu)成，其中排出和引導(dǎo)液體富集流體的部件包括一個從外側(cè)安裝在該管道上部的上方的折流裙邊。
4.如權(quán)利要求3所述的分離盤，其中排出和引導(dǎo)液體富集流體部件的另一個入口由管狀管道上端部和折流裙邊之間的環(huán)空開口構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的分離盤，其中排出和引導(dǎo)液體富集流體部件在一次分離裝置的管道上端部有一個入口，設(shè)置在在從管道上端部的入口算起靠近下壁至少10％管道長度的一個位置處，以允許液體富集流體進入自由內(nèi)部空間。
6.如權(quán)利要求5所述的分離盤，其中排出和引導(dǎo)液體富集流體部件由與上壁一體形成的折流裙邊構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1-6任何之一所述的分離盤，其中第一和二次氣體分開的出口設(shè)置在上壁上。
8.如權(quán)利要求3-7任何之一所述并帶有折流裙邊的分離裝置，其中折流裙邊是環(huán)狀U型。
9.如權(quán)利要求1-8任何之一所述的分離盤，其中旋渦形成部件由金屬板構(gòu)成，通過給金屬板提供狹縫以限定多個片段，并緊接著彎曲該片段以離開金屬板的平面形成分離盤。
10.如權(quán)利要求9所述的分離盤，其中每個片段具有扇形的結(jié)構(gòu)，并沿著半徑彎離金屬板平面。
11.如權(quán)利要求9或10所述的分離盤，其中狹縫通過激光切割的方式形成。
12.如權(quán)利要求9-11任何之一所述的分離盤，其中旋渦形成部件與底壁整體形成。
13.如權(quán)利要求1-12任何之一所述的分離盤，其中多個一次分離裝置設(shè)置在規(guī)則網(wǎng)格的角上，尤其是由方形單元格或等邊三角形單元格形成的網(wǎng)格。
14.如權(quán)利要求1-13任何之一所述的分離盤，其安裝在一個柱上。
15.利用如權(quán)利要求1-14任何之一所述的分離盤，在柱內(nèi)分離包括氣體和液體的流體。
全文摘要
一種安裝到通常直立的柱上的分離盤，所述分離盤包括水平的上壁(4)和下壁(2)，它們之間形成了一個內(nèi)部空間(12)，至少一個一次分離裝置，以把流體分離成一次氣體和液體富集流體，其中一次分離裝置包括一個豎直的管狀管道(25a，b，c)，在該管道內(nèi)設(shè)置一個旋渦形成部件，以便在旋渦形成部件下游的管道內(nèi)表面附近的環(huán)空區(qū)域處形成一層液體富集流體。所述分離盤還進一步包括一個從一次分離裝置中排出并引導(dǎo)液體富集流體進入二次分離裝置的部件，以便從二次氣體中除去攜帶的液體，其中二次分離裝置由上下壁之間的自由內(nèi)部空間構(gòu)成。
文檔編號B01D3/20GK1894018SQ200480007599
公開日2007年1月10日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者G·科奈因 申請人:國際殼牌研究有限公司