專利名稱：分離一種流體混合物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)將一種流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置，該流體混合物包括氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體。這種流體混合物例如是產(chǎn)自地下水庫(kù)的一種氣體、烴油和水的混合物。
公開(kāi)號(hào)為2077364的俄羅斯專利公開(kāi)了一種將流體混合物分離成三種狀態(tài)，即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置，該裝置具有一個(gè)進(jìn)料口，一個(gè)氣體出口，一個(gè)輕質(zhì)液體的出口和一個(gè)重質(zhì)液體的出口，該裝置包括-一個(gè)向上傾斜的供應(yīng)管，在該供應(yīng)管的上游端具有進(jìn)料口；-一個(gè)向下傾斜的管，該管在其上端具有一個(gè)與供應(yīng)管的出口連接的入口，該管還具有一個(gè)封閉的下端；-具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的排氣裝置，該入口位于充氣空間內(nèi)，而該出口與裝置的氣體出口流體連通；-具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的輕質(zhì)液體的排放裝置，該入口位于輕質(zhì)液體填充空間內(nèi)，而該出口與裝置的輕質(zhì)液體出口流體連通；和-具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的重質(zhì)液體的排放裝置，該入口布置在向下傾斜管的下端，而該出口與裝置的重質(zhì)液體出口流體連通。
在正常的操作期間，氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的混合物供送到分離裝置的進(jìn)料口。混合物向上流經(jīng)向上傾斜的供應(yīng)管，并進(jìn)入向下傾斜的管的入口。在向下傾斜的管的上端，氣體與向下流到向下傾斜的管的下端的液體分離。氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體經(jīng)各自的出口從裝置中分離排出。
已知的分離裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是在向上傾斜的進(jìn)料管中會(huì)產(chǎn)生紊亂，并且在向下傾斜管中經(jīng)常發(fā)生逆流流動(dòng)，這種現(xiàn)象反過(guò)來(lái)影響裝置的分離效率。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來(lái)分離流體混合物的裝置，該裝置具有提高了的分離效率，這種分離裝置特別適合處于以下?tīng)顟B(tài)下的在上游管線內(nèi)輸送的流體混合物，即該流體混合物已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)分離，以致流體混合物以一種層流的方式進(jìn)入分離裝置。
為此目的，一種用于將流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置，它具有一個(gè)進(jìn)料口，一個(gè)氣體出口，一個(gè)輕質(zhì)液體的出口和一個(gè)重質(zhì)液體的出口，本發(fā)明的裝置包括-在其上游端具有進(jìn)料口的一個(gè)通常水平的供應(yīng)管；-一個(gè)傾斜管，在該傾斜管的上端具有一個(gè)入口，該入口與供應(yīng)管的出口連接，并且該傾斜管還具有一個(gè)封閉的下端；-一個(gè)排氣裝置，該排氣裝置包括一個(gè)氣體立管，該氣體立管具有一個(gè)位于充氣空間內(nèi)的入口和一個(gè)與裝置的氣體出口流體連通的出口；-一個(gè)輕質(zhì)液體的排放裝置，該排放裝置具有一個(gè)位于輕質(zhì)液體填充空間內(nèi)的入口和一個(gè)與裝置的輕質(zhì)液體出口流體連通的出口；和-一個(gè)重質(zhì)液體的排放裝置，該排放裝置具有一個(gè)布置在供應(yīng)管的底平面下方的入口和一個(gè)與裝置的重質(zhì)液體出口流體連通的出口，其特征在于選擇供應(yīng)管的直徑以使得在正常的操作期間，液體的速度低于一個(gè)預(yù)定值，供應(yīng)管的長(zhǎng)度與其直徑之比大于10，并且選擇傾斜管的斜度，以使得在正常操作期間，在傾斜管內(nèi)保持層流。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果選擇供應(yīng)管的直徑以使得在正常操作期間，液體的流速低于一個(gè)預(yù)定值，并且如果供應(yīng)管的長(zhǎng)度與其直徑之比大于10，那么就可以在供應(yīng)管道中保持層流。而且，可以選擇傾斜管的斜度以使得在正常操作期間，在傾斜管內(nèi)保持層流。
在說(shuō)明書和權(quán)利要求中，“充氣空間”的表述用來(lái)指在正常操作期間充滿氣體的空間，術(shù)語(yǔ)“輕質(zhì)液體填充空間”用來(lái)指在正常操作期間充滿輕質(zhì)液體的空間。
現(xiàn)在通過(guò)實(shí)例并參考附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中

圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意圖，和圖2表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖。
現(xiàn)在參考圖1。用來(lái)將一種流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置1，它具有一個(gè)進(jìn)料口2，一個(gè)氣體出口3，一個(gè)輕質(zhì)液體的出口4和一個(gè)重質(zhì)液體的出口5。進(jìn)料口2設(shè)有一個(gè)凸緣9，它用來(lái)與管線(未示出)連接。
分離裝置1包括一個(gè)通常水平的開(kāi)口端供應(yīng)管12，在該供應(yīng)管12的上游端具有進(jìn)料口2，在該供應(yīng)管12的相對(duì)的另一端具有一個(gè)出口13；和一個(gè)傾斜管15，在該傾斜管15的上游端具有入口17，傾斜管15還具有一個(gè)封閉的下端18，該入口17與供應(yīng)管12的出口13連接。
分離裝置1還包括一個(gè)排氣裝置20，該排氣裝置20包括一個(gè)氣體立管22，該氣體立管22具有一個(gè)位于充氣空間25內(nèi)的入口23和一個(gè)出口26，該出口26與分離裝置1的氣體出口3流體連通。為了排出分離了的液體，分離裝置1包括一個(gè)輕質(zhì)液體排放裝置30，該排放裝置30具有一個(gè)入口32和一個(gè)出口36，該入口32位于輕質(zhì)液體填充空間35內(nèi)，該出口36與分離裝置1的輕質(zhì)液體的出口4流體連通，分離裝置1還包括用于重質(zhì)液體的一個(gè)排放裝置40，該排放裝置40具有一個(gè)入口42和一個(gè)出口46，該入口42布置在重質(zhì)液體填充空間45中，該重質(zhì)液體填充空間45位于供應(yīng)管12的底平面的下方，它是一個(gè)在正常操作期間充滿重質(zhì)液體的空間，該出口46與分離裝置1的重質(zhì)液體的出口5流體連通。
選擇供應(yīng)管12的直徑，以使在正常操作期間，輕質(zhì)液體(油)的流速低于0.05m/s，并且重質(zhì)液體(水)的流速低于0.2m/s。供應(yīng)管12的長(zhǎng)度與其直徑之比大于10。為了維持傾斜管15中的層流，在一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)選擇向下的斜度，該預(yù)定范圍適當(dāng)?shù)氖窃谂c水平面夾角為1°和3°之間。
在正常操作期間，包括氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的進(jìn)料從管線(未示出)流動(dòng)進(jìn)入分離裝置1的進(jìn)料口2中。分離裝置中的流動(dòng)狀態(tài)是分層的，這樣氣體填充到充氣空間25，輕質(zhì)液體填充到輕質(zhì)液體填充空間35，而重質(zhì)液體填充到重質(zhì)液體填充空間45。氣體經(jīng)排氣裝置20排出，輕質(zhì)液體經(jīng)輕質(zhì)液體的排放裝置30排出，重質(zhì)液體經(jīng)重質(zhì)液體的排放裝置40排出，流體分別經(jīng)過(guò)出口3，4，5離開(kāi)分離裝置1。
因?yàn)檫@樣選擇開(kāi)口端供應(yīng)管12和傾斜管15的結(jié)構(gòu)，以使得保持并進(jìn)一步穩(wěn)定層流，因此本發(fā)明的分離裝置1具有一個(gè)極好的分離效率。
在正常操作期間可能發(fā)生的在輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體之間的分界面63的高度變化，可以通過(guò)如下裝置加以控制，該裝置用來(lái)控制流經(jīng)重質(zhì)液體出口和輕質(zhì)液體出口的液體的相對(duì)的體積流速。輕質(zhì)液體的排放裝置30還包括用來(lái)控制在輕質(zhì)液體的出口4中的體積流速的裝置50，而重質(zhì)液體的排放裝置40還包括用來(lái)控制在重質(zhì)液體的出口5中的體積流速的裝置50’。
如圖1所述的本發(fā)明的實(shí)施例中，用來(lái)控制在輕質(zhì)液體出口4內(nèi)的體積流速的裝置50包括一個(gè)立管52和一個(gè)溢流室53。溢流室53具有一個(gè)氣體出口54和一個(gè)液體出口57，該氣體出口54通過(guò)開(kāi)口端管道56與排氣裝置20流體連通，該液體出口57通過(guò)管道59與分離裝置1的輕質(zhì)液體出口4流體連通。立管52的入口是輕質(zhì)液體的排放裝置30的入口32，而立管52的出口端60伸進(jìn)溢流室53內(nèi)。
用來(lái)控制在重質(zhì)液體出口5內(nèi)的體積流速的裝置50’包括一個(gè)立管52’和一個(gè)溢流室53’。溢流室53’具有一個(gè)氣體出口54’和一個(gè)液體出口57’，該氣體出口54’通過(guò)開(kāi)口端管道56’與排氣裝置20流體連通，該液體出口57’通過(guò)管道59’與分離裝置1的重質(zhì)液體出口5流體連通。立管52’的入口是重質(zhì)液體的排放裝置40的入口42，而立管52’的出口端60’伸進(jìn)溢流室53’中。而且，裝置50’包括布置在立管52’中的一個(gè)流量控制閥61。
立管52和52’的出口端60和60’的相對(duì)高度和在裝置中以及經(jīng)過(guò)流量控制閥61的壓降控制著流經(jīng)重質(zhì)液體出口和輕質(zhì)液體出口的液體的相對(duì)體積流速。但是，這不影響整個(gè)體積流速。以這種方式可以選擇分界面的水平面，并且可以控制其變化。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重質(zhì)液體(水)的體積流速較低時(shí)，重質(zhì)液體幾乎不受輕質(zhì)液體(油)的污染。
適當(dāng)?shù)兀瑑A斜部分15的預(yù)定最小的長(zhǎng)度與直徑之比為15。
輕質(zhì)液體30的排放裝置的立管52包括傾斜部分91和垂直部分92，該垂直部分92與傾斜部分91的出口端連接，其中傾斜部分91相對(duì)于在正常操作期間經(jīng)分離裝置1的流體流動(dòng)的方向向上傾斜。
現(xiàn)在參考圖2，圖2表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖。該實(shí)施例是一個(gè)具有幾個(gè)平行的分離裝置1a、1b、1c、1d和1e的設(shè)備100。用來(lái)將流體混合物分離成三種狀態(tài)，即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的設(shè)備100，具有一個(gè)流體混合物的入口110，一個(gè)氣體出口111，一個(gè)輕質(zhì)液體出口112和一個(gè)重質(zhì)液體出口113。設(shè)備100包括一個(gè)流量分配裝置120，該流量分配裝置具有在其上游端的流體混合物的入口110和五個(gè)出口121，122，123，124和125，如圖1所述的五個(gè)分離裝置1a、1b、1c、1d和1e。每個(gè)裝置1a、1b、1c、1d或1e的進(jìn)料口2a、2b、2c、2d或2e與流量分配裝置120的出口121，122，123，124或125中的其中之一連接。
設(shè)備100還包括一個(gè)集氣裝置130，該集氣裝置130具有每個(gè)分離裝置1a、1b、1c、1d和1e的入口(未示出)，該入口與分離裝置的氣體出口(未示出)流體連通；并且具有一個(gè)出口，該出口是設(shè)備100的氣體出口111。設(shè)備100還包括一個(gè)輕質(zhì)液體的收集裝置140，該收集裝置140具有用于每個(gè)分離裝置1a、1b、1c、1d和1e的一個(gè)入口(未示出)，該入口與分離裝置的輕質(zhì)液體出口(未示出)流體連通，并且具有一個(gè)輕質(zhì)液體出口，該輕質(zhì)液體出口是設(shè)備100的輕質(zhì)液體出口112。設(shè)備100還包括一個(gè)重質(zhì)液體收集裝置150，該重質(zhì)液體收集裝置150具有每個(gè)分離裝置1a、1b、1c、1d和1e的一個(gè)入口(未示出)，該入口與分離裝置的重質(zhì)液體出口(未示出)流體連通，并且具有一個(gè)出口，該出口是設(shè)備100的重質(zhì)液體出口113。
適當(dāng)?shù)?，出?21，122，123，124和125可以是傾斜管(未示出)的出口。
如果必須處理大的體積，那么該實(shí)施例特別合適于此。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)將流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置，它具有一個(gè)進(jìn)料口，一個(gè)氣體出口，一個(gè)輕質(zhì)液體的出口和一個(gè)重質(zhì)液體的出口，該裝置包括-在其上游端具有進(jìn)料口的一個(gè)通常水平的供應(yīng)管；-一個(gè)傾斜管，在該傾斜管的上端具有一個(gè)入口，該入口與供應(yīng)管的出口連接，并且該傾斜管還具有一個(gè)封閉的下端；-一個(gè)排氣裝置，該排氣裝置包括一個(gè)氣體立管，該氣體立管具有一個(gè)位于充氣空間內(nèi)的入口和一個(gè)與裝置的氣體出口流體連通的出口；-一個(gè)輕質(zhì)液體的排放裝置，該排放裝置具有一個(gè)位于輕質(zhì)液體填充空間內(nèi)的入口和一個(gè)與裝置的輕質(zhì)液體出口流體連通的出口；和-一個(gè)重質(zhì)液體的排放裝置，該排放裝置具有一個(gè)布置在供應(yīng)管的底平面下方的入口和一個(gè)與裝置的重質(zhì)液體出口流體連通的出口，其特征在于選擇供應(yīng)管的直徑以使在正常的操作期間，液體的速度低于一個(gè)預(yù)定值，供應(yīng)管的長(zhǎng)度與其直徑之比大于10，并且選擇傾斜管的斜度以使得在正常操作期間，在傾斜管中保持層流。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于重質(zhì)液體的排放裝置，或輕質(zhì)液體的排放裝置，或這兩種排放裝置包括用來(lái)控制流經(jīng)重質(zhì)液體出口和輕質(zhì)液體出口的液體的相對(duì)體積流速的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于用來(lái)控制相對(duì)體積流速的裝置包括一個(gè)溢流室，該溢流室具有一個(gè)氣體出口和一個(gè)液體出口，該氣體出口與排氣裝置流體連通，該液體出口與裝置的相應(yīng)的液體出口流體連通，和一個(gè)立管，該立管的入口是相應(yīng)的排放裝置的入口，而該立管的出口端伸進(jìn)溢流室中。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于立管還包括一個(gè)流量控制閥。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于輕質(zhì)液體的排放裝置包括一個(gè)立管，該立管具有一個(gè)傾斜部分和一個(gè)垂直部分，該垂直部分與傾斜部分的出口端連接，傾斜部分相對(duì)于在正常操作期間流經(jīng)分離裝置的液體流動(dòng)的方向向上傾斜。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于傾斜管的斜度在1°和3°之間。
7.一種用來(lái)將流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的設(shè)備，它具有一個(gè)流體混合物的入口，一個(gè)氣體出口，一個(gè)輕質(zhì)液體的出口和一個(gè)重質(zhì)液體的出口，該設(shè)備包括-一個(gè)流量分配裝置，該流量分配裝置在其上游端具有流體混合物的入口和至少兩個(gè)出口；-至少兩個(gè)彼此平行布置的根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用來(lái)將流體混合物分離成三種狀態(tài)即氣體、輕質(zhì)液體和重質(zhì)液體的裝置，其特征在于每個(gè)裝置的進(jìn)料口與流量分配系統(tǒng)的出口中的其中之一連接；-一個(gè)集氣裝置，該集氣裝置具有對(duì)應(yīng)每個(gè)裝置的一個(gè)入口，該入口與分離裝置的氣體出口流體連通，并且具有一個(gè)出口，該出口與設(shè)備的氣體出口流體連通；-一個(gè)輕質(zhì)液體收集裝置，該輕質(zhì)液體收集裝置具有對(duì)應(yīng)每個(gè)裝置的一個(gè)入口，該入口與分離裝置的輕質(zhì)液體出口流體連通，并且具有一個(gè)輕質(zhì)液體出口，該輕質(zhì)液體出口與設(shè)備的輕質(zhì)液體出口流體連通；-一個(gè)重質(zhì)液體收集裝置，該重質(zhì)液體收集裝置具有對(duì)應(yīng)每個(gè)裝置的一個(gè)入口，該入口與分離裝置的重質(zhì)液體出口流體連通，并且具有一個(gè)重質(zhì)液體出口，該重質(zhì)液體出口與設(shè)備的重質(zhì)液體出口流體連通。
全文摘要
一分離流體混合物的裝置(1),具有一進(jìn)料口(2),一氣體出口(3),一輕質(zhì)液體出口(4)和一重質(zhì)液體出口(5),該裝置包括一通常水平的供應(yīng)管(12),在供應(yīng)管上游端具有進(jìn)料口(2),一具有封閉下端(18)的傾斜管(15),一與出口(3)連通的排氣裝置(20),一與出口(4)連通的輕質(zhì)液體排放裝置(30)和一與出口(5)連通的重質(zhì)液體排放裝置(40),其中選擇供應(yīng)管(12)的直徑以在正常的操作期間液體的速度低于一預(yù)定值,供應(yīng)管(12)的長(zhǎng)度與直徑之比大于10,并且選擇傾斜管(15)的斜度以在正常操作期間在傾斜管內(nèi)保持層流。
文檔編號(hào)B01D19/00GK1270075SQ0010645
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期2000年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月12日
發(fā)明者雨果·格拉杜斯·普得曼 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司