BRPI0614802A2 - ciclone separador para a separação de uma mistura de lìquidos e/ou gases numa fração pesada, método para separar uma mistura de lìquidos e/ou gases na forma de uma fração pesada, uso do ciclone separador, e montagem para a separação de uma mistura de lìquidos e/ou gases na forma de uma fração pesada - Google Patents

Abstract

CICLONE SEPARADOR PARA A SEPARAçãO DE UMA MISTURA DE LìQUIDOS E/OU GASES NUMA FRAçãO PESADA, MéTODO PARA SEPARAR UMA MISTURA DE LìQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAçãO PESADA, USO DO CICLONE SEPARADOR, E MONTAGEM PARA A SEPARAçãO DE UMA MISTURA DE LìQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAçãO PESADA A presente invenção está relacionada a um ciclone separador para separar uma mistura de líquidos e/ou gases na forma de uma fração pesada, o ciclone compreendendo: um tubo ciclone (2) no qual um espaço de escoamento é definido, onde o tubo ciclone é provido com uma entrada para a entrada da alimentação de uma mistura de pelo menos dois líquidos diferentes, uma saída da fração pesada para descarregar a fração pesada separada da mistura; uma unidade de geração de rotação (8) para colocar em rotação a mistura alimentada através da entrada; um corpo de escoamento (6) disposto de modo substancialmente concêntrico no tubo ciclone, corpo no qual é provido um canal de descarga de fração leve (12) conectado à descarga da fração leve, onde o canal de descarga tem na direção de escoamento uma seção transversal substancialmente decrescente ao longo de pelo menos uma parte do seu comprimento.

Description

CICLONE SEPARADOR PARA A SEPARAÇÃO DE UMA MISTURA DELÍQUIDOS E/OU GASES NUMA FRAÇÃO PESADA, MÉTODO PARA SEPARARUMA MISTURA DE LÍQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAÇÃOPESADA, USO DO CICLONE SEPARADOR, E MONTAGEM PARA ASEPARAÇÃO DE UMA MISTURA DE LÍQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DEUMA FRAÇÃO PESADA

A presente invenção está relacionada a um cicloneseparador para separar uma mistura de líquidos e/ou gasesna forma de uma fração pesada com um ou mais líquidos e/ougases de uma massa específica relativamente alta e umafração leve com um ou mais líquidos e/ou gases de uma massaespecífica relativamente baixa. A invenção também estárelacionada à separação de uma tal mistura de líquidos e/ougases na forma de uma fração pesada e uma fração leve.

Tais ciclones de separação, também referidos comohidrociclones, são usados principalmente, embora nãoexclusivamente, para separar óleo e água na indústria depetróleo. A fração leve, também referida como a fase leve,é formada aqui pelo óleo, enquanto que a fração pesada,também referida como a fase pesada, é formada pela água. Emum tipo conhecido de hidrociclone uma mistura de líquidose/ou gases é guiada por uma entrada tangencial ao interiordo ciclone. Como um resultado da entrada tangencial amistura que chega é colocada em rotação. Devido à diferençade densidade entre a fração leve e a fração pesada a faseleve será deslocada para uma região central na parteintermediária do ciclone, enquanto que a fração pesada édeslocada sob a influência das forças centrífugas para umaregião periférica próxima da superfície interna do tubociclone. Um corpo de escoamento provido com um canal dedescarga (também referido como "localizador de vórtice")pode posicionado na parte intermediária do ciclone.

Em um hidrociclone de fluxo reverso a fração levemuda de direção e é descarregada através do referido canalde descarga na direção do escoamento de saída da fase leve,e em seguida descarregado do escoamento de saída. O lado apartir do qual a fração leve é descarregada é tambémreferido como transbordamento (usualmente denominado pelaexpressão em inglês "overflow") ou lado de rejeito. A fasepesada deixa o tubo ciclone no lado oposto da entrada, esselado sendo também referido como o lado do sub-transbordamento (usualmente denominado pela expressão eminglês "underflow"). É desejado, em princípio, que apenas afase leve deixe o hidrociclone no lado de transbordamento.É o caso na prática que, a fim de conseguir operaçãoestável do ciclone, uma quantidade desnecessariamentegrande da fração pesada também deixe o ciclone no lado detransbordamento adicionalmente à fração leve.

Em ciclones de um outro tipo (também referido comohidrociclones de escoamento axial) a mistura que chega éfornecida de modo axial em lugar de tangencial, e a misturaé colocada em rotação por meio de um elementoturbilhonador. 0 elemento turbilhonador compreende uma oumais aletas direcionadoras curvas estacionárias que colocama mistura que escoa por elas em rotação. Um talhidrociclone de escoamento axial tem a vantagem de queexiste uma menor queda de pressão e um padrão de escoamentorotacional mais uniforme ao longo do ciclone, por meio doque uma interface mais estável pode ser concretizada entrea fração leve e a fração pesada. Hidrociclones deescoamento axial podem ser, além disso, construídos com umcomprimento total mais limitado.

Em ambos os tipos de ciclone são providas válvulasno lado do transbordamento e no lado do sub-transbordamentocom as quais a pressão em cada um dos lados pode sercontrolada. Pelo ajuste das válvulas a posição da interfaceentre a região central acima mencionada, na qual a fraçãoleve está situada, e a região periférica, na qual a fraçãopesada é alocada, pode ser ajustada como requerido.

Uma desvantagem de ambos os tipos de hidrocicloneé, todavia, que foi descoberto que, a fim de ser capaz deproduzir uma razoável separação da fração leve (usualmenteo óleo), 20 a 50 vezes o volume de fração leve da fraçãopesada precisa deixar a saída de transbordamento. Emciclones axiais a porcentagem volumétrica da fração leverelativamente à fração pesada é, por exemplo, de cerca de2%, e em ciclones tangenciais essa proporção é de cerca degases, a quantidade requerida de fração pesada arrastadacom a fração leve é reduzida.

É também um objetivo da invenção prover um ciclonede separação, método e montagem na qual a separação podeser realizada de modo mais estável.

A fim de conseguir pelo menos um dos objetivosestabelecidos, é provido de acordo com um primeiro aspectoda invenção um ciclone de separação para separar umamistura de líquidos e/ou gases na forma de uma fraçãopesada com um ou mais líquidos e/ou gases de uma massaespecífica relativamente alta e uma fração leve com um oumais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente baixa, o ciclone compreendendo;

um tubo ciclone no qual um espaço de escoamento édefinido, onde o tubo ciclone é provido com umaentrada para a entrada da alimentação de umamistura de pelo menos dois diferentes líquidos e/ougases, uma saída da fração pesada para descarregara fração pesada separada da mistura e uma saída dafração leve para a descarga da fração leve separadada mistura;

uma unidade de geração de rotação para colocar amistura em rotação;

um corpo de escoamento disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone, corpono qual é provido um canal de descarga da fração4%. Isso significa que a fração leve separada permanece pormais tempo misturada com a fração pesada, o quenaturalmente, é indesejável em termos da eficiência deseparação.

A partir do documento norte americano US 6.024.874é conhecido um ciclone que é dotado com uma entradatangencial para colocar uma mistura que chega em rotação.Isso leva a uma separação da mistura na forma de uma fraçãoleve e uma fração pesada. Uma fração é descarregada atravésde um canal de descarga e saída provida num corpo deescoamento disposto de modo central no ciclone, enquantoque a outra fração é descarregada através de uma partecanal com uma seção transversal decrescente na direção dofluxo. O ciclone conhecido não possui, todavia, válvulascom as quais a pressão no lado da fração leve se descarregae no lado da fração pesada a descarga pode ser ajustada, ecom isso a posição da interface entre a região da fraçãoleve e a região da fração pesada. A separação através dociclone conhecido é desse modo menos estável e a eficiênciada separação é limitada.

É um objetivo da presente invenção prover umciclone de separação, método e montagem com a qual umamaior eficiência de separação pode ser conseguida.

É também um objetivo da presente invenção prover umciclone de separação, método e montagem com a qual, durantea separação de uma das leve de uma mistura de líquidos e/ouleve conectado à descarga da fração leve, onde ocanal de descarga tem na direção de escoamento umaseção transversal substancialmente decrescente aolongo de pelo menos uma parte do comprimento docanal de descarga;

um primeiro elemento de controle de pressãoconectado à saida da fração pesada para ajustar ataxa de fluxo da fração pesada a ser descarregada;

um primeiro elemento de controle de pressãoconectado à saida da fração leve para ajustar ataxa de fluxo da fração leve a ser descarregada;

meios de controle para controlar o primeiro esegundo elemento de controle de pressão;

onde os meios de controle estão adaptados para induzir ainterface entre a fração pesada e a fração leve a fazercontato com o lado interno do canal de descarga durante ouso.

Mediante prover o canal de descarga para a fraçãoleve pelo menos parcialmente com uma seção transversaldecrescente na direção de escoamento foi descobertopossível para descarregar mais fração leve com uma pequenaquantidade de fração pesada arrastada, onde a estabilidadedo ciclone de separação é também mantida, ou mesmomelhorada. O dispositivo compreende um primeiro elemento decontrole de pressão conectado à saída da fração pesada e umsegundo elemento de controle de pressão conectado à saídada fração pesada para o propósito de ajustar a taxa defluxo, e desse modo a pressão de respectivamente a fraçãopesada e a fração leve a serem descarregadas. A taxa defluxo desejada, e desse modo as pressões ocorrentes no ladode transbordamento e no lado de sub-transbordamento podeser ajustada através do correto ajuste de cada um doselementos de controle de pressão. 0 ajuste dos doiselementos de controle de pressão tem um efeito direto sobrea interface entre a fração pesada na fração leve, e dessemodo sobre as propriedades de separação do ciclone.

Meios de controle são providos, por exemplo, umcircuito eletrônico com o qual duas válvulas de controleprovidas nas respectivas saídas podem ser ajustadas, para opropósito de controlar os elementos de controle de pressãotal que a desejada relação de pressão diferencialestabelecida acima pode ser realizada.

Numa modalidade preferida da invenção a referidaparte canal tem uma seção transversal que se reduz de modosubstancialmente uniforme na direção de escoamento, talcomo, por exemplo, uma forma substancialmente cônica. Nessamodalidade é relativamente simples posicionar a interfaceentre a fração leve e a fração pesada no espaço deescoamento tal que ela faça contato com o lado interno docanal de descarga. Foi descoberto que se essa interface fazcontato com o lado interno do canal de descarga,praticamente a totalidade da fração pesada é removida,enquanto que uma mínima quantidade da fração leve é aindaarrastada ao interior do canal de entrada e descarregada aolongo desse canal. Isso tem um grande efeito positivo naeficiência de separação do ciclone.

De acordo com uma outra modalidade preferida, areferida parte canal tem uma seção transversalprogressivamente decrescente na direção de escoamento.

De acordo com uma outra modalidade preferida, areferida parte canal tem uma seção transversaldegressivamente decrescente na direção de escoamento.

De acordo com uma modalidade adicional, a referidaparte canal é provida é próxima da abertura de influxo docanal de descarga ou, mais preferivelmente, conectante porsobre a abertura de influxo do canal de descarga. Issopermite um ajuste simples e preciso do ponto de contato dainterface entre a fração leve e a fração pesada dentro docanal de descarga, e desse modo da eficiência de separaçãodo ciclone.

De acordo com uma determinada modalidade preferida,a unidade de geração de rotação compreende uma ou maisaletas, ao longo das quais a mistura que entra pode serguiada. As aletas guias são montadas em muitos casos entrea superfície interna do tubo ciclone e um elemento de fluxodisposto de modo central no tubo ciclone. Tais aletasguias, as quais fazem parte daquilo que é também referidocomo um elemento de turbilhonamento, coloca a mistura quechega em rotação, essa mistura fluindo preferivelmente -embora não exclusivamente como discutido acima - de modoaxial no ciclone por meio de uma entrada, tal que em pontomais adiante das aletas seja criada uma região externa, naqual substancialmente uma fração pesada se situe, e umaregião interna na qual se situe substancialmente a fraçãoleve. De modo alternativo ou adicional às aletas guias, aunidade de geração de rotação pode também compreender umelemento de entrada tangencial. Nessa modalidade a misturaque chega é alimentada tangencialmente e colocada emrotação. Também definida nessa modalidade mais adiante daunidade de geração de rotação está a região externa na qualuma fração substancialmente pesada está situada e umaregião interna na qual uma fração substancialmente leveestá situada.

Num tipo preferido de ciclone de separação, tambémreferido como ciclone de fluxo reverso, o elemento de fluxoque é provido de modo substancialmente concêntrico noespaço de escoamento e no qual a unidade de geração derotação está provida é integrado com o corpo de escoamentoacima mencionado no qual o canal de descarga está provido.Uma vez o liquido (ou o gás) tenha sido colocado em rotaçãopela unidade de geração de rotação do elemento de fluxo, afração leve é descarregada através do mesmo elemento defluxo (corpo de escoamento) . A fração leve é, portanto,alimentada de volta, enquanto que a fração pesada continuaem sua trajetória. Uma vantagem dessa modalidade é que ociclone pode ser produzido numa forma extremamentecompacta.

De acordo com uma outra modalidade preferida,todavia, o elemento de fluxo sobre o qual as aletas guiasestão providas e o corpo de escoamento no qual o canal dedescarga está provido são materializados individualmente,em que o corpo de escoamento é disposto a uma distânciamais adiante do elemento de fluxo. Um tal ciclone é tambémreferido como um ciclone de fluxo axial. Nessa modalidadeambas a fração pesada e a fração leve são descarregadas demodo axial e substancialmente sem reversão da direção demovimento, em que a última mencionada fração é descarregadaatravés do canal de descarga provido em ponto mais adianteno corpo de escoamento. Nessa modalidade uma passagem podepreferivelmente ser definida entre o lado interno dociclone e o lado externo do corpo de escoamento, essapassagem estando conectada à saida da fração pesada. Essapassagem permite a descarga da fração pesada sem anecessidade de que seja ajustada a direção de transporte dafração pesada.

Em uma modalidade adicionalmente preferida unidadesredutoras de rotação podem ser providas na referidapassagem para reduzir a rotação da fração pesada que fluiao longo dela, o que acarreta uma redução na queda depressão no ciclone. Uma tal recuperação da pressão emmuitos casos não é necessária, e a unidade de redução derotação pode ser dispensada.

De acordo com uma modalidade preferida adicional,são providas no canal de descarga para a descarga de umafração leve uma ou mais unidades redutoras de rotação parareduzir a rotação da fração leve que flui através dela. Umatal recuperação de pressão não é necessária em muitoscasos, e as unidades redutoras de rotação podem serdispensadas.

De acordo com uma modalidade preferida adicional, ociclone separador compreende um elemento alongado,preferivelmente uma haste, disposta entre o primeiro e osegundo corpo de escoamento e que se estende de modoconcêntrico relativamente ao canal de descarga para opropósito de estabilizar a rotação da fração leve. Aestabilização do escoamento da fração leve resulta numainterface menos irregular entre a fração leve e a fraçãopesada, tal que o ponto de contato da interface acimamencionada no canal de descarga pode ser mais facilmenteajustado. Isso tem o resultado de que uma melhor separaçãopode ser realizada com uma quantidade reduzida de fraçãopesada arrastada.

De acordo com uma modalidade preferida adicional, oelemento alongado se estende para dentro do canal dedescarga e preferivelmente até uma posição além da referidaparte canal, isso melhorando adicionalmente a estabilidadedo ciclone, particularmente em situações gás-liquido.

De acordo com uma modalidade preferida adicional, ocanal de descarga se estende através do corpo de escoamentoe através de pelo menos uma das aletas guia providas nocorpo de escoamento, tal que um ciclone extremamentecompacto pode ser obtido.

Em uma outra modalidade preferida o ciclonecompreende dois ciclones separadores acoplados de modosucessivo, onde a fração pesada separada proveniente doprimeiro ciclone separador é conduzida ao segundo cicloneseparador para o propósito de separação adicional numafração pesada e uma fração leve. O segundo ciclone é aquipreferivelmente do tipo no qual o canal de descarga estádisposto ao longo de uma aleta guia a fim de permitir adescarga da fração leve.

De acordo com um outro aspecto da invenção, éprovido um método para separar uma mistura de líquidos e/ougases na forma de uma fração pesada com um ou mais líquidose/ou gases de uma massa específica relativamente alta e umafração leve com um ou mais líquidos e/ou gases de uma massaespecífica relativamente baixa, o método compreendendo:

guiar a mistura a ser separada por meio de umaentrada através de um espaço de escoamento definidonum tubo ciclone;

- gerar rotação da mistura que flui através do espaçode escoamento para o propósito de separar a misturana forma de uma fração pesada e uma fração leve;guiar a fração pesada até uma saída de fraçãopesada;

guiar a fração leve através de um canal de descarganum corpo de escoamento disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone talque a interface entre a fração pesada e a fraçãoleve faça contato com o lado interno do canal dedescarga da fração leve.

Quando o canal de descarga do ciclone possui umaseção transversal substancialmente decrescente na direçãode escoamento ao longo de pelo menos uma parte docomprimento do canal de descarga, a etapa de guiar a fraçãoleve através do canal de descarga preferivelmente consistedo seu direcionamento tal que a referida interface façacontato com o lado interno da referida parte do canal dedescarga.

Um ciclone separador do tipo descrito aqui épreferivelmente aplicado no método definido aqui.

Finalmente, é provido de acordo com um aspectoadicional da invenção uma montagem que compreende um vasode separação provido com paredes de separação parasubdividir o espaço interno do vaso de separação na formade um compartimento de entrada, um compartimento de fraçãopesada e um compartimento de fração leve, onde o vaso deseparação é provido com um elemento de entrada para suprira mistura a ser separada ao compartimento de entrada, umelemento de saída da fração leve para a descarga da fraçãoleve proveniente do compartimento de fração leve, e umelemento de saída da fração pesada para a descarga dafração pesada proveniente do compartimento de fraçãopesada, onde um número de ciclones separadores do tipodescrito aqui de acordo com a invenção dispostos em ambasas paredes de separação são providos no vaso de separação,e onde cada um dos ciclones separadores está disposto comsua entrada no compartimento de entrada, com sua saída defração leve no compartimento de fração leve e com sua saídade fração pesada no compartimento de fração pesada.

Foi adicionalmente descoberto que um resultadoexcepcionalmente bom de separação pode ser conseguidoquando uma mistura a ser separada é guiada primeiramenteatravés de um ciclone do tipo de escoamento axial e emseguida através de um ciclone do tipo de escoamentoreverso. De acordo com um outro aspecto da invenção, é,portanto, provido um ciclone separador para a separação deuma mistura de líquidos e/ou gases numa fração pesada comum ou mais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente alta e uma fração leve com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa especifica relativamentebaixa, o ciclone compreendendo:

- um tubo ciclone no qual um espaço de escoamento édefinido, onde o tubo ciclone é provido com umaentrada para a entrada da alimentação de umamistura de pelo menos dois diferentes líquidos e/ougases, uma saída da fração pesada para descarregara fração pesada separada da mistura, uma primeirasaída de fração leve para descarregar uma primeiraparte da fração leve separada da mistura e umasegunda saída de fração leve para descarregar umasegunda parte da fração leve separada da mistura;um primeiro elemento de fluxo provido com uma oumais aletas guia para colocar em rotação a misturaque chega;

um primeiro corpo de escoamento que está dispostode modo substancialmente concêntrico no tubociclone e no qual está provido um canal de descargade fração leve conectado à primeira saída da fraçãoleve;

um segundo corpo de escoamento que está provido comuma ou mais aletas guia e disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone e aolongo do qual a fração pesada é guiada, onde umcanal de descarga é provido no segundo corpo deescoamento e em pelo menos uma das aletas guiaspara a descarga da fração leve separada da fraçãopesada fornecida à segunda saída de fração leve. Umresultado de separação excepcionalmente bom podeser obtido com esse dispositivo separador. Aconstrução do dispositivo pode além de tudo serbastante compacta porque o canal de descarga para asegunda fração leve está disposto no corpo deescoamento e por conseguinte nas aletas guiaspropriamente.

Os canais de descarga no elemento de fluxo e/ou ocorpo de escoamento são preferivelmente dos tipos descritosaqui com uma seção transversal substancialmente decrescenteao longo de pelo menos uma parte do comprimento do canal dedescarga. Isso todavia não é essencial. Bons resultados deseparação podem ser também obtidos com um dispositivoseparador provido com um ou mais canais de descarga"retos".

De acordo com uma modalidade preferida a boca deentrada do canal de descarga da primeira fração leve estáposicionada mais acima do primeiro corpo de escoamento, e aboba de entrada do canal de descarga da segunda fração leveestá posicionada mais adiante do segundo corpo deescoamento, tal que uma melhorada eficiência de separação éprovida com uma estrutura compacta do ciclone.

Vantagens, características e detalhes adicionais dainvenção serão elucidados com base na descrição seguinte deum número de suas modalidades preferidas. É feitareferência na descrição para as Figuras, nas quais:

A Figura 1 mostra uma seção longitudinal de umhidrociclone conhecido;A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva, emcorte numa direção longitudinal, de uma primeira modalidadeda presente invenção;

A Figura 3 mostra uma seção longitudinal daprimeira modalidade;

A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva, emcorte numa direção longitudinal, de uma segunda modalidadeda presente invenção;

A Figura 5 mostra uma seção transversal da segundamodalidade;

A Figura 6A mostra uma vista em perspectiva, emcorte numa direção longitudinal, de uma modalidadepreferida de uma montagem de acordo com a invenção;

A Figura 6B é um detalhe ampliado de um dosciclones de separação da montagem mostrada na Figura 5;

A Figura 7 mostra uma seção longitudinal de umaquarta modalidade preferida da invenção;

A Figura 8 mostra uma seção longitudinal de umaquinta modalidade preferida da invenção;

A Figura 9 mostra uma seção' longitudinal de umcorpo de escoamento provido com um canal de descarga deacordo com uma modalidade preferida adicional da invenção;

A Figura 10 é uma seção longitudinal de um corpo deescoamento provido com um canal de descarga de acordo aindacom uma outra modalidade preferida da invenção;

As Figuras 11 e 12 mostram vistas em cortesparciais em perspectiva de uma modalidade adicionalmentepreferida da invenção; e

A Figura 13 mostra uma vista em corte parcial emperspectiva de um vaso de separação no qual estão dispostosum número de ciclones de acordo com a modalidade preferidadas Figuras 11-13.

Em um hidrociclone do tipo tangencial ou axial amistura que adentra ao espaço ciclone é colocada em rotaçãorespectivamente por meio de um elemento de entradatangencial e um elemento de turbilhonamento. Devido àdiferença na densidade entre a fase leve, isto é, porexemplo, óleo, e a fase pesada, isto é, por exemplo, aágua, o óleo é transportado para o centro do ciclone.

A Figura 1 mostra um exemplo de um hidrociclone defluxo reverso da técnica existente, no qual o núcleogiratório da fração leve, isto é, a camada óleo, édescarregado através do canal de descarga no corpo deescoamento, enquanto que a mistura que gira na regiãoexterna do ciclone, isto é, a água, é descarregada atravésda saida de água. Em um hidrociclone do tipo fluxo reversoo óleo é descarregado juntamente com uma quantidadedesnecessariamente grande de água na direção da saida dotransbordamento, enquanto que a água limpa é conduzida nadireção oposta para a saida do sub-transbordamento. Noespaço de escoamento no ciclone está, portanto presente,uma interface água/óleo na qual o óleo e a água possuemdireções opostas.

A Figura 1 mostra três situações com diferentesposições da interface óleo/água. Na primeira situação (A) aregião na qual o óleo está substancialmente situado estálimitado por uma interface que faz contato com o ladoexterno do corpo de escoamento do ciclone. Nessa situaçãoapenas uma parte do óleo é descarregada através do canal dedescarga no corpo de escoamento, enquanto que o restanteadentra à saida de água. A saida de água está, portanto,contaminada com uma quantidade de óleo, o que éindesejável. Na segunda situação (B) a interface 2 seestende na direção do comprimento do canal de descarga e,portanto, não faz contato com o corpo de escoamento. Emboranessa situação a totalidade do óleo seja descarregada apartir da descarga de saida de óleo, a saída de óleocompreende ainda também uma grande quantidade de água, oque reduz a eficiência de separação do ciclone. Foidescoberto na prática ser difícil, senão impossível,ajustar a interface precisamente tal que apenas óleo sejadescarregado através do canal de descarga enquanto queapenas uma quantidade mínima de óleo adentre à saída deágua.

Foi além disso descoberto que ocorreminstabilidades como uma conseqüência do assim chamadofenômeno Kelvin-Helmholz. Se uma camada movediça de doisdiferentes tipos de líquido está presente, essa camada setorna instável por causa de, entre outros fatores, dasdiferenças em velocidade e densidade entre as duas camadas.Se es sas diferenças são muito grandes, goticulas de umliquido podem adentrar ao fluxo do outro liquido, motivopelo qual a estabilidade da interface é em grande parteperdida. Para um hidrociclone isso significa que partes doól eo já separado adentra à água e deixa o ciclone a partirda saída de água (no lado de sub-transbordamento) . Issosignifica na prática uma redução na eficiência de separaçãodo ciclone. Devido à ocorrência do estabelecido acima emciclones conhecidos uma grande quantidade de água éarrastada para a saída de óleo adicionalmente ao óleo nasegunda situação (B), velocidades relativamente altasocorrem no espaço de escoamento do ciclone como umresultado do grande fluxo volumétrico, através do que umagrande diferença em velocidade pode ocorrer entre otransbordamento e o sub-transbordamento. Isso provoca asacima mencionadas instabilidades de Kelvin-Helholz,resultando em comportamento instável de separação dociclone.

As Figuras 2 e 3 mostram uma primeira modalidadepreferida de um ciclone 1 de acordo com a invenção. 0ciclone 1 compreende um tubo ciclone 2 que é construído namodalidade mostrada a partir de uma parte relativamenteestreita 3 do tubo ciclone com uma seção transversaldecrescente no sentido da extremidade externa direita, umaparte relativamente larga 4 do tubo ciclone e uma parteintermediária 5 entre a parte 4 do tubo ciclone e a parte 3do tubo ciclone. Um elemento de fluxo 6 está disposto noespaço interno 7 confinado pela parte larga 4 do tubociclone. Na modalidade descrita o elemento de fluxo tem umaseção transversal arredondada, embora isso nem sempre sejao caso. Uma aleta guia 8 ou uma pluralidade de aletas guiasestá disposta no elemento de fluxo e no lado interno daparte 4 do tubo ciclone. A aleta guia 8 consiste de umaplaca a qual é encurvada tal que a mistura liquida (P1) aser separada que entra através da entrada 10 é guiada aolongo das aletas guias 8 e é desse modo colocada em rotação(P2). Como um resultado da rotação os líquidosrelativamente pesados, no exemplo de um separador óleo-água, serão direcionados sob a influência das forçascentrífugas no sentido de uma região externa adjacente aolado interno do tubo ciclone 2, enquanto que os líquidosrelativamente leves, no referido exemplo o óleo, serãodirecionados substancialmente ao centro do tubo ciclone. Ainterface (G) entre o óleo e a água é mostrada na Figura 3.Providos na posição da saída de água 11 ou mais adiantedela e na posição da saída de óleo 15 ou mais adiante delaestão unidades de controle de pressão (não mostradas) comas quais a velocidade local e, portanto, a pressão dotransbordamento e do sub-transbordamento, respectivamente,podem ser ajustadas. As unidades de controle de pressãoatravés disso também provêem quanto à posição da interfaceóleo-água.

Através do canal de descarga 12 provido no corpo deescoamento 6 o óleo é conduzido desde a abertura de entrada9 até a abertura de saida 15 (P5, P6) . A fração levesituada na região externa no lado interno do tubo ciclone 2é guiada enquanto ainda está girando (P3) na direção dasaida da fase pesada 11, e descarregada da saida 11 (P4).

Como mostrado nas Figuras 2 e 3, o canal dedescarga 12 no corpo de escoamento 6 para a descarga dafração leve é provido numa parte substancialmente reta 14 euma parte substancialmente cônica 30. A parte cônica 13 seestende desde a abertura de entrada da alimentação 9 docanal de descarga e tem um diâmetro decrescente na direçãodo escoamento (P6) . Como um resultado a posição dainterface (G) entre a fração leve e a fração pesada podeser ajustada num modo simples mediante operar as unidadesde controle de pressão acima mencionadas tal que ainterface faça contato com o canal de descarga 12 nareferida parte cônica 30. Devido à forma cônica existe nofinal das contas um risco grandemente reduzido que ainterface corra paralela ao canal de descarga 12 e,portanto, não fará contato com seu lado interno, tal queuma fração pesada (água) seria arrastada com a fração leve(óleo) . Pelo fato da interface poder ser ajustada de modosimples e eficiente tal que ela faça contato com o canal dedescarga 12 num ponto aleatório, a fração leve (por exemploóleo) é impedida de adentrar à saída de sub-transbordamento11 ou a fração pesada (por exemplo, água) é impedida deadentrar à saída de transbordamento 15 em quantidadessubstanciais.

As Figuras 4 e 5 mostram uma segunda modalidadepreferida da invenção. Nessas Figuras referências numeraisiguais denotam componentes iguais ou similares como aquelesatravés de uma entrada 10 a mistura a ser separada e asubseqüente colocação em rotação da mistura de influxoatravés de seu direcionamento ao longo de uma ou maisaletas guias estacionárias 8, a mistura que chega éintroduzida (P7) através de uma ou mais entradastangenciais 16 para dentro do tubo ciclone fechado numaextremidade com a parede extrema 17. Em combinação com asuperfície interna curva do tubo ciclone 2, aberturas deentrada 16 formam um elemento de entrada tangencial com oqual a mistura líquido que chega é colocada em rotação. Umavez a mistura líquida tenha sido colocada em rotação,ocorre um processo similar àquele descrito acima. A fraçãorelativamente pesada (por exemplo, a água) da mistura éconduzida ao interior da região externa próxima do ladointerno do tubo ciclone 2, enquanto que a fraçãorelativamente leve (o óleo) da mistura vem se dispor numaregião central. Devido à parte cônica do canal de descargaé também mais fácil nessa modalidade, utilizando asunidades de controle de pressão mencionadas acima, fazer ainterface (G) entre a fração pesada e a fração leve tercontato com a superfície interna da parte cônica 13 docanal de descarga 12, tal que não apenas toda a fração leveseja descarregada da saída da fração leve 15, mas queabsolutamente nenhuma fração pesada seja descarregadaatravés dessa mesma saída de fração leve 15.

Nas Figuras 6A e 6B é mostrada uma terceiramodalidade preferida da invenção. Nessa modalidade, umnúmero de ciclones 25 substancialmente paralelos do tipodescrito aqui são dispostos num vaso de separação 20disposto horizontalmente (ou de modo oblíquo ou vertical) .0 vaso de separação 20 está provido com uma primeiraconexão 21 por meio da qual a mistura a ser separada podeser suprida (Pm) . O vaso de separação 20 é também providocom uma conexão de saída da fração leve 22, ao longo daqual a fração leve pode ser descarregada (Pl) . Finalmente,uma conexão de fração pesada 23 é provida no lado à direitado vaso de separação 20 para a descarga (Ph) da fraçãopesada. Conexões conectantes 22 são providas com asrespectivas unidades de controle de pressão 30, 31 com asquais a taxa de fluxo (volume por unidade de tempo) damistura que flui através delas pode ser ajustada. Umaunidade de controle de pressão 30, 31 consiste, porexemplo, de uma válvula ajustável que é posicionada numconduto e por meio do que mais ou menos liquido pode fluirpor unidade de tempo através do conduto pertinentesubmetida à posição da válvula. 0 fluxo dividido entre asaida de transbordamento 22 e a saida de sub-transbordamento 23 pode ser ajustado como requeridomediante ajustar cada uma das unidades de controle 30, 31,por exemplo, tal que uma especifica relação de pressãodiferencial (DPR) possa ser conseguida.

Três compartimentos podem ser distinguidos no vaso20, em que os ciclones 25 estão dispostos numa primeiraparede de separação 23 e uma segunda parede de separação24. Um compartimento de entrada I está definido entre aprimeira parede de separação 23 e a segunda parede deseparação 24, enquanto que um compartimento de saida dafração pesada (III) está definido no lado à direita dasegunda parede e separação 24, e um compartimento de saidada fração leve (II) está definido no lado à esquerda daprimeira parede de separação 23. Os ciclones 25 se estendemalém das paredes de separação 23, 24, isso tal que oslíquidos que adentram através da entrada 21 possam apenasatingir os dois compartimentos de saída II, III através deum ou mais dos ciclones 25. Na modalidade apresentada osciclones 25 são materializados na forma da modalidade que éapresentada nas Figuras 4 e 5 e o qual está provido com umaentrada tangencial e com uma parte cônica 13 de canal dedescarga 12, como mostrado em mais detalhes na ampliação daFigura 6B. A mistura a ser separada que vem através daentrada 21 adentra os ciclones 25 (P7) por meio de cada umadas aberturas de entrada tangencial 16, onde em seguida umaseparação ocorre no modo descrito acima entre a fraçãopesada e a fração leve. A fração leve é descarregadaatravés do canal de descarga 12 e adentra ao compartimentode saida de escoamento da fração leve II. A fração pesadacontinua em sua trajetória na direção da segunda parede deseparação 24 e eventualmente adentra (P9) ao compartimentoda fração pesada III. A modalidade apresentada é possívelde ser satisfeita com uma única unidade de controle depressão 34 para a saída do transbordamento 22 e uma únicaunidade de controle de pressão 31 para a unidade de saídado sub-transbordamento. Em outras modalidades como descritoacima e como será descrito daqui em diante, cada um dosciclones de separação pode estar provido com sua própriaunidade de controle de transbordamento.

A Figura 7 mostra uma terceira modalidade preferidada invenção. Nessa modalidade preferida as mesmasreferências numerais designam componentes iguais ousimilares como nas modalidades descritas acima. Em um tubociclone 31 uma mistura a ser separada é suprida em modoaxial (Pio) e colocada em rotação por meio de um ou maiselementos de turbilhonamento 34 providos num elemento defluxo 32. A mistura colocada em rotação (Pu) adentra a umespaço de escoamento 43. O espaço de escoamento 43 forma umcanal de uma forma aleatória, por exemplo, cilíndrica,divergente, convergente ou uma combinação de divergente econvergente. Na modalidade apresentada uma primeira formaconvergente e em seguida divergente é provida mediantedispor um elemento adicional de fluxo 35 no tubo ciclone31. Sob a influência da rotação da mistura fornecida afração pesada é arremessada para fora e vem pousar naregião externa próxima das paredes internas do tubo ciclone31. A fração pesada é descarregada (P12) por meio de umcanal anular de descarga 44 na direção da saída da fraçãopesada. Na modalidade apresentada um ou mais elementosanti-turbilhonamento 39, preferivelmente compreendendo umaou mais aletas guias, estão dispostos no canal de descarga44. Essas aletas guias possuem uma curvatura decrescente nadireção de escoamento em um modo tal que o grau de rotaçãoda mistura que flui através dela é reduzida a fim derecuperar alguma medição de pressão. A fração leve, que nasmodalidades descritas acima mudou de direção e foidescarregada através de um canal de descarga no corpo deescoamento, é descarregada de acordo com essa modalidadesem reversão da direção de transporte. A fração leveadentra ao canal de descarga de fração leve 37 de um corpode escoamento 36 disposto de modo central no tubo ciclone31. O tubo de descarga 37 está provido com uma parte cônica38 tal que, de modo similar como descrito acima, ainterface entre a fração pesada e a fração leve pode fazercontato com a superfície interna da parte cônica 38 de modosimples tal que a totalidade, ou praticamente a totalidade,da fração leve seja descarregada, enquanto que nenhuma ouabsolutamente nada da fração pesada, seja arrastada edescarregada (Pi3) através do canal de descarga de fraçãoleve 37.

A Figura 8 mostra uma modalidade adicionalmentepreferida que é amplamente similar à modalidade apresentadana Figura 6A. Uma explanação adicional da operação dessamodalidade é, portanto, omitida aqui na medida que ela éidêntica àquela da modàlidade da Figura 6A. Na modalidadeapresentada na Figura 8 uma haste central 40 está fixa àextremidade cônica externa 33 do elemento de fluxo 32. Namodalidade apresentada a haste se estende paralela ao tubociclone e ao canal de descarga 37 provido no corpo deescoamento 36. Mediante dispor a haste 40 de modo centralno tubo ciclone o movimento de rotação da fração leve nadireção do canal de descarga 37 se torna mais estável,melhorando desse modo a eficiência de separação do ciclone.

Na modalidade apresentada a haste 40 está dispostaao longo de uma distância L (Figura 7), a distância L sendotal que a extremidade externa da haste se projeta paradentro do canal de descarga além da região na qual a partecônica do canal de descarga está situado. Em uma outramodalidade (não mostrada) a haste central 40 se estendemenos longe, por exemplo, apenas até uma posição antes daboca 9 do canal de descarga 37. Em ambas as situações ahaste central 40 provê quanto a um transporte mais estávelda fase leve na direção de, e ao longo do canal de descarga37.

Nas modalidades preferidas da invenção descritasacima o canal de descarga da fração leve está materializadocom uma seção transversal decrescente na direção deescoamento (por exemplo, P6) em que o canal de descarga 12é provido com uma parte cônica 13. A parte do canal dedescarga na qual a seção transversal decresce, todavia nãoprecisa ser de forma cônica, nem precisa produzir umaredução constante na seção transversal.

Na Figura 9 é mostrado, por exemplo, uma modalidadena qual a parte curva 46 do canal de descarga 12 possui umacurvatura crescente a partir da boda de influxo 49 do canalde descarga 12. As vantagens da invenção podem ser tambémpercebidas nessa modalidade.

A Figura 10 mostra uma outra modalidade preferidana qual a parte 44 do canal de descarga 12, em que umdiâmetro decrescente está definido da direção deescoamento, uma parte canal é provida na qual a curvaturase reduz na direção de transporte (P6) . As vantagens dainvenção podem ser também percebidas nessa modalidade.

As Figuras 11 e 12 apresentam uma modalidadepreferida adicional da invenção. Nessa modalidade doisciclones axiais estão colocados sucessivamente tal que aseparação ocorre em dois estágios. Num primeiro estágio dociclone de dois estágios 50 um primeiro ciclone 47 do tipode fluxo axial provê quanto a uma primeira separação damistura fornecida, enquanto que num segundo estágio umsegundo ciclone 48 do tipo de fluxo reverso ocasiona umaseparação adicional da mistura. A mistura flui para dentrodo primeiro ciclone 47 (Pi5) e, de modo similar comodescrito com referência à modalidade apresentada na Figura7, é colocada em rotação por meio das aletas guias 52dispostas num elemento de fluxo 51.

O primeiro ciclone 47 é do tipo de fluxo axial, quesignifica que a fração leve giratória é descarregadaatravés de um canal de descarga 54 provido num corpo deescoamento 53 provido mais adiante do elemento de fluxo 51.

A fração pesada é descarregada através de um espaço deescoamento entre a carcaça externa 55 do ciclone e o corpode escoamento 53. O corpo de escoamento está acoplado àcarcaça externa 55 do ciclone utilizando um flange vertical56. Providos no flange 56 estão aberturas circulares 57 aolongo das quais a fração pesada fornecida pode ser guiada(Pi6) na direção do segundo ciclone 48. Como estabelecidoacima, a fração leve é descarregada (P17) por meio do canalde descarga 54, do qual a boca de influxo 58 e a boca deescoamento 59 são mostradas. O canal de descarga 54 é,portanto, formado tal que a fração leve seja internamentedefletida e pode deixar o ciclone lateralmente através daabertura de escoamento 59.

A fração pesada que flui para fora através dasaberturas 57 adentra ao espaço de escoamento do segundociclone 48 (P17). O segundo ciclone 48 é do tipo de fluxoreverso, onde a direção de escoamento da fração leve érevertida de modo similar como é o caso da modalidademostrada na Figura 2. O ciclone 48 compreende um integradocorpo de escoamento/elemento de fluxo 61 sobre o qualaletas guias 62 estão dispostas e no qual um canal dedescarga 64 é provido. Essas aletas guias colocam a fraçãopesada proveniente do primeiro ciclone 47 em rotação, pormeio do que a fração pesada fornecida é novamente separadana forma de uma fração relativamente leve e uma fraçãorelativamente pesada. Como já estabelecido acima, o segundociclone 48 é do tipo fluxo reverso, tal que a fração pesadacontinua em sua trajetória até a extremidade externa dosegundo ciclone (Pis) enquanto que a fração leve édescarregada através de um canal de descarga 64 provido noelemento de fluxo 61. O canal de descarga 64 é aquimaterializado tal que ele se prolonga no corpo deescoamento 61 e em seguida através de uma ou mais dasaletas guias 62. A parte 65 do canal de descarga que seestende nas aletas guias 62 é mostrada nas Figuras. O canalde descarga 64 é provido com uma abertura de escoamento 69ao longo da qual a fração leve separada deixa o ciclone 52.

A Figura 13 mostra uma modalidade de um vaso deseparação numa configuração similar àquela já discutida comreferência à Figura 6A. Nessa modalidade um número decicl ones de dois estágios 50 estão dispostos num vaso deseparação 70. O vaso de separação está provido com trêsparedes 71, 72 e 73 as quais estão acopladasrespectivamente às partes de acoplamento 74, 75 e 7 6 dociclone duplo 50. 0 vaso de separação é desse modo divididona forma de um primeiro compartimento I, um segundocompartimento II e um terceiro compartimento III, e umquarto compartimento IV. A mistura para separação éfornecida (P20) por meio de uma alimentação de mistura 75.

Uma vez que a mistura é fornecida sob alta pressão, elaadentra ao primeiro compartimento I e se espalha sobre osciclones 50 dispostos no vaso de separação 70. A fraçãoleve separada (por exemplo, óleo) proveniente do primeirociclone 51 é descarregada através da abertura de escoamento59 e adentra ao segundo compartimento II. A fração leveseparada por meio do segundo ciclone 62 adentra ao terceirocompartimento III por meio da abertura de escoamento 69 docanal de descarga 64. A fração pesada restante (porexemplo, água) adentra ao quarto compartimento IV e podeali ser descarregada por meio de uma saida 76. A fraçãoleve no segundo compartimento II e terceiro compartimentoIII é descarregada por meio das respectivas saídas defração leve 77 e 78.

Suponha, por exemplo, que uma mistura de 20% deóleo em água seja fornecida no primeiro compartimento I,uma parte do óleo é então separado no primeiro cicloneseparador de fluxo axial 51. Essa parte adentra ao segundocompartimento II. A mistura restante, que agora compreendeapenas cerca de 1% de óleo, é então separada no segundociclone do tipo de fluxo reverso. 0 óleo separado adentraao terceiro compartimento III, enquanto que a misturarestante, que compreende agora apenas cerca de 0,1% deóleo, adentra ao quarto compartimento IV. Em casos práticosa mistura da fração pesada com uma quantidade muito pequenade fração leve que flui para fora por meio da saida 76 doquarto compartimento IV é também guiada através de umhidrociclone externo adicional. No caso de um separadorágua/óleo isso significa que a água finalmente resultantetem uma pureza tal que ela possa ser drenada diretamentepara as águas de superfície sem provocar um impactoambiental.

Embora o primeiro e segundo ciclones de separação47, 48 possuam um canal de descarga 54, 64 com uma partepossuindo uma seção transversal decrescente, podem serentretanto também vislumbradas modalidades nas quais ambosos canais de descarga possuam uma outra forma, por exemplo,uma seção transversal constante (tal como cilíndrica). Amodalidade na qual um ou ambos os canais de descargapossuem uma seção transversal substancialmente decrescenteé todavia recomendada.A invenção é apresentada acima com base nadescrição de um exemplo no qual a mistura que chega é umamistura de dois líquidos, isto é, óleo e água. Seráevidente por aqueles usualmente versados na técnica que apresente invenção pode ser também aplicada a uma outramistura aleatória de um ou mais líquidos, uma mistura de umou mais gases ou uma mistura de gases.

A presente invenção não está limitada às suasmodalidades descritas aqui. Os direitos objetivados sãoparticularmente definidos pelas reivindicações apresentadasa seguir, inseridos no escopo das quais muitas modificaçõespodem ser visualizadas.

Claims (36)

1. CICLONE SEPARADOR PARA SEPARAR UMA MISTURA DELÍQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAÇÃO PESADA, com umou mais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente alta e uma fração leve com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa específica relativamentebaixa, o ciclone compreendendo:um tubo ciclone no qual um espaço de escoamento édefinido, onde o tubo ciclone é provido com umaentrada para a entrada da alimentação de umamistura de pelo menos dois diferentes líquidos e/ougases, uma saída da fração pesada para descarregara fração pesada separada da mistura e uma saída dafração leve para a descarga da fração leve separadada mistura;uma unidade de geração de rotação para colocar amistura em rotação;um corpo de escoamento disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone, corpono qual é provido um canal de descarga da fraçãoleve conectado à descarga da fração leve, onde ocanal de descarga tem na direção de escoamento umaseção transversal substancialmente decrescente aolongo de pelo menos uma parte do comprimento docanal de descarga;caracterizado porum primeiro elemento de controle de pressãoconectado à saida da fração pesada para ajustar ataxa de fluxo da fração pesada a ser descarregada;um primeiro elemento de controle de pressãoconectado à saida da fração leve para ajustar ataxa de fluxo da fração leve a ser descarregada;meios de controle para controlar o primeiro esegundo elemento de controle de pressão;onde os meios de controle estão adaptados para induzir ainterface entre a fração pesada e a fração leve a fazercontato com o lado interno do canal de descarga durante ouso.

2. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de controle estarem adaptadospara induzir a interface a fazer contato com o lado internoda referida parte do canal de descarga durante o uso.

3. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida parte canal possuir umaseção transversal que se reduz de forma substancialmenteuniforme na direção de escoamento.

4. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida parte canal possuir umaforma substancialmente cônica.

5. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida parte canal possuir umaseção transversal progressivamente decrescente na direçãode escoamento.

6. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado por a referida parte canal possuir umaseção transversal degressivamente decrescente na direção deescoamento.

7. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 6, caracterizado por a parte canalser provida próxima da abertura de influxo do canal dedescarga.

8. Ciclone separador, de acordo com a reivindicação-7, caracterizado por a parte canal se conectar por sobre aabertura de influxo do canal de descarga.

9. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações Ia 8, caracterizado por a unidade degeração de rotação compreender uma ou mais aletas guias aolongo das quais a mistura de influxo pode ser guiada.

10. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 8, caracterizado por a unidade degeração compreender um elemento de entrada tangencial.

11. Ciclone separador, de acordo com areivindicação 10, caracterizado por a unidade de geração derotação compreender um elemento de fluxo provido de modosubstancialmente concêntrico no espaço de escoamento e umaou mais aletas guias dispostas entre o tubo ciclone e oelemento de fluxo.

12. Ciclone separador, de acordo com areivindicação 11, caracterizado por o corpo de escoamento eo elemento de fluxo estarem integrados.

13.Ciclone separador, de acordo com areivindicação 12, caracterizado por o corpo de escoamentoestar posicionado a alguma distância mais adianterelativamente ao elemento de fluxo no espaço de escoamento.

14.Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 13, caracterizado por a passagemconectada à saida da fração pesada estar definida entre olado interno do tubo ciclone e o lado externo do corpo deescoamento.

15.Ciclone separador, de acordo com areivindicação 14, caracterizado por uma ou mais unidadesredutoras de rotação estarem providas na passagem parareduzir a rotação da fração pesada que flui através dela.

16.Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 15, caracterizado por uma ou maisunidades redutoras de rotação estarem providas no canal dedescarga par reduzir a rotação da fração leve que fluiatravés dela.

17.Ciclone separador, de acordo com areivindicação 13, caracterizado por compreender um elementoalongado, preferivelmente uma haste, disposta entre oprimeiro e segundo corpo de escoamento e se estendendo demodo concêntrico relativamente ao canal de descarga para opropósito de estabilizar a rotação da fração leve.

18. Ciclone separador, de acordo com areivindicação 17, caracterizado por o elemento alongado seestender para dentro do canal de descarga, preferivelmenteaté uma posição além da referida parte canal.

19. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 18, caracterizado por estar adaptadopara separar a mistura que chega na forma de uma fraçãopesada contendo substancialmente água e uma fração levecontendo substancialmente óleo.

20. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 19, caracterizado por o elemento defluxo possuir uma extremidade externa configurada de formasubstancialmente cônica.

21. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 20, caracterizado por o canal dedescarga da fração leve estar formado tal que a interfaceentre a fração pesada e a fração leve faz contato com olado interno do canal de descarga da fração leve.

22. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 21, caracterizado por o canal dedescarga se prolongar através do corpo de escoamento eatravés de pelo menos uma das aletas guias providas nocorpo de escoamento.

23. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 22, caracterizado por compreenderdois ciclones separadores acoplados sucessivamente, onde afração pesada separada proveniente do primeiro cicloneseparador é conduzida ao interior do segundo cicloneseparador para o propósito de separação adicional numafração pesada e uma fração leve.

24. CICLONE SEPARADOR PARA A SEPARAÇÃO DE UMAMISTURA DE LÍQUIDOS E/OU GASES NUMA FRAÇÃO PESADA, com umou mais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente alta e uma fração leve com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa especifica relativamentebaixa, o ciclone caracterizado por compreender:um tubo ciclone no qual um espaço de escoamento édefinido, onde o tubo ciclone é provido com umaentrada para a entrada da alimentação de umamistura de pelo menos dois diferentes líquidos e/ougases, uma saida da fração pesada para descarregara fração pesada separada da mistura, uma primeirasaída de fração leve para descarregar uma primeiraparte da fração leve separada da mistura e umasegunda saída de fração leve para descarregar umasegunda parte da fração leve separada da mistura;um primeiro elemento de fluxo provido com uma oumais aletas guia para colocar em rotação a misturaque chega;um primeiro corpo de escoamento que está dispostode modo substancialmente concêntrico no tubociclone e no qual está provido um canal de descargade fração leve conectado à primeira saída da fraçãoleve;um segundo corpo de escoamento que está provido comuma ou mais aletas guia e disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone e aolongo do qual a fração pesada é guiada, onde umcanal de descarga é provido no segundo corpo deescoamento e em pelo menos uma das aletas guiaspara a descarga da fração leve separada da fraçãopesada fornecida à segunda saída de fração leve.

25. Ciclone separador, de acordo com areivindicação 24, caracterizado por a boca de influxo doprimeiro canal de descarga de fração leve estar posicionadamais acima do primeiro corpo de escoamento, e a boca deinfluxo do segundo canal de descarga de fração leve estarposicionada mais adiante do segundo corpo de escoamento.

26. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 24 e 25, caracterizado por o primeirocorpo de escoamento estar acoplado com o segundo corpo deescoamento.

27. Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 24 e 25, caracterizado por o primeirocorpo de escoamento estar integrado com o segundo corpo deescoamento.

28.Ciclone separador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 24 a 27, caracterizado por compreenderdois ciclones separadores dispostos sucessivamente como deacordo com qualquer uma das reivindicações 1-23.

29. MÉTODO PARA SEPARAR UMA MISTURA DE LÍQUIDOSE/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAÇÃO PESADA, com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa específica relativamentealta e uma fração leve com um ou mais líquidos e/ou gasesde uma massa específica relativamente baixa, o métodocompreendendo:guiar a mistura a ser separada por meio de umaentrada através de um espaço de escoamento definidonum tubo ciclone;gerar rotação da mistura que flui através do espaçode escoamento para o propósito de separar a misturana forma de uma fração pesada e uma fração leve;- guiar a fração pesada até uma saida de fraçãopesada;caracterizado por:guiar a fração leve através de um canal de descarganum corpo de escoamento disposto de modosubstancialmente concêntrico no tubo ciclone talque a interface entre a fração pesada e a fraçãoleve faça contato com o lado interno do canal dedescarga da fração leve.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29,caracterizado por o canal de descarga possuir uma seçãotransversal substancialmente decrescente na direção deescoamento ao longo de pelo menos uma parte do comprimentodo canal de descarga, e onde a etapa de guiar a fração leveatravés do canal de descarga compreende direcionar tal quea referida interface faça contato com o lado interno dareferida parte do canal de descarga.

31. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 e 30, caracterizado por um cicloneseparador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-25 seja aplicado.

32. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 29 a 31, caracterizado por compreender aseparação de uma mistura óleo/água em uma fração pesadacontendo substancialmente água e uma fração leve contendosubstancialmente óleo.

33. USO DO CICLONE SEPARADOR, caracterizado por serde acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28.

34. MONTAGEM PARA SEPARAÇÃO DE UMA MISTURA DELÍQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAÇÃO PESADA, com umou mais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente alta e uma fração leve com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa específica relativamentebaixa, a montagem caracterizada por compreender:um vaso de separação provido com paredes deseparação para subdividir o espaço interno do vasode separação na forma de um compartimento deentrada, um compartimento de fração pesada e umcompartimento de fração leve, onde o vaso deseparação é provido com um elemento de entrada parasuprir a mistura a ser separada ao compartimento deentrada, um elemento de saida da fração leve para adescarga da fração leve proveniente docompartimento de fração leve, e um elemento desaida da fração pesada para a descarga da fraçãopesada proveniente do compartimento de fraçãopesada;um número de ciclones separadores de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores 1-23dispostos em ambas as paredes de separação sãoprovidos no vaso de separação, e onde cada um dosciclones separadores está disposto com sua entradano compartimento de entrada, com sua saida defração leve no compartimento de fração leve e comsua saida de fração pesada no compartimento defração pesada.

35. MONTAGEM PARA A SEPARAÇÃO DE UMA MISTURA DELÍQUIDOS E/OU GASES NA FORMA DE UMA FRAÇÃO PESADA, com umou mais líquidos e/ou gases de uma massa específicarelativamente alta e uma fração leve com um ou maislíquidos e/ou gases de uma massa específica relativamentebaixa, a montagem caracterizada por compreender:um vaso de separação provido com paredes deseparação para subdividir o espaço interno do vasode separação na forma de um compartimento deentrada, um compartimento de fração pesada e umcompartimento de fração leve, um primeirocompartimento de fração leve e um segundocompartimento de fração leve, onde o vaso deseparação é provido com um elemento de entrada parasuprir a mistura a ser separada ao compartimento deentrada, um primeiro e segundo elemento de saida dafração leve para a descarga da fração leveproveniente respectivamente do primeiro e segundocompartimento de fração leve, e um elemento desaida de fração pesada para a descarga da fraçãopesada proveniente do compartimento de fraçãopesada;um número de ciclones separadores de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores 24-28dispostos em ambas as paredes de separação sãoprovidos no vaso de separação, e onde cada um dosciclones separadores está disposto com sua entradano compartimento de entrada, com sua primeira saidade fração leve no primeiro compartimento de fraçãoleve, com sua segunda saida de fração leve nosegundo compartimento de fração leve e com suasaida de fração pesada no compartimento de fraçãopesada.

36. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 35 e 36, caracterizada por um primeirosegundo elemento de controle de pressão estar dispôsrespectivamente no elemento de saida de fração pesadaelemento de saida de fração leve do vaso de separação.