BRPI0713294B1

BRPI0713294B1 - Método e separador ciclônico de desgaseificação de líquido para desgaseificar uma mistura fluida

Info

Publication number: BRPI0713294B1
Application number: BRPI0713294-8A
Authority: BR
Inventors: Marco Betting; Bart Prast; Helmar Van Santen; Cornelius Johannes Schellekens; Paulus Henricus Joannes Verbeek; Peter Mervyn Wilkinson
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2019-04-02
Also published as: AU2007263736A1; EA014604B1; EG25405A; WO2008000753A1; WO2008000753A8; EP2032265B1; NO20090316L; CA2654511C; US20090205488A1; ATE522277T1; BRPI0713294A2; EA200900084A1; CA2654511A1; MY148819A; AU2007263736B2; NO339807B1; EP2032265A1; US8105422B2

Abstract

método e separador ciclônico de desgaseificação de líquido para desgaseificar uma mistura fluida. um método e um separador ciclônico são divulgados para desgaseificar uma mistura fluida que compreende um líquido carreador e componentes gasosos e/ou vaporizáveis no qual: a mistura fluida é acelerada em uma seção de estrangulamento (6, 21) de um tubo de vórtice (1, 20) de tal modo que a pressão estática da mistura fluida seja diminuída, e componentes vaporizáveis evaporam para uma fase gasosa e a mistura fluida escoa como uma mistura substancialmente dispersa de maneira homogênea de gás-líquido através da seção de estrangulamento; a mistura fluida acelerada é induzida para movimento de redemoinl-io dentro de uma seção intermediária tubular do tubo de vórtice de tal modo que a mistura fluida seja separada por meio de forças centrifugas em uma fração líquida desgaseificada e uma fração enriquecida com gás; a fração líquida desgaseificada é induzida a escoar para um conduto de saída de líquido anelar (4, 21) e a fração enriquecida com um gás é induzida a escoar para um conduto de saída de gás central (3, 24). uma vantagem de induzir a mistura fluida a escoar como uma mistura de gás-líquido dispersa de maneira substancialmente homogênea através da seção de estrangulamento, é que a velocidade do som em tal mistura é baixa, aumentando com isto o número mach e a redução de pressão na seção de estrangulamento e aprimorando evaporação de bolhas de gás na mistura.

Description

“MÉTODO E SEPARADOR CICLÔNICO DE DESGASEIFICAÇÃO DE LÍQUIDO PARA DESGASEIFICAR UMA MISTURA FLUIDA” FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

A invenção é relativa a um separador ciclônico e método para desgaseificar uma mistura fluida.

A Patente U.S. 6.402.299 divulga um separador ciclônico no qual uma mistura de gás-líquido é injetada através de uma entrada tangencial para o interior de um tubo de vórtice horizontal no qual as frações gasosa e líquida são no mínimo parcialmente separadas, e a fração líquida forma um filme ao longo da parede interna do tubo de vórtice e é descarregada através de uma saída radial, enquanto a fração gasosa é concentrada junto ao eixo central do tubo de vórtice e é descarregada através de uma saída central.

Pedidos de Patente Internacional WO 9901194 e WO 03029739 divulgam separadores ciclônicos nos quais uma corrente de gás é acelerada em um tubo de vórtice até uma velocidade próxima à sônica ou supersônica, e com isto expandida e resfriada de maneira adiabática, de tal modo que líquido ou partículas sólidas são formadas, as quais são descarregadas através de uma saída na circunferência externa do tubo, enquanto uma fração de gás seco é descarregada através de uma saída central. Estes separadores conhecidos são configurados para remover componentes liquefeitos e/ou solidificados de uma corrente de gás e não para remover uma fração gasosa de um líquido carreador.

O Pedido de Patente Internacional W003/002227 divulga um hidrociclone para remover ar de um líquido carreador de alta viscosidade.

A Patente UK GB 2035150; as Patentes U.S. 2811219 e 4596586 e o Pedido de Patente Internacional WO0355575 divulgam separadores ciclônicos nos quais uma mistura de gás-líquido é injetada através de uma entrada tangencial para o interior de um tubo de vórtice vertical que tem em sua extremidade superior um conduto de saída de gás central através do qual a fração gasosa é descarregada, e em sua extremidade inferior uma bacia de coleta de líquido que é conectada a um conduto de descarga de líquido.

Uma desvantagem deste último grupo de separadores ciclônicos conhecidos é que eles, genericamente, são grandes peças de equipamento e têm um rendimento de separação limitado.

O método de acordo com o preâmbulo de acordo com a reivindicação 1 e o separador de acordo com o preâmbulo de acordo com a reivindicação 14 são conhecidos da Patente U.S. 6.517.732 que divulga um método de remoção de ar de sangue em um meio ciclônico, no qual primeiro um movimento de redemoinho é imposto à mistura sangue-ar por meio de ranhuras helicoidais 24 e a mistura em redemoinho é, em seguida, acelerada em um bocal e então separada.

Uma desvantagem do método conhecido é que o movimento de redemoinho induzido pelas ranhuras helicoidais 24 induz deshomogeinisação da mistura fluida por meio de forças centrífugas. Tal deshomogeneização antes do bocal reduz o desempenho de separação do meio.

E um objetivo da presente invenção fornecer um separador ciclônico compacto para desgaseifícar uma mistura fluida e um método eficiente para desgaseifícar uma mistura fluida.

E um outro objeto da presente invenção fornecer um separador ciclônico para desgaseifícar uma mistura fluida, no qual uma grande fração de gás é separada de um líquido carreador.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção é fornecido um método para desgaseifícar uma mistura fluida que compreende um líquido carreador e um ou mais componentes gasosos e/ou vaporizáveis em um separador ciclônico, no qual:

a mistura fluida é acelerada em uma seção de estrangulamento de um tubo de vórtice de tal modo que a pressão estática da mistura fluida seja diminuída, e componentes vaporizáveis evaporem para uma fase gasosa;

- a mistura fluida acelerada é induzida a ter movimento de redemoinho dentro do tubo de vórtice de tal modo que a mistura fluida seja separada por meio de forças centrífugas para uma fração líquida desgaseificada e uma fração enriquecida de gás;

- a fração líquida desgaseificada é induzida a escoar para o interior de um conduto de saída de líquido que é localizado na ou junto à circunferência externa do tubo de vórtice;

- a fração enriquecida de gás é induzida a escoar para o interior de um conduto de saída de gás que é localizado no ou junto ao eixo central do tubo de vórtice; e

- a mistura de fluido é induzida a escoar como uma mistura de gás-líquido substancialmente dispersa de maneira homogênea através da seção de estrangulamento.

Uma vantagem de homogeneizar a mistura gás-líquido é que a velocidade do som em tal mistura homogeneizada é mais baixa do que em uma mistura não homogênea. A velocidade do som em uma mistura gáslíquido substancialmente homogênea pode ser menor do que 300 m/s.

Para homogeneizar a mistura, a mistura gás-líquido pode ser induzida a escoar em um regime de escoamento substancialmente turbulento e em uma direção substancialmente axial em relação a um eixo central da seção de estrangulamento.

Opcionalmente, uma ou mais palhetas de retificação de escoamento são arranjadas no espaço anelar, cujas palhetas induzem a mistura gás-líquido a escoar em uma direção substancialmente axial através da seção de estrangulamento anelar.

Além disto, um gás substancialmente inerte pode ser injetado para o interior da mistura gás-líquido para aprimorar a homogeneização da mistura gás-líquido.

Em uma configuração do método de acordo com invenção:

- o líquido desgaseificado é induzido por uma ou mais asas arranjadas no tubo de vórtice à jusante da seção de estrangulamento a escoar em um movimento de redemoinho ao longo da superfície interna do tubo de vórtice em direção de jusante a partir de uma extremidade proximal no sentido de uma extremidade distai do tubo de vórtice e é descarregado através de um conduto de saída anelar de líquido que é arranjado axialmente entre um corpo de deflexão conformado em projétil e a superfície interna da extremidade distai do tubo de vórtice; e

- a fração enriquecida de gás é induzida a escoar em um movimento de redemoinho em contracorrente a partir de uma seções de nariz do corpo de deflexão conformado em projétil no sentido do conduto de saída de gás que é a arranjado coaxialmente dentro da extremidade proximal do tubo de vórtice.

O corpo de deflexão conformado em projétil pode ter uma seções de nariz cônica e uma seção de cauda substancialmente cilíndrica e a extremidade distai do tubo de vórtice pode ter em uma direção de jusante forma divergente.

O conduto de saída de gás central pode ser arranjado coaxialmente ao redor de um corpo central conformado em torpedo que tem seções de nariz cônica e de cauda e calda e uma seção intermediária substancialmente cilíndrica; e

- a fração enriquecida de gás no conduto de saída de gás central pode ter o movimento de redemoinho desfeito por um conjunto de palhetas de desfazimento de movimento de redemoinho que é arranjado no conduto de saída de gás central entre a superfície externa do corpo central e a superfície interna da parede do conduto de saída de gás central. O líquido na saída de líquido pode ter o movimento de redemoinho desfeito de uma maneira similar.

Em uma configuração alternativa do método de acordo com a invenção o tubo de vórtice tem uma extremidade proximal conformada em cometa que é conectada a um tubo de entrada de fluido, de tal modo que um conduto de entrada de fluido anelar seja formado, o qual circunda coaxialmente a parede do conduto de saída de gás central, e no qual uma série de palhetas de retificação de escoamento são arranjadas, as quais induzem a mistura de fluido a escoar em uma direção substancialmente axial para o interior do tubo de vórtice. As palhetas de retificação de escoamento podem ser arranjadas em uma seção do conduto de entrada de fluido anelar, na qual o tubo de entrada anelar tem um diâmetro interno maior do que outras partes do tubo de entrada de fluido, cujas palhetas induzem a mistura de fluido a escoar a uma velocidade subsônica através do conduto de entrada de fluido anelar e a mistura de gás-líquido pode ser acelerada até uma velocidade substancialmente transônica ou supersônica na extremidade proximal conformada em cometa do tubo de vórtice.

Opcionalmente, a mistura de gás-líquido compreende petróleo cru como o líquido carreador e os componentes gasosos e/ou vaporizáveis compreendem gás natural e/ou condensados tais como metano, etano, propano, butano e pentano, dióxido de carbono e/ou sulfeto de hidrogênio.

De acordo com a invenção, é ainda fornecido um separador de desgaseificação de líquido ciclônico para desgaseificar uma mistura fluida que compreende um líquido carreador e um ou mais componentes gasosos e/ou vaporizáveis, que compreende:

- um tubo de vórtice que tem uma seção de estrangulamento na qual a mistura de fluido é acelerada de tal modo que a pressão estática da mistura de fluido seja diminuída e componentes vaporizáveis evaporem para uma fase gasosa;

- uma ou mais palhetas que conferem redemoinho para induzir a mistura fluida a ter movimento de redemoinho dentro do tubo de vórtice, induzindo com isto a mistura a ser separada por meio de forças centrífugas para uma fração líquida desgaseificada e uma fração de enriquecida de gás;

- um conduto de saída de líquido desgaseificado que é localizada na ou junto à circunferência externa do tubo de vórtice para descarregar a fração líquida desgaseificada; e

- um conduto de saída de gás que é localizado o no ou junto ao eixo central do tubo de vórtice para descarregar a fração enriquecida de gás;

caracterizado pelo fato de o separador ainda compreender meio de homogeneização de fluido para induzir a mistura fluida a escoar como uma mistura de líquido e gás dispersa de maneira substancialmente homogênea através da seção de estrangulamento.

Opcionalmente, dito meio de homogeneização de fluido compreende meio gerador de turbulência que é configurado para induzir a mistura de gás-líquido a escoar em um regime de escoamento substancialmente turbulento e em uma direção substancialmente axial em relação ao eixo central da seção de estrangulamento.

É observado que em uma mistura de gás-líquido substancialmente homogênea a velocidade do som é mais baixa do que em um gás puro ou um líquido puro. A velocidade do som em gás puro pode ser cerca de 340 m/s e a velocidade do som em um líquido puro pode ser cerca de 1.000 m/s, enquanto a velocidade do som em uma mistura substancialmente homogênea de gás/líquido pode ser cerca de 50 m/s.

De acordo com a invenção, a mistura de gás-líquido é mantida substancialmente dispersa de maneira homogênea quando a mistura é acelerada para uma velocidade supersônica enquanto a velocidade sônica é baixa, em particular mais baixa do que 300 m/s.

Quando utilizados nesta especificação e reivindicações os seguintes termos devem ter os seguintes significados:

Uma mistura de gás-líquido dispersa de maneira substancialmente homogênea compreende um líquido carreador no qual bolhas gasosas são dispersadas de tal modo que a densidade numérica de bolhas/gotículas seja substancialmente não variante através de toda a seção transversal de escoamento de um conduto através do qual o fluido escoa, enquanto o diâmetro médio da bolha/gotícula é no máximo 100 micra.

Um gás substancialmente inerte é um gás que não reage com a mistura fluida que escoa através do separador, tal como hélio, argônio, dióxido de carbono e/ou vapor d água vaporizado.

Estes e outros aspectos e configurações do método e separador ciclônico de acordo com a invenção estão descritos nas reivindicações que acompanham, resumo e descrição detalhada a seguir, na qual é feita referência aos desenhos que acompanham.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 delineia uma vista em seção longitudinal esquemática de uma primeira configuração de um separador de desgaseificação de líquido ciclônico de acordo com a invenção, no qual uma mistura fluida é desgaseificada e separada e separada a fração líquida desgaseificada L e a fração gasosas G são descarregadas em extremidades opostas do separador;

A figura 2 delineia uma vista esquemática em seção longitudinal de uma segunda configuração de um separador ciclônico de desgaseificação de líquido de acordo com a invenção, no qual uma mistura fluida é desgaseificada e separada e a fração líquida desgaseificada e a fração gasosa são ambas descarregadas na mesma extremidade do separador; e

A figura 3 mostra regimes de escoamento esperados e pressões em partes diferentes do separador ciclônico de desgaseificação de líquido de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONFIGURAÇÕES DA INVENÇÃO

A figura 1 delineia um separador ciclônico de desgaseificação de líquido que compreende um tubo de vórtice 1, um conduto de entrada de fluido não tratado 2, um conduto de saída de gás 3 e um conduto de saída de líquido desgaseificado 4.

O tubo de vórtice 1 tem uma extremidade proximal conformada em cometa 1A e uma extremidade distai divergente IB.

O conduto de saída de líquido 4 é formado por um espaço anelar entre a superfície interna da extremidade distai divergente IB do tubo de vórtice 1 e um corpo de deflexão conformado em projétil 5.

A extremidade proximal conformada em cometa IA do tubo de vórtice 1 é conectada à parede externa divergente 2B do conduto de entrada de fluido 2.

Uma série de palhetas de retificação de escoamento 8 são arranjadas na seção extrema anelar divergente 2C do conduto de entrada 2B, cujas palhetas 8 induzem a mistura fluida não tratada a escoar em uma direção substancialmente axial em relação a um eixo central 7 do separador, cujas palhetas 8 inibem o movimento de redemoinho da mistura fluida em relação ao eixo central 7 em uma seção de estrangulamento anelar 6 formada entre a superfície interna da extremidade proximal conformada em cometa IA do tubo de vórtice 1 e a superfície externa da parede 3A do conduto de saída de fluido 3.

A seção de estrangulamento anelar 6 tem uma área de seção transversal gradualmente decrescente e atua assim como um assim chamado bocal Lavai, no qual a mistura fluida é acelerada para uma velocidade subsônica ou preferivelmente para uma velocidade transônica ou supersônica. Na mistura fluida acelerada o fluido irá expandir e a pressão estática irá cair, de modo que a fração de gás dissolvida no líquido carreador irá evaporar, e o escoamento de líquido é transformado para um escoamento borbulhante de líquido carreador e bolhas de gás L + G. Simultaneamente, as palhetas de retificação de escoamento 8 irão inibir um movimento de redemoinho do escoamento borbulhante L + G. Uma ou mais palhetas que conferem movimento de redemoinho 14 são arranjadas em uma seção que confere movimento de redemoinho anelar IA do tubo de vórtice 1, cuja seção que confere movimento de redemoinho anelar IA é arranjada a jusante da seção de estrangulamento anelar 6. O movimento de redemoinho pode impor forças centrífugas de 100.000 g sobre o escoamento borbulhante L + G fazendo com que as bolhas de gás de baixa densidade G migrem no sentido do eixo central do tubo de vórtice 1, e a fração líquida de alta densidade L migre no sentido da superfície tubular interna do tubo de vórtice 1.

A fração líquida de alta densidade L irá girar como um filme anelar 11 ao longo da superfície interna tubular do tubo de vórtice 1 para o interior do conduto de saída de gás 3. As bolhas de gás G irão coalescer e formar uma fase gasosa contínua junto ao eixo central 7 do tubo de vórtice 1, cuja fase gasosa irá atingir a seções de nariz pontudo 5A do corpo de reflexão conformado em projétil 5 que é então refletida e induzida a escoar como um redemoinho em contracorrente 12 a partir da seções de nariz pontudo 5 A em uma direção a partir da extremidade distai 1B no sentido da extremidade proximal IA do tubo de vórtice 1 para o interior do conduto de saída de gás 3. A entrada coaxial conformada em anel 3B do conduto de saída de fluido 3 irá desempenhar como um localizador de vórtice para a corrente gasosa G. Um corpo central conformado em torpedo é arranjado dentro do conduto de saída de gás 3 e uma série de palhetas de desfazimento de movimento de redemoinho irão desfazer o movimento de redemoinho e retificar a corrente gasosa G dentro de dito conduto 3.

O corpo de deflexão conformado em projétil 5 pode ser movido axialmente dentro da extremidade distai divergente 1B do tubo de vórtice como ilustrado pela seta 15, de modo que a largura do conduto de saída de líquido anelar 4 e a vazão do líquido desgaseificado L possam ser ajustadas.

A figura 2 delineia uma configuração alternativa do separador ciclônico de desgaseificação de líquido que compreende um tubo de vórtice 20 que tem uma seção de estrangulamento estreita 21 na qual uma mistura fluida de um líquido carreador e componentes dissolvidos gasosos e/ou vaporizáveis são acelerados até uma velocidade próxima à sônica ou supersônica colocados em movimento de redemoinho por meio de uma ou mais palhetas que conferem redemoinho 22, de modo que os componentes vaporizáveis evaporem e a fração líquida de alta densidade L é separada da fração gasosa de baixa densidade G por meio de forças centrífugas. A fração líquida de alta densidade irá formar um filme anelar em redemoinho ao longo da superfície interna do tubo de vórtice 20 que é descarregado do tubo de vórtice 20 através de um conduto de saída anelar 23, que é formado entre a superfície interna de uma extremidade distai 20B do tubo de vórtice 20 e a superfície externa da parede 24 de um conduto de saída de gás central 25 através do qual a fração gasosa G é descarregada. Uma série de condutos de descarga de líquido 27A e 27B são conectados ao conduto de saída anelar 23 no qual a quantidade de condutos de descarga de líquido 27A e 27B é selecionada de tal modo que forças de cisalhamento entre as paredes do conduto de saída anelar 23 e o líquido em rotação e também entre o gás em rotação e correntes líquidas sejam reduzidas. O conduto de saída anelar 23 e o tubo de vórtice 20 podem ter paredes rotativas, reduzindo com isto ainda mais forças de cisalhamento entre o gás em rotação e correntes líquidas. Os condutos de descarga de fluido 27A e 27B podem, além disto, ter uma pluralidade de aberturas de entrada conformadas em fenda para reduzir ainda mais forças de cisalhamento entre as correntes de gás e líquido em rotação.

Opcionalmente, os condutos de entrada dos separadores ciclônicos mostrados nas figuras 1 e 2 podem ser dotados de uma serpentina de aquecimento que reduz a viscosidade do líquido carreador e aprimora transporte difusivo e/ou com um homogeneizador de fluido tal como uma placa perfurada que homogeneiza a mistura fluida multifásica para uma mistura de gás-líquido substancialmente dispersa de maneira homogênea.

Os separadores ciclônicos podem ser ainda dotados de um ou mais transdutores de som ultra-sônicos ou outros, que podem ser arranjados em diversas localizações ao longo do comprimento do separador e que aprimoram transporte difusivo criando flutuações de pressão na mistura de fluido em expansão.

Um conjunto de separação por gravidade de gás/líquido (não mostrado) que compreende vertedouros mecânicos sob e sobre sistemas de escoamento podem separar as três fases petróleo, água e gás residual descarregadas pelo conduto de saída anelar 23. A pressão de gás equaliza a pressão para as três fases e as diferenças em densidade fornecem a diferença em níveis de gás/líquido e óleo/água para separação. As diferentes alturas dos vertedouros aprisionam uma das fases a montante do vertedouro e uma outra fase irá passar sob e sobre o vertedouro.

A figura 3 é uma vista esquemática do escoamento de fluido e redução de pressão estática no separador de desgaseificação de líquido ciclônico de acordo com a invenção. Ela ilustra como no separador delineado na figura 1 o escoamento de líquido é transformado para um escoamento borbulhante fino de uma mistura fluida ou dispersa de maneira substancialmente homogênea dentro da seção de estrangulamento 6 e segregada para uma fração líquida anelar em redemoinho L e uma fração de gás central em redemoinho contrário G. A pressão da mistura líquida injetada pode ser cerca de 100 bar e a pressão da fração gasosa descarregada no conduto de saída de gás 3 pode ser cerca de 20 bar.

Uma vantagem de induzir a mistura fluida multifásica para escoar como uma mistura de gás-líquido dispersa de maneira substancialmente homogênea através da seção de estrangulamento 6, 21 do separador ciclônico, é que a velocidade do som em uma mistura gás-líquido dispersa de maneira homogênea é significativamente mais baixa do que em uma mistura de gás-líquido dispersa de maneira não homogênea. Em uma 5 mistura fluida multifásica a velocidade do som diminui de maneira dramática em relação à velocidade gasosa do som com fração liquida crescente no gás. Se a velocidade do som cai e a velocidade da mistura fluida permanece a mesma, o número Mach da mistura aumenta fortemente. Agora a relação de expansão (seção de estrangulamento 6, 21P_inlet 2/P_end) aumenta com o 10 número Mach crescente, daí, em uma expansão de duas fases o fluido precisa apenas ser acelerado de maneira moderada (tal como até cerca de 100 m/s) para obter uma redução de pressão substancial (tal como um fator 5). No exemplo mostrado na figura 3 a pressão da mistura fluida multifásica na entrada 2 do separador ciclônico pode ser cerca de 100 bar, de modo que a 15 pressão de fluido na seção de estrangulamento 6, 21 possa ser tão baixa quanto cerca de 20 bar. Quanto mais profunda a expansão (isto é, mais baixa a pressão), maior será a força de acionamento para desgaseifícar a mistura fluida multifásica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para desgaseificar uma mistura fluida que compreende um líquido carreador e um ou mais componentes gasosos e/ou vaporizáveis em um separador ciclônico, em que:

- a mistura fluida é acelerada em uma seção de estrangulamento (6) de um tubo de vórtice (1) de tal modo que a pressão estática da mistura fluida seja diminuída e componentes vaporizáveis evaporem para uma fase gasosa;

- a mistura fluida acelerada é induzida a ter movimento de redemoinho dentro do tubo de vórtice de tal modo que a mistura fluida seja separada por meio de forças centrífugas para uma fração líquida desgaseificada e uma fração enriquecida de gás;

- a fração líquida desgaseificada é induzida a escoar para o interior de um conduto de saída de líquido (4) que é localizado na ou junto à circunferência externa do tubo de vórtice; e

- a fração enriquecida de gás é induzida a escoar para o interior de um conduto de saída de gás (3) que é localizado no ou junto ao eixo central do tubo de vórtice;

caracterizado pelo fato de que a mistura fluida é induzida a escoar como uma mistura de gás-líquido dispersa de maneira substancialmente homogênea através da seção de estrangulamento; e

- que um ou mais palhetas de retificação (8) induzem a mistura fluida a escoar em uma direção substancialmente axial em relação a um eixo central da seção de estrangulamento.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a velocidade do som na mistura gás-líquido substancialmente homogênea ser menor do que 300 m/s.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a mistura gás-líquido ser induzida a escoar em um regime de

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 7/13

2 / 7 escoamento substancialmente turbulento através da seção de estrangulamento.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de um corpo central ser arranjado na seção de estrangulamento de tal modo que a seção de estrangulamento tenha uma forma anelar e tenha uma tal largura que a mistura de gás-líquido é induzida a escoar em um regime de escoamento substancialmente tubular através da seção de estrangulamento anelar.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de uma ou mais palhetas de retificação de escoamento serem arranjadas no espaço anelar cujas palhetas induzem a mistura de gás-líquido a escoar em uma direção substancialmente axial através da seção de estrangulamento anelar.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um gás substancialmente inerte ser injetado para a mistura de gáslíquido para aprimorar a homogeneização da mistura de gás-líquido.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o líquido desgaseificado ser induzido por uma ou mais asas arranjadas no tubo de vórtice a jusante da seção de estrangulamento para escoar em um movimento de redemoinho ao longo da superfície interna do tubo de vórtice e em uma direção de jusante a partir de uma extremidade proximal no sentido de uma extremidade distal do tubo de vórtice e ser descarregado através de um conduto de saída de líquido anelar que é arranjado coaxialmente entre um corpo de deflexão conformado em projétil e uma superfície interna da extremidade distal do tubo de vórtice; e a fração enriquecida de gás ser induzida a escoar em um movimento de redemoinho em contracorrente a partir de uma seções de nariz do corpo de deflexão conformado em projétil no sentido do conduto de saída de gás que é arranjado coaxialmente dentro da extremidade proximal do tubo de vórtice.

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 8/13

3 / 7
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o corpo de deflexão conformado em projétil ter uma seção de nariz cônica e uma seção de cauda substancialmente cilíndrica e a extremidade distal do tubo de vórtice ter uma forma divergente na direção de jusante.
9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a saída para o conduto de saída de gás central ser arranjada coaxialmente ao redor de um corpo central conformado em torpedo que tem seções de nariz cônica e em cauda e uma seção intermediária substancialmente cilíndrica; e

- a fração enriquecida de gás nasce no conduto de saída de gás central ter movimento de redemoinho desfeito por um conjunto de palhetas de desfazimento de escoamento em redemoinho que é arranjado no conduto de saída de gás central entre a superfície externa do corpo central e a superfície interna da parede do conduto de saída de gás central.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o conduto de saída de gás central ter uma entrada conformada em anel que desempenha como um localizador de vórtice para o movimento de redemoinho em contracorrente da corrente de fração enriquecida com um gás ao redor de um eixo central do tubo de vórtice, cujo movimento de redemoinho em contracorrente é induzido na aresta da seções de nariz do corpo de deflexão conformado em projétil.
11. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o tubo de vórtice ter uma extremidade proximal conformada em corneta que é conectada a um tubo de entrada de fluido de tal modo que um conduto de entrada de fluido anelar seja formado, o qual circunda coaxialmente a parede do conduto de saída de gás central e no qual uma série de palhetas de retificação de escoamento são arranjadas, as quais induzem a mistura de fluido a escoar em uma direção substancialmente axial para o

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 9/13

4 / 7 interior do tubo de vórtice.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de as palhetas de retificação de escoamento serem arranjadas em uma seção do conduto de entrada de fluido anelar no qual o tubo de entrada de fluido tem um diâmetro interno maior do que outras partes do tubo de entrada de fluido, cujas palhetas induzem a mistura fluida a escoar a uma velocidade subsônica através do conduto de entrada de fluido anelar e a mistura de gás-líquido ser acelerada para uma velocidade substancialmente transônica ou supersônica na extremidade proximal conformada em corneta do tubo de vórtice.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de a mistura de gás-líquido compreender petróleo cru como o líquido carreador e os componentes gasosos e/ou vaporizáveis compreendem gás natural e/ou condensados tais como metano, etano, propano, butano e pentano, dióxido de carbono e/ou sulfeto de hidrogênio.
14. Separador ciclônico de desgaseificação de líquido para desgaseificar uma mistura fluida que compreende um líquido carreador e um ou mais componentes gasosos e/ou vaporizáveis, que compreende:

- um tubo de vórtice (1) que tem uma seção de estrangulamento (6) na qual a mistura de fluido é acelerada de tal modo que a pressão estática da mistura de fluido seja diminuída e componentes vaporizáveis evaporem para uma fase gasosa;

- uma ou mais palhetas que conferem redemoinho (14) para induzir a mistura fluida a ter movimento de redemoinho dentro do tubo de vórtice induzindo com isto a mistura a ser separada por meio de forças centrífugas para uma fração líquida desgaseificada e uma fração enriquecida de gás;

- um conduto de saída de líquido desgaseificado (4) que é

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 10/13

5 / 7 localizada na ou junto à circunferência externa do tubo de vórtice para descarregar a fração líquida desgaseificada; e

- um conduto de saída de gás (3) que é localizado no ou junto ao eixo central do tubo de vórtice, para descarregar a fração enriquecida de gás, caracterizado pelo fato de o separador ainda compreender meio de homogeneização de fluido para induzir a mistura fluida a escoar como uma mistura de líquido e gás dispersada de maneira substancialmente homogênea através da seção de estrangulamento; e

- que o meio de homogeneização de fluido compreende uma ou mais palhetas de retificação de escoamento (8) para induzir a mistura de gás-líquido a escoar em uma direção substancialmente axial em relação ao eixo central da seção de estrangulamento.
15. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o meio de homogeneização de fluido compreende meio de geração de turbulência que é configurado para induzir a mistura gás-líquido para escoar em um regime de escoamento substancialmente turbulento através da seção de estrangulamento.
16. Separador de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o meio gerador de turbulência compreender um corpo central que é arranjado na seção de estrangulamento de tal modo que a seção de estrangulamento tenha uma forma anelar e tenha uma tal largura que a mistura de gás-líquido seja induzida a escoar em um regime de escoamento substancialmente tubular através da seção de estrangulamento anelar.
17. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma ou mais palhetas de retificação de escoamento são arranjadas no espaço anelar cujas palhetas induzem a mistura fluida a escoar em uma direção substancialmente axial através da seção de estrangulamento

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 11/13

6 / 7 anelar.
18. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o meio de homogeneização de fluido compreender meio para injetar um gás substancialmente inerte a montante da seção de estrangulamento para o interior da mistura fluida para aprimorar homogeneização da mistura fluida.
19. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de

- o tubo de vórtice (1) compreender uma extremidade proximal e uma extremidade distal;

- o separador compreender uma ou mais palhetas que conferem redemoinho (14) para induzir a mistura fluida a escoar em um movimento de redemoinho em direção de jusante e ao longo da superfície interna do tubo de vórtice a partir da extremidade proximal no sentido da extremidade distal do tubo de vórtice;

- o conduto de saída de líquido (4) ter uma forma anelar e ser arranjado coaxialmente entre de um corpo de deflexão conformado em projétil (5) e a superfície interna da extremidade distal do tubo de vórtice;

- o conduto de saída de gás (3) ser arranjado coaxialmente dentro da extremidade proximal do tubo de vórtice; e

- o corpo de deflexão conformado em projétil compreender uma seções de nariz (5A) para induzir a fração enriquecida com um gás a escoar em um movimento de redemoinho em contracorrente a seções de nariz do corpo de deflexão conformado em projétil no sentido do conduto de saída de gás.
20. Separador de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de o corpo de deflexão conformado em projétil ter uma seção de cauda substancialmente cilíndrica e a extremidade distal do tubo de vórtice ter

Petição 870180154565, de 23/11/2018, pág. 12/13

7 / 7 em uma direção de jusante forma divergente.
21. Separador de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de o conduto de saída de gás central ser arranjado coaxialmente ao redor de um corpo central conformado em torpedo que tem seções de nariz cônico e cauda e uma seção intermediária substancialmente cilíndrica, e um conjunto de palhetas de desfazimento de escoamento em redemoinho ser arranjado no conduto de saída de gás central entre a superfície externa do corpo central e a superfície interna da parede do conduto de saída de gás central para desfazer o redemoinho da fração enriquecida com um gás no conduto de saída de gás central.
22. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o tubo de vórtice ter uma extremidade proximal conformada em corneta que é conectada a um tubo de entrada de fluido de tal modo que um conduto de entrada de fluido anelar seja formado, o qual circunda coaxialmente e a parede do conduto de saída de gás central e em cujo tubo de vórtice uma série de palhetas que conferem redemoinho são arranjadas, as quais induzem a mistura fluida a escoar em um movimento de redemoinho através de no mínimo parte do tubo de vórtice.
23. Separador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o conduto de saída de líquido desgaseificado ser conectado a um conjunto de separação por gravidade que compreende vertedouros mecânicos sob e sobre sistemas de escoamento para separar o petróleo, água e gás residual descarregados pelo conduto de saída de líquido desgaseificado.