CN101687204A - 三相分离器 - Google Patents

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Abstract

一种分离器，包括一个至少在内部单圆锥形或双圆锥形的分离器滚筒(1)，该分离器滚筒绕垂直的旋转轴线能旋转地仅在其轴向端部之一上支承，并且该分离器具有：仅在其下端部或其上端部上的、用于驱动分离器滚筒的旋转主轴，该旋转主轴绕一个活节点(G)摆动式支承；用于需要加工的产物的输入管(4)；至少两个液体出口(11、13)，用于较轻的相(LP)和重相(HP)；优选的、在其最大的内圆周的区域内的固体排出开口(20)；设置在分离器滚筒中的分隔盘叠(9)；能用流体加载的压力腔(17)，用于改变在轻相(LP)与重相(HP)之间的分离区(rE)的位置。

Description

三相分离器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的分离器。
背景技术
这种分离器本身自很久以来已知。通常液体排出部设有所谓的撇取盘，其中充分利用这样的效应，即流入的液体的旋转能量转化成在流出管中的滞止压力。这种撇取盘本身已经得以证实。尤其可以通过节流改变产生的滞止压力并且从而在一定范围改变在滚筒中的分离区或者在滚筒中分离区的半径。尤其也已知，两个流体流出部配设撇取盘。
在图3中描述一种已知的三相分离器。如果滚筒的两个液体排出部或流出部中的一个或两个配设撇取盘(
Figure G2008800229653D00011
)，并且其它的流出部成喷嘴式地构成，那么得到区域ΔLP，在该区域内撇取盘通过节流允许在滚筒中分离区的移动(例如见WO 86/01436)。在此一方面分离区的可移动性的范围还相对较小并且毫无疑问也不可能通过撇取盘在所述范围内充分快速地移动分离区。这种移动也不总是导致稳定的过程特性，因为撇取盘出口的节流的变化同样影响过程的多个参数。
按现有技术还已知US 4 417 885A、JP 03 13 54 58A、DE 1 140 144和DE 23 22 491A1。US 4 417 885A显示一种在分离器的撇取盘式的出口上的流体密封装置。另外WO 2006/096113和WO 92/07658建议，在离心机的输入区域中施加压力。
由DE 10 2005 021 331.6已知另一种三相分离器。该文献建议带有分离器滚筒的分离器，该分离器滚筒具有用于需要加工的产物的输入管、至少两个用于较轻的相和较重的相的液体流出部、优选在其最大内圆周的区域中的固体排出开口、设置在分离器滚筒中的分隔盘叠和在滚筒外部的可调节的节流装置，该节流装置优选具有环形盘或节流盘并且设计成通过用于重的液相的流出横截面的改变(即通过节流)移动液体半径，在滚筒中的重相延伸直至该液体半径。这种结构本身已经得以证实，但值得期待结构的继续简化。
发明内容
因此本发明的目的是，进一步构成同类的分离器，按结构简单的方式在运行期间在滚筒内的分离区可以在足够大的径向范围上移动，其中分离区的位置的良好可调节性是可能的。
本发明通过权利要求1的主题达到这个目的。
借助于本发明得到非常好的过程可控制性并且在此尤其得到分离区的位置(也称为E线)的非常好的可调节性，同时得到相对简单的结构。
在此又可能的是，补偿产物量(相比例)和产物性质(尤其是密度)的改变并且使分隔线几乎保持恒定。
已知在离心作用的分离器中在中央的压力可以下降，因此压力P1和P2降低。在此根据液体特性、压力P1和P2以及过程温度，一种或两种液相可能蒸发或开始沸腾。这会防碍良好的分离，因为在液体中会构成气泡或泡沫。
在若干情况下在若干原油中也会分离出二氧化碳，这导致在原油中pH值的升高并且可通入到环烷酸钙或其它化合物的形成中，它们会非常不利地影响在滚筒中的过程稳定性。
附加地两种液相的蒸汽压力是可以不同的，这由于腔压力P1和P2的不同会导致E线的移动。
在液相上压力(该压力高于相应液体的蒸汽压力)的保持可以避免不利效果，并且也可以用于通过P1与P2之间压差的变化控制/调节E线的位置。本发明也建议这样的方法，其中用按本发明的分离器按上述步骤(保持在液相上的压力，该压力高于相应液体的蒸汽压力)进行工作。
因此按本发明的分离器非常适用于极其不同的三相分离任务，尤其是用于原油处理，其中固体从原油中清除出并且水由原油中分离。另外其适用于钻井水处理，其中将水从油中分离并且清除固体。
按本发明一方面可考虑，用于较轻的相(LP)的液体流出部设有撇取盘。取而代之或作为补充，用于较重的相(HP)的液体流出部也可以设有撇取盘。
对于压力腔的布置有不同的选择。压力腔可以设置在液体流出部之一或两个液体流出部的上游。但是也可以在入口腔的区域内构成所述压力腔之一或所述一个压力腔。
其它有利的结构在从属权利要求中可见。
附图说明
下借参考附图借助于实施例详细描述本发明。其中：
图1显示按本发明纯粹示意描述的分离器滚筒的一半的剖视图；
图2显示用于按图1形式的分离器滚筒的驱动区域的实施例的剖视图；
图3显示按现有技术的示意描述的分离器滚筒的一半的剖视图。
具体实施方式
图1和3分别显示具有在半径r0上垂直定向的旋转轴线的分离器滚筒1。
分离器滚筒1分别安装到旋转主轴2上，该旋转主轴例如按图2形式直接地或通过带驱动(在此未描述)或者按其他方式(例如传动机构)驱动。旋转主轴2可以在其上面的圆周区域中构成圆锥形的。
旋转主轴2通过至少一个或多个滚动轴承3摆动式支承在滚筒的一侧(在此在滚筒的下方)并且因此在运行时由于剩余不平衡量不同于在倾析器的情况建立新的轴线，这描述一种绕垂线r0的进动运动(见图2的倾角α)。
除了这种方式的结构也已知如下的结构，其中下方的滚筒一定程度上悬挂在上方的旋转主轴上。但在此仅在其端部之一上或紧接着其轴向端部之一上可旋转地摆动式支承滚筒。
分离器滚筒1具有用于需要离心分离的产物P的输入管4，设有至少一个或多个出口6的分配器5连接到该输入管上，通过所述出口将进入的待离心分离物(十字阴影部分)可以导入到分离器滚筒1的内部和盘叠的上升通道7中。同样可考虑通过主轴例如从下方的导入。
在此这样选择结构，使得出口6位于由圆锥形的分隔盘构成的盘叠8(外径在附图标记8处)中的上升通道7下方。盘叠8由分选盘10朝上封闭，分选盘的直径大于盘叠8。
在分隔盘的内部并且在此优选在上升通道7内，在运行时在滚筒相应旋转的情况下在确定的半径rE(乳剂线或分隔线，也称作为E线)上构成在较轻的液相LP(从左下方朝右上方的阴影)与重的液相HP(朝右下方的阴影)之间的分离区。
较轻的液相LP(轻相)在内部的半径rLP上借助于撇取盘11(也称为抓具)由滚筒导出。借助于由液体的旋转能量产生的滞止压力撇取盘11如泵一样作用。在撇取盘11的下游例如在分离器外部在其设置在下游的导出装置中设置用于节流的阀。
相反重的液相HP围绕分选盘10的外圆周通过导出通道12流至滚筒1(半径rHP)的上面的轴向端部上的液体流出口，该流出口在半径rHD构成为溢出口13。
从而按图1和3重相HP分别在溢出口13上流出滚筒。
一定程度上图1和3的结构相互对应。它们也可设有相同的驱动装置。
相反按本发明的结构(例如见图1)设有允许在运行时对需要加工的产物的变化的特性作出反应的装置。
用于重相的溢出口13在半径rHD上位于分离器滚筒的上面的轴向端部上。
朝滚筒内部沿轴向在溢出口13之前设置滞止盘14，它由内向外延伸并且其最大的半径r14大于半径rHD，使得重相在由溢出口13流出之前必须在外部围绕滞止盘14流动。
围绕撇取盘11的撇取腔9沿轴向朝下和朝上相应由两个挡盘15、16限定，所述挡盘径向由外向内延伸直至小于撇取盘11外径r11的半径r15和r16。撇取盘11相应以其带有入口的撇取盘部段直至伸到大于挡盘15、16的内径的半径r11上。
在滞止盘14与朝上限定撇取腔的挡盘15之间构成压力腔17，导入管18通入该压力腔中。压力腔17可通过带有一个设置在上游的阀19的导入管18施加流体、尤其是气体。在压力腔17内的流体压力的变化导致，重相在压力腔18中的液面RH1在内径r15(因为否则产生压力腔17的涨潮，并且另外不小于rL2，因为这使得E线朝滚筒的中央移动，以至不再保留用于轻相LP的空间)与外径r14之间移动，并且导致轻相LP的液位在撇取腔9中在撇取盘11的上方和下方移动。
虽然用于轻相和重相的排出口半径没有改变。但是在压力腔17中压力的变化导致在滚筒中液体半径的有利的变化并且从而导致对分离区所在的半径(rE)的影响。
作为补充，双圆锥形的滚筒在其最大直径的区域内具有固体排出喷嘴20，所述喷嘴用于将固体颗粒S由滚筒连续导出。这种结构是优选的。但是同样也可考虑，没有附加的固体排出端或带有例如通过活塞式移动件的非连续的排出端的实施形式。
压力腔17按结构简单的方式提供用于调节控制乳剂线(E线)的位置的可能性并且从而导致过程的良好的可掌握性和可控制性。也得到分离区的增大的可调节范围。
附图标记列表
1       分离器滚筒
2       旋转主轴
3       轴承
4       输入管
5       分配器
6       出口
7       上升通道
8       盘叠
9       撇取腔
10      分选盘
11      撇取盘
12      导出通道
13      溢出口
14      滞止盘
15、16  挡盘
17      压力腔
18      导入管
19      阀
20      固体排出喷嘴
21      固体排出喷嘴
α      角度
r0，E，HI，HD，11，14，14，16、L2  半径
Lp，Hp  液相
P       产物

Claims (11)

1.分离器，包括一个至少在内部单圆锥形或双圆锥形的分离器滚筒(1)，该分离器滚筒仅在其轴向端部之一上绕垂直的旋转轴线能旋转地支承，并且所述分离器仅在其下端部或其上端部上具有用于驱动分离器滚筒的旋转主轴，该旋转主轴绕一个活节点(G)摆动式支承；所述分离器具有用于需要加工的产物的输入管(4)；所述分离器具有至少两个液体出口(11、13)，用于较轻的相(LP)和重相(HP)；所述分离器优选具有在其最大的内圆周的区域内的固体排出开口(20)；所述分离器具有设置在分离器滚筒中的分隔盘叠(9)；其特征在于：所述分离器具有能用流体加载的压力腔(17)，用于改变在轻相(LP)与重相(HP)之间的分离区(rE)的位置。
2.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：用于较轻的相(LP)的液体流出部设有撇取盘(11)。
3.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：用于较重的相(HP)的液体流出部设有撇取盘。
4.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：压力腔设置在其中一个液体流出部或两个液体流出部上游。
5.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：压力腔在入口腔的区域内构成。
6.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：沿轴向在溢出口(13)之前设置滞止盘(14)，该滞止盘的半径(r14)大于重相(HP)的溢出口(13)的半径(rHD)，使得重相在流出溢出口(13)之前围绕滞止盘(14)流动。
7.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：围绕撇取盘(11)的撇取腔(9)沿轴向朝下和朝上分别由一个挡盘(15、16)限定，所述挡盘沿径向由外向内延伸直至小于撇取盘(11)外径(r11)的半径(r15、r16)。
8.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：压力腔(17)在滞止盘(14)与向上限定撇取腔的挡盘(15)之间构成。
9.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：在压力腔(17)中通入流体的导入管(18)。
10.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：固体排出开口构成为喷嘴(20)，所述喷嘴设计成将固体颗粒连续导出滚筒(2)。
11.按上述权利要求任一项所述的分离器，其特征在于：固体排出开口(20)能借助于活塞式移动件封闭。
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