CN116710187A - 用于多相流的分离器 - Google Patents
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Abstract
一种用于分离多相流的分离器(100),其包括:位于分离器的上游端处的第一室(22),该第一室包括入口(20),用于入口流进入第一室;位于分离器的下游端处的第二室(28),该第二室包括出口(32),用于分离的气流离开第二室;以及筛网(24),其位于第一室和第二室之间,用于分离多相流的相,其中,筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自第一室的多相流,并且被配置成允许分离的气流从筛网的下游面流入到第二室中。
Description
技术领域
本申请涉及一种分离器,用于多相流,例如,其中夹带液滴的气流。
背景技术
许多不同的应用需要从气流中分离污染物。
WO 2010/143978A1公开了一种用于将液滴与夹带液滴的气流分离的分离器。该分离器包括绕轴线旋转的筛网,并且夹带液滴的气流在轴向方向上穿过该筛网。液滴在其穿过旋转的筛网时被聚结,并被离心,从而导致液滴径向向外朝向旋转的筛网的外围行进。由此产生的聚结液滴流被收集在围绕旋转的筛网的外围的壁上,并从中被排出。
因此,当气体轴向地穿过筛网时,液滴借助旋转的筛网被聚结并被离心,并且被允许从气流的路径径向地逸出。结果,大大避免了液滴被再次夹带到气流中,因为液滴在旋转的筛网内停留的时间很短。
通常,希望进一步改进已知分离器的操作,例如提高分离效率。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:位于分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入到第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自所述第一室的多相流,并且被配置成允许分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中,其中,筛网的所述上游面与进入到所述第一室中的所述入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:
H1>0.5d。
距离H1可以是介于两个平行平面之间的垂直距离,第一平面是在所述入口的最靠近所述筛网的端部处限定的平面,并且第二平面是由所述筛网的上游面限定的平面。
这种布置(筛网的上游面与进入所述第一室中的所述入口以距离H1间隔开)实现了分离效率的提高。
在一些实施方式中,所述入口突出到所述第一室中,使得所述第一平面位于所述第一室内,并偏离所述第一室的上游壁。
可选地,H1比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网的直径三倍小。
可选地,H1大约是筛网直径的两倍,即H1大致等于2d。这已被发现提供了特别有效的分离。当H1增加到大于2d的值时,分离效率大体上保持相同,但分离器的尺寸增加。通常希望分离器尽可能小,同时也提供必要水准的分离效率。所述必要水准的分离效率取决于分离器的具体用途。
可选地,第二室以距离H2至少部分地突出到第一室中,其中,H2通过以下关系与筛网的直径d相关联:0.5d<H2。
这里,H2是由筛网的下游面限定的平面与由在第一室的下游端处将第一室与第二室分隔开的壁限定的平行平面之间的垂直距离。这些分隔壁在第一室的下游端处封闭第一室。
由于第二室(至少部分地)突出到第一室中,所以,第一室在理论上被划分成两段。上游段(由筛网的上游面限定的平面的上游)通常是由所述第一室的上游壁和侧壁(以及入口壁,在入口突出到第一室中的实施方式中)界定的开放空间。下游段为环形空间,其被限定在第一室的侧壁与第二室的突出到第一室中的侧壁之间,以及在所述第一室的侧壁和筛网的侧壁之间。然后,该环形柱形空间的形式由所述侧壁的几何形状限定。通常,筛网和第二室可以具有柱形形式,使得在横截面中,所述环形柱形空间的内边界为圆形。所述环形柱形空间的外边界由第一室的侧壁的几何形状来限定。所述第一室可以是柱形的(例如,具有圆形或椭圆形柱体的形式),或者可以是多边形棱柱形状(例如,矩形或方形棱柱形状)。在横截面中,所述环形柱形空间的外边界可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他多边形形状。
可选地,H2比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网的直径三倍小,或比所述筛网的直径两倍小。
可选地,H2约等于筛网直径,即H2约等于d。
这种布置(其中,筛网的下游面与将第一室和第二室分隔开的壁间隔开)似乎导致了分离效率的提高。
本发明的第二方面提供了一种用于分离多相流的分离器,所述分离器包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入到所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在所述筛网的上游面处接收来自所述第一室的多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流入到所述第二室,其中,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的筛网直径d相关联:H2>0.5d。
这里,(如上所述)H2是介于由所述筛网的下游面限定的平面与由在所述第一室的下游端处将所述第一室与所述第二室分隔开的壁限定的平行平面之间的垂直距离。这些分隔壁在第一室的下游端处封闭所述第一室。
由于所述第二室(至少部分地)突出到所述第一室中,所以第一室在理论上被划分为两段。上游段(由所述筛网的上游面限定的平面的上游)通常是由所述第一室的上游壁和侧壁(以及入口壁,在所述入口突出到所述第一室中的实施方式中)界定的开放空间。下游段是环形空间,其被限定在所述第一室的侧壁与所述第二室的突出到所述第一室中的侧壁之间,并且在所述第一室的侧壁与筛网的侧壁之间。然后,该环形柱形空间的形式由所述侧壁的几何形状来限定。通常,所述筛网和所述第二室可以具有柱形形式,使得在横截面中,所述环形柱形空间的内边界为圆形。所述环形柱形空间的外边界由所述第一室的侧壁的几何形状来限定。第一室可以是柱形(例如,具有圆形或椭圆形柱体的形式),或者可以是多边形棱柱形状(例如,矩形或方形棱柱形状)。在横截面中,所述环形柱形空间的外边界可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他多边形形状。
可选地,H2比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网直径的三倍小,或比所述筛网直径的两倍小。
可选地,H2约等于筛网直径,即H2约等于d。
这种布置(其中,筛网的下游面与将第一室与第二室分隔开的壁间隔开)似乎导致了分离效率的提高。
所述筛网的上游面可以与进入所述第一室中的所述入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:H1>0.5d。如上所述的,参数H1与本发明的第一方面相关。
可选地,H1比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网直径的三倍小。
可选地,H1大约是所述筛网直径的两倍,即H1大约等于2d。这已被发现提供了特别有效的分离。当H1增加到大于2d的值时,分离效率大体上保持相同,但所述分离器的尺寸增加。通常希望所述分离器尽可能小,同时也提供必要水准的分离效率。所述必要水准的分离效率取决于分离器的具体用途。
以下可选特征/优点适用于本发明的前述两个方面(第一方面和第二方面),并且可以与任一方面(可选地包括前述可选特征中的任意一者)相结合。
所述分离器可以被配置成将在所述筛网处接收的多相流中的不同相分离,并且特别地,所述分离器可以被配置成将气体与夹带在所述气体中的液体分离。被分离的所述液体可以包括捕获的固体颗粒(例如,在悬浮液中),或者可以已经捕获了来自入口流的特定气体。
如下更详细地讨论的,可以通过在所述第一室中添加液体来调节入口流(通过所述入口接收到所述第一室中的流)的特性,以便提供在筛网处接收的并可以根据需要分离的多相流。
由所述筛网接收的多相流可以包括:
-气体+液体;或
-气体+液体+所述气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体+所述气体中或夹带在液滴中的固体颗粒。
也就是说,由所述筛网接收的多相流至少可以包括气相和液相。
由所述第一室通过所述入口接收的入口流可以包括:
-气体,即气体的混合物,在这种情况下,可以将液体添加到所述第一室中的入口流中,以形成待由所述筛网接收的多相流,其中,所述液体可以被配置成捕获所述气体混合物中的第一气体,并且因此,所述分离器可以被配置成将第一气体与气体混合物中的剩余气体分离;
-气体+液体(在这种情况下,可能不需要在第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体);
气体+固体颗粒(在这种情况下,可以在第一室中添加液体以实现所需的分离);
气体+液体+固体颗粒(在这种情况下,可能不需要在第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体)。
所述筛网的外周可以以距离s与所述第一室的侧壁分开。可选地,距离s比筛网直径d的两倍小,即s<2d。可选地,距离s小于等于所述筛网直径d,即s≤d。当然,s的较大值是可能的。然而,将距离s增加到超过所述筛网直径d,可能不会显著地进一步增强分离,并且还具有增加所述分离器尺寸的缺点。
可选地,距离s比所述筛网直径d的0.1倍大,即0.1d<s,并且例如,距离s可以大于等于大约0.25d或0.5d。
筛网具有比0mm大而比所述筛网直径的约3倍小的厚度t(即,所述筛网的上游面与下游面之间的垂直距离),即0mm<t<3d。所述厚度t可以大于2mm、大于5mm、大于10mm或大于20mm。所述厚度t可以小于2d,或者小于1d。例如,所述厚度t可以大于2mm并且小于所述筛网直径。
尽可能薄(即,足够厚以实现所需的分离,但没有更厚)的筛网可能是有利的,以便减少由穿过所述筛网的流引起的压降。所述筛网的合适厚度取决于分离器的具体应用。
所述分离器可以包括用于使所述筛网旋转的马达。所述马达可以使其上设置有所述筛网的输出轴旋转。马达和筛网可以放置在很近的位置,以使输出轴的长度最小化。替代地,所述筛网可以被设置在第二轴上,该第二轴可以经由磁性耦合而耦合到马达输出轴。这提供了气密密封,该气密密封对于待分离的多相流处于高压的情况下的应用是特别有利的。
所述分离器可以包括位于筛网的下游的风扇。所述风扇可以被配置成降低所述风扇的上游和筛网的下游(即,介于筛网和风扇之间)的压力,并增加风扇的下游的压力。所述风扇的操作具有将多相流吸入到筛网中并将分离的气流从筛网抽出的效果。所述风扇的操作补偿(至少部分补偿)了穿过筛网的压力损失。
所述分离器可以包括马达。所述马达可以被布置成驱动筛网和风扇二者的旋转。所述马达可以被布置在风扇和筛网之间,或者可以被布置在风扇的远离筛网的相对侧上。
该风扇可以包括2至10个风扇叶片,例如6个风扇叶片。所述风扇可以被配置成在旋转时用作轴流风扇。
可选地,风扇可以被集成到支撑筛网的筛网保持器中。因此,所述分离器可以包括筛网保持器,所述筛网保持器包括在第一端和第二端之间延伸的主体部分,其中,所述第二端包括从所述主体部分向内延伸的多个风扇叶片(用于定位在筛网的下游)。所述多个风扇叶片可以被配置成使得当筛网保持器旋转时,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
所述筛网保持器可以包括中心轴,其中,风扇叶片从所述主体部分向内延伸到中心轴。所述主体部分可以呈柱形。所述主体部分的外周可以形成与第二室的内壁接触的密封表面。
所述主体部分可以在第一端处是开口的,以接收筛网。所述主体部分可以在所述第一端处与所述筛网的外周交叠,使得筛网被部分地插入到筛网保持器中。
每个风扇叶片的上游边缘可以接触筛网的下游面,或者在每个风扇叶片的所述上游边缘与筛网的所述下游面之间可以存在一些分隔。
所述主体部分可以包括内唇,用于限定筛网能够被插入到筛网保持器中的程度。可选地,所述内唇是倾斜的,以将在所述内唇处到达筛网周边的任何液体朝向筛网的未被所述主体部分覆盖的周边排出。
所述筛网可以被粘合到所述筛网保持器。例如,筛网和网保持器可以沿着所述内唇粘合在一起,和/或围绕所述筛网保持器的与所述筛网交叠的侧面粘合在一起和/或在所述筛网保持器的中心轴线邻接下游筛网面之处粘合在一起。
替代地,所述筛网可以通过紧密过盈配合而被装配在所述筛网保持器内。
替代地或除了使用粘合/过盈配合之外,还可以使用机械紧固。例如,所述筛网可以包括与筛网的中心轴线同轴的通孔,用于接收筛网保持器的中心轴。然后可以使用穿过所述通孔并被紧固到所述中心轴(例如,通过螺纹连接)的紧固件将筛网固定到筛网保持器。所述紧固件可以包括比所述通孔宽的宽端部分,该宽端部分邻接所述筛网的与由所述筛网保持器接收的面相对的面。
然而,筛网被附接到筛网保持器,有利的是,该附接不会导致筛网的上游面对多相流的堵塞,或者使堵塞最小化。筛网的堵塞会导致分离效率的降低和压力损失的增加。此外,筛网的所述面上的任何紧固结构都可能提供污染物能积聚在其上的表面,这也会对分离器的操作不利。
如上所述,所述分离器可以包括马达,用于驱动筛网的旋转并且因此也驱动筛网保持器风扇的旋转。所述筛网保持器的中心轴可以与马达的输出轴成一体,或者可以经由所述中心轴和所述输出轴之间的磁性耦合而借助马达的输出轴使筛网保持器的中心轴旋转。
所述分离器可以包括喷嘴(或多个喷嘴),该喷嘴被配置成将液体喷射到入口流中或所述筛网上。所述分离器可以包括:用于保持液体的储存器,其中,所述喷嘴与所述储存器流体连通;以及泵,用于将液体从所述储存器泵送到所述喷嘴。添加的液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物或灭火剂中的一种或更多种。可以考虑所述分离器的具体用途、存在于多相流中的颗粒的类型以及这些可能带来的问题来选择特定的液体。通常,可以添加任何液体,以获得所需的结果。例如,该结果可能是清洁筛网、捕获固体颗粒或产生更容易被分离器捕获的新的化学溶液。
在添加化学反应物的情况下,反应程度取决于反应物的接触时间。由此而言,所述分离器可以有助于改善反应物之间的混合,然后将产物分离。
作为添加化学反应物的示例,考虑了希望从包括气体混合物的入口流中去除CO2的情况。可以将胺溶液添加到所述入口流中,从而在分离器内形成多相流。所述胺溶液捕获CO2,然后该溶液可以从所述气体混合物中的剩余气体中被分离出来。
可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸和喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
所述液体的流速可以例如为5至50升/分钟。为了最高的分离效率,液体的流速可能受到分离器的最大分离能力的限制。在不需要高分离效率的情况下,可以引入更多的液体,以获得所需的结果,以增加残留(carry-over)(未与从分离器流出的流体分离的液体)为代价。可以连续添加液体,也可以间歇地添加。
液滴的尺寸可以从1μm的直径变化到连续的液体流(例如来自水龙头)。液滴的尺寸可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来适当选择。例如,为了分离碳氢化合物(其具有低表面张力),与从空气中分离水的情况相比,将添加更小的液滴。
还可能需要考虑喷嘴的孔径,例如,以确定喷射筛网的整个表面区域所需的喷嘴数量。
添加到所述分离器中的额外液体可以经由被结合入所述分离器中的相同排放系统来排出,以排出从多相流中分离出的任何非气相。排放可以是连续的,特别是在分离器的操作期间向多相流连续添加额外液体的情况下。或者,排放可以是间歇性的。
对于喷嘴来说有三个可能的位置——筛网的上游(在第一室内)、所述筛网的下游(在第二室内)或在所述筛网自身处。喷嘴(或多个喷嘴)可以被设置在所有这些位置处、两个不同的位置处或三个位置中的一者处。
设置在筛网的下游的喷嘴适合于在分离器不操作时将液体喷射到筛网上。例如,添加的液体可以被用于通过去除积聚在筛网上的任何污染物来清洁所述筛网。
设置在筛网的上游的喷嘴适合于在分离器操作或不操作时将液体喷射到入口流中或所述筛网上。特别地,这样做可以捕获并夹带在所添加的液体的液滴内的小的固体污染物(或非常粘性的液滴),以便这些污染物能够从所述多相流分离。附加地或替代地,这样做可以吸收所添加的液体的液滴内的特定气体,以便该气体可以与所述多相流分离。因为喷嘴位于筛网的上游,液体可以在分离器的操作过程中被添加,然后以与入口流中的液体被从气流分离的方式相同的方式,经由所述筛网将任何添加的液体与气流分离。
还可以在上游添加液体,以清洁所述筛网,和/或润湿筛网面,使得污染物难以粘附,从而将筛网保持在清洁状态,和/或防止积聚的污染物带来火灾风险。
为了在筛网处提供喷嘴,可以将筛网安装在中心轴上,并且所述中心轴可以包括封闭的(盲的)中心孔。喷嘴(或多个喷嘴)可以从所述封闭的中心孔延伸并从所述轴伸出,喷嘴的出口被放置成被筛网覆盖。管可以被配置成将液体向上喷射到所述中心孔中,穿过喷嘴,进入所述筛网的内部。这种配置允许在分离器不操作时清洁所述筛网。
根据本发明的第三方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔朝向所述筛网的周边离开,同时气相轴向穿行通过所述筛网,离开所述筛网的下游面而进入到第二室中,其中,筛网的所述上游面与进入所述第一室中的入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:H1>0.5d。
根据本发明的第四方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔朝向所述筛网的周边离开,同时气相轴向穿行通过所述筛网,离开所述筛网的下游面而进入到第二室中,其中,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的直径d相关联:H2>0.5d。
前述方法可以包括使用本发明的第一方面或第二方面的分离器,包括其任何可选特征。
以下可选特征适用于本发明的第三和第四方面中的每一者。
所述方法可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或可以包括将由液体吸收的气体与所述入口流中的剩余气体分离。
所述方法可以包括使所述筛网旋转。该方法可以包括使所述筛网以500至6000rpm旋转,例如以3000至5000rpm旋转。
所述方法可以包括使多相流以100立方米/小时至15000立方米/小时的速率流动通过所述分离器。
所述方法可以包括收集非气相并排出收集的非气相。
该方法可以包括将液体喷射到所述入口流中(在操作期间),和/或所述筛网上(在操作期间,或当所述分离器不操作时)。所述液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精和灭火剂中的一种或更多种。将液体喷射到筛网上可以清洁筛网(或使所述筛网保持清洁状态)。将液体喷射到所述入口流中,允许夹带固体污染物颗粒(或非常粘性的液滴)和/或捕获在添加的液体内的特定气体,使得这些可以更容易地与所述入口流分离。
根据本发明的第五方面,提供了一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自所述第一室的所述多相流,并且被配置成允许所分离的气流从所述筛网的下游面流入到所述第二室中,其中,所述筛网具有比2mm大和/或比筛网直径d的两倍小的厚度t(即,所述筛网的上游面与下游面之间的垂直距离)。
这种布置导致了分离效率的提高。
所述筛网可以具有大于5mm、大于10mm或大于20mm的厚度t。所述筛网可以具有比所述筛网直径d小的厚度t。尽可能薄的筛网(即,足够厚以实现所需的分离,但没有更厚)可能是有利的,以便减少由穿过所述筛网的流动引起的压降。
可选地,所述筛网的外周与所述第一室的侧壁以距离s分隔开,其中,s比所述筛网直径的两倍小,和/或s比所述筛网直径d的0.1倍大。
可选地,距离s小于等于所述筛网直径d,即s≤d。当然,s的较大值是可能的。然而,将距离s增加到超过所述筛网直径d,不会显著地进一步增强分离,并且还具有增加所述分离器的大小的缺点。距离s可以大于或等于大约0.25d或0.5d。
根据本发明的第六方面,提供了一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在所述筛网的上游面处接收来自所述第一室的所述多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中,其中,所述筛网的外周与所述第一室的侧壁以距离s分隔开,其中,s比所述筛网直径的两倍小,和/或s比所述筛网直径d的0.1倍大。
这种布置实现了分离效率的提高。
可选地,距离s小于等于所述筛网直径d,即s≤d。距离s可以大于等于0.25d,或大于等于0.5d。
可选地,所述筛网具有比2mm大和/或比所述筛网直径d的两倍小的厚度t。所述筛网可以具有大于5mm、大于10mm或大于20mm的厚度t。所述筛网可以具有比所述筛网直径d小的厚度t。尽可能薄(即,足够厚以实现所需的分离,但没有更厚)的筛网可能是有利的,以便减少由穿过所述筛网的流动引起的压降。
以下可选特征/优点适用于本发明的前述两个方面(第五和第六方面),并且可以与任一方面相结合(可选地包括前述可选特征中的任意一者)。
可选地,筛网的上游面与进入到所述第一室的入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与所述筛网直径d相关联:H1>0.5d。
距离H1可以是两个平行平面之间的垂直距离,第一平面是在所述入口的最靠近所述筛网的端部处限定的平面,第二平面是由所述筛网的上游面限定的平面。
这种布置(所述筛网的上游面与进入到所述第一室中的入口以距离H1间隔开)提供了分离效率。
在一些实施方式中,所述入口突出到所述第一室中,使得所述第一平面位于所述第一室内,并偏离所述第一室的上游壁。
可选地,H1比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网直径的三倍小。
可选地,H1大约是所述筛网直径的两倍,即H1约等于2d。这已被发现提供了特别有效的分离。当H1增加到大于2d的值时,分离效率大体上保持相同,但所述分离器的尺寸增加。通常希望所述分离器尽可能小,同时也提供必要水准的分离效率。必要水准的分离效率取决于所述分离器的具体用途。
可选地,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的直径d相关联:0.5d<H2。
这里,H2是由所述筛网的下游面限定的平面与由在所述第一室的下游端处将所述第一室与所述第二室分隔开的壁限定的平行平面之间的垂直距离。
由于第二室(至少部分地)突出到第一室中,所以第一室在理论上被划分为两段。上游段(由筛网的上游面限定的平面的上游)通常是由第一室的上游壁和侧壁(以及入口壁,在所述入口突出到所述第一室中的实施方式中)界定的开放空间。下游段是环形空间,其被限定在所述第一室的侧壁与第二室的突出到所述第一室中的侧壁之间,并且在所述第一室的侧壁与所述筛网的侧壁之间。然后,该环形柱形空间的形式由所述侧壁的几何形状来限定。通常,所述筛网和所述第二室可以具有柱形形式,使得在横截面中,所述环形柱形空间的内边界为圆形。所述环形柱形空间的外边界由所述第一室的侧壁的几何形状来限定。所述第一室可以是柱形(例如,具有圆形或椭圆形柱体的形式),或者可以是多边形棱柱形状(例如,矩形或方形棱柱形状)。在横截面中,所述环形柱形空间的外边界可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他多边形形状。
可选地,H2比所述筛网直径的十倍小,或比所述筛网直径的五倍小,或比所述筛网直径的四倍小,或比所述筛网直径的三倍小,或比所述筛网直径的两倍小。
可选地,H2约等于所述筛网直径,即H2约等于d。
这种布置(其中,所述筛网的下游面与将所述第一室与所述第二室分隔开的壁间隔开)似乎导致了分离效率的提高。
所述分离器可以被配置成将在所述筛网处接收的所述多相流中的不同相分离,并且特别地,所述分离器可以被设置成将气体与夹带在所述气体中的液体分离。被分离的所述液体可以包括捕获的固体颗粒(例如,在悬浮液中),或者可以已经捕获了来自所述入口流的特定气体。
如下更详细地讨论的,可以通过在所述第一室中添加液体来调节所述入口流(通过入口接收到第一室中的流)的特性,以便提供在所述筛网处接收的并可以根据需要分离的多相流。
由所述筛网接收的多相流可以包括:
-气体+液体;或
-气体+液体+所述气体中的或夹带在所述液滴中的固体颗粒;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体+所述气体中或夹带在所述液滴中的固体颗粒。
也就是说,由所述筛网接收的所述多相流可以至少包括气相和液相。
由所述第一室通过所述入口接收的所述入口流可以包括:
-气体,即气体的混合物,在这种情况下,可以将液体添加到所述第一室中的所述入口流中,以形成待被所述筛网接收的多相流,其中,所述液体可以被配置成捕获气体混合物中的第一气体,并且因此,所述分离器可以被配置成将所述第一气体与所述气体混合物中剩余的气体分离;
-气体+液体(在这种情况下,可能不需要在所述第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体);
-气体+固体颗粒(在这种情况下,可以在所述第一室中添加液体以实现所需的分离);
-气体+液体+固体颗粒(在这种情况下,可能不需要在所述第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体)。
分离器可以包括用于使筛网旋转的马达。所述马达可以使其上设置有所述筛网的输出轴旋转。马达和筛网可以被放置在很近的位置,以使输出轴的长度最小化。替代地,筛网可以被设置在第二轴上,该第二轴可以经由磁性耦合而耦合到马达输出轴。这提供了气密密封,气密密封对于待分离的多相流处于高压的应用是特别有利的。
分离器可以包括位于筛网下游的风扇。所述风扇可以被配置成降低风扇的上游和筛网的下游(即,介于筛网和风扇之间)的压力,并增加风扇下游的压力。风扇的操作具有将所述多相流吸入到筛网,并将分离的气流从筛网中抽出的效果。风扇的操作补偿(至少部分补偿)了通过筛网的压力损失。
所述分离器可以包括马达。所述马达可以被布置成驱动筛网和风扇二者的旋转。马达可以被布置在风扇和筛网之间,或者可以被布置在风扇的远离筛网的相对侧。
风扇可以包括2至10个风扇叶片,例如6个风扇叶片。风扇可以被配置成在旋转时用作轴流风扇。
可选地,风扇可以被集成到支撑筛网的筛网保持器中。因此,所述分离器可以包括筛网保持器,该筛网保持器包括在第一端和第二端之间延伸的主体部分,其中,所述第二端包括从主体部分向内延伸的多个风扇叶片(用于定位在筛网的下游)。所述多个风扇叶片可以被配置成使得当筛网保持器旋转时,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
所述筛网保持器可以包括中心轴,风扇叶片从所述主体部分向内延伸到所述中心轴。所述主体部分的形状可以呈柱形。所述主体部分的外周可以形成与第二室的内壁接触的密封表面。
所述主体部分可以在第一端处是开口的,以接收筛网。所述主体部分可以在所述第一端处与筛网的外周交叠,使得筛网部分地插入到筛网保持器中。
每个风扇叶片的上游边缘均可以接触筛网的下游面,或者,在每个风扇叶片的上游边缘和筛网的下游面之间可以存在一些分隔。
所述主体部分可以包括内唇,用于限定筛网能够插入筛网保持器的程度。
可选地,所述内唇是倾斜的,以将在所述内唇处到达筛网周边的任何液体朝向筛网的未被所述主体部分覆盖的周边排出。
筛网可以粘合到筛网保持器。例如,筛网和筛网保持器可以沿着所述内唇粘合在一起,和/或围绕筛网保持器的与筛网交叠的侧面粘合在一起,和/或在所述筛网保持器的中心轴线邻接下游筛网面之处粘合在一起。
替代地,所述筛网可以通过紧密过盈配合而被装配在所述筛网保持器内。
替代地或除了使用粘合/过盈配合之外,还可以使用机械紧固。例如,所述筛网可以包括与筛网的中心轴线同轴的通孔,用于接收筛网保持器的中心轴。然后可以使用穿过所述通孔并紧固到所述中心轴(例如,通过螺纹连接)的紧固件而将筛网固定到筛网保持器。所述紧固件可以包括比所述通孔宽的宽端部分,所述宽端部分邻接筛网的与由网筛网保持器接收的面相对的面。
然而,筛网被附接到筛网保持器,有利的是,所述附接不会导致筛网的上游面对所述多相流的堵塞,或者使堵塞最小化。筛网的堵塞会导致分离效率的降低和压力损失的增加。此外,筛网的所述面上的任何紧固结构可以提供污染物可能积聚在其上的表面,这也会对所述分离器的操作不利。
如上所述,所述分离器可以包括马达,用于驱动筛网的旋转,并且因此也驱动筛网保持器风扇的旋转。筛网保持器的中心轴可以与马达的输出轴成一体,或者,筛网保持器的中心轴可以经由马达的中心轴和所述输出轴之间的磁性耦合而通过所述输出轴旋转。
所述分离器可以包括喷嘴(或多个喷嘴),所述喷嘴被配置成将液体喷射到所述入口流中或筛网上。所述分离器可以包括:用于保持液体的储存器,其中,喷嘴与储存器流体连通;以及用于将液体从储存器泵送到喷嘴的泵。添加的液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物或灭火剂中的一种或更多种。可以考虑分离器的具体用途、所述多相流中存在的颗粒的类型以及这些可能带来的问题来选择特定的液体。通常,可以添加任何液体以获得所需的结果。例如,该结果可能是清洁筛网、捕获固体颗粒或产生更容易被所述分离器捕获的新的化学溶液。
在添加化学反应物的情况下,反应程度取决于反应物的接触时间。由此而言,所述分离器可以有助于改善反应物之间的混合,然后将产物分离。
作为添加化学反应物的示例,考虑了希望从包括气体混合物的入口流中去除CO2的情况。可以将胺溶液添加到入口流中,从而在所述分离器内形成多相流。胺溶液捕获CO2,然后该溶液可以从所述气体混合物中的剩余气体中被分离出来。
可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸和喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
液体的流速可以例如为5至50升/分钟。为了最高的分离效率,液体的流速可能受到分离器的最大分离能力的限制。在不需要高分离效率的情况下,可以引入更多的液体以实现所需的结果,以增加的残留(未与从所述分离器流出的流体分离的液体)为代价。液体可以被连续添加,也可以被间歇添加。
液滴尺寸可以从1μm的直径变化到连续的液体流(例如来自水龙头)。所述液滴尺寸可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来适当选择。例如,为了分离碳氢化合物(其具有低表面张力),与从空气中分离水的情况相比,将添加更小的液滴。
还可能需要考虑喷嘴的孔径,例如,以确定喷射筛网的整个表面区域所需的喷嘴数量。
添加到所述分离器中的额外液体可以经由被结合到所述分离器中的相同排放系统来排出,以排出自多相流中分离出的任何非气相。排放可以是连续的,特别是在分离器操作期间向多相流连续添加额外液体的情况下。替代地,排放可以是间歇性的。
对于所述喷嘴来说有三个可能的位置——筛网的上游(在第一室内)、筛网的下游(在第二室内)或筛网本身。喷嘴(或多个喷嘴)可以被设置在所有这些位置处、两个不同的位置处或三个位置中的一者处。
设置在筛网下游的喷嘴适用于在所述分离器不操作时将液体喷射到筛网上。例如,添加的液体可以被用于通过去除积聚在筛网上的任何污染物来清洁筛网。
设置在筛网的上游的喷嘴适用于在所述分离器操作或不操作时将液体喷射到所述入口流中或筛网上。特别地,这样做可以捕获并夹带在所添加的液体的液滴内的小的固体污染物(或非常粘性的液滴),以便这些该污染物与所述多相流分离。附加地或替代地,这样做可以吸收所添加的液体的液滴内的特定气体,以便可以将该气体与所述多相流分离。因为喷嘴在筛网的上游,所以可以在所述分离器的操作期间中添加液体,然后以与入口流中的液体与气流分离的方式相同的方式,任何添加的液体经由筛网与气流分离。
还可以在上游添加液体以清洁筛网,和/或润湿筛网面,使得污染物难以粘附,从而将筛网保持在清洁状态,和/或者防止积聚的污染物导致火灾风险。
为了在筛网处提供喷嘴,可以将筛网安装在中心轴上,并且所述中心轴可以包括封闭的(盲的)中心孔。喷嘴(或多个喷嘴)可以自所述封闭的中心孔延伸并从所述轴伸出,喷嘴的出口被放置成被筛网覆盖。管可以被配置成将液体向上喷射到所述中心孔中,通过喷嘴,然后进入到筛网的内部。这种配置允许在分离器不操作时清洁筛网。
根据本发明的第七方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相通过所述筛网中的互连孔朝向筛网的周边径向地离开,同时气相轴向地通过所述筛网,离开筛网的下游面进入到第二室,其中,所述筛网具有比2mm大和/或比筛网直径d的两倍小的厚度t。
根据本发明的第八方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相通过筛网中的互连孔朝向筛网的周边径向地离开,同时气相轴向地穿过所述筛网,离开筛网的下游面进入到第二室中,其中,筛网的外周与第一室的侧壁以距离s分离开,其中,s比筛网直径的两倍小,和/或s比筛网直径d的0.1倍大。
前述方法可以包括使用本发明的第五方面或第六方面的分离器,包括其任何可选特征。
以下可选特征适用于本发明的第七方面和第八方面中的每一者。
所述方法可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或可以包括使由液体吸收的气体从入口流中的剩余气体分离。
所述方法可以包括使筛网旋转。所述方法可以包括使筛网以500至6000rpm,例如3000至5000rpm进行旋转。
所述方法可以包括使多相流以100立方米/小时至15000立方米/小时的速率流动通过分离器。
所述方法可以包括收集非气相以及排出收集的非气相。
所述方法可以包括将液体喷射到所入口流中(在操作期间),和/或喷射在筛网上(在操作期间,或当所述分离器不操作时)。所述液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精和灭火剂中的一种或更多种。将液体喷射到筛网上,可以清洁所述筛网(或使筛网保持在清洁状态)。将液体喷射到入口流中,允许夹带固体污染物颗粒(或非常粘性的液滴)和/或捕获所添加的液体内的特定气体,使得它们可以更容易地与入口流分离。
根据本发明的第九方面,提供了一种筛网保持器,该筛网保持器包括在第一端和第二端之间延伸的主体部分,其中,所述第二端包括从所述主体部分向内延伸的多个风扇叶片,其中,所述多个风扇叶片被配置成使得当使筛网保持器旋转时,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
所述多个风扇叶片被定位成使得,当筛网被所述筛网保持器保持时,这些风扇叶片位于筛网的下游。
所述筛网保持器可以包括中心轴,其中,风扇叶片从所述主体部分向内延伸到所述中心轴。风扇可以包括2至10个风扇叶片,例如6个风扇叶片。
所述主体部分的形状可以呈柱形。
筛网组件可以包括第九方面的筛网保持器(包括以上描述的任何可选特征)和筛网(如下面更详细地讨论的)。
每个风扇叶片的上游边缘可以接触筛网的下游面,或者,在每个风扇叶片的上游边缘与筛网的下游面之间可以存在一些分隔。
所述主体部分可以在第一端处是开口的,以接收筛网。所述主体部分可以在所述第一端处与筛网的外周交叠,使得筛网部分地插入到筛网保持器中。
所述主体部分可以包括内唇,用于限定筛网能够插入到筛网保持器中的程度。
可选地,所述内唇是倾斜的,以将在所述内唇处到达筛网周边的任何液体朝向筛网的未被所述主体部分覆盖的周边排出。
筛网可以粘合到筛网保持器。例如,筛网和筛网保持器可以沿着所述内唇粘合在一起,和/或围绕筛网保持器的与筛网交叠的侧面粘合在一起,和/或在筛网保持器的中心轴线邻接下游筛网面之处粘合在一起。
替代地,筛网通过紧密过盈配合而被装配在筛网保持器内。
替代地或除了使用粘合/过盈配合之外,还可以使用机械紧固。例如,筛网可以包括与筛网的中心轴线同轴的通孔,用于接收筛网保持器的中心轴。然后,筛网可以使用穿过所述通孔并被紧固到所述中心轴(例如,通过螺纹连接)的紧固件而被固定到筛网保持器。所述紧固件可以包括比所述通孔宽的宽端部分,所述宽端部分邻接筛网的与由网筛网保持器接收的面相对的面。
然而,筛网被附接到筛网保持器,有利的是,该附接不会导致筛网的上游面对多相流的堵塞,或者使堵塞最小化。筛网的堵塞会导致分离效率的降低和压力损失的增加。此外,筛网的面上的任何紧固结构可以提供污染物能够积聚在其上的表面,这也会对所述分离器的操作不利。
本发明延伸到一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:前述筛网组件;以及马达,用于驱动筛网的旋转并因此驱动筛网保持器风扇的旋转。
筛网保持器的中心轴可以与马达的输出轴成一体,或者,筛网保持器的中心轴可以经由所述中心轴和所述输出轴之间的磁性耦合而通过马达的输出轴来旋转。
所述分离器可以包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;其中,筛网组件位于所述第一室和所述第二室之间,筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自所述第一室的多相流,并且被配置成允许分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中。
风扇的操作可以(至少部分地)补偿通过所述筛网的压力损失。
风扇的操作可以具有将所述多相流吸入到筛网中并将分离的气流从所述筛网抽出的效果。
可选地,所述主体部分的外周形成与所述第二室的内壁接触的密封表面。
本发明的第十方面提供了一种用于分离多相流的分离器,所述分离器包括:筛网,其被配置成在所述筛网的上游面处接收所述多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流出;风扇,所述风扇位于所述筛网的下游;以及马达,其中,所述马达被布置成驱动所述筛网和所述风扇二者的旋转。
所述风扇的操作具有将所述多相流吸入到所述筛网,并将分离的气流从所述筛网中抽出的效果。这(至少部分地)补偿了通过所述筛网的压力损失。
所述风扇可以包括2至10个风扇叶片,例如6个风扇叶片。风扇可以被配置成在旋转时用作轴流风扇。
马达可以被布置在风扇和筛网之间,或者可以被布置在风扇的远离筛网的相对侧上。
风扇可以位于马达的输出轴上。风扇可以通过由马达的输出轴驱动的轴与马达的输出轴之间的磁性耦合而位于所述轴上。
所述分离器可以包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括用于入口流进入所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;其中,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自所述第一室的所述多相流,并且被配置成允许分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中。
以下的可选特征/优点适用于本发明的前述两个方面(第九和第十方面),并且可以与任一方面组合(可选地包括前述可选特征中的任意一者)。
可选地,筛网的上游面与进入到第一室中的所述入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:H1>0.5d。
距离H1可以是两个平行平面之间的垂直距离,所述第一平面是在所述入口的最靠近筛网的端部处限定的平面,而所述第二平面是由筛网的上游面限定的平面。
这种布置(筛网的上游面与进入到第一室中的所述入口以距离H1间隔开)实现了分离效率的提高。
在一些实施方式中,所述入口突出到所述第一室中,使得所述第一平面位于所述第一室内,并偏离所述第一室的上游壁。
可选地,H1比筛网直径的十倍小,或比筛网直径的五倍小,或比筛网直径的四倍小,或比筛网直径的三倍小。
可选地,H1大约是筛网直径的两倍,即H1大约等于2d。这已被发现提供了特别有效的分离。当H1增加到比2d大的值时,分离效率大体上保持相同,但所述分离器的尺寸增加。通常希望所述分离器尽可能小,同时也提供必要水准的分离效率。必要水准的分离效率取决于分离器的具体用途。
可选地,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与筛网的直径d相关联:0.5d<H2。
这里,H2是在所述第一室的下游端处,介于由筛网的下游面限定的平面与由将第一室与第二室分隔开的壁限定的平行平面之间的垂直距离。这些分隔壁在第一室的下游端处封闭所述第一室。
由于第二室(至少部分地)突出到第一室中,所以第一室在理论上被划分为两段。上游段(由筛网的上游面限定的平面的上游)通常是由所述第一室的上游壁和侧壁(以及所述入口壁,在所述入口突出到所述第一室中的实施方式中)界定的开放空间。下游段是环形空间,其被限定在所述第一室的侧壁与所述第二室的突出到第一室中的侧壁之间,并且在所述第一室的侧壁与所述筛网的侧壁之间。然后,该环形柱形空间的形式由所述侧壁的几何形状来限定。通常,筛网和第二室可以具有柱形形式,使得在横截面中,所述环形柱形空间的内边界为圆形。所述环形柱形空间的外边界由所述第一室的侧壁的几何形状来限定。所述第一室可以是柱形(例如,具有圆形或椭圆形柱体的形式),或者可以是多边形棱柱形状(例如,矩形或方形棱柱形状)。在横截面中,所述环形柱形空间的外边界可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他多边形形状。
可选地,H2比筛网直径的十倍小,或比筛网直径的五倍小,或比筛网直径的四倍小,或比筛网直径的三倍小,或比筛网直径的两倍小。
可选地,H2约等于筛网直径,即H2约等于d。
这种布置(其中,筛网的下游面与将所述第一室与所述第二室分隔开的壁间隔开)能够实现分离效率的提高。
所述分离器可以被配置成分离在所述筛网处接收的多相流中的不同相,并且特别地,所述分离器可以被配置成将气体与夹带在所述气体中的液体分离。被分离的所述液体可以包括捕获的固体颗粒(例如,在悬浮液中),或者可以已经捕获了来自所述入口流的特定气体。
如下更详细地讨论的,可以通过在所述第一室中添加液体来调节所述入口流(通过入口接收到第一室中的流)的特性,以便提供在所述筛网处接收的并可以根据需要分离的多相流。
由所述筛网接收的多相流可以包括:
-气体+液体;或
-气体+液体+所述气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体+所述气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒。
也就是说,由所述筛网接收的所述多相流可以至少包括气相和液相。
由所述第一室通过所述入口接收的入口流可以包括:
-气体,即气体的混合物,在这种情况下,可以将液体添加到所述第一室中的入口流中,以形成待由所述筛网接收的多相流,其中,所述液体可以被配置成捕获气体混合物中的第一气体,并且因此,所述分离器可以被配置成将所述第一气体与所述气体的混合物中剩余的气体分离;
-气体+液体(在这种情况下,可能不需要在所述第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体);
-气体+固体颗粒(在这种情况下,可以在所述第一室中添加液体以实现所需的分离);
-气体+液体+固体颗粒(在这种情况下,可能不需要在所述第一室中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体)。
筛网的外周可以以距离s与第一室的侧壁分开。可选地,距离s比筛网直径d的两倍小,即s<2d。可选地,距离s小于等于筛网直径d,即s≤d。当然,s的较大值是可能的。然而,将距离s增加到超过所述筛网直径d,可能不会显著地进一步增强分离,并且还具有增加所述分离器的尺寸的缺点。
可选地,距离s比所述筛网直径d的0.1倍大,即0.1d<s,并且例如,距离s可以大于等于大约0.25d或0.5d。
筛网可以具有比0mm大而比所述筛网直径的约3倍小的厚度t(即,筛网的上游面和下游面之间的垂直距离),即0mm<t<3d的。厚度t可以大于2mm、大于5mm、大于10mm或大于20mm。厚度t可以小于2d,或者小于1d。例如,厚度t可以比2mm大而比所述筛网直径小。
尽可能薄的筛网(即,足够厚以实现所需的分离,但没有更厚)可能是有利的,以减少由通过所述筛网的流动引起的压降。所述筛网的合适厚度取决于分离器的具体应用。
所述分离器可以包括马达,用于使筛网旋转。所述马达可以使其上设置有所述筛网的输出轴旋转。所述马达和所述筛网可以被放置在很近的位置,以使输出轴的长度最小化。替代地,筛网可以被设置在第二轴上,所述第二轴可以经由磁性耦合而耦合到马达输出轴。这提供了气密密封,气密密封对于待分离的多相流处于高压的应用是特别有利的。
所述分离器可以包括喷嘴(或多个喷嘴),该喷嘴被配置成将液体喷射到所述入口流中或所述筛网上。所述分离器可以包括:用于保持液体的储存器,其中,所述喷嘴与所述储存器流体连通;以及用于将液体从储存器泵送到喷嘴的泵。添加的液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物或灭火剂中的一种或多种。可以考虑分离器的具体用途、多相流中的颗粒的类型以及这些可能带来的问题来选择特定的液体。通常,可以添加任何液体,以获得所需的结果。例如,该结果可能是清洁筛网、捕获固体颗粒或产生更容易被分离器捕获的新的化学溶液。
在添加化学反应物的情况下,反应的程度取决于反应物的接触时间。由此而论,所述分离器可以有助于改善反应物之间的混合,然后将产物分离。
作为添加化学反应物的示例,考虑了希望从包括气体混合物的入口流中去除CO2的情况。可以将胺溶液添加到所述入口流中,从而在分离器内形成多相流。所述胺溶液捕获CO2,然后该溶液可以从所述气体混合物中的剩余气体中分离出。
可以根据由分离器接收的入口流/多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸以及喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
液体的流速可以例如为5至50升/分钟。为了最高的分离效率,液体的流速可能受到所述分离器的最大分离能力的限制。在不需要高分离效率的情况下,可以引入更多的液体以实现所需的结果,以残留(未与从分离器流出的流体分离的液体)增加为代价。液体可以被连续添加,也可以被间歇添加。
液滴尺寸可以从1μm的直径变化到连续的液体流(例如来自水龙头)。所述液滴尺寸可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来适当选择。例如,为了分离碳氢化合物(其具有低表面张力),与从空气中分离水的情况相比,将添加更小的液滴。
还可能需要考虑喷嘴的孔径,例如,以确定喷射筛网的整个表面区域所需的喷嘴数量。
添加到所述分离器中的额外液体可以经由结合到所述分离器中的相同排放系统来排出,以排出自所述多相流中分离出的任何非气相。排放可以是连续的,特别是在所述分离器操作期间向多相流连续添加额外液体的情况下。替代地,排放可以是间歇性的。
对于所述喷嘴来说有三个可能的位置——筛网的上游(在第一室内)、筛网的下游(在第二室内)或筛网本身处。喷嘴(或多个喷嘴)可以被设置在所有这些位置处、两个不同的位置处或三个位置中的一者处。
设置在筛网的下游的喷嘴适用于在所述分离器不操作时将液体喷射到筛网上。例如,添加的液体可以被用于通过去除积聚在筛网上的任何污染物来清洁所述筛网。
设置在筛网的上游的喷嘴适用于在所述分离器操作或不操作时将液体喷射到所述入口流中或所述筛网上。特别地,这样做可以捕获并夹带在添加的液体的液滴内的小的固体污染物(或非常粘性的液滴),以便将这些污染物从多相流中分离出来。附加地或替代地,这样做可以吸收添加的液体的液滴内的特定气体,以便该气体可以与所述多相流分离。因为喷嘴位于筛网的上游,所以,可以在分离器的操作期间中添加液体,然后以与入口流中的液体与气流分离的方式相同的方式,经由所述筛网将任何添加的液体与气流分离。
还可以在上游添加液体,以清洁筛网,和/或润湿筛网面,使得污染物难以粘附,从而将所述筛网保持在清洁状态,和/或者防止积聚的污染物导致火灾风险。
为了在筛网处提供喷嘴,可以将筛网安装在中心轴上,并且所述中心轴可以包括封闭的(盲的)中心孔。喷嘴(或多个喷嘴)可以自该封闭的中心孔延伸并从所述轴伸出,所述喷嘴的出口被放置成被筛网覆盖。管可以被配置成将液体向上喷射到所述中心孔中,通过喷嘴,进入筛网的内部。这种配置允许在分离器不操作时清洁筛网。
根据本发明的第十一方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到旋转的筛网的上游端中,其中,旋转的筛网在其下游端处由包括多个风扇叶片的筛网保持器保持,其中,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
根据本发明的第十二方面,提供了一种分离多相流的方法,该方法包括:使多相流流入到旋转的筛网的上游端中,并允许分离的气流从所述筛网的下游面流出,其中,所述筛网的旋转由马达来驱动,并且其中,相同的马达被配置成驱动位于所述筛网下游的风扇的旋转。所述风扇可以是轴流风扇。
前述方法可以包括使用上述的筛网保持器、使用上述的筛网组件或使用上述的分离器。
以下可选特征适用于本发明的第十一方面和第十二方面中的每一者。
所述方法可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或可以包括将由液体吸收的气体与入口流中的剩余气体分离。
所述方法可以包括使所述筛网旋转。所述方法可以包括使所述筛网以500至6000rpm,例如3000至5000rpm进行旋转。
所述方法可以包括使多相流以100立方米/小时至15000立方米/小时的速率流动通过所述分离器。
所述方法可以包括收集非气相并排出收集的非气相。
所述方法可以包括将液体喷射到所述入口流中(在操作期间)和/或所述筛网上(在操作期间中,或当所述分离器不操作时)。液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精和灭火剂中的一种或更多种。将液体喷射到所述筛网上可以清洁筛网(或使所述筛网保持在清洁状态)。将液体喷射到入口流中允许夹带固体污染物颗粒(或非常粘性的液滴)和/或捕获添加的液体中的特定气体,使得它们可以更容易地与所述入口流分离。
根据第十三方面,提供了一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:用于分离多相流中的相的筛网,其中,所述筛网被配置成在所述筛网的上游面处接收所述多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流出;以及喷嘴(或多个喷嘴),其被配置成将液体喷射到由所述分离器接收的入口流中和/或所述筛网上。
如下更详细地讨论的,可以通过添加液体来调节入口流(通过入口接收到分离器中的流)的特性,以便提供在筛网处接收的并可以根据需要分离的多相流。
由所述筛网接收的所述多相流可以包括:
-气体+液体;或
-气体+液体+气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体+所述气体中或夹带在液滴中的固体颗粒。
也就是说,由所述筛网接收的所述多相流可以至少包括气相和液相。
由所述分离器通过所述入口接收的入口流可以包括:
-气体,即气体的混合物,在这种情况下,可以将液体添加到位于所述分离器中的入口流中,以形成待被所述筛网接收的多相流,其中,所述液体可以被配置成捕获气体混合物中的第一气体,并且因此,所述分离器可以被配置成将所述第一气体与气体混合物中剩余的气体分离;
-气体+液体(在这种情况下,可能不需要在所述分离器中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体);
-气体+固体颗粒(在这种情况下,可以在所述分离器中添加液体以实现所需的分离);
-气体+液体+固体颗粒(在这种情况下,可能不需要在所述分离器中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体)。
所述分离器可以包括:用于保持液体的储存器,其中,喷嘴与储存器流体连通;以及用于将液体从储存器泵送到喷嘴的泵。
添加的液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物或灭火剂中的一种或更多种。可以考虑分离器的具体用途、多相流中的颗粒的类型以及这些可能带来的问题来选择特定的液体。通常,可以添加任何液体,以获得所需的结果。例如,该结果可以是清洁筛网、捕获固体颗粒或产生更容易被分离器捕获的新的化学溶液。
在添加化学反应物的情况下,反应的程度取决于反应物的接触时间。由此而论,所述分离器可以有助于改善反应物之间的混合,然后将产物分离。
作为添加化学反应物的示例,考虑了希望从包括气体混合物的入口流中去除CO2的情况。可以将胺溶液添加到所述入口流中,从而在所述分离器内形成多相流。所述胺溶液捕获CO2,然后该溶液可以从气体混合物中的剩余气体分离出。
可以根据由分离器接收的入口流/多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸和喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
所述液体的流速可以例如为5至50升/分钟。为了最高的分离效率,所述液体的流速可能受到分离器的最大分离能力的限制。在不需要高分离效率的情况下,可以引入更多的液体以实现所需的结果,以残留(未与从所述分离器流出的流体分离的液体)增加为代价。液体可以被连续添加,也可以被间歇添加。
液滴尺寸可以从1μm的直径变化到连续的液体流(例如来自水龙头)。所述液滴尺寸可以根据由分离器接收的入口流/多相流的特定特性来适当选择。例如,为了分离碳氢化合物(其具有低表面张力),与从空气中分离水的情况相比,将添加更小的液滴。
还可能需要考虑所述喷嘴的孔径,例如,以确定喷射所述筛网的整个表面区域所需的喷嘴数量。
添加到所述分离器中的额外液体可以经由结合到所述分离器中的相同排放系统排出,以排出与所述多相流分离的任何非气相(在下面描述)。排放可以是连续的,特别是在所述分离器操作期间向所述多相流连续添加额外液体的情况下。替代地,排放可能是间歇性的。
对于所述喷嘴来说有三个可能的位置——筛网的上游(在下述的第一室内)、筛网的下游(在下述的第二室内)或筛网本身。喷嘴(或多个喷嘴)可以被设置在所有这些位置处、两个不同的位置处或三个位置中的一个位置处。
设置在所述筛网的下游的喷嘴适用于在所述分离器不操作时将液体喷射到所述筛网上。例如,添加的液体可以被用于通过去除积聚在所述筛网上的任何污染物来清洁所述筛网。
设置在筛网的上游的喷嘴适用于在所述分离器操作或不操作时将液体喷射到所述入口流中或所述筛网上。特别地,这样做可以捕获并夹带添加的液体的液滴内的小的固体污染物(或非常粘性的液滴),以便将这些污染物与所述多相流分离。附加地或替代地,这样做可以吸收添加的液体的液滴内的特定气体,以便该气体可以与所述多相流分离。因为所述喷嘴位于筛网的上游,所以可以在所述分离器的操作期间添加液体,然后以与入口流中的液体与气流分离的方式相同的方式,经由所述筛网将任何添加的液体与气流分离。
还可以在上游添加液体以清洁筛网,和/或润湿筛网面,使得污染物难以粘附,从而将所述筛网保持在清洁状态,和/或者防止积聚的污染物导致火灾风险。
为了在所述筛网处提供喷嘴,可以将所述筛网安装在中心轴上,并且所述中心轴可以包括封闭的(盲的)中心孔。喷嘴(或多个喷嘴)可以自所述封闭的中心孔延伸并从所述轴伸出,所述喷嘴的出口被放置成由所述筛网覆盖。管可以被配置成将液体向上喷射到所述中心孔中,通过喷嘴,并进入筛网的内部。这种配置允许在所述分离器不操作时清洁筛网。
所述分离器可以包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室在分离器的上游端处包括用于入口流进入所述第一室的入口;位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括用于分离的气流离开所述第二室的出口;其中,所述筛网位于第一室和第二室之间,所述筛网被配置成在所述筛网的上游面处接收来自所述第一室的多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流入到所述第二室中。
可选地,筛网的上游面与进入到第一室中的入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:H1>0.5d。
距离H1可以是两个平行平面之间的垂直距离,第一平面是在所述入口的最靠近筛网的端部处限定的平面,而第二平面是由筛网的上游面限定的平面。
这种布置(筛网的上游面与进入第一室的所述入口以距离H1间隔开)实现了分离效率的提高。
在一些实施方式中,入口突出到所述第一室中,使得所述第一平面位于所述第一室内,并偏离所述第一室的上游壁。
可选地,H1比筛网直径的十倍小,或比筛网直径的五倍小,或比筛网直径的四倍小,或比筛网直径的三倍小。
可选地,H1大约是筛网直径的两倍,即H1大约等于2d。这已被发现提供了特别有效的分离。当H1增加到比2d大的值时,分离效率大体上保持相同,但所述分离器的尺寸增加。通常希望分离器尽可能小,同时也提供必要水准的分离效率。必要水准的分离效率取决于分离器的具体用途。
可选地,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与筛网的直径d相关联:0.5d<H2。
这里,H2是在所述第一室的下游端处,介于由筛网的下游面限定的平面与由将所述第一室与所述第二室分隔开的壁限定的平行平面之间的垂直距离。这些分隔壁在第一室的下游端处封闭所述第一室。
由于第二室(至少部分地)突出到第一室中,所以第一室在理论上被划分为两段。上游段(由筛网的上游面限定的平面的上游)通常是由第一室的上游壁和侧壁(以及入口壁,在入口突出到第一室中的实施方式中)界定的开放空间。下游段是环形空间,其被限定在所述第一室的侧壁与第二室的突出到第一室中的侧壁之间,并且在第一室的侧壁与筛网的侧壁之间。然后,该环形柱形空间的形式由所述侧壁的几何形状来限定。通常,筛网和第二室可以具有柱形形式,使得在横截面中,所述环形柱形空间的内边界为圆形。所述环形柱形空间的外边界由所述第一室的侧壁的几何形状来限定。所述第一室可以是柱形(例如,具有圆形或椭圆形柱体的形式),或者可以是多边形棱柱形状(例如,矩形或方形棱柱形状)。在横截面中,所述环形柱形空间的外边界可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他多边形形状。
可选地,H2比筛网直径的十倍小,或比筛网直径的五倍小,或比筛网直径的四倍小,或比所述筛网直径的三倍小,或比所述筛网直径的两倍小。
可选地,H2约等于所述筛网直径,即H2约等于d。
这种布置(其中,筛网的下游面与将所述第一室与所述第二室分隔开的壁间隔开)似乎实现了分离效率的提高。
所述分离器可以被配置成将在所述筛网处接收的多相流中的不同相分离,并且特别地,所述分离器可以被配置成将气体与夹带在所述气体中的液体分离。被分离的液体可以包括捕获的固体颗粒(例如,在悬浮液中),或者可以已经捕获了来自所述入口流的特定气体。
所述筛网的外周可以以距离s与所述第一室的侧壁分开。可选地,距离s比筛网直径d的两倍小,即s<2d。可选地,距离s小于等于筛网直径d,即s≤d。当然,s的较大值是可能的。然而,将距离s增加到超过所述筛网直径d可能不会显著地进一步增强分离,并且还具有增加分离器的尺寸的缺点。
可选地,距离s比筛网直径d的0.1倍大,即0.1d<s,并且例如,距离s可以大于等于大约0.25d或0.5d。
所述筛网具有比0mm大而比所述筛网直径的约3倍小的厚度t(即,筛网的上游面和下游面之间的垂直距离),即0mm<t<3d。所述厚度t可以大于2mm、大于5mm、大于10mm或大于20mm。所述厚度t可以小于2d,或者小于1d。例如,所述厚度t可以比2mm大而比所述筛网直径小。
尽可能薄的筛网(即,足够厚以实现所需的分离,但没有更厚)可能是有利的,以减少由通过所述筛网的流动引起的压降。所述筛网的合适厚度取决于分离器的具体应用。
所述分离器可以包括用于使筛网旋转的马达。所述马达可以使其上设置有所述筛网的输出轴旋转。马达和筛网可以被放置在很近的位置,以使输出轴的长度最小化。替代地,所述筛网可以被设置在第二轴上,该第二轴可以经由磁性耦合而耦合到所述马达输出轴。这提供了气密密封,该气密密封对于待分离的多相流处于高压的应用是特别有利的。
所述分离器可以包括位于筛网的下游的风扇。所述风扇可以被配置成降低风扇的上游和筛网的下游(即,介于筛网和风扇之间)的压力,并增加所述风扇下游的压力。所述风扇的操作具有将所述多相流吸入到筛网中,并将分离的气流从筛网抽出的效果。风扇的操作补偿(至少部分补偿)了通过所述筛网的压力损失。
所述分离器可以包括马达。所述马达可以被布置成驱动筛网和风扇二者的旋转。所述马达可以被布置在风扇和筛网之间,或者可以被布置在风扇的远离筛网的相对侧上。
该风扇可以包括2至10个风扇叶片,例如6个风扇叶片。所述风扇可以被配置成在旋转时用作轴流风扇。
可选地,风扇可以被集成到支撑所述筛网的筛网保持器中。因此,所述分离器可以包括筛网保持器,所述筛网保持器包括在第一端和第二端之间延伸的主体部分,其中,所述第二端包括从所述主体部分向内延伸的多个风扇叶片(用于在所述筛网的下游定位)。所述多个风扇叶片可以被配置成使得当使筛网保持器旋转时,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
所述筛网保持器可以包括中心轴,其中,所述风扇叶片从所述主体部分向内延伸到所述中心轴。所述主体部分可以呈柱形。所述主体部分的外周可以形成与所述第二室的内壁接触的密封表面。
所述主体部分可以在第一端处是开口的,以接收筛网。所述主体部分可以在所述第一端处与筛网的外周交叠,使得筛网被部分地插入到筛网保持器中。
每个风扇叶片的上游边缘可以接触筛网的下游面,或者在每个风扇叶片的上游边缘与筛网的下游面之间可能存在一些分隔。
所述主体部分可以包括内唇,用于限定所述筛网能够被插入到所述筛网保持器的程度。
可选地,内唇是倾斜的,以将在所述内唇处到达筛网周边的任何液体朝向筛网的未被所述主体部分覆盖的周边排出。
筛网可以粘合到筛网保持器。例如,筛网和筛网保持器可以沿着内唇粘合在一起,和/或围绕筛网保持器的与筛网交叠的侧面粘合在一起,和/或在筛网保持器的中心轴线邻接下游筛网面之处粘合在一起。
替代地,筛网可以通过紧密过盈配合被装配在筛网保持器内。
替代地或除了使用粘合/过盈配合之外,还可以使用机械紧固。例如,筛网可以包括与筛网的中心轴线同轴的通孔,用于接收筛网保持器的中心轴。然后可以使用穿过所述通孔并被紧固到所述中心轴(例如,通过螺纹连接)的紧固件而将筛网固定到筛网保持器。所述紧固件可以包括比所述通孔宽的宽端部分,所述宽端部分邻接筛网的与由网筛网保持器接收的面相对的面。
然而,筛网被附接到筛网保持器,有利的是,该附接不会导致筛网的上游面对多相流的堵塞,或者使堵塞最小。筛网的堵塞会导致分离效率的降低和压力损失的增加。此外,筛网的表面上的任何紧固结构都可以提供污染物能积聚在其上的表面,这也会对分离器的操作不利。
如上所述,分离器可以包括马达,用于驱动筛网的旋转,并且因此也驱动筛网保持器风扇的旋转。筛网保持器的中心轴可以与马达的输出轴成一体,或者,筛网保持器的中心轴可以经由所述中心轴与马达的输出轴之间的磁性耦合而借助所述输出轴来旋转。
根据本发明的第十四方面,提供了一种使用筛网分离多相流的方法,该方法包括:接收入口流;将液体喷射到所述入口流中或筛网上;使多相流流入到所述筛网的上游面中,并允许分离的气流从所述筛网的下游面流出。
可以通过添加液体来调节入口流(通过入口接收到分离器中的流)的特性,以便提供在筛网处接收的并可以根据需要分离的多相流。
由筛网接收的多相流可以包含:
-气体+液体;或
-气体+液体+所述气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体;或
-气体+液体+来自所述入口流的由所述液体吸收的特定气体+所述气体中的或夹带在液滴中的固体颗粒。
也就是说,由所述筛网接收的多相流可以至少包含气相和液相。
由所述分离器通过所述入口接收的入口流可以包含:
-气体,即气体的混合物,在这种情况下,可以将液体添加到分离器中的入口流,以形成待被所述筛网接收的多相流,其中,所述液体可以被配置成捕获气体混合物中的第一气体,并且因此,所述分离器可以被配置成将所述第一气体与气体混合物中剩余的气体分离;
-气体+液体(在这种情况下,可能不需要在所述分离器中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体);
-气体+固体颗粒(在这种情况下,可以在所述分离器中添加液体以实现所需的分离);
-气体+液体+固体颗粒(在这种情况下,可能不需要在所述分离器中添加液体以实现所需的分离,但在某些情况下可以添加额外的液体)。
可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸和喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
液体的流速可以例如为5至50升/分钟。为了最高的分离效率,液体的流速可能受到分离器的最大分离能力的限制。在不需要高分离效率的情况下,可以引入更多的液体,以获得所需的结果,以残留(未与从分离器流出的流体分离的液体)增加为代价。液体可以被连续添加,也可以被间歇地添加。
液滴尺寸可以从1μm的直径变化到连续的液体流(例如来自水龙头)。液滴尺寸可以根据由所述分离器接收的入口流/多相流的特定特性来适当选择。例如,为了分离碳氢化合物(其具有低表面张力),与从空气中分离水的情况相比,将添加更小的液滴。
设置在筛网的下游的喷嘴适用于在分离器不操作时将液体喷射到筛网上。例如,添加的液体可以被用于通过去除积聚在筛网上的任何污染物来清洁筛网。
当所述分离器操作或不操作时,可以将液体喷射到入口流中或筛网上,以捕获并夹带在添加的液体的液滴内的小的固体污染物(或非常粘性的液滴),以便将这些污染物与所述多相流分离。附加地或替代地,这样做可以吸收在添加的液体的液滴内的特定气体,以便该气体可以与所述多相流分离。通过在分离器的操作期间在筛网的上游添加液体,然后以与入口流中的液体与气流分离的方式相同的方式,经由所述筛网将任何添加的液体与气流分离。
还可以在上游添加液体,以清洁筛网,和/或润湿筛网面,使得污染物难以粘附,从而将筛网保持在清洁状态,和/或防止积聚的污染物导致火灾风险。
前述方法可以包括使用本发明的第十三方面的分离器,可选地包括其可选特征中的任意一者。
所述方法可以包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或可以包括将气体从与在所述气体中夹带的液体中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或可以包括将由液体吸收的气体与入口流中的剩余气体分离。
所述方法可以包括使筛网旋转。该方法可以包括使筛网以500至6000rpm,例如3000至5000rpm进行旋转。
所述方法可以包括使多相流以100立方米/小时至15000立方米/小时的速率流动通过所述分离器。
所述方法可以包括收集非气相并排空收集的非气相(包括添加的液体)。
所述液体可以包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物和灭火剂中的一种或更多种。将液体喷射到筛网上可以清洁筛网(或使筛网保持清洁状态)。将液体喷射到入口流中允许夹带固体污染物颗粒(或非常粘性的液滴)和/或捕获在添加的液体内的特定气体,使得这些可以更容易地从所述入口流分离。
以下可选特征/优点适用于本发明的与设备有关的任何前述方面(第一、第二、第五、第六、第九、第十和第十三方面),并且可以与这些方面中的任何一者(可选地包括前述可选特征中的任意一者)组合。以下描述的另外的设备特征也可以被用于本发明的与方法有关的方面(第三、第四、第七、第八、第十一、第十二和第十四方面)中的任何一者,可选地包括前述可选方法特征中的任意一者。
可选地,筛网是可旋转的,并且在分离器的操作期间,筛网优选地旋转。然后,所述多相流(例如包括气体和夹带的液滴)穿行通过所述第一室并进入旋转的筛网中。当多相流穿行通过旋转的筛网时,液体被离心并在筛网的孔隙内聚结。由于筛网的旋转而产生的离心力迫使聚结的液体流径向向外朝向筛网的外周流动。然后,聚结的液体流旋转通过在筛网的外周与第一室的壁之间的间隙,并聚集于第一室的壁上。然后,聚结的液体流从所述第一室的壁排出。同时,分离的气体(耗尽液相)穿行通过筛网进入到第二室中。
即使当筛网不旋转时,分离效率也与标准金属筛网分离器相当或比其高,因为液体不能淹没筛网。在标准金属筛网分离器中,液体仅能向上或向下流动。在本文所述的筛网中,液体也可以选择流向侧面(即,径向向外朝向筛网的外周)。在非旋转状态下,这种运动不是由如上所述的离心力驱动的。相反,液体经由到来的气流被推动,并沿着阻力最小的路径径向向外行进。
因此,在一些实施方式中,筛网可以被固定在适当的位置,使得其被配置成保持静止(不旋转)。在筛网是可旋转的其他实施方式中,即使在导致筛网静止(不旋转)的故障的情况下,分离器仍然可以提供一定的分离功能。
多相流和分离的气流流动通过分离器可以沿大致轴向方向。入口的轴线通常可以与分离器的轴线(例如,中心轴线,由筛网的旋转轴线限定)对准。多相流可以在大致轴向方向上流动通过第一室至筛网。通过筛网的流动也可以是大致轴向的,其中,分离的气体(耗尽非气相)沿大致轴向方向穿行通过筛网。分离的气体流出筛网并穿过第二室(至少对于第二室的突出到第一室中的部分而言)可以是大致轴向的。从第二室出来到出口之外的流动可以是轴向的,或者可以在除轴向方向之外的方向上。
通常,穿过分离器的流速将取决于筛网的直径和分离器所需的效率,这二者进而又可以取决于分离器的具体用途。例如,安装在厨房中以从空气中分离脂肪滴的小直径分离器将比安装在船的排气系统中的大直径分离器处理的流速小的多。
根据筛网的直径和分离器所需的效率,分离器可以以50立方米/小时至30000立方米/小时的流速操作。
作为一种示例,筛网直径为375mm的分离器能够处理流速5000立方米/小时至15000立方米/小时的多相流。当然,较低的流速也是可能的。
分离器可以包括围绕筛网的下游外周的密封件,用于防止流除了穿过筛网之外地从第一室流入第二室中。所述密封件可以是迷宫式密封件。所述密封件可以替代地为接触密封件或任何其他密封解决方案。
第一室可以具有直径D。然后,筛网的直径d与第一室的直径D的比率可以在0.5至0.7的范围内,并且可选地大约为0.6。
筛网的直径d不受限制,并且可以根据分离器的具体用途进行选择。筛网的直径d可以例如在5mm和750mm之间。
第一室的直径D同样不受限制,并且被选择为适当地容纳尺寸合适的筛网。
分离器可以被竖直布置,使得第一室被竖直布置在第二室下方。然后穿过分离器的流大体上沿竖直向上的方向。
在竖直布置的分离器中,在分离器的操作期间,从多相流分离的液体可以被收集在第一室的侧壁上。然后,液体在重力作用下沿着所述侧壁向下流动,以收集在第一室的基部处的收集储存器中。
因此,分离器可以包括位于第一室的底部处的收集储存器。所述收集储存器可以包括排放件,用于排出收集在所述收集储存器中的液体和/或固体。所述排放件可以包括用于控制流体流出所述排放件的阀。
分离器的入口可以包括竖直定向的管,该管在朝向筛网的方向上竖直向上突出到第一室中。距离H1是从入口管的最上端(即,入口管的最靠近于筛网的端部)开始测量的。所述收集储存器可以包括位于第一室的底部处的环形空间,该环形空间具有由第一室的侧壁限定的外壁和由入口管限定的内壁。然后,所述收集储存器的容积取决于入口管的高度以及第一室和入口管的相对直径。
分离器可以替代地被水平布置,对液体收集机构进行适当的重新构造,以在第一室的最下部中包括排放件。
通常,分离器可以水平、竖直或以介于水平和竖直之间的任何角度来定向,只要能够将分离的非气相排出分离器即可。
分离器也可以以反向配置来操作,其中,流通过所述分离器,然后大体上沿着竖直向下的方向流动。在该情况下,所述收集储存器可以位于第一室的下游端处,并由所述第一室的侧壁、将所述第一室与第二室分隔开的壁以及围绕筛网的壁(一个或多个)来限定。所述收集储存器可以包括排放件,用于排出收集在所述收集储存器中的液体和/或固体。所述排放件可以包括阀,用于控制流体流出排放件。
所述分离器可以沿这种倒置的竖直取向来定向,或者以介于倒置的竖直取向和水平取向之间的任何角度来定向。
筛网通常具有横向于其轴线的圆形横截面,使得筛网绕其轴线具有圆对称性(也称为圆柱对称性或轴对称性)。在一些实施方式中,筛网可以为柱形(例如,正圆柱体)。然而,筛网并不限于这种配置。例如,筛网可以具有圆锥形形状(包括截头圆锥形形状)。筛网可以大体上具有类似于圆柱体的形状,但可以在任一端处具有凸面或凹面(或任何其他非平坦表面),而非平坦的圆形表面。
在筛网的直径沿其轴线变化的实施方式中,在本发明的陈述和本文描述的可选特征中提到的该“直径”为最大直径。
筛网可以包括多孔结构,例如泡沫结构。所述多孔结构的材料不受限制,但材料的选择可以取决于待分离的流体—例如,应选择不与待分离的流体发生化学反应的材料。可选地,所述多孔结构可以包括疏水性或亲水性材料。材料属性可以考虑待分离的流体来选择。可选地,所述多孔结构可以包括催化材料。
所述多孔结构可以包括改变表面属性以提供所需特性(例如疏水性、亲水性、平滑度等)的任何涂层和/或表面处理。所述涂层可以例如是聚合物涂层。所述多孔结构可以包括惰性涂层,例如阳极氧化涂层。所述多孔结构可以包括催化涂层。
筛网的材料可以考虑待与气流分离的液体(例如水或油)的类型来选择。所选择的材料应避免腐蚀,并对于待分离的液体具有良好的润湿性。
筛网可以包括多孔金属结构。所述金属可以例如是铝、钢(例如不锈钢)、钛、铜或镍。
筛网可以包括多孔聚合物或塑料结构。所述聚合物或塑料可以是能够形成足够强以承受分离期间施加的旋转力的结构、并且具有适合于分离期间的环境的材料属性(例如,温度和流速)的任何聚合物或塑料。
筛网可以包括多孔复合材料结构。所述复合材料可以包括能够形成足够强以承受分离期间施加的旋转力的结构、并且具有适合于分离期间的环境的材料属性(例如,温度和流速)的任何复合材料。
筛网可以包括开孔结构。这意味着筛网的孔隙形成互连的网络,这允许多相流穿过筛网。
筛网可以包括自支撑结构。替代地,筛网可以是非自支撑的,其需要额外的支撑元件。
筛网有利地尽可能地打开(同时仍然实现必要程度的分离),以避免横穿(across)筛网的高压降。
筛网可以包括随机的孔结构。这意味着所述孔隙不具有预定的尺寸或分布。可以使用本领域已知的适合于生产具有随机单元结构的筛网的任何制造方法。
替代地,筛网可以包括规则的孔结构。这意味着所述孔隙具有预定的尺寸和分布。可以使用本领域已知的适合于生产具有规则单元结构的筛网的任何制造方法(例如3D打印)。
筛网可以具有75%至95%的孔隙率,例如90%的孔隙率。所述孔隙率可以根据分离器的特定操作参数来选择。
筛网可以具有0.25mm至25mm的平均孔径,例如大约0.63mm、1.25mm、2.5mm、5mm。筛网可以具有在0.63mm和5mm之间的平均孔径。
所述平均孔径可以根据筛网的具体应用来选择。例如,高压下的分离可能需要使用比环境压力下的分离小的孔隙。
筛网可以具有在1ppi(每英寸的孔)和100ppi之间的孔密度,例如大约5ppi、大约10ppi、大约20ppi、大约40ppi。
筛网的旋转速度可以根据分离器的具体用途和所需的效率来选择。例如,筛网可以被配置成以500至6000rpm(每分钟的转数)旋转,例如小于5000rpm。
分离器可以是压力容器,其允许在压力下(即,加压到大于大气压的压力)或在减压下(即在低于大气压的压力下)分离多相流。分离器也可以在环境压力条件下操作(在这种情况下,分离器无需是压力容器)。工作压力可以取决于多相流和待分离的流体。例如,碳氢化合物通常在高工作压力下被分离,而水与空气的分离通常在大气压下进行。
本发明还扩展到包括根据本发明的前述方面的多个分离器的分离器系统,包括其可选特征中的任意一者。所述多个分离器可以平行地或串联地布置。
本文公开的分离器可以被用于许多不同的应用中。下面将讨论其中的一些。
碳氢化合物的分离
在石化工业中,液态烃与气态烃的分离通常是必要的。本文公开的分离器适用于这种应用。因此,本发明扩展到一种分离液态烃与气态烃的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上述列出可选特征中的任意一者)。
胺洗涤
胺洗涤工艺使用烷基胺(通常简称为胺)的水溶液,以从气体中去除硫化氢(H2S)和/或二氧化碳(CO2)。这种工艺通常用于提炼厂、石化厂、天然气处理厂等。本文公开的分离器适用于这种用途。因此,本发明扩展到一种从包含气体混合物的入口气流中去除第一气体的方法。该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括列出的可选特征中的任意一者)。该方法还可以包括在液体形式(例如,胺水溶液)中添加化学反应物以吸收第一气体。
用于压缩机的进气的清洁
压缩机使用的进气可能不总是干净的。特别地,其可能包含液体和固体颗粒。随着时间的推移,这些可能对压缩机的内部部件造成损坏。现有的解决方案非常庞大,因此,在许多情况下都不实用。
在压缩机进气之前安装本文公开的分离器可以在很大程度上消除进气中的这种污染物,并且仅将相对较小的附加部件添加到现有系统。
因此,本发明扩展到一种压缩机系统,该压缩机系统包括接收进气的压缩机以及本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面的分离器(可选地包括上述可选特征中的任意一者)。所述分离器被配置成减少或消除用于所述压缩机的进气中的污染物。
本发明还扩展到一种减少或消除用于压缩机的进气中的污染物的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四项的方法(可选地包括上述可选特征中的任意一者)。
用于干气密封件的原料气的液体去除
干气密封件是非接触式、干式端面密封件,其主要用于高速应用。通常,它们可以包括配合(旋转)环和主(静止)环,并且在旋转面和固定面之间有很小的间隙。所述旋转面具有浅的、通常是螺旋形的凹槽,这些凹槽“捕获”气体,以保持微小的间隙。
干气密封件通常被用于恶劣的工作环境,例如,石油勘探、提取和精炼、石油化工、天然气输送和化学处理。干气密封件通常被用于离心式压缩机中,因为它们消除了污染并且不使用润滑油。
为了使干气密封件正确、安全地操作,原料气必须非常干燥。在将原料气供给所述干气密封件之前安装本文公开的分离器来处理原料气,可以在很大程度上消除原料气中的污染物。
因此,本发明扩展到一种干气密封件系统,该干气密封件系统包括被配置成通过进气口接收进气的干气密封件以及本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面的分离器(可选地包括上面陈述的可选特征中的任意一者)。所述分离器被配置成减少或消除用于干气密封件的进气中的污染物。
本发明还扩展到一种减少或消除用于干气密封件的进气中的污染物的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上面陈述的可选特征中的任意一者)。
来自压缩机的压缩气体的清洁
对于压缩机来说,将润滑剂抽到压缩气体中是很常见的。随着时间的推移,来自磨损的密封件的橡胶颗粒物质也会进入到压缩气体中。所述润滑剂和橡胶颗粒聚集在压缩机的下游的气体管线中,可能造成火灾和爆炸危险。因此,非常期望将润滑剂和橡胶颗粒从所述压缩气体中去除。目前的解决方案昂贵得令人望而却步,而且具有很高的运营成本。
在缩机的出口处安装本文公开的分离器是用于将润滑剂和橡胶颗粒从压缩气体中去除的相对廉价和有效的方式。
使用压缩机的一个具体示例是在海底地震勘探中。这里,船用压缩机吸入气体,对其进行压缩,并将压缩气体储存在储罐中。所述储罐将压缩气体供给至歧管,该歧管将气体分流成8至12条管线。每条管线最长可达1.5公里,并在船的后面留下轨迹。每条管线的末端都是一门大炮,所述大炮在爆炸中释放气体,并产生地震冲击,该地震冲击被记录下来,以便进行海底地震勘探。
可以在所述歧管之前或之后安装分离器,以减少来自所述管线中的压缩气体的润滑剂、橡胶颗粒和其他可能的污染物的存在。
因此,本发明扩展到一种压缩机系统,该压缩机系统包括具有用于压缩气体的出口的压缩机以及本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面的分离器(可选地包括上述的可选特征中的任意一者)。所述分离器被配置成减少或消除来自压缩机的出口的压缩气体中的污染物。
本发明还扩展到一种减少或消除来自压缩机的压缩出口气体的污染物的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上述的可选特征中的任意一者)。
清洁来自船的废气
商船上的船用柴油发动机造成的污染令人担忧。特别令人担忧的是NOx气体的产生。已知降低发动机中的燃烧温度以减少NOx气体的产生。降低燃烧温度的一种方法是将船上的一小部分废气引导到风扇/涡轮压缩机中,所述风扇/涡轮压缩机将废气直接吹回到燃烧过程中(这被称为废气再循环,ERG)。然而,废气含有颗粒和液体(如下所述,主要来自所有船都需要使用的废气清洁过程),随着时间的推移,这些颗粒和液体会破坏风扇/压缩机。
如本文所公开的分离器可以被用于去除液体和颗粒污染物。为了去除最细的碳颗粒,可以用诸如水和清洁剂/表面活性剂的液体喷射废气气流。这允许细的碳颗粒被水滴捕获,然后从所述气流中分离出来。
ERG中的气体的流动可以在20000立方米/小时的范围内。出于这个原因,为了提供必要的容量,可以并行地设置多个分离器。
因此,本发明扩展到一种废气再循环系统,该废气再循环系统包括风扇和本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面的分离器(可选地包括上述的可选特征中的任意一者),所述风扇接收通过进气口的一部分的废气流(可选地来自船)。所述分离器被配置成在废气流进入所述进气口之前减少或消除所述废气流中的污染物。
可以使用涡轮压缩机代替风扇。
本发明还扩展到一种减少或消除来自废气流(可选地来自船)的污染物的方法,所述污染物用于供应回到燃烧器中,所述方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上述的可选特征中的任意一者)。
洗涤来自船的废气
为了遵守有关硫和NOx气体排放的新规定,必须对由船产生的废气进行清洁。这是通过用诸如海水的盐水冲洗废气来实现的。盐允许与NOx和SOx以及油烟相互作用。在排放废气之前,必须去除所述废气中的液体。目前的解决方案无法有效地执行这一功能。然而,如本文所公开的分离器将是理想的。
船的废气中的气体的流动可以在1000000立方米/小时的范围内。出于这个原因,为了提供必要的容量,可以并行地设置多个分离器。
因此,本发明扩展到一种废气洗涤系统(可选地在船上),该废气洗涤系统包括用于通过出口排放到大气中的发动机废气流以及本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面(可选地包括上述的可选特征中的任意一者)的分离器(可选地多个分离器)。所述分离器被配置成在废气流离开出口之前减少或消除废气流中的污染物。
本发明还扩展到一种在将发动机废气流排放到大气中之前减少或消除发动机废气流(可选地来自船)中的污染物的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上面陈述的可选特征中的任意一者)。
餐厅厨房通风的清洁
仅在美国,厨房通风系统中的脂肪沉积物每年就导致5000多起餐馆火灾。因此,无法有效地去除通风空气中的脂肪滴是一个值得关注的问题。如本文所公开的分离器能够从通风空气中有效地去除脂肪滴。
因此,本发明扩展到包括本发明的第一、第二、第五、第六、第九、第十或第十三方面的分离器(可选地包括上述的可选特征中的任意一者,可选地多个分离器)的厨房通风系统。
本发明还扩展到一种清洁厨房通风的方法,该方法包括本发明的第三、第四、第七、第八、第十一、第十二或第十四方面的方法(可选地包括上述的可选特征中的任意一者)。
附图说明
现在将仅通过示例并参考附图来更详细地描述某些示例性实施方式,在附图中:
图1示出了竖直定向的分离器;
图2示出了水平定向的分离器;
图3示出了用于分离器的筛网的筛网保持器;
图4示出了用于分离器的筛网的筛网保持器;
图5示出了包括筛网保持器的分离器;
图6和图7示出了包括风扇的分离器;
图8至图10示出了用于在分离器内添加液体的装置;
图11示出了包括在压缩机系统中的分离器;
图12示出了包括在干气密封系统中的分离器;
图13示出了包括在压缩机系统中的分离器;
图14示出了包括在用于海底地震勘探的地震冲击系统中的分离器;
图15示出了包括在废气再循环系统中的分离器;
图16示出了包括在废气净化系统中的分离器;
图17示出了包括在厨房通风系统中的分离器;
图18示出了作为用于具有以3000rpm旋转的筛网的分离器和具有静止状态的筛网的分离器的容积流速的函数的效率;
图19示出了作为用于具有两个不同参数t/H3值的分离器的容积流速的函数的效率;
图20示出了作为用于具有两个不同参数s值的分离器的容积流速的函数的效率;以及
图21示出了作为用于具有两个不同参数H1/D值的分离器的容积流速的函数的效率。
具体实施方式
图1示出了气/液分离器100。该分离器包括第一室22和第二室28。筛网24设置于第一室22和第二室28之间。分离器100接收气/液流10(即,包括含有夹带的液滴的气体的入口流)。气/液流10在分离器100的上游端处穿过入口20进入分离器的第一室22。
筛网24包括金属泡沫,并且在结构上是自支撑的。筛网24具有开孔结构,该开孔结构包括由金属结构中的互连孔隙形成的多个通道。筛网24具有随机的孔结构。在该实施方式中,筛网24的孔隙率(即,孔隙的体积除以总体积)约为90%。平均孔径为1mm。孔隙密度为10ppi。在该实施方式中,筛网24包含铝。筛网24借助马达58围绕轴线A旋转。
筛网24具有直径d,并且第一室22具有直径D。在本实施方式中,筛网的直径d为150mm,而第一室的直径D为250mm。筛网24的外周24c与第一室22的壁22a之间的距离s为50mm。距离s和筛网的直径d的关系如下:s=0.33d。
筛网24被定位成使得筛网24的上游表面24a与入口20的顶部相距距离H1。在本实施方式中,距离H1是筛网24的直径的两倍(即H1=2d)。这种布置实现了良好的分离效率。在本实施方式中,距离H1为300mm。
筛网24被定位成使得筛网24的下游表面24b与第一室22的顶部22b相距距离H2。在本实施方式中,距离H2等于筛网24的直径(即H2=d)。这种布置实现了良好的分离效率。在本实施方式中,距离H2为150mm。
在本实施方式中,筛网24的厚度t为100mm。因此,筛网的厚度t和直径d的关系如下:t=0.67d。筛网以约3000rpm旋转。
当气/液流10穿行通过筛网24时,液体被离心并在筛网24的孔隙内聚结。由于筛网24的旋转而产生的离心力迫使聚结的液体的流40朝向筛网24的外周24c径向向外流动。聚结的液体的流40旋转通过筛网24的外周24c与第一室22的壁22a之间的间隙,并聚集于第一室22的壁22a上。然后,聚结的液体的流40沿着第一室22的壁22a向下流动,以收集在位于第一室22的基部中的液体收集储存器42中。液体收集储存器42是由第一室22的壁22a和基部22c以及入口20的外壁20a限定的环形空间。收集在液体收集储存器42中的液体(也可能包含固体颗粒)可以通过排放管44排出,在该示例中,排放管44包括阀46。
同时,不再包含液体污染物的气流30轴向穿过筛网24,进入到第二室28,并通过出口32离开第二室28。虽然通过第一室22、筛网24和第二室28的流动通常是轴向的,但从出口流出不需要在轴向方向上,即,来自第二室的出口32可以具有任何定向。在图1中,出口32垂直于分离器的轴线。
在筛网24的下游表面24b处,围绕外周设置有密封件26,该密封件防止任何流体除通过筛网24之外地进入到第二室28中。在该实施方式中,密封件26是迷宫式密封件。然而,可以替代地使用其他类型的密封件,或者可以不存在密封件。
图1中所示的分离器100是竖直定向的,使得第一室22被竖直布置在第二室28下方,并且分离器的入口20包括竖直定向的管,该管在朝向筛网24的方向上竖直向上突出到第一室22中。然后,穿过分离器100的流大体上遵循竖直向上的方向,并且自多相流分离的液体收集在位于第一室22的基部处的收集储存器42中,其中,液体收集储存器42是由第一室22的壁22a和基部22c以及入口20的外壁20a限定的环形空间。
图2中所示的分离器100a与图1所示的分离器100相似,此处不再详细说明类似的特征。相反,将解释这两个实施方式之间的差异。虽然图1中所示的分离器100是被竖直定向的,但图2中所示的分离器100a是被水平定向的。穿过分离器100a的流大体上遵循水平方向,如图2所示从左到右。在该实施方式中,入口20不是竖直定向的管,而是水平定向的管。第一室22的底部形成了液体收集储存器42a,其具有排放件,用于排出所收集的液体。
无论分离器的取向如何,从入口20到第一室22、穿过筛网24并进入第二室28的流都是在大体上轴向方向上。
图3和图4示出了用于分离器的筛网24的筛网保持器50、50a。任何一个筛网保持器50、50a均可以被用于本文所述的任何分离器中,但这种筛网保持器的使用对于所述分离器的操作不是必不可少的。筛网可以由允许筛网旋转的任何形式的支撑结构来保持。
图3示出了第一筛网保持器50的立体图,其中,筛网24被示出为从其在筛网保持器50内的位置略微退出,以有助于结构的可视性。
筛网保持器50包括在第一端与第二端之间延伸的刚性柱形主体部分52。第二端包括从柱形主体部分52向内延伸的多个风扇叶片56(在这种情况下为六个叶片)。这些风扇叶片56被配置成使得当筛网保持器50旋转时,筛网保持器50作为轴流风扇操作,从而(至少部分地)补偿穿过筛网24的压力损失,并有助于抽吸穿过筛网24的流。筛网保持器50包括中心轴54,并且风扇叶片56从柱形主体部分52向内延伸到中心轴54。
在刚性柱形主体部分52的第一端处,筛网保持器50是开口的,以便接收筛网。柱形主体部分52在筛网24的下游端处与筛网24的外周交叠,使得筛网24被插入到柱形主体部分52的第一端中一小段距离(例如,5mm)。筛网保持器50提供了用于筛网24的刚性外部支撑件。
柱形主体部分52包括倾斜的内唇52a,以将在该位置处到达筛网周边的任何液体朝向筛网24的未被柱形主体部分52a覆盖的侧面排出。倾斜的内唇52a还限定了筛网24能够插入筛网保持器50中的程度—当筛网24抵接内唇52时,筛网24不能进一步运动到筛网保持器50中。
在该实施方式中,筛网24被绕着其外周粘合,以将其固定在筛网保持器50内。替代地,筛网不被粘合,而是通过与筛网保持器50的紧密过盈配合来固定。将筛网绕其外周(通过粘合剂或使用过盈配合)固定意味着在筛网保持器50与筛网24的上游面之间没有交叠。筛网保持器50与筛网24的上游面的任何交叠都会导致筛网24对流入到筛网24中的流造成一定程度的堵塞,并且这通常要最小化或避免。筛网24和筛网保持器50也可以彼此粘附,其中,筛网保持器50的中心轴54抵靠筛网24的接收在筛网保持器50内的下游面。
图4示出了类似的筛网保持器50a的剖面图,其中,筛网24处于筛网保持器50内的安装位置。该筛网保持器50a与图3中所示的筛网保持器的不同之处在于筛网24与筛网保持器50之间的附接方式。在图4中所示的实施方式中,筛网24包括与筛网的中心轴线同轴的通孔24d。筛网24使用穿过通孔并紧固到筛网保持器50a的中心轴54的紧固件55而被固定到筛网保持器50a。该紧固件包括比通孔24d宽的宽端部分55a,该宽度部分与筛网24的上游面24a抵接。
图5示出了位于水平分离器100b中的图3的筛网保持器50(但同样可以使用图4的筛网保持器50a,和/或分离器可以被竖直定向)。筛网保持器50的中心轴54与马达58的输出轴成一体。替代地,筛网保持器50的中心轴54可以经由中心轴54和输出轴之间的磁性耦合而借助马达输出轴来旋转。
同样如图5中所示,筛网保持器50的柱形主体部分52的外周形成了与第二室的内壁接触的密封表面。
如上所述,筛网保持器配置有风扇叶片56,以在旋转时用作轴流风扇,以有助于将多相流吸入到筛网24中,并将分离的气流抽出筛网24。这(至少部分地)补偿了穿过筛网24的压力损失。
作为将轴流风扇与筛网保持器集成的替代方案,通过提供与筛网保持器分离的轴流风扇叶片,轴流风扇在功能上可以从筛网保持器移开。这在图6和图7中示出。在图6中,分离器100c包括风扇59,该风扇被设置在位于马达58的远离筛网24的相对侧上的马达轴上。在图7中,分离器100d包括风扇59,该风扇被设置在位于马达58与筛网24之间的马达轴上。在这两种情况下,马达58都被布置成驱动筛网24和风扇59二者的旋转。在任何一种情况下,风扇59可以具有适用于产生适当的压力变化的任何配置。风扇59可以具有2至10个叶片,例如6个叶片。
虽然图6和图7示出了水平定向的分离器,但很明显,其中所例示的风扇59和马达58的配置同样可以应用于竖直定向的分离器中。
图8、图9和图10示出了分离器的可能配置,其结合有一个或多个喷嘴,用于将液体喷射到入口流中或筛网上。这样做可以实现以下效果中的一个或更多个:
1)通过去除粘附到筛网的积聚污染物来清洁筛网;
2)润湿筛网表面,使得污染物难以粘附,从而将筛网保持在清洁状态;
3)捕获液滴内的固体颗粒或油基液滴,以允许固体/油基颗粒与多相流分离;
4)捕获液滴内的特定气体,以允许该气体与多相流分离;以及
5)灭火。
喷射到入口流中或筛网上的液体包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、灭火剂中的一种或更多种。这可以在考虑分离器的特殊用途、入口流中存在的颗粒类型以及这些可能带来的问题的情况下进行选择。
图8、图9和图10的分离器结合有用于保持待添加的液体的储存器(未示出)和用于将液体从储存器泵送到喷嘴的泵(也未示出)。
图8示出了分离器100e,该分离器包括位于筛网24的上游的喷嘴60a。位于此处的喷嘴将额外的液体喷射到入口流中,这允许污染物在其撞击筛网24之前被夹带于额外液体的液滴中。因为喷嘴60位于筛网的上游,所以可以在分离器的操作期间添加液体;然后,以与入口流中的液体与气流分离的方式相同的方式,任何添加的液体经由筛网与气流分离。
图9示出了包括位于筛网24下游的喷嘴60b的分离器100f。在该情况下,液体仅在分离器不操作时通过喷嘴60b而被添加,否则,液体会被添加回到分离的气流中。在该位置提供喷嘴60b允许在分离器不操作时清洁筛网。
图10示出了喷嘴的替代配置,其被称为“筛网处”配置。这里,筛网24被安装在轴70上,并且轴70包括行进一小段距离进入到轴70中的中心盲孔70a。两个(或更多个)径向通道70b从中心孔70a开始延伸出轴70。径向通道70b在与筛网24交叠的位置处离开轴70,即,筛网24覆盖在径向通道70b之上。管60c被配置成将液体向上喷射到中心孔70a中,穿过径向通道70b,然后进入筛网的内部。这种配置允许在分离器不操作时清洁筛网。此外,在分离器的操作过程中,可以将液体喷射到筛网中。以这种方式添加到筛网中的任何液体在筛网的作用下与分离的气流分离。
在每种情况下,可以根据分离器接收的多相流的特定特性来选择液体添加物的特定特性(例如,流速、由喷嘴产生的液滴尺寸以及喷射模式(例如,平扇形、全锥形和雾状))。
添加到分离器中的额外液体可以经由结合到分离器中的相同排放系统排出,以将从多相流中分离出的任何非气相排出。排放可以是连续的,特别是在分离器操作期间向多相流连续添加额外液体的情况下。
虽然图8和图9中所示的喷嘴被结合到竖直定向的分离器中,但它们当然可以被整合到水平定向的分离器(或任何定向的分离器)中。此外,图8、图9和图10中所示类型的喷嘴可以三者被一起提供,或者为在一个分离器中提供其中两个喷嘴的任何组合。任何数量的喷嘴都可以被设置在上游、下游或筛网处位置中的任何一者处。
图11示出了包括在压缩机300的入口的上游的分离器100。由压缩机300使用的进气可能并不总是清洁的。特别地,其可能包含液体和固体颗粒。随着时间的推移,这些可能会对压缩机300的内部部件造成损坏。在压缩机300进气之前安装如本文所公开的分离器100可以在很大程度上消除进气中的这种污染物。
图12示出了包括在干气密封件320的进气口上游的分离器100。为了使干气密封件320正确且安全地操作,原料气必须非常干燥和清洁。安装如本文所公开的分离器100以在将原料气供给干气密封件320之前处理原料气,可以极大地消除原料气中的污染物。
图13示出了包括在压缩机300的出口的下游的分离器100。对于压缩机300来说,将润滑剂排放到压缩气体中是常见的。随着时间的推移,来自磨损的密封件的橡胶颗粒物也可能进入到压缩气体中。润滑剂和橡胶颗粒聚集在压缩机下游的气体管线中,并且可能会产生火灾和爆炸危险。在压缩机300的出口处安装如本文所公开的分离器100是从压缩气体中去除润滑剂和橡胶颗粒的相对廉价和有效的方式。
图14示出了分离器100,该分离器包括在地震冲击系统中,用于海底地震勘探。该系统包括压缩机300,该压缩机300将压缩气体供给到歧管340。位于歧管340下游的气体管线350延伸到大炮(cannon)360,该大炮在爆裂中释放压缩气体,并产生地震冲击,该地震冲击被记录以便进行海底地震勘探。分离器100可以被安装在歧管340之前或之后(歧管340上游的安装在图14中示出),以便减少气体管线350中的压缩气体中润滑剂、橡胶颗粒和其他可能的污染物的存在。
图15示出了废气再循环系统中的两个平行分离器100(当然,可以平行使用更多数量的分离器)。该系统从发动机380(在本示例中为船用柴油发动机)获取一部分废气,并在分离器100中将其清洁,然后将清洁的气体供给风扇/涡轮压缩机370,该风扇/涡轮压缩机将清洁后的气体供给回发动机380。这降低了发动机380中的燃烧温度,从而减少了污染物NOx气体的产生。
废气包含颗粒和液体,并且如果废气没有在分离器100中被清洁,则这些污染物最终可能会破坏风扇/压缩机370。为了去除最细的碳颗粒,可以用诸如水和洗涤剂/表面活性剂之类的液体来喷射废气流(例如,在分离器内)。这允许细碳颗粒被水滴捕获,然后与气流分离。
图16示出了废气洗涤系统中的两个平行分离器100(当然,可以并行使用更多数量的分离器)。这种系统从发动机380(在本示例中为船用柴油发动机)获取废气,在室中用盐水对其进行喷淋,这允许雾化的盐水在废气流到达分离器之前与废气流相互作用约1至3秒,并在分离器100中对其进行清洁,然后将其排放到大气。
图17示出了厨房通风系统中的分离器100。使用烹饪装置400会产生充满水蒸气和脂肪滴等的空气。厨房通风系统中的脂肪滴是严重的火灾风险,因此在理想情况下,应该从进入通风系统的空气中去除这些颗粒。如图17中所示,空气被吸入到通风罩410并穿过分离器100。分离器100将液体和脂肪滴与气流分离,并且仅允许清洁空气流入到通风管道420。
图18示出了两种情况下分离器的效率与气体流速Q(单位:立方米/小时)的函数关系。效率定义如下:
在第一种情况下,筛网以3000rpm旋转。对于从100立方米/小时至约450立方米/小时的流速,分离器的效率高于95%。在第二种情况下,筛网不旋转,并且效率在较高的流速下迅速下降。
图19示出了两种情况下分离器的效率与气体流速Q(单位为m3/h)的函数关系,两种情况的筛网厚度t(作为H3的分数示出,H3为分离器容器的总高度)的值不同。在第一种情况下,t/H3为0.0014。在第二种情况下,t/H3为0.0006。在第二种情况下(较小的筛网厚度),在较高的流速下实现了更有效的分离。
图20示出了三种情况下分离器的效率与气体流速Q(单位:m3/h)的函数关系,每种情况下的s(筛网的外周与第一室的壁之间的距离)的值不同。即使对于最大s值在高流速下,效率仍然很高。
图21示出了两种情况下分离器的效率与气体流速Q(单位:m3/h)的函数关系,两种情况下的H1具有不同的值(与分离器的直径D相比较地示出)。在第一种情况下,H1/D是5,在第二种情况下H1/D为10。在第二种情况下,分离效率更高。这表明H1的较高值是有利的。
Claims (97)
1.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自第一室的多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从筛网的下游面流入到第二室中,
其中,所述筛网的上游面与进入到第一室中的所述入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:
H1>0.5d。
2.根据权利要求1所述的分离器,其中,所述筛网是能够旋转的。
3.根据权利要求1或2所述的分离器,其中,H1比所述筛网直径的十倍小,或者比所述筛网直径的五倍小,或者比所述筛网直径的三倍小,或者比所述筛网直径的两倍小。
4.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的筛网直径d相关联:
H2>0.5d。
5.根据权利要求4所述的分离器,其中,H2比所述筛网直径的十倍小,或者比所述筛网直径的三倍小,或者比所述筛网直径的两倍小,或者比所述筛网直径d小。
6.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自所述第一室的所述多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中,
其中,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的筛网直径d相关联:
H2>0.5d。
7.根据权利要求6所述的分离器,其中,H2比所述筛网直径的十倍小,或者比所述筛网直径的三倍小,或者比所述筛直径的两倍小,或者比所述筛网直径d小。
8.根据权利要求6或7所述的分离器,其中,所述筛网的上游面与进入到所述第一室中的所述入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与所述筛网直径d相关联:
H1>0.5d。
9.根据权利要求8所述的分离器,其中,H1比所述筛网直径的十倍小,或者比所述筛网直径的五倍小,或者比所述筛网直径的三倍小,或者比所述筛网直径的两倍小。
10.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述筛网直径d介于20mm和750mm之间。
11.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述第一室、所述筛网和所述第二室被布置成使得穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致轴向方向上。
12.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致竖直向上的方向上,
和/或其中,所述入口穿过所述第一室的底面突出到所述第一室中,从而在所述第一室的底部限定出用于收集来自所述多相流的非气相的收集储存器,所述收集储存器具有由所述第一室的侧壁限定的外壁和由所述入口限定的内壁,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致水平的方向上,并且在所述第一室的底部处限定出用于从所述多相流收集非气相的收集储存器,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相。
14.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述筛网具有介于10ppi至100ppi之间的孔密度。
15.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述筛网包括开孔结构,所述开孔结构可选地具有随机的或规则的孔结构。
16.根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述第一室和所述第二室为压力容器,用于分离被加压到大于大气压的多相流,或者用于在低于大气压下分离多相流。
17.根据任一前述权利要求所述的分离器,所述分离器包括马达,用于使所述筛网旋转,其中,所述马达包括输出轴,
其中,所述筛网被附接到所述输出轴,
或者其中,所述筛网被设置在第二轴上,并且所述第二轴经由磁性耦合而通过所述输出轴来驱动。
18.一种分离器系统,该分离器系统包括多个根据任一前述权利要求所述的分离器,其中,所述多个分离器被并联或串联布置。
19.一种分离多相流的方法,包括:
使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔朝向所述筛网的周边离开,同时,气相轴向地穿过所述筛网,并离开所述筛网的下游面进入到第二室中,
其中,所述筛网的所述上游面与进入到所述第一室中的入口以距离H1间隔开,其中,H1通过以下关系与筛网直径d相关联:H1>0.5d。
20.一种分离多相流的方法,包括:
使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔朝向筛网的周边离开,同时,气相轴向地穿过所述筛网,并离开筛网的下游面进入到第二室中,
其中,所述第二室以距离H2至少部分地突出到所述第一室中,其中,H2通过以下关系与所述筛网的直径d相关联:H2>0.5d。
21.根据权利要求19或20所述的方法,包括使用根据权利要求1至17中任一项所述的分离器或根据权利要求18所述的系统。
22.根据权利要求19、20或21所述的方法,包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或包括将气体与被捕获在所述气体中夹带的液滴中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或包括将第一气体与第二气体分离,其中,所述第一气体和所述第二气体存在于入口流中的气体混合物中,并且所述第二气体被所述液滴吸收。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法,包括使所述筛网可选地以500至6000rpm的速度旋转。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法,其中,所述多相流的流速为50立方米/小时至30000立方米/小时。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法,包括收集并排出从所述多相流分离的非气相。
26.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自第一室的所述多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中,
其中,所述筛网具有比2mm大和/或比筛网直径d的两倍小的厚度t。
27.根据权利要求26所述的分离器,其中,所述筛网的外周与所述第一室的侧壁以距离s间隔开,其中,s比所述筛网直径的两倍小,和/或s比筛网直径d的0.1倍大。
28.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
筛网,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收来自第一室的所述多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从筛网的下游面流入到所述第二室中,
其中,所述筛网的外周与所述第一室的侧壁以距离s间隔开,其中,s比筛网直径的两倍小,和/或s比筛网直径d的0.1倍大。
29.根据权利要求28所述的分离器,其中,所述筛网具有比2mm大和/或比筛网直径d的两倍小的厚度t。
30.根据权利要求26至29中任一项所述的分离器,其中,所述筛网直径d介于20mm和750mm之间。
31.根据权利要求26至30中任一项所述的分离器,其中,所述筛网是能够旋转的。
32.根据权利要求26至31中任一项所述的分离器,其中,所述第一室、所述筛网和所述第二室被布置成使得穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过筛网到所述第二室的流动是在大致轴向方向上。
33.根据权利要求26至32中任一项所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过筛网到所述第二室的流动是在大致竖直向上的方向上。
34.根据权利要求26至33中任一项所述的分离器,其中,所述入口穿过第一室的底面突出到所述第一室中,从而在所述第一室的底部处限定出用于收集来自所述多相流的非气相的收集储存器,所述收集储存器具有由所述第一室的侧壁限定的外壁和由所述入口限定的内壁,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相。
35.根据权利要求26至32中任一项所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过筛网到所述第二室的流动是在大致水平的方向上,并且在所述第一室的底部处限定出用于收集来自所述多相流的非气相的收集储存器,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相。
36.根据权利要求26至35中任一项所述的分离器,其中,所述筛网具有介于10ppi与100ppi之间的孔密度。
37.根据权利要求26至36中任一项所述的分离器,其中,所述筛网包括开孔结构,所述开孔结构可选地具有随机的或规则的孔结构。
38.根据权利要求26至37中任一项所述的分离器,其中,所述第一室和所述第二室为压力容器,用于分离被加压到大于大气压的多相流,或者用于在低于大气压下分离多相流。
39.根据权利要求26至38中任一项所述的分离器,所述分离器包括马达,用于使所述筛网旋转,其中,所述马达包括输出轴,
其中,所述筛网被附接到所述输出轴,
或者其中,所述筛网被设置在第二轴上,并且所述第二轴经由磁性耦合而通过所述输出轴来驱动。
40.一种分离器系统,该分离器系统包括多个根据权利要求26至39中任一项所述的分离器,其中,所述多个分离器被并联或串联布置。
41.一种分离多相流的方法,该方法包括:
使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔而朝向所述筛网的周边离开,同时,气相轴向地穿过所述筛网,并离开筛网的下游面而进入到第二室中,
其中,所述筛网具有比2mm大和/或比筛网直径d的两倍小的厚度t。
42.一种分离多相流的方法,该方法包括:
使多相流流入到设置在分离器的第一室中的筛网的上游面中,从而迫使非气相径向地穿过所述筛网中的互连孔而朝向所述筛网的周边离开,同时,气相轴向地穿过所述筛网,并离开筛网的下游面而进入到第二室中,
其中,所述筛网的外周与所述第一室的侧壁以距离s间隔开,其中,s比筛网直径的两倍小,和/或s比筛网直径d的0.1倍大。
43.根据权利要求41或42所述的方法,包括使用根据权利要求26至39中任一项所述的分离器或根据权利要求40所述的系统。
44.根据权利要求41、42或43所述的方法,包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离。
45.根据权利要求41至44中任一项所述的方法,包括将气体与被捕获在所述气体中夹带的液滴中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或包括将第一气体与第二气体分离,其中,所述第一气体和所述第二气体存在于入口流中的气体混合物中,并且所述第二气体被所述液滴吸收。
46.根据权利要求41至45中任一项所述的方法,包括使所述筛网可选地以500至6000rpm的速度旋转。
47.根据权利要求41至46中任一项所述的方法,其中,所述多相流的流速为50立方米/小时至30000立方米/小时。
48.根据权利要求41至47中任一项所述的方法,包括收集并排出从所述多相流分离的非气相。
49.一种筛网保持器,该筛网保持器包括在第一端和第二端之间延伸的主体部分,其中,所述第二端包括从所述主体部分向内延伸的多个风扇叶片,其中,所述多个风扇叶片被配置成使得当所述筛网保持器旋转时,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
50.根据权利要求49所述的筛网保持器,其中,所述筛网保持器包括中心轴,并且所述风扇叶片从所述主体部分向内延伸至所述中心轴。
51.根据权利要求49或50所述的筛网保持器,其中,所述主体部分的形状为柱形。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的筛网保持器,其中,所述主体部分在所述第一端处是开口的,以接收筛网。
53.一种筛网组件,该筛网组件包括:
根据权利要求49至52中任一项所述的筛网保持器;和
筛网。
54.根据权利要求53所述的筛网组件,其中,所述主体部分在所述第一端处与所述筛网的外周交叠,使得所述筛网部分地插入到所述筛网保持器中。
55.根据权利要求54所述的筛网组件,其中,所述主体部分包括内唇,用于限定所述筛网能被插入到所述筛网保持器中的程度。
56.根据权利要求55所述的筛网组件,其中,所述内唇是倾斜的,以将在所述内唇处到达筛网周边的任何液体朝向所述筛网的未被所述主体部分覆盖的周边排出。
57.根据权利要求53至56中任一项所述的筛网组件,其中,所述筛网被粘合到所述筛网保持器。
58.根据权利要求53至57中任一项所述的筛网组件,其中,所述筛网包括与所述筛网的中心轴线同轴的通孔,用于接收所述筛网保持器的中心轴。
59.根据权利要求58所述的筛网组件,其中,所述筛网使用穿过所述通孔且紧固到所述中心轴的紧固件而被固定到所述筛网保持器,其中,所述紧固件包括比所述通孔宽的宽端部分,所述宽端部分抵接所述筛网的与由所述网筛网保持器接收的面相对的面。
60.根据权利要求53至59中任一项所述的筛网组件,其中,所述筛网具有介于10ppi与100ppi之间的孔密度。
61.根据权利要求53至60中任一项所述的筛网组件,其中,所述筛网包括开孔结构,所述开孔结构可选地具有随机的或规则的孔结构。
62.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
根据权利要求53至61中任一项所述的筛网组件;和
用于驱动所述筛网组件的旋转的马达,所述马达包括输出轴,
其中,所述筛网保持器的中心轴与所述输出轴成一体,或者其中,所述筛网保持器的中心轴经由所述中心轴和所述输出轴之间的磁性耦合而通过所述输出轴来旋转。
63.根据权利要求62所述的分离器,所述分离器包括:
位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
其中,所述筛网组件位于所述第一室和所述第二室之间,所述筛网被配置成在所述筛网的上游面处接收来自第一室的多相流,并且被配置成允许所述分离的气流从所述筛网的下游面流入到所述第二室中。
64.根据权利要求63所述的分离器,其中,所述主体部分的外周形成与所述第二室的内壁接触的密封表面。
65.根据权利要求62、63或64所述的分离器,其中,所述第一室、所述筛网组件和所述第二室被布置成使得穿过所述第一室到所述筛网组件、并且穿过所述筛网组件到所述第二室的流动是在大致轴向方向上。
66.根据权利要求62至65中任一项所述的分离器,其中,所述第一室和所述第二室为压力容器,用于分离被加压到大于大气压的多相流,或者用于在低于大气压下分离多相流。
67.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
筛网,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收所述多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流出;
风扇,所述风扇位于所述筛网的下游;以及
马达,
其中,所述马达被布置成驱动所述筛网和所述风扇二者的旋转。
68.一种分离多相流的方法,该方法包括:
使多相流流入到旋转的筛网的上游端中,其中,所述旋转的筛网在其下游端由包括多个风扇叶片的筛网保持器保持,其中,所述筛网保持器作为轴流风扇操作。
69.根据权利要求68所述的方法,包括使用根据权利要求49至52所述的筛网保持器、根据权利要求53至61所述的筛网组件或根据权利要求62至66中任一项所述的分离器。
70.一种分离多相流的方法,该方法包括:
使多相流流入到旋转的筛网的上游端中,并允许分离的气流从所述筛网的下游面流出,
其中,所述筛网的旋转由马达来驱动,并且其中,该马达被配置成驱动位于所述筛网下游的风扇的旋转。
71.根据权利要求68至70中任一项所述的方法,包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或将气体与被捕获在夹带于所述气体中的液滴中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或将第一气体与第二气体分离,其中,所述第一气体和第二气体存在于入口流中的气体混合物中,并且所述第二气体被所述液滴吸收。
72.根据权利要求68至71中任一项所述的方法,包括使所述筛网以500至6000rpm的速度旋转,和/或其中,所述多相流的流速为50立方米/小时至30000立方米/小时。
73.根据权利要求68至72中任一项所述的方法,包括收集并排出从所述多相流分离的非气相。
74.一种用于分离多相流的分离器,该分离器包括:
筛网,用于分离所述多相流的相,其中,所述筛网被配置成在筛网的上游面处接收所述多相流,并且被配置成允许分离的气流从所述筛网的下游面流出;和
喷嘴,所述喷嘴被配置成将液体喷射到由所述分离器接收的入口流中和/或所述筛网上。
75.根据权利要求74所述的分离器,包括:
用于保持液体的储存器,其中,所述喷嘴与所述储存器流体连通;和
用于将液体从所述储存器泵送到所述喷嘴的泵。
76.根据权利要求74或75所述的分离器,其中,所述液体包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物、灭火剂中的一种或更多种。
77.根据权利要求74至76中任一项所述的分离器,其中,所述喷嘴被设置在所述筛网的下游。
78.根据权利要求74至77中任一项所述的分离器,其中,所述喷嘴被设置在所述筛网的上游。
79.根据权利要求74至78中任一项所述的分离器,其中,所述筛网被安装在中心轴上,所述中心轴设置有封闭的中心孔,并且所述喷嘴从所述封闭的中心孔延伸并从所述轴伸出,所述喷嘴被布置成被所述筛网覆盖。
80.根据权利要求74至79中任一项所述的分离器,所述分离器包括:位于所述分离器的上游端处的第一室,所述第一室包括入口,用于入口流进入所述第一室;
位于所述分离器的下游端处的第二室,所述第二室包括出口,用于分离的气流离开所述第二室;
其中,所述筛网位于所述第一室和所述第二室之间。
81.根据权利要求80所述的分离器,其中,所述第一室、所述筛网和所述第二室被布置成使得穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致轴向方向上。
82.根据权利要求80或81所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致竖直向上的方向上,
和/或其中,入口穿过所述第一室的底面而突出到所述第一室中,从而在所述第一室的底部处限定出用于收集来自所述多相流的非气相和液体的收集储存器,所述收集储存器具有由所述第一室的侧壁限定的外壁和由所述入口限定的内壁,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相和所述液体。
83.根据权利要求80或81所述的分离器,其中,穿过所述第一室到所述筛网、并且穿过所述筛网到所述第二室的流动是在大致水平的方向上,并且在所述第一室的底部处设置有用于收集来自所述多相流的非气相和液体的收集储存器,可选地,其中,所述收集储存器包括排放件,用于排出所述非气相和所述液体。
84.根据权利要求80至83中任一项所述的分离器,其中,所述第一室和所述第二室为压力容器,用于分离被加压到大于大气压的多相流,或者用于在低于大气压下分离多相流。
85.根据权利要求74至84中任一项所述的分离器,包括多个喷嘴。
86.根据权利要求74至85中任一项所述的分离器,其中,所述筛网具有介于10ppi与100ppi之间的孔密度。
87.根据权利要求74至86中任一项所述的分离器,其中,所述筛网包括开孔结构,所述开孔结构可选地具有随机的或规则的孔结构。
88.根据权利要求74至87中任一项所述的分离器,其中,所述筛网能够旋转。
89.一种使用筛网分离多相流的方法,该方法包括:
接收入口流;
将液体喷射到所述入口流中或所述筛网上;
使多相流流入到所述筛网的上游面中,并允许分离的气流从所述筛网的下游面流出。
90.根据权利要求89所述的方法,包括在分离器的操作期间将液体喷射到所述入口流中或所述筛网上。
91.根据权利要求89所述的方法,包括在分离器不操作时将液体喷射到所述筛网上。
92.根据权利要求89至91中任一项所述的方法,其中,所述液体包括水、洗涤剂、表面活性剂、酒精、化学反应物、灭火剂中的一种或更多种。
93.根据权利要求89至92中任一项所述的方法,包括使用根据权利要求74至88中任一项所述的分离器。
94.根据权利要求89至93中任一项所述的方法,包括将气体与夹带在所述气体中的液体分离,和/或包括将气体与被捕获在夹带于所述气体中的液滴中的固体颗粒的悬浮液分离,和/或包括将第一气体与第二气体分离,其中,所述第一气体和所述第二气体存在于所述入口流中的气体混合物中,并且所述第二气体被所述液滴吸收。
95.根据权利要求89至94中任一项所述的方法,包括使所述筛网可选地以500至6000rpm的速度旋转。
96.根据权利要求89至95中任一项所述的方法,其中,所述多相流的流速为50立方米/小时至30000立方米/小时。
97.根据权利要求89至96中任一项所述的方法,包括收集并排出从所述多相流分离的非气相,其包括所述液体。
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