DE1619836C

DE1619836C - Device for separating liquid gas mixtures Antn Black, Sivalls & Bryson Ine, Kan sas City, Mo (V St A)

Info

Publication number: DE1619836C
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Oklahoma City OkIa McMinn (V St A )
Publication date: 1971-05-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Scheiden von Flüssigkeits-Gas-Gemischen, insbesondere von Wasser, Erdöl und Gasen, in ihre einzelnen Bestandteile mit einem langgestreckten, im wesentlichen horizontalen Behälter mit einem Strömungseinlaß und in axialem Abstand von diesem angeordneten Auslassen für Flüssigkeiten und Gase und mit einer Mehrzahl von in dem Behäjter in Längsrichtung axial zwischen Einlaß und Auslassen angeordneten Platten.The invention relates to a device for separating liquid-gas mixtures, in particular of water, petroleum and gases, into their individual components with an elongated, essentially horizontal container with a flow inlet and axially spaced outlets therefrom for liquids and gases and with a plurality of axially in the container in the longitudinal direction plates arranged between inlet and outlet.

Der horizontale Typ von Gas-Flüssigkeits-Scheidem wird seit längerer Zeit zum Trennen der gasförmigen Phase von der flüssigen Phase in Rohölströmen verwendet. Diese Scheider weisen im allgemeinen im Inneren eines Behälters flache Niederschlagsplatten der einen oder anderen Form auf, an denen von einem Gasstrom mitgeführte Flüssigkeitsteilchen und von einem Flüssigkeitsstrom mitgeführte Gasteilchen sich niederschlagen, wodurch die Trennung erreicht wird.The horizontal type of gas-liquid separator has been used for a long time to separate the gaseous phase from the liquid phase in crude oil streams used. These separators generally have flat precipitation plates of one form or another in the interior of a container on which liquid particles entrained by a gas stream and gas particles entrained by a liquid stream precipitate, whereby the separation is achieved.

Scheider dieser Art sind zwar wirksam für den Zweck der Phasentrennung, sie haben aber keine ausreichende Festigkeit in den Plattenabschnitten. Mei-, stens sind die Niederschlagsplatten relativ lang und bestehen aus dünnem Material, um bei einem bestimmten Behälterdurchmesser eine möglichst große Strömungsfläche zu erhalten. Wegen Durchbiegens einzelner Platten wird die Arbeitsweise dieser Scheider beeinträchtigt, da sie im allgemeinen nur mit ihren Enden am Behälter befestigt sind. Auch neigen die Platten dazu, sich gegeneinander während der Handhabung vor der Installation zu verschieben.Separators of this type, while effective for the purpose of phase separation, are not sufficient Strength in the plate sections. Most of the time, the precipitation plates are relatively long and consist of thin material in order to have as large a container as possible for a given container diameter To obtain flow area. Because of the sagging of individual plates, the operation of these separators impaired, since they are generally only attached to the container with their ends. Also tend cause the panels to slide against each other during handling prior to installation.

Wenn der Erdölstrom einen hohen Anteil an schwerem Paraffin oder hochschmelzenden Substanzen hat, sammeln sich diese Substanzen an den Niederschlagsplatten, bis ein solcher Belag auf den Platten erreicht ist, daß eine Reinigung des Scheiders erforderlich wird. In einem solchen Fall muß der Scheider abgesperrt und mittels Dampf oder in anderer Weise gereinigt werden, um die angesammelten Substanzen zu entfernen. Während der Reinigungsoperation rinnt das Paraffin oder andere zusammengebackene Substanzen der Schwerkraft folgend von den Platten ab, wobei an den Platten längs der Behälterwandung ausgebildete Dränagekanäle verstopft werden, wodurch die Reinigungsoperation sehr erschwert wird.If the petroleum stream has a high percentage of heavy paraffin or high melting point substances has, these substances collect on the precipitation plates until such a deposit on the plates it is achieved that the separator needs to be cleaned. In such a case the Separators shut off and steam or otherwise cleaned to remove the accumulated Remove substances. During the cleaning operation, the paraffin or other caked pieces will run down Substances of the gravity following from the plates, with on the plates along the container wall trained drainage channels are clogged, making the cleaning operation very difficult will.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, daß die Platten wenigstens teilzylindrisch geformt und im Abstand voneinander konzentrisch zueinander angeordnet sind, wodurch ringförmige Strömungskanäle zwischen den Platten gebildet sind, und daß Halter zur Befestigung der Platten in dem Behälter sowie ein Ablauf im untersten Bereich jeder Platte vorgesehen sind.The device according to the invention is characterized in that the plates are at least partially cylindrical are shaped and spaced concentrically to each other, whereby annular Flow channels are formed between the plates, and that holder for fastening the plates are provided in the container and a drain in the lowermost area of each plate.

Durch die wenigstens teilzylindrische Ausbildung der Platten wird eine größere Steifigkeit der Platten erreicht, so daß ein Durchbiegen oder Ausbeugen vermieden wird. Ferner können die Platten außerhalb des Behälters gruppenweise vormontiert und dann mittels der Träger in den Behälter eingesetzt und am Behälter befestigt werden.The at least partially cylindrical design of the plates increases the rigidity of the plates achieved so that bending or buckling is avoided. Furthermore, the plates can be outside of the container pre-assembled in groups and then inserted into the container by means of the carrier and attached to the container.

Wenn die Platten voHzylindrisch sind, wird'jeglicher Schaum in dem Einlaß-Strom gebrochen. Wenn der Einlaß-Strom voneinander zu trennende Gase und Flüssigkeiten sowie hochschmelzende Materialien aber wenig Schaum enthält, können die Platten halbzylindrisch ausgebildet und im oberen Teil des Behälters angebracht sein.When the plates are completely cylindrical, each one becomes more Foam broken in the inlet stream. When the inlet flow gases to be separated from each other and liquids as well as high-melting materials but contains little foam, the panels can be semi-cylindrical and mounted in the upper part of the container.

Wenn der EinlaßvStrom jedoch nur einen normalen Gasanteil, aber wenigstens zwei unmischbare flüssige Phasen wie' öl und Wasser enthält, die voneinander zu trennen sind, sind die Platten vorzugsweise annähernd halbzylindrisch ausgebildet und im unteren Teil des Behälters angeordnet und befestigt und haben einen Abfluß an ihrem unteren Teil, wodurch das Niederschlagen und Trennen der mitgeführten unmischbaren Flüssigkeitsteilchen in getrennte Flüssigkeitsphase bewirkt wird.However, if the inlet flow has only a normal gas fraction but at least two immiscible contains liquid phases such as' oil and water, separate from each other are to be separated, the plates are preferably approximately semi-cylindrical and in lower part of the container arranged and fixed and have a drain at their lower part, whereby precipitating and separating the entrained immiscible liquid particles into separate ones Liquid phase is effected.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Further advantages and features of the invention emerge from the description of exemplary embodiments with reference to the drawing.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Behälterwandung teilweise ausgebrochen ist, um das Innere zu zeigen;F i g. 1 is a perspective view of a former embodiment of the invention, with the container wall partially broken away to reveal the inside;

F i g. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;F i g. Figure 2 is a cross-section on line 2-2 in Figure 1;

F i g. 3 zeigt in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 1 ein zweites Äusführungsbeispiel;F i g. 3 shows a second embodiment example in the same manner of representation as FIG. 1;

Fig.4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig· 3;Figure 4 is a cross section taken along line 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist in gleicher Weise eine dritte Ausführungsform undFig. 5 is a third embodiment in the same way and

F i g. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5:F i g. Figure 6 is a cross-section along line 6-6 in Figure 5:

Der als Ganzes mit 10 bezeichnete Scheider nach den F i g. 1 und 2 weist einen zylindrischen, horizontalen Behälter 12 mit einem Einlaß 14 an einem Ende auf. Im Bereich des Einlasses 14 ist eine Prallplatte 16 angeordnet und unterhalb des Einlasses im Zentrum des Behälters ist eine horizontale Dispersions-Leitfläche 18 angeordnet.The separator designated as a whole by 10 according to FIGS. 1 and 2 has a cylindrical, horizontal Container 12 with an inlet 14 at one end. In the area of the inlet 14 is a baffle plate 16 and below the inlet in the center of the container is a horizontal dispersion baffle 18 arranged.

Innerhalb des Behälters sind drei Gruppen von glatten Platten 20 in Längsrichtung des Behälters und konzentrisch zueinander zu diesem angeordnet, wodurch ringförmige Strömungswege 22 zwischen den Platten gebildet sind.Inside the container are three groups of smooth panels 20 in the longitudinal direction of the container and arranged concentrically to each other, creating annular flow paths 22 between the Plates are formed.

An dem dem Einsatz 14 gegenüberliegenden Ende des Scheiders sind ein Auslaßrohr 24 für die flüssige Phase und ein Auslaßrohr 26 für die gasförmige Phase vorgesehen. Am Auslaßende ist eine perforierte Prallplatte 28 am unteren Teil des Separators vorgesehen, um die Strömung der Flüssigkeit zu beruhigen, so daß herkömmliche Flüssigkeitsstands-Kontrolleinrichtungen zur Steuerung der Arbeitsweise des Scheiders verwendbar sind.At the end of the separator opposite the insert 14 there is an outlet tube 24 for the liquid Phase and an outlet pipe 26 provided for the gaseous phase. At the outlet end is a perforated one Baffle plate 28 provided on the lower part of the separator to calm the flow of the liquid, so that conventional liquid level control devices for controlling the operation of the Scheiders are usable.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Platten von Trägern 30 gehalten, welche an die Enden der Platten angeschweißt und innerhalb des Behälters 12 befestigt sind. Die Platten 20 können aus jedem passenden Material gebildet sein, welches für die Niederschlagswirkung glatt ist und eine passende Dicke aufweist, um eine für das zu behandelnde Flüssigkeitsvolumen ausreichende Anzahl von Platten unterzubringen. Durch Verwendung von mehreren Gruppen von Platten kann das Gewicht jeder Plattengruppe zwecks Erleichterung der Handhabung herabgesetzt werden.Like F i g. Figure 2 shows the panels are supported by beams 30 which are welded to the ends of the panels and mounted within the container 12. The plates 20 can be made from any suitable Material must be formed that is smooth for the precipitation effect and has a suitable thickness, to accommodate a number of plates sufficient for the volume of liquid to be treated. By using several groups of plates, the weight of each plate group can be used Ease of handling can be reduced.

Am untersten Teil jeder Platte ist ein Dränagckanal in Form einer oder mehrerer länglicher öffnungen ausgebildet, um einen durchgehenden, senkrechten Kanal 32 zu bilden, durch weichen angesammelte Flüssigkeit zum Boden des Behälters abfließen kann.At the bottom of each plate there is a drainage channel in the form of one or more elongated openings designed to form a continuous, vertical channel 32 through soft accumulated Liquid can drain to the bottom of the container.

Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform eines Scheiders 10 ähnelt der Ausführungsform nach Fig. 1, im Unterschied zu dieser sind die Gruppen von Platten 34 jedoch von annähernd halb-The in the F i g. 3 and 4 shown second embodiment of a separator 10 is similar to the embodiment of FIG Groups of plates 34, however, of approximately half

zylindrischer Konfiguration, die übereinstimmen mit und angeordnet sind im oberen Teil des Behälters 12. Horizontale Leitbleche 36 sind unterteilt bzw. im Abstand angeordnet und längs der unteren Kanten der Platten und der inneren Wandung des Behälters 12 vorgesehen, um die gasförmige und die flüssige Phase getrennt voneinander zu halten. Quer im unteren Behälterteil kann eine Stauplatte 38 zum Beruhigen des Flüssigkeitsspiegels zwecks Flüssigkeitsstanc'-Steuerung vorgesehen sein. Eine Abzugsleitung 40 für die Flüssigkeit verläuft durch eine öffnung 42 in der Stauplatte 38 hindurch, um Flüssigkeit aus dem Scheider abzuziehen. Sich an den Platten 34 niederschlagende Flüssigkeit tropft der Schwerkraft folgend auf die Leitbleche 36 und fließt von diesen zwischen den einzelnen Leitblechen auf den Boden des Behälters. cylindrical configuration corresponding to and located in the upper part of the container 12. Horizontal baffles 36 are subdivided or spaced apart and along the lower edges of the plates and the inner wall of the container 12 provided to the gaseous and the liquid To keep phase separate from each other. A baffle plate 38 for calming the liquid level for the purpose of controlling the liquid stance can be arranged transversely in the lower part of the container be provided. A discharge line 40 for the liquid runs through an opening 42 in the baffle 38 to withdraw liquid from the separator. Is deposited on the plates 34 Liquid drips following the force of gravity onto the guide plates 36 and flows between them the individual baffles on the bottom of the container.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen F i g. 5 und 6, bei dem halbzylindrische Platten 44 im unteren Teil des Behälters 12 angebracht sind. Wiederum sind horizontale Bleche 36 zum Halten der Platten 44 und zur Aufrechterhaltung der Trennung von Flüssigkeit und Gas angeordnet. Wie die Fig. 6 zeigt, haben die halbzylindrischen Platten 44 je einen länglichen Dränagekanal, wodurch ein durchgehender vertikaler Kanal 32 gebildet ist.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 5 and FIG. 6, in which semi-cylindrical plates 44 are mounted in the lower part of the container 12. In turn are horizontal plates 36 for holding plates 44 and maintaining separation of liquid and gas arranged. As FIG. 6 shows, the semi-cylindrical plates 44 each have an elongated one Drainage channel, whereby a continuous vertical channel 32 is formed.

Im Betrieb eines Scheiders nach den Fig. 1 und 2 tritt ein Gas und Flüssigkeiten enthaltender Rohölstrom durch das Einlaßrohr 14 in den Scheider 10 ein. Schwere Flüssigkeitsmassen prallen von der Platte 16 ab und fallen auf den Boden des Behälters. Die Strömung fließt dann längs der Strömungskanäle 22, wobei schwerere Flüssigkeitsteilchen absinken und das leichtere Flüssigkeitspartikel mitführende Gas in Kontakt mit den Platten 24) und der inneren Behälterwandung kommt, wobei sich die Flüssigkeitsteilchen niederschlagen. Die Länge und Anzahl der Platten in dem Scheider sind so gewählt, daß während der Durchflußzeit eine wirksame Entfernung der flüssigen Partikel aus dem Gasstrom stattfindet. An den Platten 20 gesammelte Flüssigkeit fließt der Schwerkraft folgend dem Kanal 32 zu und von diesem auf den Boden des Scheiders, wo die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslaß abgezogen werden kann.In the operation of a separator according to FIGS. 1 and 2 a flow of crude oil containing gases and liquids enters separator 10 through inlet pipe 14 one. Heavy masses of liquid ricochet off the plate 16 and fall to the bottom of the container. The flow then flows along the flow channels 22, with heavier liquid particles sinking and the gas carrying the lighter liquid particles in contact with the plates 24) and the inner Container wall comes, whereby the liquid particles are precipitated. The length and number the plates in the separator are chosen to provide effective removal during the flow time the liquid particles from the gas flow takes place. Liquid collected on the plates 20 flows to the gravity following the channel 32 and from this to the bottom of the separator, where the liquid can be withdrawn through the liquid outlet.

Die vollzylindrischen Platten gemäß Fig. 1 und 2 sind besonders geeignet für die Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen in einem Rohölstrom mit schweren Paraffinen oder hoch schmelzenden Rohölprodukten, wobei der Rohölstrom in dem Behälter zur Schaumbildung neigt. Die Platten 20 erstrecken sich in dem unteren Teil des Behälters 12 und brechen somit jeglichen Schaum. Wenn sich an den Platten 20 Material ansetzt, können sie wirksam und schnell durch Hindurchleiten von Dampf oder einer anderen Reinigungssubstanz durch den Scheider gereinigt werden, wobei das angesetzte Material entfernt und fortgewaschen wird. Der Dampf tritt dabei in jeden ringförmigen Strömungskanal 22 ein und schmilzt das abgesetzte Material, welches sodann längs der Plätten in den Kanal 32 fließt, wo es dann als Flüssigkeit abgezogen werden kann.The fully cylindrical plates according to FIGS. 1 and 2 are particularly suitable for separating liquids from gases in a stream of crude oil heavy paraffins or high melting point crude oil products, with the crude oil flow in the container tends to foam. The panels 20 extend in the lower part of the container 12 and 12 thus break any foam. If material builds up on the plates 20, they can be effective and quickly cleaned by passing steam or other cleaning substance through the separator removed and washed away. The steam occurs into each annular flow channel 22 and melts the deposited material, which then flows along the plates into the channel 32, where it can then be drawn off as a liquid.

Wenn der Rohölstrom voneinander zu scheidende Gase und Flüssigkeiten und schwere Paraffine oder hochschmelzende Substanzen jedoch wenig Schaum enthält, kann vorteilhaft die Ausbildung nach den Fig. 3 und 4 verwendet werden. Die halbzylindrischen Platten 34 arbeiten ähnlich wie die Platten gemäß den Fig. 1 und 2, sie brechen jedoch keinen in dem Strom vorhandenen Schaum.When the flow of crude oil is separated from each other by gases and liquids and heavy paraffins or high-melting substances but contains little foam, the training after the Figs. 3 and 4 can be used. The semi-cylindrical Plates 34 operate similarly to the plates of FIGS. 1 and 2, but they do not break foam present in the stream.

Wenn der Rohölstrom nur einen normalen Gasgehalt, aber wenigstens zwei unmischbäre, voneinander zu trennende Flüssigkeiten wie öl und Wasser enthält, kann die Ausführung nach den F i g. 5 und 6 mit bemerkenswertem Erfolg verwendet werden, selbst wenn der Rohölstrom schwere Paraffine oder hochschmelzende Substanzen enthält; Das Gas inIf the crude oil stream only has a normal gas content, but at least two immiscible, from each other Contains liquids to be separated such as oil and water, the execution according to the F i g. 5 and 6 can be used with remarkable success even when the crude oil stream is heavy or paraffins contains high melting point substances; The gas in

ίο dem Rohölstrom fließt längs des oberen Teiles des Scheiderbehälters 12 und wird durch den Gasauslaß 26 abgezogen.ίο the crude oil stream flows along the top of the Separator container 12 and is withdrawn through the gas outlet 26.

Wenn die zwei flüssigen Phasen als öl oder Petroleum und Wasser vorliegen, ist das öl in einer Vielzahl von Tropfen in dem Wasser dispergiert, während das öl oder Petroleum eine Vielzahl von Wassertröpfchen enthält. Beim Durchströmen der Kanäle 22 kommen die Wassertröpfchen in dem öl in Kontakt mit den Platten 44, schlagen sich an diesen nieder und werden schwer genug, um durch den Dränagekanal 32 hindurch nach unten in die Wasserphase zu tropfen. In gleicher Weise schlagen sich die öltröpfchen nieder, erhalten genug Auftrieb oder gewinnen genug Oberflächenspannung, um längs derWhen the two liquid phases as oil or petroleum and water are present, the oil is dispersed in the water in a multitude of droplets while the oil or petroleum a multitude of water droplets contains. When flowing through the channels 22, the water droplets in the oil come into contact with the plates 44, precipitate on them and become heavy enough to pass through the Drainage channel 32 to drip down through it into the water phase. They beat each other in the same way Oil droplets settle down, receive enough buoyancy or gain enough surface tension to move along the

Platten 44 nach oben in die ölphase zu steigen. Der Flüssigkeitsauslaßrohrstutzen 24 kann höheneinstellbar sein, um wahlweise Wasser oder öl abzuziehen, oder es kann ein zusätzlicher Flüssigkeitsauslaß vorgesehen sein, um gleichzeitig beide flüssige Phasen abzuziehen.Plates 44 to rise up into the oil phase. the Liquid outlet pipe stub 24 can be height-adjustable in order to withdraw either water or oil, or an additional liquid outlet can be provided in order to simultaneously feed both liquid phases deduct.

Die horizontalen Leitbleche 36 gemäß Fig. 3 und 6 halten die Trennung der flüssigen und gasförmigen Phasen aufrecht und verhindern ein Mitreißen oder Wiedermitreißen von Flüssigkeit in die gasförmige Phase.The horizontal guide plates 36 according to FIG. 3 and 6 maintain the separation of the liquid and gaseous phases and prevent entrainment or liquid re-entrainment into the gaseous phase.

Der Behälter 12 kann vollzylindrische Platten, teilzylindrische Platten oder irgendeine Kombination dieser Ausbildungen haben, um eine wirksame Trennung des jeweiligen Rohölstromes in seine ver-The container 12 can be fully cylindrical plates, part cylindrical plates, or any combination these trainings have to have an effective separation of the respective crude oil flow into its

schiedenen Phasen zu erreichen. Ferner kann die Dicke, Länge, der Durchmesser und die Anzahl der für den jeweiligen Scheider erforderlichen Niederschlagsplatten zur Erreichung einer wirksamen Trennung gemäß dem jeweiligen Rohölstrom gewählt werden.to reach different stages. Furthermore, the thickness, length, diameter and number of Precipitation plates required for the respective separator to achieve effective separation can be selected according to the respective crude oil stream.

Claims

Patent claims:

1. Device for separating liquid-gas mixtures, in particular of water, petroleum and gases, into their individual components with an elongated, essentially horizontal Container with a flow inlet and axially spaced outlets therefrom for liquids and gases and with a plurality of in the container in the longitudinal direction plates arranged axially between inlet and outlet, characterized that the plates (20,34,44) at least partially cylindrical. ". Drisch shaped and arranged at a distance from one another concentrically to one another, whereby annular flow channels are formed between the plates, and that holder (30) for fastening of the plates in the container (12) and a drain (32) in the lowermost area of each plate (20, 34, 44) are provided.

2. Separator according to claim 1, characterized in that the plates (20) are fully cylindrical

are formed and that the drain (32) in the lower Part of each plate has at least one opening.

3. Separator according to claim 1, characterized in that the plates (44) substantially are semi-cylindrical and attached in the lower part of the container concentrically to this are, wherein the drain (32) in the lowermost part of each plate has at least one opening. "ίο

4. Separator according to claim 2 or 3, characterized in that the drain (32) in the form a longitudinal slot is formed along each plate (20,44).

5. Separator according to claim 1, characterized in that the plates (34) at substantially semi-cylindrical shape are arranged concentrically in the upper part of the container, the drain (32) being defined by the space between the lower edges of the panels. .

6. Separator according to one of the preceding claims, characterized in that the Plates (20,34, 44) are arranged in several groups, the plates of each group concentrically to one another and the groups arranged one below the other at an axial distance from one another are.

7. Separator according to one of the preceding claims, characterized in that cie Carrier (30) extending radially at the end faces of each plate (20, 34, 44) and on the wall of the container (12) are attached.

1 sheet of drawings