DE60315010T2

DE60315010T2 - Überschallfluidtrennung verbessert durch einspritzung

Info

Publication number: DE60315010T2
Application number: DE60315010T
Authority: DE
Inventors: Marco Betting; Cornelis Antonie Tjeenk Willink
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2002-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: CA2484301A1; AU2003233235B2; EP1499419B1; EA006303B1; EP1499419A1; DE60315010D1; WO2003092858A1; MXPA04010602A; NZ535888A; NO329965B1; NO20045191L; AU2003233235A1; CA2484301C; DK1499419T3; CN1327933C; US20050172802A1; CN1652860A; ATE367195T1; US7261766B2; EA200401440A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur verbesserten Fluidtrennung in einem Überschall-Fluidabscheider durch Einsprühen eines Sprays in den Fluidstrom, um die Kernbildung von großen Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffteilchen zu begünstigen.
Ein solches Verfahren ist aus der japanischen Patentveröffentlichung JP 2017921 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird eine Saat in einen Zyklon-Fluidabscheider eingesprüht, in welchem das Fluid auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und dadurch abgekühlt wird, um die Kondensierung und/oder Verfestigung von einer oder mehreren Komponenten eines im wesentlichen gasförmigen Mehrkomponenten-Fluidgemisches zu bewirken. Die Saat wird stromabwärts eines Halsabschnittes des Beschleunigungsabschnittes eingesprüht, um die Kernbildung von großen Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffteilchen in dem Fluidstrom zu begünstigen, in welchem eine Wirbelbewegung erzeugt wird, um die Trennung eines primären, an Kondensat erschöpften Stromes von einem sekundären, mit Kondensat angereicherten Strom durch Zentrifugalkräfte zu initiieren.
Bei dem bekannten Verfahren wird die Saat durch ein Sedimentationsverfahren wiedergewonnen, was bedeutet, daß die Saat ein Pulver aus Feststoffteilchen enthält. Das Verfahren spezifiziert die Zusammensetzung dieser Teilchen nicht.
Das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus dem US-Patent 4,171,701 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein verunreinigter Luftstrom auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, und Wassertröpfchen werden in den beschleu nigten Luftstrom gesprüht, um die Verunreinigungen zu entfernen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10040015 offenbart die Verwendung von Tröpfchen, wobei ein grenzflächenaktives Mittel angewendet wird, um die Verunreinigungen aus dem Gas zu entfernen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem ein Spray in einen Überschall-Fluidstrom eingesprüht wird, wobei der Spray feste oder flüssige Teilchen und/oder Tröpfchen mit einer Zusammensetzung und/oder elektrischen Polarität enthält, welche die Trennwirksamkeit eines Überschall-Fluidabscheiders begünstigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Begünstigung der Trennung von flüssigen und/oder festen Komponenten aus einem Mehrphasen-Überschall-Fluidstrom umfaßt den Schritt des Einsprühens eines Sprays, der eine grenzflächenaktive Kohlenwasserstoff-Zusammensetzung aufweist, in den Fluidstrom.
Es wird bevorzugt, daß die grenzflächenaktive Kohlenwasserstoff-Zusammensetzung vorwiegend Kohlenwasserstoffe aufweist, deren Kohlenstoffzahl zwischen 1 und 16 liegt.
Es wird ferner bevorzugt, daß der Spray elektrisch geladene Tröpfchen und/oder Teilchen enthält.
In einem solchen Fall wird es bevorzugt, daß der Fluidabscheider einen Trennabschnitt hat, von dem zumindest eine Wand elektrisch mit einer Polarität aufgeladen ist, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrischen Tröpfchen- und/oder Teilchen ist.
Der Abscheider kann eine schlitzförmige Strömungsverengung aufweisen, in welcher der Fluidstrom auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, einen schlitzförmigen Trennabschnitt stromabwärts der Strömungsbeschränkung und ein Sprayeinsprührohr, welches einen Spray, der elektrisch geladene Tröpfchen und/oder Teilchen enthält, in das Innere des Abscheiders einsprüht, wobei die Innenfläche einer der Wände des schlitzförmigen Trennabschnittes eine elektrische Polarität hat, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen und/oder Teilchen ist.
Es wird auch bevorzugt, daß der schlitzförmige Trennabschnitt eine obere und eine untere Wand hat, und die untere Wand eine elektrische Polarität hat, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen ist, wogegen die obere Wand eine elektrische Polarität hat, die ähnlich der Polarität der elektrischen Tröpfchen und/oder Teilchen ist.
Alternativ kann der Abscheider ein Zyklonabscheider sein, der einen stromaufwärtigen rohrförmigen Beschleunigungsabschnitt, einen rohrförmigen Mittelstromabschnitt, in welchem der Fluidstrom in einer Wirbelbewegung strömt, und einen stromabwärtigen Trennabschnitt hat, der mit einem ringförmigen äußeren Auslaß versehen ist, in welchem mit Kondensat angereicherte Fluidkomponenten gesammelt werden, sowie einen rohrförmigen inneren Auslaß, in welchem an Kondensat erschöpfte Fluidkomponenten gesammelt werden, wobei der Spray in das Innere des Zyklonabscheiders an einer Stelle stromabwärts eines Halsabschnittes des Beschleunigungsabschnittes eingesprüht wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Erfindung wird detaillierter und beispielsweise unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Überschall-Fluidabscheiders, der einen schlitzförmigen Fluidbeschleunigungs- und Fluidtrennabschnitt aufweist; und
2 einen schematischen Längsschnitt eines Zyklon-Fluidabscheiders, in welchen ein Spray eingesprüht wird, um die Fluidtrennwirksamkeit zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist in dieser ein Überschall-Fluidabscheider gezeigt, der einen schlitzförmigen Beschleunigungsabschnitt 1 und einen schlitzförmigen Trennabschnitt 2 hat, die zwischen profilierten oberen und unteren Wänden 3 und 4 und zwischen einem Paar von vertikalen Seitenwänden (nicht gezeigt) angeordnet sind.
Die profilierten Wände 3 und 4 definieren einen Halsabschnitt 5, in welchem ein im wesentlichen gasförmiger Mehrkomponenten-Fluidstrom 6 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und dadurch expandiert und gekühlt wird, und einen Trennabschnitt 7 stromabwärts des Halsabschnittes 5, in welchem die gekühlten und kondensierten Komponenten von den noch immer gasförmigen Komponenten getrennt werden.
Ein Spray 8 eines grenzflächenaktiven Mittels wird in den schlitzförmigen Trennabschnitt 2 über kleine Öffnungen 10 in einem Sprayeinsprührohr 9 eingesprüht, welches unmittelbar stromabwärts des engsten Durchganges des Beschleunigungsabschnittes 1 vorgesehen ist. Das Sprayrohr hat positives elektrisches Potential, so daß die Tröpfchen des grenzflächenakti ven Mittels ebenfalls positives Potential haben. Die untere profilierte Wand 4 hat ein negatives elektrisches Potential im Bereich des Trennabschnittes 7. Die Tröpfchen des grenzflächenaktiven Mittels bilden Kerne, um die herum kondensierbare Komponenten Tröpfchen und/oder feste Teilchen bilden, welche Tröpfchen und/oder Teilchen ebenfalls ein positives elektrisches Potential erhalten. Somit nehmen die kondensierten Tröpfchen und/oder verfestigten Teilchen ebenfalls positives elektrisches Potential an und werden von der unteren Wand 4 angezogen, die negatives elektrisches Potential hat. Die Tröpfchen und/oder Teilchen bilden einen Cluster und formen an der Oberfläche der unteren Wand 4 einen Flüssigkeitsfilm bzw. Schlamm, welcher Schlamm bzw. Film in einen schlitzförmigen unteren Auslaßdurchgang 12 für mit Kondensat angereichertes Fluid strömt, wogegen die an Kondensat erschöpften, noch immer gasförmigen Komponenten in einen schlitzförmigen oberen Auslaßdurchgang 13 strömen, der von dem unteren Auslaßdurchgang 12 durch einen Strömungsteiler 15 getrennt ist.
2 zeigt einen Zyklon-Fluidabscheider, der einen stromaufwärtigen Beschleunigungsabschnitt 20, in welchem ein Fluidstrom 23 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und dadurch expandiert und gekühlt wird, einen rohrförmigen Mittelstromabschnitt 21, der einen oder mehrere Flügel 22 hat, die einen Wirbel 24 in den Überschall-Fluidstrom induzieren, und einen stromabwärtigen Trennabschnitt 25 aufweist, in welchem ein rohrförmiger Wirbelfinder 26 einen zentralen, an kondensierbaren Bestandteilen erschöpften Gasstrom 27 von einem ringförmigen, mit Kondensat angereicherten Strom 28 trennt.
Ein Sprayeinsprührohr 30 erstreckt sich durch den Beschleunigungsabschnitt und sprüht über kleine Öffnungen 32 einen Spray 31 von grenzflächenaktiven niedrigeren Kohlenwasserstoffen in den Abscheider. Das Rohr 30 hat positives elektrisches Potential, so daß der eingesprühte Spray und irgendwelche Tröpfchen und/oder Teilchen, die um die vom Spray 31 gebildeten Kerne kondensieren und/oder verfestigen, ebenfalls ein positives elektrisches Potential haben. Die Innenfläche des rohrförmigen Mittelstromabschnittes 21 und des stromabwärtigen Trennabschnittes 25 haben negatives elektrisches Potential, derart, daß die positiv geladenen Tröpfchen und/oder Teilchen zum Außenumfang des Abscheiderinneren angezogen werden und zu einem flüssigen Film oder Schlamm koaleszieren, der entlang der Innenfläche des Abscheidergehäuses in die Auslaßöffnung 33 für kondensatangereichertes Fluid strömt.
Das Einsprühen eines grenzflächenaktiven Sprays, das vorzugsweise über ein elektrisch geladenes Sprayeinsprührohr 30 erfolgt und die Verwendung eines Trennabschnittes mit einer Innenfläche, die ein elektrisches Potential entgegengesetzt zu dem Sprayeinsprührohr 30 ist, verbessert signifikant die Abscheidewirksamkeit eines Überschall-Fluidabscheiders.

Claims

Verfahren zum Verbessern der Trennung von flüssigen und/oder festen Komponenten aus einem Mehrphasen-Fluidstrom, der durch einen Fluidabscheider strömt, in welchem der Fluidstrom auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und dadurch gekühlt wird, so daß eine oder mehrere kondensierbare Komponenten kondensieren und/oder verfestigen, wobei ein Spray in den Fluidstrom eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spray eine grenzflächenaktive Kohlenwaserstoff-Zusammensetzung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die grenzflächenaktive Kohlenwasserstoff-Zusammensetzung vorwiegend Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 1 und 16 enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Spray elektrisch geladene Tröpfchen und/oder Teilchen enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Fluidabscheider einen Abscheideabschnitt hat, von dem zumindest eine Wand mit einer elektrischen Polarität elektrisch geladen ist, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen und/oder Teilchen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Abscheider eine schlitzförmige Strömungsverengung hat, in welcher der Fluidstrom auf eine Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, einen schlitzförmigen Trennabschnitt stromabwärts der Strömungsverengung, ein Sprayeinsprührohr, welches einen Spray, der elektrisch geladene Tröpfchen und/oder Teilchen enthält, in das Innere des Abscheiders einsprüht, und wobei die Innenfläche einer der Wände des schlitzförmigen Trennabschnittes eine elektrische Polarität hat, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen und/oder Teilchen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der schlitzförmige Trennabschnitt eine obere und eine untere Wand hat, und die untere Wand eine elektrische Polarität hat, die entgegengesetzt zur Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen ist, wogegen die obere Wand eine elektrische Polarität hat, die ähnlich der Polarität der elektrisch geladenen Tröpfchen und/oder Teilchen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Abscheider ein Zyklonabscheider ist, der einen rohrförmigen stromaufwärtigen Beschleunigungsabschnitt, einen rohrförmigen Mittelstromabschnitt, in welchem der Fluidstrom in eine Wirbelbewegung versetzt wird, und einen stromabwärtigen Trennabschnitt mit einem ringförmigen äußeren Auslaß hat, in welchem mit Kondensat angereicherte Fluidkomponenten gesammelt werden, und einen rohrförmigen inneren Auslaß, in welchem an Kondensat erschöpfte Fluidkomponenten gesammelt werden, und wobei der Spray in das Innere des Zyklonabscheiders an einer Stelle stromabwärts des Halsabschnittes des Beschleunigungsabschnittes eingesprüht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das grenzflächenaktive Mittel ein organisches grenzflächenaktives Mittel ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das organische grenzflächenaktive Mittel Moleküle aufweist, die einen polaren Kopf und einen nicht-polaren Schwanz haben.