ES2315667T3 - DEVICE FOR THE SEPARATION OF A TWO-PHASE INPUT CURRENT WITH THE DESIRED VAPOR / LIQUID RELATIONSHIP. - Google Patents

DEVICE FOR THE SEPARATION OF A TWO-PHASE INPUT CURRENT WITH THE DESIRED VAPOR / LIQUID RELATIONSHIP. Download PDF

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ES2315667T3 ES04738943T ES04738943T ES2315667T3 ES 2315667 T3 ES2315667 T3 ES 2315667T3 ES 04738943 T ES04738943 T ES 04738943T ES 04738943 T ES04738943 T ES 04738943T ES 2315667 T3 ES2315667 T3 ES 2315667T3
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    • F17D1/00Pipe-line systems
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Abstract

The invention is a device (30) for splitting a two-phase inlet stream (41) into two or more outlet streams (42, 43). The device can be designed to maintain close to identical vapor to liquid ratio in each of the outlet streams. The inlet stream to the device is routed via an inlet pipe (32) to a separator vessel (31). Below the inlet pipe entrance in the vessel an impingement plate (33) is provided to break down the high velocity of the stream and to direct the stream towards the inner walls of the separator where liquid will impinge and separate from the vapor phase. In the separator vessel, separation of the liquid and vapor phases is achieved. Inside the separator two vertical suction channels (34, 35) are located. These suction channels are in fluid communication with the two outlet pipes (44, 45) through which the outlet streams are leaving the separator. The lower ends of the suction channels are submerged in the liquid phase (39). The suction channels are provided with apertures (36) in the side walls. Vapor is flowing though the fraction of the apertures that are above the liquid surface in the separator. When vapor is flowing through these apertures a pressure drop across the wall of the suction channel is generated. Consequently liquid is lifted up into the suction channel. The liquid is mixed with the vapor inside the suction channel and the two-phase mixture is flowing upwards through the channel and is leaving the separator and two-phase stream splitter through the outlet pipes.

Description

Dispositivo para la separación de una corriente de entrada de dos fases con la relación vapor/líquido deseada.Device for separating a current Two-phase input with the desired vapor / liquid ratio.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention Campo de la invenciónField of the Invention

La invención se refiere a un dispositivo para la separación de una corriente de entrada de dos fases que consiste en un fluido de fase ligera y un fluido de fase pesada, por ejemplo vapor y líquido, en dos o más corrientes de salida de dos fases. El dispositivo asegurará que se obtenga la relación vapor/líquido deseada para cada una de las corrientes de salida. Los caudales totales de cada corriente de salida no requieren necesariamente ser idénticos. La invención es apropiada pero no se limita a la aplicación de la separación de una corriente de proceso de dos fases que fluye en una tubería o canal en intercambiadores de calor en paralelo, tuberías de caldera, equipos de refrigeración, reactores químicos o sistemas de tuberías.The invention relates to a device for the separation of a two phase input current consisting of a light phase fluid and a heavy phase fluid, for example vapor and liquid, in two or more two-phase output streams. He device will ensure that the vapor / liquid ratio is obtained desired for each of the output currents. Flow rates totals of each output current do not necessarily need to be identical The invention is appropriate but not limited to the application of the separation of a process stream of two phases flowing in a pipe or channel in heat exchangers In parallel, boiler pipes, refrigeration equipment, chemical reactors or piping systems.

Técnica relacionadaRelated technique

En muchas unidades de procesos es necesaria la separación de una corriente de dos fases e históricamente se han utilizado diferentes tipos de soluciones que van desde la utilización de divisores simétricos para tuberías o Ts más sofisticadas para separadores de corrientes de dos fases.In many process units the separation of a two phase current and historically they have used different types of solutions ranging from the use of symmetrical dividers for pipes or Ts more Sophisticated for two phase current separators.

Los dispositivos de separación de un flujo de dos fases pueden dividirse en 6 tipos generales:The separation devices of a flow of Two phases can be divided into 6 general types:

Tipo 1Kind one

Divisores simétricos de tuberías que utilizan Ts para tuberías estándaresSymmetric pipe splitters that use Ts for pipes standards

La forma tradicional de separación de una corriente de dos fases es construir divisores simétricos para tuberías utilizando Ts estándares para tuberías y confiar en las fases para distribuir uniformemente a cada ramal de tubería. Un ejemplo de un divisor simétrico de tuberías para la separación de una corriente de dos fases en cuatro corrientes de salida se muestra en el dibujo isométrico de la figura 1. La corriente de entrada de dos fases fluye por la tubería de entrada 1.The traditional way of separating a two-phase current is to build symmetric dividers to pipes using Ts standards for pipes and rely on phases to distribute evenly to each pipe branch. A example of a symmetrical pipe splitter for the separation of a two phase current in four output currents is shown in the isometric drawing of figure 1. The current of Two-phase inlet flows through inlet pipe 1.

La tubería 1 conduce la corriente de dos fases hacia la primera T 3 donde la corriente se divide en dos corrientes de salida. En el ejemplo mostrado, si sitúa un codo 2 de 90º aguas arriba de la T 3. Debido a las fuerzas centrífugas que actúan en el líquido, el líquido tiende a fluir cerca de la pared del radio mayor del codo mientras el vapor tiende a fluir cerca de la pared del radio menor. De esta manera, un codo provoca la separación de fases y una distribución no uniforme del vapor y del líquido a través de la sección transversal de la tubería. Para minimizar el efecto negativo en el rendimiento de separación en la T 3 provocado por el codo 2 aguas arriba, preferiblemente la tubería 1 será perpendicular al plano definido por el codo 3 tal y como se muestra. Además, cada una de las corrientes de salida de la T 3 se divide en dos corrientes de salida en las Ts 5a y 5b. Aguas arriba de la T 5a hay un codo 4a y aguas arriba de la T 5b hay un codo 4b. De nuevo con el fin de minimizar el efecto negativo en el rendimiento de separación en las Ts 5a y 5b provocado por la separación de fases en los codos 4a y 4b aguas arriba, la tubería 7 es perpendicular a los dos planos definidos por las Ts 5a y 5b. Así, mediante el uso de divisores simétricos de tuberías la corriente de entrada en la tubería 1 se ha dividido en cuatro corrientes de producto que fluyen por las tuberías 6a, 6b, 6c y 6d.Pipe 1 conducts the two-phase current towards the first T 3 where the current is divided into two currents output In the example shown, if you place an elbow 2 of 90º waters above T 3. Due to the centrifugal forces acting on the liquid, the liquid tends to flow near the radius wall greater than the elbow while steam tends to flow near the wall of the minor radius. In this way, an elbow causes the separation of phases and an uneven distribution of steam and liquid to through the cross section of the pipe. To minimize the negative effect on separation performance in T 3 caused by elbow 2 upstream, preferably pipe 1 will be perpendicular to the plane defined by elbow 3 as it is sample. In addition, each of the T 3 output currents is Divide into two output currents in Ts 5a and 5b. Upstream from T 5a there is an elbow 4a and upstream from T 5b there is an elbow 4b. Again in order to minimize the negative effect on the separation performance in Ts 5a and 5b caused by the phase separation at elbows 4a and 4b upstream, pipe 7 It is perpendicular to the two planes defined by Ts 5a and 5b. Thus, through the use of symmetrical pipe splitters the input current in pipe 1 has been divided into four product streams flowing through pipes 6a, 6b, 6c and 6d

Probablemente, el divisor simétrico de tuberías es el método más ampliamente utilizado para dividir una corriente de entrada de dos fases en dos o más corrientes de salida. Sin embargo, la historia ha demostrado que este principio ha fracasado en la distribución uniforme de líquido y de vapor en corrientes de salida conduciendo en muchos casos a una relación de vapor a líquido desigual en las corrientes de salida. Un problema muy importante con el divisor simétrico de tuberías en Ts estándares para tuberías es que el rendimiento del divisor de corriente depende del régimen de flujo en la tubería aguas arriba y que no siempre es posible permanecer dentro del régimen de flujo disperso deseado en todas las condiciones de funcionamiento relevantes. El régimen de flujo disperso es un régimen de flujo dentro de un canal o tubería de flujo con una distribución uniforme de pequeñas gotas de líquido en una fase de vapor continua o de pequeñas burbujas vapor en una fase líquida continua (Flujo de Burbujas). También, el rendimiento del divisor simétrico de tuberías puede depender de la presencia de accesorios para tubos aguas arriba del divisor ya mencionado. Una limitación muy importante del divisor simétrico de tuberías es que el caudal de las corrientes de salida debe ser casi idéntico para evitar diferencias significativas en la relación vapor a líquido de las corrientes de salida. Otra limitación es que la corriente de dos fases sólo puede dividirse simétricamente en 2, 4, 8, 16, ... etc, corrientes de salida. Por lo tanto, no es posible preparar 3, 5, 6, 7, 9 ... etc, corrientes de salida.Probably the symmetric pipe splitter it is the most widely used method to divide a current Two phase input into two or more output currents. Without However, history has shown that this principle has failed in the uniform distribution of liquid and steam in streams of outlet leading in many cases to a steam ratio to uneven liquid in the outflows. A very problem important with the symmetric pipe splitter in Ts standards for pipes is that the performance of the current splitter it depends on the flow regime in the upstream pipe and that does not it is always possible to remain within the dispersed flow regime desired in all relevant operating conditions. He dispersed flow rate is a flow rate within a channel or flow pipe with a uniform distribution of small drops of liquid in a phase of continuous steam or small bubbles steam in a continuous liquid phase (Bubble Flow). He too symmetric pipe splitter performance may depend on the presence of pipe fittings upstream of the splitter already mentioned. A very important limitation of the symmetric divisor of pipes is that the flow of the output streams should be almost identical to avoid significant differences in the relationship Liquid vapor from the streams. Another limitation is that the two-phase current can only be divided symmetrically into 2, 4, 8, 16, ... etc, output currents. Therefore it is not possible to prepare 3, 5, 6, 7, 9 ... etc, output currents.

El rendimiento del divisor simétrico de tuberías en Ts estándares para tuberías se ha sugerido mejorar inyectando productos químicos para reducir la tensión superficial del líquido aguas arriba del divisor. Cuando se reduce la tensión superficial del líquido, los regímenes de flujo disperso se conseguirán a velocidades de flujo más bajas. Por lo tanto, puede obtenerse un rendimiento aceptable del divisor simétrico de tuberías sobre un más amplio margen de caudales de vapor y líquido. En la patente US 5.190.105 se da un ejemplo donde se inyecta un tensioactivo aguas arriba del divisor de una corriente de dos fases de vapor saturado y agua a una pluralidad de pozos de inyección para asegurar una calidad idéntica (fracción de vapor) a cada pozo de inyección y para mejorar la recuperación del aceite del depósito de aceite.The performance of the symmetric pipe splitter In Ts standards for pipes it has been suggested to improve by injecting chemicals to reduce the surface tension of the liquid upstream of the divider. When the surface tension is reduced of the liquid, the dispersed flow regimes will be achieved at lower flow rates. Therefore, a acceptable performance of the symmetric pipe splitter over a wider range of steam and liquid flow rates. In the US patent 5,190,105 gives an example where a water surfactant is injected above the divider of a two-phase stream of saturated steam and water to a plurality of injection wells to ensure a identical quality (vapor fraction) to each injection well and to improve oil recovery from the oil tank.

Tipo 2Kind 2

Utilización de elementos internos especiales tales como difusores, deflectores o mezcladores estáticos en Ts de tuberíasUse of special internal elements such as diffusers, deflectors or static mixers in Ts of pipelines

Se han llevado a cabo distintos intentos de mejorar el rendimiento del divisor de una T estándar de tubería utilizando elementos internos de tubería tales como los difusores, los deflectores y los mezcladores estáticos.Various attempts have been made to improve splitter performance of a standard T pipe using internal pipe elements such as diffusers, baffles and static mixers.

Un primer ejemplo se da en la patente US 4.396.063 donde un mezclador estático se sitúa justo aguas arriba de una T que consiste en un conducto ramificado en forma de Y. Para conseguir un buen rendimiento de separación, cuando la relación vapor a líquido de cada corriente de salida es idéntica, es preferible el flujo disperso. En el régimen de flujo disperso, la mezcla de dos fases actuará más o menos como un fluido de una sola fase. Las pequeñas gotas de líquido tienden a seguir el flujo de vapor a aproximadamente la misma velocidad o viceversa. Por lo tanto, en el régimen de flujo disperso a menudo se consigue un buen rendimiento de separación en una T de tubería. El uso de un mezclador estático aguas arriba de la T proporciona superficies con una determinada área proyectada perpendicular a la dirección del flujo en la tubería de entrada. El líquido chocará en estas superficies y de esta manera se separará de la fase vapor. Por lo tanto, el uso de mezcladores estáticos altera el régimen de flujo disperso deseado, si está presente, y conduce a la separación no deseada del líquido y vapor. La utilización de mezcladores estáticos añade una caída de presión adicional en el sistema de proceso que puede representar un coste de proceso añadido debido al aumento del consumo de energía en las bombas y/o compresores. Los mezcladores estáticos también son susceptibles de formar incrustaciones provocadas por los contaminantes tales como productos de corrosión y cascarilla.A first example is given in US Pat. 4,396,063 where a static mixer is located just upstream of a T consisting of a branched Y-shaped duct. To get a good separation performance when the relationship vapor to liquid of each output stream is identical, it is preferable dispersed flow. In the dispersed flow regime, the Two phase mixing will act more or less like a single fluid phase. Small drops of liquid tend to follow the flow of steam at approximately the same speed or vice versa. For the therefore, in the dispersed flow regime a good result is often achieved separation performance in a pipe T. the use of a static mixer upstream of the T provides surfaces with a certain projected area perpendicular to the direction of the flow in the inlet pipe. The liquid will collide in these surfaces and in this way will separate from the vapor phase. For the Therefore, the use of static mixers alters the flow rate desired dispersed, if present, and leads to separation not desired liquid and vapor. The use of mixers static adds an additional pressure drop in the system process that may represent an added process cost due to the increased energy consumption in pumps and / or compressors. The static mixers are also susceptible to form inlays caused by contaminants such as corrosion and scale products.

Un segundo ejemplo se muestra en la patente US 4.824.614. Este separador de flujo también incluye un mezclador estático 22 situado en la tubería de entrada aguas arriba de un T 14 donde la corriente de entrada 30 se divide en dos corrientes de salida 74 y 76. Entre el mezclador estático 22 y la T 14 se sitúa un estratificador horizontal 24. El estratificador recoge fluidos de seis niveles distintos. Los fluidos recogidos en el nivel más bajo y primero se envían hacia la corriente de salida 76, los fluidos recogidos en el segundo nivel se envían hacia la corriente de salida 74, los fluidos recogidos en el tercer nivel se envían hacia la corriente de salida 76, etc. De igual forma no deseada que para el mezclador del primer ejemplo, el mezclador de la presente invención tenderá a separar el líquido del vapor. El mezclador estático también puede aumentar los costes de funcionamiento y ser susceptible a las incrustaciones. El estratificador que recoge los fluidos trabajará sólo si el vapor y el líquido están distribuidos uniformemente a través de la sección transversal de la tubería que no será el caso en las aplicaciones reales. El conjunto mezclador/estratificador se ensayó en una aplicación en el campo vapor/agua descrita en la patente US 5.810.032. El resultado del ensayo fue que se obtuvo
una mejor división del vapor y el agua en una T de impacto estándar que con el conjunto mezclador/estratificador.
A second example is shown in US Patent 4,824,614. This flow separator also includes a static mixer 22 located in the inlet pipe upstream of a T 14 where the inlet stream 30 is divided into two outlet streams 74 and 76. Between the static mixer 22 and the T 14 is located a horizontal stratifier 24. The stratifier collects fluids of six different levels. The fluids collected in the lowest level and first are sent to the output current 76, the fluids collected in the second level are sent to the output current 74, the fluids collected in the third level are sent to the output current 76 , etc. In the same undesirable way as for the mixer of the first example, the mixer of the present invention will tend to separate the liquid from the steam. The static mixer can also increase operating costs and be susceptible to scale. The stratifier that collects the fluids will work only if steam and liquid are evenly distributed across the cross section of the pipe that will not be the case in real applications. The mixer / stratifier assembly was tested in an application in the steam / water field described in US Patent 5,810,032. The result of the test was that it was obtained
a better division of steam and water in a standard impact T than with the mixer / stratifier assembly.

Un tercer ejemplo se da en la patente US 5.810.032. Se ensayaron distintos tipos de elementos internos para una T estándar de tubería tanto en el laboratorio con aire y agua como en el campo de la separación de una mezcla de vapor/agua a pozos de inyección paralelos para mejorar la recuperación de aceite en un depósito de aceite. Se investigaron tres tipos generales de elementos internos: un mezclador estático aguas arriba de una T estándar, un deflector de flujo vertical aguas arriba de una T estándar y el uso de restricciones de flujo o boquillas en los dos ramales de salida de una T estándar. También se investigaron combinaciones de estos tres tipos de elementos internos. La conclusión fue que el mezclador estático y el deflector vertical sólo conllevan una mejora marginal del rendimiento del divisor. Se reivindica la utilización de restricciones de flujo o boquillas en los dos ramales de salida para dar un rendimiento del divisor algo superior para los regímenes de fluido ensayados. Sin embargo, no queda claro que hace la fuerza motriz para la distribución uniforme del líquido en las boquillas y ramales de salida de la T en el caso de una distribución no uniforme del líquido y el vapor en la sección transversal de la tubería de entrada. Ninguno de los ensayos de flujo de laboratorio se llevaron a cabo en un régimen de flujo disperso o de burbuja (gotitas de líquido en una fase vapor continua o burbujas de gas en una fase líquida continua) los regímenes de flujo evaluados en los ensayos de laboratorio son flujo estratificado, flujo estratificado con olas, flujo con estancamiento y flujo anular predicho utilizando el esquema de flujo de dos fases de Mr. Ovid Baker ("Como diseñar tuberías de proceso para un flujo de dos fases", Procesamiento con hidrocarburos, Octubre 1969, páginas 105-116). Esta es probablemente la razón de cómo se ha encontrado que el rendimiento del divisor de una T estándar con o sin separadores es mejor a bajas velocidades de flujo y bajas fracciones de líquido. Los regímenes preferidos de flujo de velocidad elevada, Flujo disperso y de burbujas, no se ensayaron. Si los ensayos se hubieran realizado en regímenes de flujo disperso y de burbujas la conclusión hubiera sido muy probablemente distinta.A third example is given in US Pat. 5,810,032. Different types of internal elements were tested for a standard T pipe both in the laboratory with air and water as in the field of separation of a vapor / water mixture to parallel injection wells to improve oil recovery In an oil tank. Three general types of internal elements: a static mixer upstream of a T standard, a vertical flow deflector upstream of a T standard and the use of flow restrictions or nozzles on both output branches of a standard T. Were also investigated combinations of these three types of internal elements. The conclusion was that the static mixer and the vertical baffle they only lead to a marginal improvement in the performance of the divisor. Be claims the use of flow restrictions or nozzles in the two output branches to give a splitter performance something superior for the fluid regimens tested. Not however it is clear that it makes the driving force for uniform distribution of the liquid in the nozzles and branches of exit of the T in the case of an uneven distribution of liquid and vapor in the cross section of the inlet pipe. None of the essays Laboratory flow were carried out in a flow regime dispersed or bubbled (droplets of liquid in a vapor phase continuous or gas bubbles in a continuous liquid phase) the flow regimes evaluated in laboratory tests are stratified flow, stratified flow with waves, flow with predicted stagnation and annular flow using the scheme of two-phase flow of Mr. Ovid Baker ("How to design pipes of process for a two-phase flow ", Processing with hydrocarbons, October 1969, pages 105-116). This is probably the reason for how it was found that the Splitter performance of a standard T with or without separators is better at low flow rates and low liquid fractions. Preferred high speed flow rates, Flow dispersed and bubbled, not tested. If the trials had been carried out in dispersed flow and bubble regimes the conclusion would have been very likely different.

En lugar de utilizar elementos internos especiales en Ts estándares de tuberías se han sugerido Ts significativamente modificadas. En las patentes JP 62059397A2, US 4.528.919 y US 4.512.368 se muestran ejemplos de Ts modificadas para tuberías.Instead of using internal elements Specials in Ts pipe standards have been suggested Ts significantly modified. In JP patents 62059397A2, US 4,528,919 and US 4,512,368 show examples of modified Ts for pipes.

Tipo 3Kind 3

Dispositivos que cuentan con un régimen de flujo determinado establecido aguas arriba del divisorDevices that have a specific flow rate established upstream of the divisor

La predicción de los regímenes de flujo en aplicaciones industriales es difícil debido a la pérdida de precisión de los esquemas del régimen de flujo. La mayoría de los esquemas de régimen de flujo están principalmente basados en datos de regímenes de flujo de dos fases para aire y agua en una tubería de diámetro pequeño (< 2 pulgadas) (0,0508 m). Por lo tanto, por ejemplo, en un sistema hidrocarburo/hidrógeno a elevadas presiones y temperaturas como en una unidad de hidroprocesamiento los esquemas de régimen de flujo pueden ser inexactos.The prediction of the flow regimes in industrial applications is difficult due to the loss of accuracy of flow rate schemes. Most of the flow regime schemes are primarily data based of two-phase flow regimes for air and water in a pipe Small diameter (<2 inches) (0.0508 m). Therefore for example, in a hydrocarbon / hydrogen system at high pressures and temperatures as in a hydroprocessing unit the Flow regime schemes may be inaccurate.

Además de la incertidumbre en los esquemas de régimen del flujo también está la incertidumbre en los modelos termodinámicos en relación a la predicción de las cantidades y propiedades del líquido y vapor. Esta incertidumbre puede ser significativa, por ejemplo, para los sistemas de hidrocarburos complejos donde los hidrocarburos se caracterizan por el uso de seudo componentes y donde se utiliza una ecuación de estado para predecir el grado de vaporización y las propiedades del fluido.In addition to the uncertainty in the schemes of flow regime is also the uncertainty in the models thermodynamics in relation to the prediction of quantities and properties of liquid and vapor. This uncertainty can be significant, for example, for hydrocarbon systems complexes where hydrocarbons are characterized by the use of pseudo components and where a state equation is used to Predict the degree of vaporization and fluid properties.

A menudo los sistemas de tuberías en plantas de proceso también son sistemas complejos con accesorios para tubos tipo extensiones, contracciones, codos, válvulas de retención, etc. Cada vez que una corriente de dos fases pasa dicho accesorio para tubos interrumpe el régimen de flujo general y puede requerir recorrer largas tuberías rectas para restablecer el régimen de flujo general. Por ejemplo, tal y como se ha mencionado anteriormente, un codo tiende a separar las fases con la fase líquida pesada moviéndose cerca de la pared del radio mayor del codo y el vapor más ligero moviéndose cerca de la pared del radio menor del codo.Often pipe systems in plants process are also complex systems with tube fittings type extensions, contractions, elbows, check valves, etc. Each time a two-phase current passes said accessory to tubes disrupts the general flow regime and may require run long straight pipes to restore the regimen of general flow For example, as mentioned previously, an elbow tends to separate the phases with the phase heavy liquid moving near the wall of the major radius of the elbow and lighter steam moving near the radius wall lower elbow.

Por estas tres razones no es posible normalmente predecir de forma acertada el régimen de flujo real en una tubería o un canal de flujo. De forma adicional, debido a las variaciones de las condiciones de funcionamiento tales como la temperatura, presión, caudal y composición química del fluido no es posible normalmente mantenerse en un único régimen de flujo durante todas las condiciones de funcionamiento relevantes en la unidad de proceso. Sin embargo, se han diseñado muchos separadores de corriente de dos fases para trabajar sólo en un único régimen de flujo.For these three reasons it is not normally possible accurately predict the actual flow rate in a pipe or a flow channel. Additionally, due to variations in operating conditions such as temperature, pressure, flow rate and chemical composition of the fluid is not possible normally stay in a single flow regime for all the relevant operating conditions in the unit of process. However, many separators have been designed two-phase current to work only in a single regime of flow.

Un primer ejemplo de dicho separador de corriente de dos fases se da en la patente US 4.516.986. El separador consiste en una tubería interior 12 insertada en la tubería principal 10. En el área anular entre las tuberías interior y principal se sitúa un deflector 13. El régimen de flujo deseado en la tubería principal es el régimen de flujo anular donde el líquido fluye en un anillo anular cerca de la pared de la tubería y el vapor fluye a velocidad elevada por el centro de la tubería. Parte del líquido que fluye cerca de la pared de la tubería se intenta recoger en el volumen del extremo cerrado 14. Desde el volumen del extremo cerrado 14, el líquido se encamina a través de una línea externa 15 a través de una válvula de control 23. El vapor se recoge del volumen de vapor anular 30 aguas abajo del deflector 13 y se envía a través del ramal de tubería 11 donde se combina con el líquido de la válvula de control. Se utiliza un medidor de flujo 20 en la corriente de dos fases en el ramal de tubería 11 para controlar el flujo de líquido. No se describe como el medidor de flujo puede medir con precisión la relación vapor/líquido. Con el fin de medir la relación vapor/líquido normalmente sería necesario medidas separadas de flujo del flujo de vapor y del flujo de líquido. Para otros regímenes de flujo distintos del flujo anular tal como, por ejemplo, el flujo de estancamiento el rendimiento del divisor del dispositivo puede ser bajo. Incluso si el flujo anular es el régimen de flujo dominante en la tubería principal 10 cualquier accesorio para tubos tal como codos aguas arriba del separador alterarán el flujo. Por lo tanto, es necesaria una determinada sección de tubería recta aguas arriba del separador que puede ocupar un espacio adicional en la unidad de proceso. También pueden haber limitaciones en la capacidad de distribución del caudal. Cuando el caudal total se reduce por debajo del valor de distribución, se reduce rápidamente la caída de presión a través del deflector 13 y la caída de presión disponible a través de la válvula de control 23. En algún punto, la válvula de control funciona totalmente abierta y no tiene una capacidad mayor para controlar el flujo del líquido. Mediante la introducción de instrumentación y válvulas de control, el sistema ya no es tan simple y robusto como otros separadores de flujo de dos fases y se incrementa la caída de presión a través del separador. Generalmente, caídas de presión superiores aumentan el coste de funcionamiento para bombear y/o comprimir de la unidad de proceso. La patente describe cómo generar dos corrientes de salida. Si se requieren tres o más corrientes de salida, entonces, dos o más separadores en serie serían probablemente necesarios. Si se requieren muchas corrientes de salida, entonces, el sistema de separadores será bastante complejo y la caída de presión necesaria sería excesiva.A first example of said separator of Two phase current is given in US Patent 4,516,986. He separator consists of an inner pipe 12 inserted in the main pipe 10. In the annular area between the inner pipes and principal is a deflector 13. The desired flow rate in The main pipe is the annular flow regime where the liquid flows in an annular ring near the pipe wall and the steam flows at high speed through the center of the pipe. Part of the liquid flowing near the pipe wall is attempted pick up at the volume of the closed end 14. From the volume of the closed end 14, the liquid is routed through a line external 15 through a control valve 23. The steam is collects from the annular steam volume 30 downstream of the deflector 13 and it is sent through the pipe branch 11 where it is combined with the control valve liquid. A flow meter 20 is used in the two-phase current in the pipe branch 11 to Control the flow of liquid. It is not described as the meter of Flow can accurately measure the vapor / liquid ratio. With the In order to measure the vapor / liquid ratio it would normally be necessary separate measures of flow of the steam flow and the flow of liquid. For other flow regimes other than annular flow such as, for example, the flow of stagnation the performance of the Device splitter can be low. Even if the annular flow is the dominant flow regime in the main pipe 10 any pipe fittings such as elbows upstream of the separator will alter the flow. Therefore, a certain section of straight pipe upstream of the separator that It can take up additional space in the process unit. Too there may be limitations on the distribution capacity of the flow. When the total flow is reduced below the value of distribution, pressure drop is rapidly reduced through of the deflector 13 and the pressure drop available through the control valve 23. At some point, the control valve It works fully open and does not have a greater capacity to Control the flow of the liquid. By introducing instrumentation and control valves, the system is no longer as simple and robust like other two phase flow separators and it Increase the pressure drop across the separator. Generally, higher pressure drops increase the cost of operation to pump and / or compress the process unit. The patent describes how to generate two output currents. Whether require three or more output currents, then two or more Serial separators would probably be necessary. Whether require many output currents, then the system of separators will be quite complex and the necessary pressure drop It would be excessive.

En la patente americana US-4.800.921 se muestra un segundo ejemplo donde se proporciona a colector horizontal 16 con ramales de salida 14a, 14b, 14c, etc. y donde el ramal de salida aguas arriba está a un nivel elevado y el nivel de cada ramal de salida aguas abajo se reduce sucesivamente. La idea debería ser que si el flujo anular es el régimen de flujo en el colector, entonces, los distintos niveles de los ramales de salida deberían asegurar que el espesor del anillo de líquido anular sea aproximadamente el mismo en el punto de cada ramal de salida. De esta manera, se reivindica que la relación de vapor/líquido en cada corriente de ramal que casi idéntica. Tal y como se ha mencionado, es difícil predecir y mantenerse dentro de un régimen de flujo determinado para todas las condiciones relevantes de funcionamiento. Además, incluso si puede mantenerse un flujo anular en la línea principal, la relación vapor/líquido se espera que sea función del caudal total en cada línea de ramal. Cuanto mayor sea el caudal en una línea de ramal, mayor vapor se aspirará dentro de la tubería y, por lo tanto, mayor será la relación de vapor respecto al líquido. Si el régimen de flujo durante ciertos modos operativos es diferente del esperado, por ejemplo, flujo estratificado, entonces, el resultado es una grave mala distribución de las fases hacia los ramales de salida.In the American patent US 4,800,921 shows a second example where provides horizontal collector 16 with output branches 14a, 14b, 14c, etc. and where the upstream branch is at a high level and the level of each downstream branch is reduce successively. The idea should be that if the ring flow is the flow rate in the collector, then, the different levels of the output branches should ensure that the thickness of the annular liquid ring is approximately the same at the point of each branch of exit. In this way, it is claimed that the vapor / liquid ratio in each branch stream that almost identical As mentioned, it is difficult to predict and stay within a given flow regime for all relevant operating conditions. Also, even if you can keep an annular flow on the main line, the relationship vapor / liquid is expected to be a function of the total flow in each branch line The higher the flow in a branch line, greater steam will be sucked into the pipe and, therefore, greater It will be the ratio of vapor to liquid. If the regime of flow during certain operating modes is different than expected, for example, stratified flow, then, the result is a severe poor distribution of the phases to the branches of exit.

En la patente US 4.574.837 se muestra un tercer ejemplo donde una determinada distribución de fases en una tubería principal horizontal 10 se supone conocida. Se proporcionan aberturas a distintos niveles en la tubería principal para permitir que los fluidos fluyan primero hacia una cámara anular 12 y, a continuación, además hacia una tubería en derivación 13. La relación vapor/líquido de la corriente en la tubería de derivación se fija mediante la selección de las áreas de flujo apropiadas de las aberturas en la cabeza y la cola de la tubería 10, respectivamente. Cuanto mayor sea el área de flujo en la cabeza de la tubería respecto el área de flujo en la cola, mayor será la relación de vapor a líquido conseguida en la tubería de derivación. El dispositivo trabajará solamente durante el flujo estratificado y regímenes de flujo estratificado con olas. También, el dispositivo sólo generará una corriente dividida con la relación de vapor a líquido deseada cuando el nivel de líquido en la tubería principal sea previsible. En consecuencia, el dispositivo sólo funcionará para pequeñas velocidades de flujo y para propiedades y una relación vapor/líquido fijadas. La mayoría de aplicaciones comerciales se caracterizan por tener velocidades de flujo elevadas y una variación significativa en las propiedades y en la relación vapor/líquido.A third third is shown in US Patent 4,574,837 example where a certain phase distribution in a pipe Horizontal principal 10 is assumed known. Are provided openings at different levels in the main pipe to allow that the fluids flow first into an annular chamber 12 and, at then also to a branch pipe 13. The vapor / liquid ratio of the current in the bypass pipe is fixed by selecting the appropriate flow areas of the openings in the head and tail of the pipe 10, respectively. The greater the area of flow in the head of the pipe with respect to the flow area in the tail, the greater the vapor to liquid ratio achieved in the bypass pipe. The device will work only during stratified flow and stratified flow regimes with waves. Also the device it will only generate a current divided with the steam ratio a desired liquid when the level of liquid in the main pipe Be predictable. Consequently, the device will only work for small flow rates and for properties and a relationship vapor / liquid set. Most commercial applications are characterized by having high flow rates and a variation significant in the properties and in the relationship vapor / liquid

En la patente US 4.574.827 y la patente US 5.437.299 se muestran otros ejemplos de separadores de flujo que cuentan con un determinado régimen de flujo establecido aguas arriba del separador.In US Patent 4,574,827 and US Patent 5,437,299 show other examples of flow separators that they have a certain flow regime established upstream of the separator.

Tipo 4Kind 4

Dispositivos que utilizan fuerzas centrífugasDevices that use centrifugal forces

En la patente US 5.059.226 se describe un separador de flujo de dos fases centrífugo. El separador centrífugo tiene una entrada 28 de fluido tangencial hacia una cámara de turbulencias 23. En el fondo de la cámara de turbulencias existe un nodo central 38 y difusores 39 que dirigen el vapor y el líquido turbulento hacia las aperturas de salida 36 y hacia los canales de salida 37. No es fácil entender qué hace la fuerza motriz en la distribución de la fase líquida. La entrada de fluido no es simétrica puesto que sólo hay una entrada 28 en un lado del dispositivo. El líquido es turbulento a lo largo de la pared interior de la cámara de turbulencias pero debido al diseño asimétrico no se espera un flujo uniforme y espesor de la capa/película líquida. En consecuencia, se espera que algunos de los difusores 39 recojan más líquido que otros lo que conduce a una distribución del líquido inferior a la óptima en los canales de salida 37.US 5,059,226 describes a two phase centrifugal flow separator. Centrifugal separator it has an inlet 28 of tangential fluid towards a chamber of turbulence 23. At the bottom of the turbulence chamber there is a central node 38 and diffusers 39 that direct steam and liquid turbulent towards the exit openings 36 and towards the channels of exit 37. It is not easy to understand what the driving force does in the distribution of the liquid phase. The fluid inlet is not symmetric since there is only one entry 28 on one side of the device. The liquid is turbulent along the wall interior of the turbulence chamber but due to the design asymmetric is not expected a uniform flow and thickness of the liquid layer / film. Consequently, some of diffusers 39 collect more liquid than others which leads to a lower than optimal liquid distribution in the channels of exit 37.

Tipo 5Kind 5

Dispositivos que utilizan una fuente de energía externa para generar flujo dispersoDevices that use an external power source to generate dispersed flow

En la patente EP 0003202 B1 se muestra un ejemplo de dicho equipo. Se utiliza un motor 32 y un dispositivo de agitación rotatorio en un eje 28 para dispersar la mezcla de líquido y vapor aguas arriba del separador donde el flujo de entrada se separa hacia los canales de salida 4a, 4b y 4c. El dispositivo probablemente trabaja ya que puede generarse un régimen de flujo disperso mediante la adición de un esfuerzo de eje hacia el eje 28 sin variaciones en los caudales ni propiedades del fluido. El principal problema con este tipo de equipos es obtener un buen cierre entre el eje 28 y la tubería/curva 21 que no es tarea fácil (tampoco un diseño económico) para aplicaciones de elevadas presiones tipo hidrocraqueo (hasta 300 bar). También el coste inicial, el coste de mantenimiento del equipo rotatorio y el coste del consumo energético para el motor son todos elevados.EP 0003202 B1 shows a example of such equipment. It uses a 32 engine and a device rotational agitation on a shaft 28 to disperse the liquid mixture and steam upstream of the separator where the inflow is separates towards the output channels 4a, 4b and 4c. The device it probably works since a flow regime can be generated dispersed by adding an axis effort towards axis 28 no variations in flow rates or fluid properties. He main problem with this type of equipment is to get a good closure between shaft 28 and pipe / curve 21 which is not an easy task (not an economical design) for high applications hydrocracking pressures (up to 300 bar). Also the cost initial, the maintenance cost of the rotating equipment and the cost of the energy consumption for the engine are all high.

Tipo 6Kind 6

Dispositivos que primero separan vapor y líquido en la corriente de entrada y, a continuación, distribuyen cada fase hacia corrientes de salidaDevices that first separate steam and liquid in the stream input and then distribute each phase to streams output

Un primer ejemplo de un separador de flujo para la separación de una corriente de entrada de dos fases en tres corrientes de salida utilizando un separador de vapor/líquido convencional y instrumentación convencional se muestra en la Figura 2. Una corriente de entrada de dos fases fluye a través de la línea 11 hacia un separador 10 donde la fase líquida 13 se separa de la fase vapor 12. La fase vapor se dirige vía la línea de salida de vapor 14 a las válvulas de control paralelas 15a, 15b y 15c. La posición o altura de aspiración de las válvulas de control se controla mediante los controladores de flujo 16a, 16b y 16c para obtener el caudal de vapor deseado a través de cada válvula de control. Las medidas de flujo se obtienen utilizando cualquier método convencional tal como placas perforadas o tubos Venturi combinados con un transmisor de \DeltaP. Los controladores de flujo están en cascada con un controlador de presión 17. El controlador de presión es cambiante con los puntos de consigna de flujo a los controladores de flujo 16a, 16b, 16c con el fin de mantener la presión deseada en el separador 10. La fase líquida 13 se dirige vía la línea de salida de líquido 18 a las válvulas de control paralelas 19a, 19b y 19c. La posición o altura de aspiración de las válvulas de control se controla mediante los controladores de flujo 20a, 20b y 20c para obtener el caudal de líquido deseado a través de cada válvula de control. Las medidas de flujo se obtienen utilizando cualquier método convencional tal como, por ejemplo, una placa perforada con un transmisor de \DeltaP. Los controladores de flujo están en cascada con un controlador de nivel 21. El controlador de nivel cambia los puntos de consigna de flujo a los controladores de flujo 19a, 19b y 19c con el fin de mantener el nivel de líquido deseado en el separador 10. Finalmente, las corrientes de vapor de las válvulas 15a, 15b y 15c se combinan con las corrientes de líquido de las válvulas 19a, 19b y 19c para generar las tres corrientes de salida de dos fases 22, 23 y 24.A first example of a flow separator for the separation of a two-phase input current into three output streams using a vapor / liquid separator Conventional and conventional instrumentation is shown in Figure 2. A two phase input current flows through the line 11 towards a separator 10 where the liquid phase 13 separates from the steam phase 12. The steam phase is routed via the output line of steam 14 to parallel control valves 15a, 15b and 15c. The suction position or height of control valves are controls via flow controllers 16a, 16b and 16c to obtain the desired steam flow through each valve control. Flow measurements are obtained using any conventional method such as perforated plates or Venturi tubes combined with a ΔP transmitter. The drivers of flow are cascaded with a pressure controller 17. The Pressure controller is changing with the set points of flow to flow controllers 16a, 16b, 16c in order to maintain the desired pressure in the separator 10. The liquid phase 13 is directed via the liquid outlet line 18 to the valves of parallel control 19a, 19b and 19c. The position or height of aspiration of the control valves is controlled by the controllers of flow 20a, 20b and 20c to obtain the desired liquid flow rate at through each control valve. Flow measurements are obtained using any conventional method such as, for example, a perforated plate with a ΔP transmitter. The drivers of flow are cascaded with a level 21 controller. The level controller changes the flow setpoints to the flow controllers 19a, 19b and 19c in order to maintain the desired liquid level in separator 10. Finally, the steam streams of valves 15a, 15b and 15c are combined with the liquid streams of the valves 19a, 19b and 19c for generate the three output currents of two phases 22, 23 and 24.

La instrumentación para el separador de corriente de dos fases mostrado en la Figura 2 es algo compleja y a medida que aumenta la complejidad y el número de componentes tales como transmisores, válvulas de control y controladores también aumenta el riesgo de fallo y pérdida de control. Algunos sistemas aguas abajo pueden dañarse si la relación de vapor a líquido es demasiado elevada o demasiado baja durante dicho fallo o pérdida de control en el sistema de control. Son ejemplos, el riesgo de rotura de la tubería o formación de coque en una tubería de caldera debido al sobrecalentamiento de la tubería en el caso que la relación de vapor a líquido de la corriente que fluye en el interior de la tubería aumente de repente. Otro ejemplo es el riesgo de la rápida formación de coque en reactores de hidroprocesamiento catalítico en paralelo si el reactor está funcionando con demasiada baja relación de vapor a líquido resultante de una deficiencia de hidrógeno, incluso en un corto periodo de tiempo. También la complejidad del sistema de control y el gran tamaño del recipiente separador 10 conlleva un coste elevado del separador.The instrumentation for the separator of Two-phase current shown in Figure 2 is somewhat complex and a as complexity increases and the number of components such as transmitters, control valves and controllers too increases the risk of failure and loss of control. Some systems downstream can be damaged if the vapor to liquid ratio is too high or too low during said failure or loss of control in the control system. Examples are the risk of breakage of the pipe or coke formation in a boiler pipe due to the pipe overheating in the event that the ratio of vapor to liquid of the current flowing inside the pipe suddenly increase. Another example is the risk of rapid coke formation in catalytic hydroprocessing reactors in parallel if the reactor is running too low ratio of vapor to liquid resulting from a hydrogen deficiency, even in a short period of time. Also the complexity of control system and the large size of the separator vessel 10 It entails a high cost of the separator.

En la patente US 4.293.025 se muestra un segundo ejemplo. Este separador de flujo de dos fases incluye un recipiente de separación 10 que tiene una boquilla de entrada de dos fases 11. Se sitúa una placa de choque de flujo 14 debajo de la boquilla de entrada para interrumpir la elevada velocidad de la corriente de entrada. Se proporcionan dos o más chimeneas 12 en el separador. Los extremos superiores se abren para permitir que el vapor entre por la chimenea. Se proporcionan aperturas 13 en las chimeneas para la entrada de líquido hacia la chimenea. Se sitúan topes 16 por encima de las aberturas de la chimenea para evitar la entrada de líquido directo en la cabeza de la chimenea. El flujo de líquido de cada chimenea se determina mediante el líquido de cabeza por encima de las aperturas 13 y el área de flujo de las aperturas. Para un nivel de líquido dado en el recipiente, el flujo de líquido en cada chimenea será casi constante. Por lo tanto, dicho separador de corriente de dos fases donde el líquido de cabeza es la fuerza motriz para la distribución de líquido a las corrientes de salida paralelas asegurará un flujo de líquido constante en cada corriente de salida en lugar de una relación constante de vapor y líquido. Otro problema con los separadores de corriente donde el líquido de cabeza es la fuerza motriz para la distribución es una flexibilidad de flujo de líquido limitada. El área de las aperturas 13 debe diseñarse para obtener un nivel de líquido intermedio en el caudal de líquido diseñado. Si el flujo de líquido se dice que es 50% superior durante alguno de los modos de funcionamiento, entonces, el nivel de líquido deberá ser de aproximadamente 2,25 veces mayor que el nivel de líquido diseñado y entonces el líquido puede desbordar por las chimeneas y conducir a una mala distribución del líquido a las corrientes de salida. Si el flujo de líquido se dice que es 50% inferior que el flujo de líquido diseñado, entonces, el nivel de líquido sólo será de aproximadamente el 25% del nivel de líquido esperado. A pequeños niveles de líquido, el rendimiento de la distribución de líquido puede ser pobre debido a una mayor sensibilidad a las olas, instalación sin nivel y otras tolerancias de fabricación. La flexibilidad del flujo de líquido del separador puede ampliarse proporcionando aperturas en más niveles. Sin embargo, si se proporcionan aperturas a más niveles, entonces, el rendimiento de la distribución de líquido en el punto diseñado se reduce respecto al separador con aperturas en un solo nivel.A second is shown in US Patent 4,293,025 example. This two phase flow separator includes a container of separation 10 having a two-phase inlet nozzle 11. A flow shock plate 14 is placed under the nozzle of input to interrupt the high speed of the current entry. Two or more chimneys 12 are provided in the separator. The upper ends open to allow steam to enter By the chimney. Openings 13 are provided in the chimneys for the entrance of liquid into the chimney. Stops are placed 16 by above the chimney openings to prevent the entry of Direct liquid in the chimney head. The flow of liquid from each chimney is determined by the overhead liquid above of the openings 13 and the flow area of the openings. For a liquid level given in the container, the flow of liquid in each chimney will be almost constant. Therefore, said separator of two phase current where the head liquid is the force motor for the distribution of liquid to the output streams Parallel will ensure a constant liquid flow in each stream output instead of a constant vapor and liquid ratio. Another problem with the current separators where the liquid from head is the driving force for distribution is a flexibility of limited liquid flow. The opening area 13 must designed to obtain an intermediate fluid level in the flow of designed liquid. If the liquid flow is said to be 50% superior during any of the operating modes, then, the liquid level should be approximately 2.25 times higher that the designed liquid level and then the liquid can overflow with chimneys and lead to poor distribution of liquid to the outlet streams. If the flow of liquid is said which is 50% lower than the designed liquid flow, then the liquid level will only be approximately 25% of the level of expected liquid At small levels of liquid, the performance of liquid distribution may be poor due to higher wave sensitivity, levelless installation and other tolerances of manufacturing. The flexibility of the liquid flow of the separator It can be expanded by providing openings at more levels. Without However, if openings are provided at more levels, then the liquid distribution performance at the designed point is reduces with respect to the separator with openings in a single level.

Otros ejemplos de separadores donde el nivel de líquido es la fuera motriz para incluso la distribución de líquido a cada corriente de salida se dan en la patente US 4.662.391; en la patente JP 03113251 A2; y en la patente JP 02197768 A2.Other examples of separators where the level of liquid is the motor outside for even liquid distribution at each output current are given in US Patent 4,662,391; in the JP 03113251 A2; and in JP 02197768 A2.

Un tercer ejemplo de separadores de flujo con separación de las fases líquido y vapor se muestra en la patente US 5.250.104. La mezcla de dos fases que fluye en la tubería 14 se separa en el separador 12. La fase vapor se divide en dos corrientes en la T 20. Cada una de las dos corrientes de vapor se hace pasar a través de un orificio 22 y 24. El líquido se recoge en el sumidero 30 y se hace pasar a través de las dos líneas de líquido paralelas 32 y 34. La caída de presión del flujo de vapor, \DeltaP_{V}, a través del orificio es casi proporcional a la velocidad de vapor volumétrica al cuadrado. La caída de presión del flujo de líquido, \DeltaP_{L}, a través de las líneas de líquido 32 y 34 consiste en un término estático, \DeltaP_{SL}, debido a la diferencia en el desnivel del nivel líquido en el sumidero 30 y los extremos de la tubería de líquido 40 y 42 y un término de fricción, \DeltaP_{FL}.\DeltaP_{FL} es casi proporcional al caudal de líquido volumétrico al cuadrado. Puesto que la ruta de vapor y de líquido a través del separador son rutas paralelas la caída de presión debe ser idéntica:A third example of flow separators with Liquid and vapor phase separation is shown in US Pat. 5,250,104. The two-phase mixture flowing in the pipe 14 is separates into separator 12. The vapor phase is divided into two streams at T 20. Each of the two steam streams is it passes through a hole 22 and 24. The liquid is collected in the sump 30 and is passed through the two lines of parallel liquid 32 and 34. The pressure drop of the steam flow, ΔPV, through the hole is almost proportional to the volumetric steam velocity squared. The pressure drop of liquid flow, ΔPL, through the lines of liquid 32 and 34 consists of a static term, ΔP_ {SL}, due to the difference in the unevenness of the liquid level in the sump 30 and the ends of the liquid pipe 40 and 42 and a friction term, \ DeltaP_ {FL}. \ DeltaP_ {FL} is almost proportional to the volumetric liquid flow rate squared. Market Stall that the vapor and liquid path through the separator are routes In parallel, the pressure drop must be identical:

Ecuación (1)Equation (1)

\DeltaP_{V} = \DeltaP_{SL} + \DeltaP_{FL}ΔP_ {V} = \ DeltaP_ {SL} + ΔP_ {FL}

El área de flujo de los orificios de vapor y las tuberías de líquido se diseñan para un determinado caudal de flujo de vapor QV y un determinado caudal de flujo de líquido QL. Ahora si, por ejemplo, el flujo de vapor real es 50% superior durante algún modo de funcionamiento entonces \DeltaP_{V} es 125% superior al esperado. Puesto que el flujo de líquido no ha cambiado, \DeltaP_{FL} tampoco cambia. Por lo tanto, con el fin de completar la ecuación (1), la \DeltaP_{SL} debe aumentarse 1,25 x \DeltaP_{V}. El resultado es que el nivel de líquido en el sumidero 30 debe reducirse significativamente y en algún punto no habrá nivel de líquido en el sumidero y tanto el vapor como el líquido entrarán en las líneas de líquido 32 y 34. En dicho caso habrá una pobre distribución del líquido a las líneas paralelas 32 y 34. Por otro lado, si el flujo de vapor se dice que es 50% inferior al flujo de vapor diseñado durante algún modo de funcionamiento, entonces, \DeltaP_{V} será 75% inferior al esperado. En este caso, el nivel de líquido en el sumidero 30 aumentará significativamente y rebosará el sumidero provocando que el líquido fluya a los orificios 22 y 24 y una mala distribución. El separador sólo funcionará adecuadamente en el caudal de vapor y en el caudal de líquido para el que se diseñó. La flexibilidad del flujo de líquido y de vapor del separador es insuficiente para la mayoría de aplicaciones industriales que normalmente se caracterizan por una variación significativa tanto en el caudal de líquido como en el caudal de vapor y en las propiedades del líquido y del vapor como la densidad, la viscosidad y la tensión superficial.The flow area of the steam holes and the Liquid pipes are designed for a given flow rate of steam QV and a certain flow rate of liquid flow QL. Now if, for example, the actual steam flow is 50% higher during some mode of operation then \ DeltaP_ {V} is 125% higher than expected. Since the flow of liquid has not changed, \ DeltaP_ {FL} doesn't change either. Therefore in order if equation (1) is completed, the \ DeltaP_ {SL} must be increased 1.25 x ΔPV. The result is that the level of liquid in sump 30 should be significantly reduced and at some point not there will be liquid level in the sump and both the steam and the liquid will enter liquid lines 32 and 34. In that case there will be a poor distribution of the liquid to parallel lines 32 and 34. On the other hand, if the steam flow is said to be 50% lower to the steam flow designed during some mode of operation, then, ΔP_ {V} will be 75% lower than expected. In this case, the level of liquid in the sump 30 will increase significantly and it will overflow the sump causing the liquid flow to holes 22 and 24 and a bad distribution. The separator it will only work properly in the steam flow and in the flow of liquid for which it was designed. The flexibility of the flow of Liquid and steam separator is insufficient for most industrial applications that are usually characterized by a significant variation in both the liquid flow rate and the steam flow and in the properties of liquid and steam such as density, viscosity and surface tension.

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Descripción resumida de la invenciónSummary Description of the Invention

La invención es un dispositivo para la separación de una corriente de entrada de dos fases en dos o más corrientes de salida. El dispositivo puede diseñarse para mantener cercano a idéntico la relación de vapor a líquido en cada una de las corrientes de salida.The invention is a device for separation of a two phase input current into two or more output currents The device can be designed to maintain close to identical the ratio of vapor to liquid in each of The output currents.

El separador de la presente invención, en una realización, se muestra en la Figura 3A, 3B y 3C. La corriente de entrada se dirige vía una tubería de entrada hacia un recipiente de separación. Debajo de la entrada de la tubería de entrada en el recipiente se proporciona una placa de choque de flujo para interrumpir la velocidad elevada de la corriente y para dirigir la corriente hacia las paredes interiores del separador donde el líquido chocará y se separará de la fase vapor. En el recipiente de separación, se consigue la separación de las fases líquido y vapor.The separator of the present invention, in a embodiment, is shown in Figure 3A, 3B and 3C. The current of inlet is directed via an inlet pipe to a container of separation. Under the inlet of the inlet pipe in the vessel is provided a flow shock plate for interrupt the high speed of the current and to direct the current to the inner walls of the separator where the liquid will collide and separate from the vapor phase. In the bowl of separation, the separation of the liquid phases is achieved and steam.

Dentro del separador se sitúan dos canales de succión verticales. Estos canales de succión están en comunicación fluida con las dos tuberías de salida a través de las cuales las corrientes de salida dejan el separador. Los extremos inferiores de los canales de succión están sumergidos en la fase líquida. Los canales de succión están provistos de aperturas en las paredes laterales. El vapor fluye a través de las aperturas que están por encima del nivel del líquido en el separador. Cuando el vapor fluye a través de estas aperturas se genera una caída de presión a través de la pared del canal de succión. En consecuencia, el líquido se levanta en el canal de succión. El líquido se mezcla con el vapor dentro del canal de succión y la mezcla de dos fases fluye hacia arriba a través del canal y sale del separador y el separador de corriente de dos fases a través de las tuberías de salida.Within the separator two channels of vertical suction These suction channels are in communication fluid with the two outlet pipes through which the Output currents leave the separator. The lower ends of The suction channels are submerged in the liquid phase. The suction channels are provided with openings in the walls lateral. The steam flows through the openings that are above the level of the liquid in the separator. When the steam flows through these openings a pressure drop is generated through from the wall of the suction channel. Consequently, the liquid will lifts in the suction channel. The liquid mixes with the steam inside the suction channel and the two phase mixture flows to up through the channel and out of the separator and the separator of Two phase current through the outlet pipes.

El nivel de líquido en el separador se determina principalmente por el caudal de vapor que entra en el recipiente. A bajos caudales de vapor el nivel de líquido es elevado y a elevados caudales de vapor el nivel de líquido es bajo. El nivel de líquido casi nunca se ve afectado por el caudal de líquido.The liquid level in the separator is determined mainly because of the steam flow entering the vessel. TO low steam flows the liquid level is high and at high steam flows the liquid level is low. Liquid level It is almost never affected by the flow of liquid.

A pesar del estado de la técnica tal y como se ha descrito más arriba, la invención presenta todas y cada una de las siguientes ventajas:Despite the state of the art as it is described above, the invention presents each and every one of The following advantages:

A)TO)
El separador de la presente invención puede diseñarse para mantener casi idéntica la relación de vapor a líquido en las corrientes de salida. Alternativamente, el separador puede diseñarse para mantener relaciones de vapor a líquido específicas y diferentes en las corrientes de salida.He separator of the present invention can be designed to maintain almost identical the vapor to liquid ratio in the streams of exit. Alternatively, the separator can be designed to maintain specific and different vapor to liquid ratios in output currents

B)B)
El separador de la presente invención puede diseñarse para cualquier relación de separación. La invención también trabajará si la relación de separación real durante algún periodo de funcionamiento es diferente a la relación de separación para el que fue diseñado el separador.He separator of the present invention can be designed for any separation ratio. The invention will also work if the actual separation ratio during some period of operation it is different from the separation ratio for which it was designed the separator

C)C)
El separador de la presente invención funcionará igualmente bien a todos los regímenes de flujo en las tuberías de entrada.He separator of the present invention will work equally well at all flow regimes in the inlet pipes.

D)D)
El separador de la presente invención no es sensible al trazado de los sistemas de tuberías aguas arriba o aguas abajo. Por ejemplo, el rendimiento no se ve modificado por la presencia de accesorios de tuberías tipo codos o válvulas aguas arriba del separador.He separator of the present invention is not sensitive to the layout of the upstream or downstream pipe systems. For example, him performance is not modified by the presence of accessories elbow type pipes or valves upstream of the separator.

E)AND)
Mediante el uso del separador de la presente invención puede obtenerse cualquier número de corrientes de salida. Mientras que los separadores de tuberías simétricas que utilizan una T de impacto sólo pueden producir 2, 4, 8, ... etc. corrientes de salida, la presente invención también puede producir 3, 5, 6, 7, 9 .... etc. corrientes de salida.By using the separator of the present invention any number of currents of  exit. While symmetric pipe separators that use an impact T can only produce 2, 4, 8, ... etc. output currents, the present invention can also produce 3, 5, 6, 7, 9 ... etc. output currents

F)F)
El separador de la presente invención representa un diseño simple y robusto. No tiene instrumentación ni partes movibles. Sólo necesita un pequeño mantenimiento y la no vigilancia de los operadores de planta.He separator of the present invention represents a simple design and strong. It has no instrumentation or moving parts. Only need a small maintenance and non-surveillance of the operators of plant.

G)G)
El separador de la presente invención es un sistema abierto, que no es susceptible de formar incrustaciones. Por tanto, el uso del separador en una unidad de proceso no afectará la filosofía de protección por sobrepresión. Para las unidades de hidroprocesamiento, el equipo situado aguas arriba del separador puede todavía protegerse por sobrepresión mediante válvulas de seguridad situadas aguas abajo del separador.He separator of the present invention is an open system, which is not liable to form scale. Therefore, the use of separator in a process unit will not affect the philosophy of overpressure protection. For the units of hydroprocessing, the equipment located upstream of the separator can still be protected by overpressure by means of valves security located downstream of the separator.

H)H)
La caída de presión del separador es pequeña (-0,05 bares en las condiciones diseñadas) y no puede encontrarse cómo elevar la caída de presión de los sistemas aguas abajo.The Separator pressure drop is small (-0.05 bar in the designed conditions) and can not find how to raise the fall of downstream systems pressure.

I)I)
El separador de la presente invención representa un diseño eficiente en coste y compacto.He separator of the present invention represents an efficient design in Cost and compact.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

La Figura 1 representa el estado de la técnica y es una vista isométrica de un sistema de tuberías implicado en una separación de tuberías simétricas. En el ejemplo mostrado de una separación de tuberías simétrica, la corriente de entrada se separa en 4 corrientes de salida utilizando tres T para tuberías estándar.Figure 1 represents the state of the art and is an isometric view of a pipe system involved in a symmetric pipe separation. In the example shown of a symmetric pipe separation, the input current separates in 4 output currents using three T for pipes standard.

La Figura 2 también representa el estado de la técnica y es un croquis de flujo de proceso de un separador de vapor/líquido con instrumentación utilizada para la separación de la corriente de entrada en tres corrientes de salida.Figure 2 also represents the state of the technique and is a process flow sketch of a separator steam / liquid with instrumentation used to separate the input current in three output currents.

La Figura 3A, 3B y 3C representa una realización de la presente invención. La Figura 3A es una vista en sección lateral de la realización tomada a lo largo de la línea A-A. La Figura 3B es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea B-B. La Figura 3C es una vista en alzado tomada a lo largo de la línea C-C.Figure 3A, 3B and 3C represents an embodiment of the present invention. Figure 3A is a sectional view. side of the embodiment taken along the line A-A Figure 3B is a sectional view. cross section taken along line B-B. The Figure 3C is an elevation view taken along the line DC.

La Figura 4 es un croquis de flujo de proceso que muestra un primer ejemplo de una aplicación del separador de la presente invención. El separador se utiliza para separar una corriente de dos fases en tres sistemas de proceso paralelos que consisten en intercambiadores de calor, instrumentación y tuberías de calderas.Figure 4 is a process flow sketch which shows a first example of an application of the separator of the present invention The separator is used to separate a two-phase current in three parallel process systems that consist of heat exchangers, instrumentation and pipes of boilers.

La Figura 5 es un croquis de flujo de proceso que muestra un segundo ejemplo de una aplicación del separador de la presente invención. El separador se utiliza para separar una corriente de dos fases en dos reactores químicos de lecho por goteo en paralelo.Figure 5 is a process flow sketch which shows a second example of a separator application from The present invention. The separator is used to separate a two-phase current in two chemical drip bed reactors in parallel.

La Figura 6A, 6B y 6C representa una realización adicional de la presente invención e ilustra diseños de canales de succión alternativos. La Figura 6A es una vista en sección transversal de la realización tomada a lo largo de la línea A-A. La Figura 6B es una vista en sección lateral tomada a lo largo de la línea B-B. La Figura 6C es una vista en sección lateral tomada a lo largo de la línea C-C.Figure 6A, 6B and 6C represents an embodiment of the present invention and illustrates channel designs of Alternative suction Figure 6A is a sectional view. cross section of the embodiment taken along the line A-A Figure 6B is a side sectional view. taken along the B-B line. Figure 6C is a side sectional view taken along the line DC.

La Figura 7A y 7B representan una realización adicional de la presente invención donde el separador se ha construido como una parte integral de un reactor químico. La Figura 7A es una vista en sección lateral de la parte del fondo de un reactor químico. La Figura 7B es una vista en sección transversal del canal de succión tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 7A.Figure 7A and 7B represent an embodiment of the present invention where the separator has been Built as an integral part of a chemical reactor. The figure 7A is a side sectional view of the bottom part of a chemical reactor Figure 7B is a cross-sectional view. of the suction channel taken along the line A-A of Figure 7A.

La Figura 8 representa una realización de la presente invención donde el separador se ha construido como una parte integral de un intercambiador de calor de tubería y carcasa. La Figura 8 es una vista en sección lateral del intercambiador de calor y del separador.Figure 8 represents an embodiment of the present invention where the separator has been constructed as a integral part of a pipe and shell heat exchanger. Figure 8 is a side sectional view of the heat exchanger. heat and separator.

Realizaciones alternativas de la presente invención incluyen pero no se limitan a los diseños mostrados en las figuras.Alternative embodiments of this invention include but are not limited to the designs shown in the figures.

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Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

La separación de una corriente de dos fases en dos o más corrientes de salida con idéntica relación de vapor a líquido en cada corriente de salida es necesaria en muchos tipos de equipamientos de procesos industriales. Son ejemplos:The separation of a two-phase current in two or more output streams with identical steam ratio at liquid in each output stream is necessary in many types of industrial process equipment. Are examples:

\bullet?
En tuberías de calderas paralelas de altos hornos se utilizan muy a menudo para los fluidos de procesos con el fin de evitar un diámetro de tubería de caldera excesivo y para permitir un diseño de caldera económico.In boiler pipes Parallel blast furnaces are used very often for fluids of processes in order to avoid a boiler pipe diameter excessive and to allow an economical boiler design.

\bullet?
Se utilizan a menudo en trenes paralelos de plantas de procesos modernos de intercambiadores de calor tal como trenes de intercambiadores de calor de tuberías y carcasas. Conlleva evitar diámetros excesivos del conjunto de tuberías y/o optimizar la integración de calor en una planta de proceso.They are often used in trains Parallels of modern process plants of heat exchangers heat such as pipe heat exchanger trains and housings It involves avoiding excessive diameters of the set of pipes and / or optimize the integration of heat in a plant process.

\bullet?
Los conjuntos de equipos de refrigeración están muy a menudo organizados en paralelo debido a las limitaciones en el tamaño del conjunto y debido a la pobre distribución de fluidos hacia las tuberías de equipos de refrigeración paralelos en caso de longitudes excesivas del colector de entrada.Team sets of refrigeration are very often organized in parallel due to the limitations in the set size and due to the poor distribution of fluids to the equipment pipes of parallel cooling in case of excessive collector lengths input

\bullet?
Los reactores químicos tales como reactores de lecho por goteo pueden estar dispuestos en una configuración en paralelo. En aplicaciones con elevadas presiones esto puede comportar reducir el diámetro del reactor y por tanto el coste total del reactor. En la modernización de plantas de proceso donde es necesario añadir un volumen mayor de catalizador a la planta existente, la adición de un nuevo reactor químico en paralelo en lugar de en serie con uno ya existente es a menudo muy atractivo desde un punto de vista económico. La razón es que si se añade un nuevo reactor en serie con el ya existente entonces la caída de presión del reactor total aumenta significativamente. Esto puede conducir a la necesidad de realizar sustituciones caras y a mejorar las prestaciones de las bombas y/o compresores. Por otro lado, si se añade un nuevo reactor en paralelo, entonces, la caída de presión puede en realidad reducirse para aumentar la producción en la planta incluso con las mismas bombas y compresores.Such chemical reactors as drip bed reactors can be arranged in a parallel configuration. In applications with high pressures this may involve reducing the diameter of the reactor and therefore the total reactor cost. In the modernization of process plants where it is necessary to add a larger volume of catalyst to the existing plant, the addition of a new chemical reactor in parallel  instead of in series with an existing one it is often very attractive from an economic point of view. The reason is that if you add a new reactor in series with the existing one then the fall of Total reactor pressure increases significantly. This can lead to the need to make expensive substitutions and improve the performance of the pumps and / or compressors. On the other hand, if add a new reactor in parallel, then the pressure drop can actually be reduced to increase production at the plant even with the same pumps and compressors.

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La historia ha mostrado que los intentos de separación de una corriente de dos fases en muchos casos ha fracasado para producir corrientes de salida de igual relación de vapor a líquido. Ejemplos de las consecuencias de una relación desigual de vapor a líquido en las corrientes de salida son:History has shown that attempts to separation of a two-phase current in many cases has failed to produce output currents of equal ratio of vapor to liquid. Examples of the consequences of a relationship Uneven vapor to liquid in the output streams are:

Para calderasFor boilers

Las tuberías de calderas que reciben la corriente con una relación de vapor a líquido elevada reciben mayor calor que las tuberías de calderas que reciben la corriente con una relación de vapor a líquido baja debido a la menor capacidad de calentamiento del vapor respecto del líquido. Por lo tanto, la temperatura del metal de la tubería máxima permitida puede alcanzarse incluso debajo del valor de calentamiento para el cual se diseñó la caldera. De esta manera, la caldera puede no transferir el calor por el cual se diseñó originalmente. Las consecuencias pueden ser bajo caudal de producción de las unidades de proceso. En funcionamiento con hidrocarburos una temperatura superior del metal de la tubería conlleva un aumento de la velocidad de formación de coque en la pared de las tuberías. El resultado puede ser el cierre prematuro de la unidad debido a la necesidad de descoquización de las tuberías de la caldera. Finalmente, si el vapor y el líquido se distribuye a cada tubería de la caldera paralela mediante sistemas de control automático tales como válvulas de control de flujo, entonces, en caso de fallo del sistema de control una o más tuberías de la caldera pueden de repente no recibir nada de alimentación de líquido. La consecuencia podría ser un sobrecalentamiento y rotura de la tubería de la caldera.The boiler pipes that receive the current with a high vapor to liquid ratio receive higher heat than boiler pipes that receive current with a low vapor to liquid ratio due to the lower capacity of steam heating with respect to the liquid. Therefore, the maximum allowable pipe metal temperature can reached even below the heating value for which The boiler was designed. In this way, the boiler may not transfer the heat for which it was originally designed. The consequences They can be low production flow of the process units. In hydrocarbon operation a higher metal temperature of the pipe entails an increase in the formation speed of Coke on the wall of the pipes. The result can be the closing premature unit due to the need to decoke the boiler pipes. Finally, if the vapor and the liquid are distributes to each pipe of the parallel boiler through systems automatic control such as flow control valves, then, in case of failure of the control system one or more pipes from the boiler may suddenly receive no power from liquid. The consequence could be overheating and breakage of the boiler pipe.

Para intercambiadores de calor y equipos de refrigeraciónFor heat exchangers and refrigeration equipment

Para los intercambiadores de calor en paralelo y equipos de refrigeración el rendimiento térmico global se reduce significativamente en el caso de una relación desigual de vapor a líquido. Especialmente en aplicaciones críticas con un planteamiento de temperaturas próximas entre las corrientes de frío y calor. Por ejemplo, si un sistema de transferencia de calor consiste en dos intercambiadores de calor en paralelo A y B, y el intercambiador A recibe una corriente con una relación de vapor a líquido elevada mientras el intercambiador B recibe una corriente con una relación de vapor a líquido baja. La conducción \DeltaT en el intercambiador A es inferior debido a la menor capacidad de calentamiento de esta corriente. Por lo tanto, la función del calor transferido en el intercambiador A es inferior. En el intercambiador B la conducción \DeltaT es superior debido a la mayor capacidad de calentamiento de esta corriente. Por lo tanto, la función del calor transferido en el intercambiador B es superior. Sin embargo, el aumento de la transferencia de calor en el intercambiador B no es suficientemente elevado para compensar la baja transferencia de calor en el intercambiador A. El efecto total es una reducción significativa del calor total transferido en los intercambiadores. La consecuencia de una transferencia de calor inferior a la esperada en los intercambiadores puede ser una velocidad de producción inferior de la unidad de proceso que tiene consecuencias económicas graves.For parallel heat exchangers and refrigeration equipment overall thermal efficiency is reduced significantly in the case of an unequal vapor ratio to liquid. Especially in critical applications with a approach of temperatures between cold currents And heat. For example, if a heat transfer system It consists of two heat exchangers in parallel A and B, and the exchanger A receives a current with a vapor ratio to high liquid while exchanger B receives a current with a low vapor to liquid ratio. The \ DeltaT driving in exchanger A is lower due to the lower capacity of heating of this current. Therefore, the function of heat transferred in exchanger A is lower. In the exchanger B the ΔT conduction is superior due to the greater capacity of heating this current. Therefore, the function of Heat transferred in exchanger B is higher. But nevertheless, increased heat transfer in exchanger B does not is high enough to compensate for the low transfer of heat in the exchanger A. The total effect is a reduction significant of the total heat transferred in the exchangers. The consequence of a heat transfer lower than the expected in the exchangers can be a speed of inferior production of the process unit that has consequences serious economic

Para algunos casos una distribución desigual de líquido hacia los intercambiadores en paralelo puede también representar incrustaciones, taponamiento y/o corrosión. Un ejemplo son los intercambiadores de calor en paralelo con vaporización de un líquido. Normalmente, las plantas de proceso se diseñan de manera que se evite una vaporización completa dentro del intercambiador. En otras palabras se impide llegar al punto de secado. La razón es que siempre habrá contaminantes en las corrientes de proceso que no evaporarán. Si tuviera lugar el punto de secado en alguna zona del intercambiador estos contaminantes se depositarían en las superficies del intercambiador de calor de manera que el líquido que estos contenían originalmente disuelto o dispersado habría desaparecido. Ahora, si uno de los intercambiadores en paralelo recibe significativamente menos líquido del previsto entonces puede llegarse al punto de secado en este intercambiador incluso si no se hubiera previsto en el diseño de la planta. El resultado puede ser incrustaciones graves y/o problemas de taponamiento en este intercambiador seguido de baja velocidad de transferencia de calor y la necesidad del cierre prematuro de la unidad para la limpieza de los intercambiadores.In some cases an unequal distribution of liquid to parallel exchangers can also represent scale, plugging and / or corrosion. An example they are heat exchangers in parallel with vaporization of a liquid. Normally, process plants are designed so that complete vaporization inside the exchanger is avoided. In other words it is impossible to reach the drying point. The reason is that there will always be contaminants in process streams that do not They will evaporate. If the drying point occurs in any area of the exchanger these pollutants would be deposited in the surfaces of the heat exchanger so that the liquid that these originally contained dissolved or dispersed there would be missing. Now, if one of the exchangers in parallel receives significantly less liquid than expected then you can reach the drying point in this exchanger even if it is not I would have planned in the design of the plant. The result can be serious inlays and / or plugging problems in this exchanger followed by low heat transfer speed and the need for premature closure of the unit for cleaning The exchangers.

Otro ejemplo es el conjunto de equipos de refrigeración de aire en una unidad de hidroprocesamiento. Cuando el efluente se enfría, las sales de amonio tipo NH_{4}Cl y NH_{4}HS precipitarán y puede provocar corrosión grave y problemas de taponamiento. Por lo tanto, se añade agua de lavado para disolver estas sales. Sin embargo, la historia ha mostrado que la separación de la corriente de proceso incluyendo el agua de lavado a conjuntos de equipos de refrigeración conduce a una pobre distribución del agua de lavado y a problemas de corrosión y taponamiento en los conjuntos que reciben poca o ninguna agua de lavado.Another example is the set of equipment air cooling in a hydroprocessing unit. When the effluent is cooled, the ammonium salts type NH4Cl and NH4HS will precipitate and may cause severe corrosion and clogging problems Therefore, wash water is added to dissolve these salts. However, history has shown that the separation of the process stream including water from washing refrigeration equipment sets leads to a poor distribution of washing water and corrosion problems and plugging in the assemblies that receive little or no water from washed.

Para reactores químicosFor chemical reactors

Para los reactores químicos paralelos tales como los reactores de lecho por goteo en una unidad de hidroprocesamiento que consigan una relación idéntica de vapor a líquido en la entrada de cada reactor es de más alta importancia. En un reactor de hidroprocesamiento tal como un reactor de hidrocraqueo o tratamiento con hidrógeno donde los componentes de hidrocarburo reaccionan con hidrógeno en presencia de un catalizador sólido a una alimentación con una relación baja de vapor a líquido hacia un reactor conducirá a una presión parcial de hidrógeno más baja que de nuevo conducirá a una velocidad de reacción inferior, una velocidad de formación de coque mayor y una desactivación del catalizador. Incluso cortos periodos de funcionamiento con demasiada baja relación de vapor a líquido de la alimentación al reactor puede representar un daño grave a la carga cara de partículas de catalizador en los reactores.For parallel chemical reactors such as drip bed reactors in a unit of hydroprocessing that achieve an identical steam ratio at Liquid at the inlet of each reactor is of the highest importance. In a hydroprocessing reactor such as a reactor hydrocracking or hydrogen treatment where the components of hydrocarbon react with hydrogen in the presence of a catalyst  solid to a feed with a low vapor to liquid ratio towards a reactor will lead to a hydrogen partial pressure more low which will again lead to a lower reaction rate, a higher coke formation speed and a deactivation of the catalyst. Even short periods of operation with too low vapor to liquid ratio of the feed to reactor can represent serious damage to the face load of catalyst particles in the reactors.

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Descripción detalladaDetailed description

El separador de la presente invención puede diseñarse para ser manipulado a cualquier relación de separación requerida. La relación de separación se define como el flujo de masa total de una corriente de salida dividido entre el flujo de masa total de la corriente de entrada. Por ejemplo, la invención puede diseñarse para una separación del 50%/50% pero también para una separación de 5%/95%. Puesto que el separador de dos fases es un sistema abierto sin ninguna válvula de control y con poca caída de presión global, es la potencia hidráulica de los sistemas de flujo aguas abajo y no el separador mismo de dos fases el que marca la relación de separación. Cuando se diseña adecuadamente el separador se asegurará que la relación de vapor a líquido en cada una de las corriente de salida estén próximas a iguales incluso si la relación de separación se desvía de la que se diseñó el separador de dos fases. La razón se describe a continuación:The separator of the present invention can be designed to be manipulated to any separation relationship required The separation ratio is defined as mass flow total of an output current divided by mass flow Total input current. For example, the invention may be designed for a 50% / 50% separation but also for a 5% / 95% separation. Since the two phase separator is a open system without any control valve and with little drop of global pressure, is the hydraulic power of the flow systems downstream and not the two phase separator itself that marks the separation ratio. When the separator is properly designed ensure that the ratio of vapor to liquid in each of the output current are close to equal even if the ratio of separation deviates from the one that designed the separator two phases The reason is described below:

Es decir que un separador de corriente se ha diseñado para separar una corriente de entrada de dos fases en dos corrientes de salida con relaciones de separación de 30%/70% para el canal de succión A y B respectivamente. Dicho diseño normalmente representa aperturas de tamaños diferentes en los dos canales de succión y una diferente área de sección transversal de los dos canales de succión. Ahora durante algunos modos de funcionamiento la relación de separación podría ser de 40%/60% en lugar de 30%/70% para la que se diseñó el separador de dos fases. En dicho caso, fluye más vapor que el previsto originalmente a través de las aperturas en el lado del canal de succión A. La caída de presión del exterior respecto el interior del canal de succión A es por lo tanto más grande. En consecuencia, se recoge más líquido dentro del canal de succión. Menos vapor que el previsto originalmente fluye a través de las aperturas en el lado del canal de succión B debido a la relación de separación inferior para este canal de succión. La caída de presión del exterior respecto la del interior del canal de succión B es por lo tanto inferior. En consecuencia, se recoge menos líquido dentro del canal de succión. De esta manera, el diseño tiende a compensar la diferente relación de separación.That is to say that a current separator has been designed to separate a two-phase input current into two output currents with separation ratios of 30% / 70% for the suction channel A and B respectively. Said design normally represents openings of different sizes in the two channels of suction and a different cross-sectional area of the two suction channels. Now for some operating modes the separation ratio could be 40% / 60% instead of 30% / 70% for which the two phase separator was designed. In that case, more steam flows than originally intended through the openings on the side of the suction channel A. The pressure drop from the outside with respect to the inside of the suction channel A is therefore so much bigger Consequently, more liquid is collected inside the suction channel. Less steam than originally planned flows to through the openings on the side of the suction channel B due to The lower separation ratio for this suction channel. The pressure drop from outside with respect to the inside of the channel Suction B is therefore inferior. Consequently, less is collected liquid inside the suction channel. In this way, the design It tends to compensate for the different separation ratio.

Si la relación de separación para un canal de succión dado durante determinados modos de funcionamiento es superior al previsto entonces el flujo de vapor superior conducirá a un flujo de líquido superior. De forma similar, si la relación de separación de un canal de succión dado es inferior al previsto entonces el flujo de vapor inferior conducirá a un flujo de líquido inferior. El resultado es que la relación de vapor a líquido en la tubería de salida sólo se ve afectada por la relación de separación que ha cambiado en un pequeño grado.If the separation ratio for a channel of Suction given during certain modes of operation is higher than expected then the upper steam flow will lead to a superior liquid flow. Similarly, if the ratio of separation of a given suction channel is less than expected then the lower steam flow will lead to a liquid flow lower. The result is that the ratio of vapor to liquid in the outlet pipe is only affected by the separation ratio That has changed to a small degree.

Un primer ejemplo de la capacidad del separador de mantener idénticas las relaciones de vapor a líquido en las corrientes de salida se da en la Figura 4 que muestra un croquis de un flujo de proceso de un sistema de proceso con intercambiadores de calor paralelos, instrumentación y tuberías de caldera. La corriente fría de alimentación de dos fases 50 debe calentarse por intercambiador de calor con las corrientes calientes 58 y 65 y mediante la utilización de la caldera 61. Primero, se separa la corriente fría 50 en tres corrientes 52, 53 y 54 mediante la utilización del separador 51 de la presente invención. La corriente de salida 52 se hace pasar a través de la línea A que consiste en los laterales de la carcasa de los intercambiadores de calor de tuberías y carcasa 55a, 55b, 55c y 55d y el paso de tubería 67 de la caldera 61. La corriente de salida 53 se hace pasar a través de la línea B que consiste en los laterales de la carcasa de los intercambiadores de calor de tuberías y carcasa 56a, 56b, 56c y 56d y el paso de tubería 68 de la caldera 61. La corriente de salida 54 se hace pasar a través de la línea C que consiste en los laterales de tuberías del intercambiador de calor de tuberías y carcasa 57a, 57b y 57c y válvula de control 69. Las corrientes de salida 62, 63 y 60 de la línea A, B y C respectivamente se combinan en la corriente de producto 64. Los caudales de flujo de vapor y líquido diseñados y propiedades del separador 51 se dan en la tabla 1.A first example of the capacity of the separator of maintaining the vapor to liquid ratios identical in the Output currents are given in Figure 4 which shows a sketch of a process flow of a process system with exchangers of parallel heat, instrumentation and boiler pipes. The cold two-phase power supply 50 must be heated by heat exchanger with hot currents 58 and 65 and by using boiler 61. First, the cold stream 50 in three streams 52, 53 and 54 by the use of separator 51 of the present invention. The current output 52 is passed through line A which consists of the sides of the heat exchanger housing of pipes and casing 55a, 55b, 55c and 55d and pipe passage 67 of the boiler 61. The output current 53 is passed through the line B consisting of the sides of the housing of the pipe and shell heat exchangers 56a, 56b, 56c and 56d and the pipe passage 68 of the boiler 61. The output current 54 is passed through line C consisting of the sides of pipe heat exchanger pipes and casing 57a, 57b and 57c and control valve 69. Output currents 62, 63 and 60 of line A, B and C respectively combine in the stream of product 64. The designed steam and liquid flow rates and properties of separator 51 are given in table 1.

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TABLA 1TABLE 1 Caudales de vapor y líquido diseñados y propiedades del separador 51 en la Figura 4Steam and liquid flow rates designed and properties of separator 51 in Figure 4

1one

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El separador 51 se diseñó para una relación de separación de 40%/40%/20% en la línea A, B y C respectivamente. El objetivo era una relación idéntica de vapor a líquido de cada una de las corrientes de salida 52, 53 y 54. Cuando la relación de separación real es idéntica a la relación de separación diseñada de 40%/40%/20% la relación de vapor a líquido en las tres corrientes de salida 52, 53 y 54 estará próxima a la igualdad. Sin embargo, ocurrió que la caída de presión para un caudal dado fue 20% superior en la línea A de la prevista. La diferencia en la resistencia al flujo se debió a un diferente trazado de tuberías y un intercambiador ligeramente diferente y diseño de caldera para las dos líneas paralelas A y B. También, ocurrió que la caída de presión para un caudal dado fue 30% inferior en la línea C de la originalmente prevista. La baja resistencia al flujo de la línea C se debió a requisitos de flujo superiores controlados por la válvula de control 69. Debido a la diferente resistencia al flujo de los sistemas de flujo paralelos la relación de separación fue diferente de la esperada.The separator 51 was designed for a ratio of 40% / 40% / 20% separation on line A, B and C respectively. He objective was an identical vapor to liquid ratio of each of the output currents 52, 53 and 54. When the ratio of actual separation is identical to the designed separation ratio of 40% / 40% / 20% the ratio of vapor to liquid in the three streams Exit 52, 53 and 54 will be close to equality. But nevertheless, it happened that the pressure drop for a given flow rate was 20% higher on line A of the planned one. The difference in resistance to flow was due to a different pipe layout and a slightly different exchanger and boiler design for two parallel lines A and B. Also, it happened that the pressure drop  for a given flow rate it was 30% lower on line C of the originally planned. The low resistance to flow of the C line it was due to higher flow requirements controlled by the valve of control 69. Due to the different resistance to flow of the parallel flow systems the separation ratio was different than expected

Ahora, la diferencia en la relación de vapor a líquido en cada línea paralela provocada por la diferencia respecto la resistencia al flujo prevista de la línea A y línea C se evaluó durante 9 puntos de los caudales de vapor y líquido. Los puntos de caudales de vapor y líquido evaluado y los resultados se muestran en la tabla 2. Los flujos de vapor y líquido corresponden a 50%, 100% y 200% de los caudales diseñados de vapor y líquido respectivamente. Los resultados de la evaluación tales como \DeltaP a través del separador, \DeltaP a través de las tres líneas, la relación volumétrica de vapor a líquido para las corrientes 52, 53 y 54 y la %DVLR también se muestran en la Tabla 2. El tanto por ciento de la diferencia en la relación vapor a líquido (%DVLR) se define como:Now, the difference in steam ratio to liquid in each parallel line caused by the difference from the expected flow resistance of line A and line C was evaluated during 9 points of the flow of steam and liquid. The points of steam and liquid flow rates evaluated and the results are shown in Table 2. Vapor and liquid flows correspond to 50%, 100% and 200% of the designed steam and liquid flow rates respectively. Evaluation results such as ΔP through the separator, ΔP through the three lines, the volumetric ratio of vapor to liquid for currents 52, 53 and 54 and% DVLR are also shown in the Table 2. The percentage of the difference in the steam to Liquid (% DVLR) is defined as:

Ecuación (2)Equation (2)

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Donde VL_{i}, y VL_{feed} son la relación de vapor a líquido volumétrico de la corriente de salida "i" y la corriente de alimentación "feed" de entrada respectivamente, y donde "Nsplit" (número de separaciones) es el número de corrientes de salida del separador.Where VL_ {i}, and VL_ {feed} are the relationship of volumetric liquid vapor of the output stream "i" and the feed current "input" respectively, and where "Nsplit" (number of separations) is the number of output currents of the separator.

Tal y como se muestra en la Tabla 2 el diseño del separador dado muestra un rendimiento excelente respecto un muy amplio margen de caudales de vapor y líquido incluso cuando la resistencia al flujo de los sistemas aguas abajo son diferentes a los diseñados originalmente.As shown in Table 2, the design of the given separator shows excellent performance over a very wide range of steam and liquid flow rates even when the flow resistance of downstream systems are different from The originally designed.

La relación de vapor a líquido varía de 1,3 a 21,5 y la caída de presión de las líneas varía de 1,3 bares a 20,9 bares. La media %DVLR debida al 20% superior de resistencia al flujo de la línea A y al 30% inferior de resistencia al flujo de la línea B es tan baja como un 2,97%.The vapor to liquid ratio varies from 1.3 to 21.5 and the pressure drop of the lines varies from 1.3 bar to 20.9 pubs. The average% DVLR due to the top 20% flow resistance of line A and at 30% lower resistance to line flow B is as low as 2.97%.

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TABLA 2TABLE 2 Rendimiento del separador 51 con resistencia al flujo diferente a la esperada de sistemas aguas abajoPerformance of separator 51 with flow resistance different than expected downstream systems

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El rendimiento del separador se ve afectado por las tolerancias mecánicas durante la fabricación e instalación del separador. LA evaluación relativa de los canales de succión y del área de flujo de las aperturas en los canales de succión afecta especialmente al rendimiento.The performance of the separator is affected by the mechanical tolerances during the manufacture and installation of the separator. THE relative evaluation of the suction channels and the flow area of the openings in the suction channels affects especially to performance.

Un segundo ejemplo de una aplicación del separador de la presente invención se muestra en el diagrama de flujo de proceso en la figura 5. Un reactor de lecho por goteo 75 situado con 190 m^{3} de partículas de catalizador es demasiado pequeño para producir el producto deseado al caudal deseado. Por lo tanto, 90 m^{3} de volumen de catalizador adicional deben añadirse. En lugar de añadir el nuevo volumen de catalizador en serie con el reactor existente se instala un nuevo reactor 74 en paralelo con el reactor existente 75. Se utiliza el separador 71 de la presente invención para separar la corriente de alimentación de dos fases 70 en dos corrientes de salida 72 y 73 que se alimentan a los reactores 75 y 74 respectivamente. La relación de separación es 32%/68% al reactor 74 y 75 respectivamente. Aguas abajo de los reactores, la corriente de salida 76 del reactor 74 se combina con la corriente de salida 77 del reactor 75 dentro de la corriente de producto 78. Se intenta que los canales de succión en el separador 71 estén al mismo nivel pero en este ejemplo el canal de succión A que corresponde a la corriente 72 se eleva 10 mm por encima de la del canal de succión B que corresponde a la corriente 73. También el área de flujo de las aperturas en el canal de succión A es 2% mayor a la deseada y el área de flujo de las aperturas en el canal de succión B es 2% inferior a la deseada. Tanto la diferencia de nivel de los canales de succión como la diferencia en el área de flujo de las aperturas aumentará la relación de vapor a líquido de la corriente 72 respecto a la corriente 73.A second example of an application of separator of the present invention is shown in the diagram of process flow in Figure 5. A drip bed reactor 75 located with 190 m3 of catalyst particles is too much Small to produce the desired product at the desired flow rate. For the therefore, 90 m3 of additional catalyst volume should be added Instead of adding the new catalyst volume in series with the existing reactor a new reactor 74 is installed in parallel to the existing reactor 75. The separator 71 of the the present invention to separate the feed current from two phases 70 in two output currents 72 and 73 that are fed to reactors 75 and 74 respectively. The separation ratio is 32% / 68% to reactor 74 and 75 respectively. Downstream of the reactors, the output current 76 of the reactor 74 is combined with the output current 77 of the reactor 75 within the current of product 78. The suction channels in the separator are attempted 71 are at the same level but in this example the suction channel A corresponding to the current 72 rises 10 mm above the of suction channel B corresponding to current 73. Also The flow area of the openings in the suction channel A is 2% greater than desired and the flow area of the openings in the channel Suction B is 2% lower than desired. Both the difference of level of the suction channels as the difference in the area of opening flow will increase the vapor to liquid ratio of the current 72 with respect to the current 73.

El separador 71 se ha diseñado para caudales de vapor y líquido y con las propiedades dadas en la tabla 3.The separator 71 is designed for flow rates of vapor and liquid and with the properties given in table 3.

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TABLA 3TABLE 3 Caudales diseñados de vapor y líquido y propiedades para el separador de la figura 5Designed steam and liquid flow rates and properties for the separator of figure 5

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Ahora la diferencia en la relación de vapor a líquido, %DVLR, tal y como se ha definido en la ecuación (2) debida a la fabricación mencionada más arriba y a las tolerancias de instalación se evalúa para un amplio margen de condiciones de funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento evaluadas se dan en la Tabla 4 y se corresponden al 50%, 100% y 200% de caudales diseñados de vapor y líquido respectivamente. Los resultados de la evaluación tales como \DeltaP a través del separador, \DeltaP a través de los reactores, la relación volumétrica de vapor a líquido para las corrientes 72 y 73 y la %DVLR también se dan en la Tabla 4.Now the difference in steam ratio to liquid,% DVLR, as defined in equation (2) due to the manufacturing mentioned above and to the tolerances of installation is evaluated for a wide range of conditions of functioning. The operating conditions evaluated are given in Table 4 and correspond to 50%, 100% and 200% of flows designed steam and liquid respectively. The results of the evaluation such as ΔP through the separator, ΔP a through the reactors, the volumetric ratio of vapor to liquid for currents 72 and 73 and% DVLR are also given in the Table Four.

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TABLA 4TABLE 4 Rendimiento del separador con el caso de la peor fabricación y tolerancias de instalaciónSeparator performance with the worst case manufacturing and installation tolerances

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Como puede verse de la Tabla 4, se consiguen rendimientos de separación excelentes sobre un margen muy amplio de caudales de vapor y líquido incluso con el peor caso de fabricación y tolerancias de instalación.As can be seen from Table 4, they are achieved excellent separation yields over a very wide range of steam and liquid flow rates even with the worst manufacturing case and installation tolerances.

Para los dos ejemplos de la Figura 4 y 5, el separador se diseñó para producir corrientes de salida con relaciones idénticas de vapor a líquido. El separador de corriente también puede diseñarse para producir corrientes de salida de relaciones diferentes de vapor a líquido. Por ejemplo, el separador podría diseñarse para separar una corriente de entrada de dos fases en tres corrientes de salida con relaciones de separación de 20%/20%/60% y con relaciones volumétricas de vapor a líquido de 10/12/20. Sin embargo, en la mayoría de aplicaciones industriales es deseable en las corrientes de salida separadores de corriente de dos fases con relación idéntica de vapor a líquido.For the two examples in Figure 4 and 5, the separator was designed to produce output currents with identical vapor to liquid ratios. The current separator It can also be designed to produce output currents from different ratios of vapor to liquid. For example, the separator could be designed to separate a two phase input current in three output currents with separation ratios of 20% / 20% / 60% and with volumetric ratios of steam to liquid of 12/10/20. However, in most industrial applications it is desirable in the current separators current separators of two phases with identical vapor to liquid ratio.

La separación de vapor y líquido en el separador de la presente invención no necesariamente debe ser tan buena como en un separador de fases tradicional. Es suficiente que la parte de masa del líquido se separe del vapor. Se distribuirán gotas de líquido más pequeñas que pasan con el vapor hacia los canales de succión también aunque se distribuya eventualmente el vapor. Por lo tanto, la separación del separador de corriente de dos fases puede diseñarse para velocidades superiores de vapor lineal y de esta manera menor área de sección transversal respecto la de los separadores de fase tradicionales. También, el tiempo de retraso del líquido requerido es significativamente inferior para la separación con el separador de corriente de dos fases que para una separación tradicional con instrumentación como la que se muestra en la Figura 2. Los separadores tradicionales con instrumentación tienen un tiempo de retraso del líquido de 5-20 minutos para permitir durante el tiempo de respuesta para el sistema de control de nivel y para permitir a los operarios realizar acciones manuales en caso de fallo del sistema de control automático. Para el separador de corriente de dos fases se fija más o menos instantáneamente y principalmente se fija por la carga de vapor. Por lo tanto, el tiempo de retraso del líquido en la separación con el separador de corriente de dos fases puede ser tan pequeño como 5 segundos. El resultado total es que la separación con el separador de corriente de dos fases es muy compacto comparado con las separaciones de fase tradicionales utilizadas en la industria de proceso. Como ejemplo, se compara el tamaño y coste del recipiente de presión del separador 51 de la Figura 4 diseñado para los caudales de vapor y líquido y propiedades en la Tabla 1 con el tamaño y coste del recipiente de presión de una separación de fase convencional como la mostrada en la Figura 2. La separación de fases convencional también se diseña para los flujos de vapor y líquido y propiedades de la Tabla 1. Los resultados se dan en la Tabla 5.The separation of steam and liquid in the separator of the present invention should not necessarily be as good as in a traditional phase separator. It is enough that the part of Liquid mass separates from steam. Drops of smaller liquid that pass with steam into the channels of suction also even if the steam is eventually distributed. For the Thus, the separation of the two-phase current separator can be designed for higher linear steam speeds and of this way smaller cross-sectional area than the traditional phase separators. Also, the delay time of required liquid is significantly lower for separation with the two phase current separator that stops a separation Traditional instrumentation like the one shown in Figure 2. Traditional instrumentation dividers have a liquid delay time of 5-20 minutes to allow during the response time for the control system level and to allow operators to perform manual actions in case of failure of the automatic control system. For him Two phase current separator is set more or less Instantly and mainly fixed by the steam load. By therefore, the delay time of the liquid in the separation with the Two phase current separator can be as small as 5 seconds. The total result is that the separation with the separator Two-phase current is very compact compared to traditional phase separations used in the industry process. As an example, the size and cost of the container is compared pressure gauge 51 of Figure 4 designed for steam and liquid flow rates and properties in Table 1 with the size and cost of the pressure vessel of a phase separation conventional as shown in Figure 2. Phase separation Conventional is also designed for vapor and liquid flows and properties of Table 1. The results are given in Table 5.

TABLA 5TABLE 5 Comparación del tamaño y coste del recipiente de presión de un separador y de una separación convencionalComparison of the size and cost of the container pressure of a separator and a separation conventional

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El coste dado en la Tabla 5 es el coste del recipiente más elementos internos como los canales de succión. El coste de instalación incluyendo cimentación, edificación, aislamiento, sistemas de tuberías e instrumentación etc. no está incluido. El coste de la instalación total generalmente es 3 a 4 veces el coste del equipo dado en la Tabla 5. Como puede observarse de la Tabla 5, el separador de la presente invención representa un opción de bajo coste y compacto con respecto a la utilización de una separación de fases convencional.The cost given in Table 5 is the cost of Container plus internal elements such as suction channels. He installation cost including foundation, building, insulation, piping systems and instrumentation etc. no this included. The total installation cost is usually 3 to 4 times the cost of the equipment given in Table 5. As can be seen of Table 5, the separator of the present invention represents a low cost and compact option regarding the use of a conventional phase separation.

Las Figuras 3A, 3B, 3C, 6A, 6B, 6C, 7A, 7B y 8 representan estructuras alternativas del separador de la presente invención. Las figuras se representan sólo para ejemplificar la invención y alternativas. Estas no tienen la intención de limitar el alcance de los conceptos descritos en la invención o servir como gráficos de trabajo. Estas no deben construirse como límites de capacidad del alcance del concepto inventivo de la invención. Las dimensiones relativas mostradas en los dibujos no deben considerarse iguales o proporcionales a las realizaciones comerciales.Figures 3A, 3B, 3C, 6A, 6B, 6C, 7A, 7B and 8 represent alternative structures of the separator of the present invention. The figures are represented only to exemplify the invention and alternatives. These are not intended to limit the scope of the concepts described in the invention or serve as work graphics. These should not be constructed as limits of capacity of the scope of the inventive concept of the invention. The relative dimensions shown in the drawings should not be considered equal or proportional to commercial achievements.

A continuación se hará referencia a las figuras de las realizaciones de la presente invención. El separador 30 mostrado en la figura 3A, 3B y 3C es un separador para la separación de una corriente de entrada 41 en dos corrientes de salida 42 y 43. El separador 30 consiste en un recipiente 31 con una tubería de entrada 32 y dos tuberías de salida 44 y 45. La tubería de entrada 32 está conecta a la pared del recipiente 31 con una junta hermética del fluido. El extremo inferior de la tubería 32 está abierto para permitir que la corriente de entrada 42 entre en el recipiente 31. Debajo de la tubería de entrada 32 hay una placa de choque de flujo 33 con paredes laterales 40. La placa de choque de flujo 33 y las paredes laterales 40 forman un canal de flujo que primero dividen la corriente de entrada 41 en dos corrientes y, entonces, dirigen estas dos corrientes hacia la pared cilíndrica del recipiente 31. Se sitúan dos canales de succión verticales 34 y 35 en el recipiente 31. Cada canal de succión consiste en una tubería circular con extremos superior e inferior abiertos. El extremo inferior del canal de succión está sumergido en el líquido 39. El extremo superior o de salida del canal de succión 34 está conectado a la tubería de salida 44 y el extremo superior o de salida del canal de succión 35 está conectado a la tubería de salida 45 para formar dos canales de flujo fuera del recipiente 31. Las juntas herméticas del fluido están provistas entre las paredes del recipiente 31 y las tuberías de salida 44 y 45. El canal de succión 34 está provisto de aperturas 37 en los laterales de la tubería y el canal de succión 35 está provisto de aperturas 36 en el lado de la tubería.Reference will now be made to the figures of the embodiments of the present invention. The separator 30 shown in Figure 3A, 3B and 3C is a separator for separation of an input current 41 in two output currents 42 and 43. The separator 30 consists of a container 31 with a pipe of inlet 32 and two outlet pipes 44 and 45. The inlet pipe 32 is connected to the wall of the container 31 with a gasket fluid tightness. The lower end of the pipe 32 is open to allow input current 42 to enter the container 31. Under the inlet pipe 32 there is a plate of flow shock 33 with side walls 40. The shock plate of flow 33 and side walls 40 form a flow channel that first divide the input current 41 into two currents and, then, they direct these two currents towards the cylindrical wall of the container 31. Two vertical suction channels 34 and 35 in the container 31. Each suction channel consists of a Circular pipe with open upper and lower ends. He lower end of the suction channel is submerged in the liquid 39. The upper or outlet end of the suction channel 34 is connected to outlet pipe 44 and the upper end or of suction channel outlet 35 is connected to the pipeline outlet 45 to form two flow channels out of the container 31. The fluid tight seals are provided between the walls of the container 31 and the outlet pipes 44 and 45. The channel of suction 34 is provided with openings 37 on the sides of the pipe and suction channel 35 is provided with openings 36 in The side of the pipe.

A continuación durante el funcionamiento, la corriente de entrada de dos fases 41 entra al recipiente 31 a través de la tubería 32. El chorro de dos fases golpea la placa de choque de flujo 33 que frena la elevada velocidad de la corriente y dirige la corriente hacia las paredes cilíndricas del recipiente 31. Dentro del recipiente 31 la fase líquida 39 se separa de la fase vapor 38. La fase líquida se recoge en la zona de recogida de fase pesada en el fondo del recipiente mientras la fase vapor se encuentra en la zona de recogida de fase ligera en la parte superior del recipiente. A continuación, el vapor 38 fluye a través de la fracción de las aperturas 36 y 37 en los laterales de los canales de succión que están más arriba de la superficie del líquido. El flujo a través de las aperturas tiene una caída de presión desde fuera del canal de succión hacia el interior del canal de succión y, por lo tanto, el líquido se levanta dentro del canal de succión. El líquido 39 fluye a través de los extremos abiertos inferiores de los canales de succión 34 y 35 y a través de la fracción de las aperturas 36 y 37 que están debajo de la superficie del líquido en el recipiente 31. El líquido se mezcla con el vapor en los canales de succión y la mezcla de las dos fases fluye hacia arriba por el interior de los canales de succión hacia las salidas de los mismos y fuera del recipiente 31 a través de las tuberías de salida 44 y 45.Then during operation, the two-phase input current 41 enters container 31 a through the pipe 32. The two-phase jet hits the plate flow shock 33 that slows the high velocity of the current and directs the current to the cylindrical walls of the container 31. Inside the container 31 the liquid phase 39 is separated from the phase steam 38. The liquid phase is collected in the phase collection zone Weighed at the bottom of the container while the vapor phase is located in the light phase collection zone in the part container top. Next, steam 38 flows through of the fraction of openings 36 and 37 on the sides of the suction channels that are above the surface of the liquid. The flow through the openings has a drop of pressure from outside the suction channel into the suction channel and, therefore, the liquid rises inside the suction channel. Liquid 39 flows through the ends lower openings of suction channels 34 and 35 and through the fraction of openings 36 and 37 that are below the surface of the liquid in the container 31. The liquid is mixed with the steam in the suction channels and the mixing of the two phases flows upwards through the inside of the suction channels towards the exits thereof and out of the container 31 through the outlet pipes 44 and 45.

Preferiblemente, la entrada de alimentación se sitúa simétricamente entre los canales de succión tal y como se indica en la figura 3A. Esto representará la menor área de sección transversal requerida del recipiente para la separación de vapor/líquido y también distribuirá pequeñas gotas de líquido que están en la vía de vapor más uniformemente. Preferiblemente, el separador está diseñado de manera que la corriente de entrada de alimentación choque o impacta las placas y paredes tal y como se muestra en las Figuras 3B y 3C. Cuando la corriente de alimentación de entrada choca las placas y paredes, el líquido tiende a separarse de la fase vapor y también se evita que el chorro de entrada de elevada velocidad alcance la superficie líquida en el recipiente lo que podría representar una reentrada del líquido y la formación de olas.Preferably, the power input is symmetrically positioned between the suction channels as indicated in figure 3A. This will represent the smallest section area required cross section of the vessel for separation of vapor / liquid and will also distribute small drops of liquid that They are in the vapor path more evenly. Preferably, the separator is designed so that the input current of feed shock or impact the plates and walls as shown in Figures 3B and 3C. When the power supply inlet collides the plates and walls, the liquid tends to separate of the vapor phase and the inlet jet is also prevented from high speed reach the liquid surface in the container what which could represent a reentry of the liquid and the formation of waves.

El área total de las aperturas en los canales de succión se selecciona para obtener el nivel de líquido deseado en el recipiente. Una mayor área de las aperturas conlleva una menor caída de presión del vapor y, por lo tanto, un mayor nivel de líquido, de manera que la pequeña caída de presión está relacionada con la altura vertical que el líquido debe alzarse. A la inversa, un área más pequeña conlleva un nivel de líquido menor. El área de las aperturas en cada canal de succión puede utilizarse para establecer la relación de vapor a líquido de la corriente de salida de dicho canal de succión. Si el área de las aperturas en una canal de succión A se aumenta en relación al área de las aperturas en otro canal de succión B, entonces, la relación de vapor a líquido de la corriente de salida del canal de succión A aumenta en relación a la relación de vapor a líquido del canal de succión B. El área de sección transversal y la forma de cada canal de succión también afecta el nivel de líquido en el recipiente y la relación de vapor a líquido de cada corriente de salida.The total area of the openings in the channels of suction is selected to obtain the desired liquid level in the recipient. A larger area of openings leads to a smaller vapor pressure drop and, therefore, a higher level of liquid, so that the small pressure drop is related With the vertical height that the liquid should rise. The other way, a smaller area leads to a lower liquid level. The area of the openings in each suction channel can be used to establish the vapor to liquid ratio of the output stream of said suction channel. If the area of the openings in a channel of suction A is increased in relation to the area of the openings in another suction channel B, then, the vapor to liquid ratio of the output current of the suction channel A increases in relation to to the vapor to liquid ratio of the suction channel B. The area of cross section and the shape of each suction channel also affects the level of liquid in the container and the ratio of steam to liquid of each output stream.

Las aperturas en los canales de succión mostradas en la Figura 3A son agujeros circulares. Sin embargo, estas aperturas también pueden ser ranuras verticales o tener otras formas como forma de V, triangular, rectangular, poligonal, elipsoidal, etc.. El área de las aperturas no necesariamente necesita ser uniformemente distribuida sobre todo la altura del canal de succión. Por ejemplo, un canal de succión puede tener un área más pequeña de las aperturas cerca del extremo de fondo y un área más grande de las aperturas cerca del extremo de cabeza.The openings in the suction channels shown in Figure 3A are circular holes. But nevertheless, these openings can also be vertical slots or have other V-shaped, triangular, rectangular, polygonal shapes, ellipsoidal, etc. The openings area does not necessarily it needs to be uniformly distributed over the entire height of the suction channel. For example, a suction channel can have a smaller area of the openings near the bottom end and a largest area of openings near the head end.

Los canales de succión mostrados en la Figura 3A y 3B tienen secciones transversales circulares pero los canales de succión también pueden tener muchas otras formas de sección transversal tales como triangular, rectangular, elipsoidal, poligonal, etc. También el área de sección transversal de los canales de succión puede variar a lo largo de la longitud del canal de succión.The suction channels shown in Figure 3A and 3B have circular cross sections but the channels of suction can also have many other section shapes transverse such as triangular, rectangular, ellipsoidal, polygonal, etc. Also the cross-sectional area of the suction channels may vary along the length of the channel suction

Los extremos de cola de los canales de succión mostrados en la Figura 3A están abiertos para el flujo del fluido. Sin embargo, en muchos casos el rendimiento de separación mejorado puede conseguirse si los extremos de cola de los canales de succión están cerrados y, por lo tanto, todo el líquido debe pasar a través de las aperturas en los laterales de los canales de succión que están debajo de la superficie del líquido.The tail ends of the suction channels shown in Figure 3A are open for fluid flow. However, in many cases the improved separation performance can be achieved if the tail ends of the suction channels they are closed and, therefore, all the liquid must pass through of the openings on the sides of the suction channels that They are below the surface of the liquid.

Los canales de succión del separador mostrado en la Figura 3A y 3B son verticales. Sin embargo, los canales de succión no necesitan estar completamente verticales. Es suficiente con que el canal de succión tenga una componente vertical o, en otras palabras, que el líquido se obligue por el canal de succión a fluir hacia arriba por delante de las aperturas para la entrada de vapor antes de alcanzar la salida del canal de succión principal dentro de una de las tuberías de salida 44 y 45.The separator suction channels shown in Figure 3A and 3B are vertical. However, the channels of Suction need not be completely vertical. It's enough so that the suction channel has a vertical component or, in other words, that the liquid is forced through the suction channel to flow up in front of the openings for the entrance of steam before reaching the main suction channel outlet inside one of the outlet pipes 44 and 45.

El recipiente 31 del separador en la Figura 3A, 3B y 3C es un recipiente cilíndrico horizontal con cabeza elipsoidal. Sin embargo, el separador o recipiente de la presente invención puede tener cualquier forma y orientación. Otros ejemplos de formas de recipiente y orientaciones son recipientes cilíndricos verticales, recipientes esféricos, recipientes con forma de caja con secciones transversales rectangulares, etc.The container 31 of the separator in Figure 3A, 3B and 3C is a horizontal cylindrical container with head ellipsoidal However, the separator or container of the present Invention can have any form and orientation. Other examples of container shapes and orientations are cylindrical containers vertical, spherical containers, box-shaped containers with rectangular cross sections, etc.

Las corrientes de entrada y salida entran y salen a través de la pared de cabeza del recipiente 31 en la Figura 4. Sin embargo, las corrientes de entrada y salida pueden entrar a través de otras paredes tales como las paredes de fondo o laterales.The input and output currents enter and they exit through the head wall of the container 31 in the Figure 4. However, the input and output currents can enter through other walls such as the back walls or lateral.

Ejemplos de variaciones de la presente invención se ilustran en el separador mostrado en la Figura 6A, 6B y 6C. El separador 80 consiste en un recipiente cilíndrico vertical 81. El separador tiene una corriente de entrada 88 que entra vía tubería 87 a través de la pared lateral del recipiente 81. Aguas abajo de esta entrada se sitúa una placa de impacto vertical 86. El separador tiene tres corrientes de salida 91, 92 y 85. La corriente de salida 91 fluye vía la tubería de salida 99 a través de la pared superior del recipiente 31. La tubería de salida 99 está conectada a una forma estanca al canal de succión 82. El canal de succión 82 tiene una sección transversal circular y se estrecha de manera que el área de sección transversal del canal disminuye hacia abajo. El canal de succión 82 está provisto de cuatro ranuras verticales 94. El canal de succión 82 está abierto para que el líquido fluya al extremo de cola. La corriente de salida 92 fluye vía la tubería de salida 98 a través de la pared lateral del recipiente 31. La tubería de salida 98 está conectada a una forma estanca al canal de succión 83 utilizando una curva de 90º 97. El canal de succión 83 tiene una sección transversal cuadrada. El canal de succión 83 está provisto con cuatro ranuras con forma de V 93. El canal de succión 83 está abierto para que el líquido fluya al extremo de cola. La corriente de salida 85 fluye a través de la tubería 100 a través de la pared de fondo del recipiente 31. La tubería de salida 100 está conectada a una forma estanca al canal de succión 84 utilizando una curva de 180º 96. El canal de succión 84 tiene una sección transversal circular y está provista de aperturas cuadradas 95. El canal de succión 84 está cerrado al flujo de líquido en el extremo de cola y, por lo tanto, todo el líquido debe fluir a través de las aperturas cuadradas 95.Examples of variations of the present invention they are illustrated in the separator shown in Figure 6A, 6B and 6C. He separator 80 consists of a vertical cylindrical container 81. The separator has an input current 88 that enters via pipe 87 through the side wall of vessel 81. Downstream of this entrance is placed a vertical impact plate 86. The separator has three output currents 91, 92 and 85. The current outlet 91 flows via outlet pipe 99 through the wall top of container 31. Outlet pipe 99 is connected to a tight form to the suction channel 82. The suction channel 82 it has a circular cross section and narrows so that The cross-sectional area of the channel decreases downwards. He suction channel 82 is provided with four vertical slots 94. The suction channel 82 is open for the liquid to flow to the tail end The output current 92 flows via the pipeline exit 98 through the side wall of the container 31. The pipe output 98 is connected in a sealed manner to the suction channel 83 using a 90º 97 curve. Suction channel 83 has a square cross section. Suction channel 83 is provided with four V-shaped slots 93. Suction channel 83 is open for the liquid to flow to the tail end. The current outlet 85 flows through the pipe 100 through the wall bottom of container 31. Outlet pipe 100 is connected to a tight form to the suction channel 84 using a curve of 180º 96. Suction channel 84 has a cross section circular and is provided with 95 square openings. The channel of suction 84 is closed to the flow of liquid at the tail end and, therefore, all the liquid must flow through the square openings 95.

Durante el funcionamiento la corriente de entrada de dos fases 88 entra al recipiente 81 a través de la tubería 87. El chorro de dos fases choca la placa de impacto 86 que frena la elevada velocidad de la corriente y conlleva en cierto grado a la separación de las fases. Dentro del recipiente 81, la fase líquida 90 se separa de la fase vapor 89. La fase líquida se recoge en el fondo del recipiente mientras la fase vapor está en la parte superior del recipiente. A continuación, el vapor 89 fluye a través de las aperturas 93, 94 y 95 en los laterales de los canales de succión 83, 82 y 84 respectivamente. El flujo de vapor a través de las aperturas provoca una caída de presión desde el exterior del canal de succión hasta el interior del canal de succión y, por lo tanto, el líquido se levanta dentro del canal de succión. El líquido 90 fluye a través de los extremos abiertos inferiores de los canales de succión 82 y 83 y a través dela fracción de las aperturas 93, 94 y 95 que están debajo de la superficie de líquido del recipiente 81. El líquido se mezcla con el vapor en los canales de succión y la mezcla de dos fases fluye dentro de los canales de succión y sale del recipiente 81 a través de las tuberías de salida 98, 99 y 100.During operation the current of two-phase inlet 88 enters container 81 through the pipe 87. The two-phase jet hits the impact plate 86 which slows the high speed of the current and entails in a certain way degree to phase separation. Inside the container 81, the liquid phase 90 is separated from vapor phase 89. The liquid phase is collects at the bottom of the container while the vapor phase is in the top of the container. Next, steam 89 flows to through openings 93, 94 and 95 on the sides of the channels suction 83, 82 and 84 respectively. Steam flow through of the openings causes a pressure drop from outside the suction channel to the inside of the suction channel and, therefore Thus, the liquid rises inside the suction channel. The liquid 90 flows through the lower open ends of the suction channels 82 and 83 and through the opening fraction 93, 94 and 95 that are below the liquid surface of the vessel 81. The liquid is mixed with the steam in the channels of suction and the two-phase mixture flows into the channels of suction and out of the container 81 through the outlet pipes 98, 99 and 100.

El rendimiento de separación de la presente invención se cuantifica como %DVLR tal y como se ha definido en la ecuación (2) se reduce en las aplicaciones con relación elevada de vapor a líquido. En aplicaciones con elevada relación de vapor a líquido, el rendimiento de la presente invención puede mejorar significativamente utilizando elementos internos dentro de los canales de succión para aumentar la caída de presión en el flujo de dos fases dentro del canal de succión. Uno de los ejemplos de dichos elementos internos para aumentar la caída de presión es la utilización de uno o más orificios en el canal de succión y para mejorar el rendimiento de la separación. Además, la utilización de elementos internos dentro del canal de succión tiene un efecto en el modelo del flujo de dos fases en el canal de succión. Por ejemplo, la utilización de orificios tiende a eliminar el flujo con estancamiento no deseado cuando el líquido se estanca y el vapor guardado periódicamente fluye en el canal de succión. La mayor mejora en el rendimiento de separación por el uso de elementos internos en el canal de succión se consigue en aplicaciones con una elevada relación de vapor a líquido pero también se consigue alguna mejora en aplicaciones con baja relación de vapor a líquido. Por ejemplo, los separadores 51 y 71 de la figura 4 y 5 respectivamente incluían elementos internos en los canales de succión para mejorar el rendimiento de separación.The separation performance of the present invention is quantified as% DVLR as defined in the Equation (2) is reduced in applications with a high ratio of vapor to liquid. In applications with high steam ratio a liquid, the performance of the present invention can improve significantly using internal elements within suction channels to increase the pressure drop in the flow of Two phases inside the suction channel. One of the examples of sayings internal elements to increase the pressure drop is the use of one or more holes in the suction channel and for improve separation performance. In addition, the use of internal elements within the suction channel has an effect on the two-phase flow model in the suction channel. By For example, the use of holes tends to eliminate the flow with unwanted stagnation when liquid stagnates and vapor Saved periodically flows into the suction channel. The biggest improvement in separation performance due to the use of elements internal in the suction channel is achieved in applications with a high vapor to liquid ratio but some are also achieved improvement in applications with low vapor to liquid ratio. By example, separators 51 and 71 of Figure 4 and 5 respectively included internal elements in the suction channels to improve separation performance.

Todos los separadores 30, 51, 71 y 80 en la Figura 3A, 3B, 3C, 4, 5, 6A, 6B y 6C tienen su propio separador o recipiente. Sin embargo, la presente invención puede utilizarse como una parte integras de otros equipos de proceso tales como, por ejemplo, intercambiadores de calor de tuberías y carcasas y reactores químicos.All separators 30, 51, 71 and 80 in the Figure 3A, 3B, 3C, 4, 5, 6A, 6B and 6C have their own separator or container. However, the present invention can be used as an integral part of other process equipment such as, by example, pipe and shell heat exchangers and chemical reactors

La figura 7A y 7B muestra un ejemplo de un separador de la presente invención que es una parte integral de un reactor químico de lecho por goteo 110. La Figura 7A muestra la parte de fondo de este reactor de lecho por goteo. Las partículas de catalizador 103 se cargan dentro de la carcasa de presión cilíndrica 101 con cabezas hemisféricas 102. El catalizador está soportado por una rejilla o tamiz de soporte del catalizador 104. La rejilla o tamiz de soporte del catalizador está diseñada de manera que las partículas de catalizador no puedan moverse a través del tamiz pero sí el vapor y el líquido. Debajo de la rejilla o tamiz de soporte del catalizador se sitúan dos canales de succión verticales 107. Cada canal de succión está provisto de ocho ranuras 108. Los canales de succión también están provistos de elementos internos para aumentar la caída de presión del canal de succión. Estos elementos internos consisten en cuatro orificios 109, 110, 111 y 112 para cada canal de succión. Cada canal de succión 107 está conectado a una boquilla de salida 105 de forma estanca utilizando canales 106 con curvas.Figure 7A and 7B shows an example of a separator of the present invention which is an integral part of a chemical drip bed reactor 110. Figure 7A shows the bottom part of this drip bed reactor. The particles of catalyst 103 are loaded into the pressure housing cylindrical 101 with hemispherical heads 102. The catalyst is supported by a grid or catalyst support screen 104. The catalyst support grid or sieve is designed in so that the catalyst particles cannot move through of the sieve but the vapor and the liquid. Under the rack or catalyst support sieve two suction channels are placed vertical 107. Each suction channel is provided with eight slots 108. Suction channels are also provided with elements internal to increase the pressure drop of the suction channel. These internal elements consist of four holes 109, 110, 111 and 112 for each suction channel. Each suction channel 107 is connected to an outlet nozzle 105 tightly using 106 channels with curves.

Durante el funcionamiento el vapor y el líquido fluyen en este momento hacia abajo a través del lecho de partículas de catalizador 103 y a través de la rejilla o tamiz de soporte del catalizador 104. Debajo de la rejilla o tamiz de soporte del catalizador 104 hay un espacio abierto donde la fase líquida 113 se separa de la fase vapor 114. La fase líquida 113 se recoge en el fondo del reactor. A continuación, el vapor 114 fluye a través de la parte pequeña de las ranuras 108 que están por encima de la superficie del líquido. El flujo a través de las ranuras provoca una caída de presión desde el exterior del canal de succión hacia el interior del canal de succión y, por lo tanto, el líquido se levanta dentro del canal de succión. El líquido 113 fluye a través de la abertura de los orificios inferiores 112 y a través de la parte pequeña de las ranuras 108 que están debajo de la superficie del líquido. El líquido se mezcla con el vapor en el canal de succión y fluye a través del canal de succión y los orificios y sale del reactor 110 a través de las boquillas 105.During operation steam and liquid they flow down this moment through the bed of particles of catalyst 103 and through the support grid or sieve of the catalyst 104. Under the support grid or sieve of the catalyst 104 there is an open space where liquid phase 113 is separates from the vapor phase 114. The liquid phase 113 is collected in the bottom of the reactor. Next, steam 114 flows through the small part of the slots 108 that are above the liquid surface. The flow through the grooves causes a pressure drop from the outside of the suction channel to the  inside the suction channel and therefore the liquid is lifts inside the suction channel. Liquid 113 flows through of the opening of the lower holes 112 and through the small part of the slots 108 that are below the surface of the liquid The liquid mixes with the steam in the channel suction and flows through the suction channel and the holes and exits the reactor 110 through the nozzles 105.

La Figura 8 muestra un ejemplo de un separador según la presente invención que es una parte integral de un intercambiador de calor de tuberías y carcasa 120. El intercambiador de calor de tuberías y carcasa consiste en:Figure 8 shows an example of a separator according to the present invention which is an integral part of a pipe and shell heat exchanger 120. The exchanger Pipe and shell heat consists of:

\bullet?
Una cabeza 122 con una placa de cubierta 128, una boquilla de entrada lateral de tubería 129 y una boquilla de salida lateral de tubería 130.A head 122 with a plate cover 128, a side pipe inlet nozzle 129 and a side pipe outlet nozzle 130.

\bullet?
Una carcasa 121 con una boquilla de entrada 131 y dos boquillas de salida 125.A housing 121 with a nozzle input 131 and two outlet nozzles 125.

\bullet?
Un conjunto de tuberías en forma de U que consiste en tuberías en forma de U 124, una placa tubular 135 y trece deflectores de flujo 132.A set of shaped pipes of U consisting of U-shaped pipes 124, a tubular plate 135 and thirteen flow deflectors 132.

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La longitud de la carcasa 121 se ha incrementado ligeramente comparada con los diseños normales de intercambiadores de calor para tener espacio para un separador de dos fases según la presente invención en el lado de la carcasa aguas abajo del último deflector de flujo y aguas abajo de las curvas de 180º de las tuberías en forma de U 124. El separador consiste, esencialmente, en dos canales de succión verticales 126 con agujeros 127 en las paredes. El extremo de cola de los canales de succión 127 están abiertos y disponibles para el flujo de fluido.The length of the housing 121 has been increased slightly compared to normal exchanger designs of heat to have space for a two-phase separator according to the present invention on the housing side downstream of the last flow deflector and downstream of the 180º curves of the U-shaped pipes 124. The separator consists essentially of two vertical suction channels 126 with holes 127 in the walls. The tail end of the suction channels 127 are open and available for fluid flow.

Durante el funcionamiento el fluido lateral de la tubería entra al intercambiador a través de la boquilla 129 y se dirige a través y por el interior de las tuberías en forma de U y sale del intercambiador a través de la boquilla 130. El fluido lateral de la carcasa entra al intercambiador a través de la boquilla 131 y puede ser una corriente de una única fase o de dos fases. Además del la transferencia de calor, puede tener lugar en el intercambiador condensación o vaporización. El fluido lateral de la carcasa fluye por la parte exterior de las tuberías en forma de U. Los deflectores de flujo 132 generan diferentes secciones de flujo transversal donde el fluido lateral de la carcasa se fuerza a fluir a través en dirección perpendicular a las tuberías. Después de pasar el último deflector de flujo, la corriente de dos fases entra al espacio de separación donde el líquido 133 se separa del vapor 134. La fase líquida 133 se recoge en la cola de la carcasa 121. A continuación, el vapor 134 fluye a través de la fracción de agujeros 127 que están más arriba de la superficie del líquido. El vapor fluye a través de estos agujeros provocando una caída de presión desde el exterior del canal de succión hacia el interior del canal de succión y, por lo tanto, el líquido se levanta hacia arriba en el canal de succión. El líquido 133 fluye a través del extremo de cola abierto de los canales de succión 126 y a través de la parte pequeña de los agujeros 127 que están más abajo de la superficie del líquido. El líquido se mezcla con el vapor en el canal de succión y fluye a través del canal de succión y sale del intercambiador 120 a través de las boquilla 125.During operation the lateral fluid of the pipe enters the exchanger through the nozzle 129 and is directs through and inside the U-shaped pipes and exits the exchanger through the nozzle 130. The fluid side of the housing enters the exchanger through the nozzle 131 and can be a single phase or two current phases In addition to heat transfer, it can take place in the condenser or vaporization exchanger. The lateral fluid of the housing flows through the outside of the pipes in the form of U. Flow deflectors 132 generate different sections of transverse flow where the lateral fluid of the housing is forced to flow through perpendicular to the pipes. After of passing the last flow baffle, the two-phase current enters the separation space where the liquid 133 separates from the steam 134. Liquid phase 133 is collected in the tail of the housing 121. Next, steam 134 flows through the fraction of holes 127 that are above the surface of the liquid. He steam flows through these holes causing a fall of pressure from the outside of the suction channel inwards from the suction channel and, therefore, the liquid rises towards up in the suction channel. Liquid 133 flows through the open tail end of suction channels 126 and through the small part of holes 127 that are below the liquid surface. The liquid mixes with the steam in the suction channel and flows through the suction channel and leaves the exchanger 120 through nozzle 125.

En los ejemplos dados en las Figuras 4 y 5 se reparte una corriente de entrada de dos fases a sistemas de tuberías aguas abajo en paralelo y equipo de proceso. Sin embargo, la presente invención también puede utilizarse dentro del equipo de proceso para distribuir el vapor y el líquido uniformemente hacia los pasos paralelos en el equipo. Un ejemplo es la utilización de la presente invención en el colector de entrada.In the examples given in Figures 4 and 5, distributes a two-phase input current to systems of parallel downstream pipes and process equipment. But nevertheless, the present invention can also be used within the equipment of process to distribute steam and liquid evenly towards the parallel steps in the team. An example is the use of the present invention in the inlet manifold.

En todos los ejemplos de la invención dados aquí sólo hay un canal de succión conectado a cada tubería de salida desde el separador. Sin embargo, puede utilizarse más de un canal de succión por corriente de salida. Si se utiliza más de un canal de succión por corriente de salida, entonces, los canales de succión conectados a una corriente de salida no necesariamente necesitaran ser idénticos. Por ejemplo, un separador diseñado para la separación de una corriente de entrada de dos fases en dos corrientes de salida puede tener un total de cinco canales de succión de tamaños diferentes con tres canales de succión todos conectados a una primera corriente de salida y los dos canales de succión restantes conectados a la segunda corriente de salida. En algunos casos, la utilización de canales de succión con tamaños diferentes para la misma corriente de salida puede conducir a un rendimiento en la separación mejorado.In all the examples of the invention given here there is only one suction channel connected to each outlet pipe from the separator. However, more than one channel of suction by output current. If more than one channel is used suction by output current, then, the suction channels connected to an output current will not necessarily need Be identical For example, a separator designed for the separation of a two-phase input current into two output currents can have a total of five channels of suction of different sizes with three suction channels all connected to a first output current and the two channels of remaining suction connected to the second output current. In some cases, the use of suction channels with sizes different for the same output current can lead to a Improved separation performance.

En todos los ejemplos de aplicaciones según la invención dados aquí sólo hay una corriente de entrada al separador. Sin embargo, pueden utilizarse más de una corriente de entrada al recipiente de separación del separador. También pueden utilizarse entradas de una única fase que transfieren sólo vapor o sólo líquido.In all examples of applications according to invention given here there is only one input current to the separator. However, more than one current of inlet to separator separator vessel. They can also used single phase inputs that transfer only steam or liquid only

Además de la capacidad de separación de una mezcla vapor-líquido de dos fases, el separador de la presente invención también puede utilizarse para separar una mezcla de dos fases de líquidos inmiscibles tales como una fase líquida de hidrocarburos y una fase líquida acuosa en dos o más corrientes de salida con la relación aceite a agua deseada en cada corriente de salida.In addition to the separation capacity of a two-phase vapor-liquid mixture, the separator the present invention can also be used to separate a mixing of two phases of immiscible liquids such as one phase hydrocarbon liquid and an aqueous liquid phase in two or more output currents with the desired oil to water ratio in each output current

En términos generales puede destacarse en la presente invención lo siguiente:In general terms, it can be highlighted in the Present invention the following:

La invención se refiere a un dispositivo de separación para la separación o división de una corriente de entrada de dos fases que consiste en una fase ligera y una fase pesada en dos o más corrientes de salida con la relación de fase ligera a pesada deseada en cada corriente de salida. El dispositivo de separación consiste en un recipiente o contenedor de separación con una o más entradas. En el recipiente tiene lugar la separación parcial o completa de las fases ligera y pesada. El recipiente se proporciona con al menos dos canales de succión huecos con un extremo inferior y un extremo superior abierto.The invention relates to a device of separation for separation or division of a current of two phase input consisting of a light phase and a phase weighed in two or more output currents with the phase relationship Light to heavy desired at each output current. The device separation consists of a container or separation container With one or more entries. Separation takes place in the container partial or complete of the light and heavy phases. The container is provides with at least two hollow suction channels with a lower end and an open upper end.

Se proporcionan aperturas en el lateral de cada canal de sección en por lo menos un nivel entre los extremos inferiores y superiores. El extremo inferior del canal de succión está sumergido en la fase pesada mientras que el extremo abierto superior del canal de succión está en la fase ligera y conectado de manera estanca por canales de flujo a sistemas aguas abajo.Openings are provided on the side of each section channel at least one level between the ends lower and upper. The lower end of the suction channel is submerged in the heavy phase while the open end upper suction channel is in the light and connected phase of waterproof way through flow channels to downstream systems.

Los canales de succión deben tener una componente vertical de manera que durante el funcionamiento por lo menos una parte del área de las aperturas esté nivelada por encima del nivel de la interfase. Durante el funcionamiento la fase ligera fluye a través de la parte del área de las aperturas que está más arriba del nivel de la interfase y de esta manera se crea una caída de presión del exterior que incide en el canal de succión. Debido a dicha caída de presión la fase pesada se levanta hacia arriba en el canal de succión a través de cualquier extremo abierto inferior y a través de cualquier apertura que esté situada en niveles por debajo del nivel de la interfase. En el canal de succión, la fase pesada se mezcla con la fase ligera. La corriente de dos fases fluye a través del canal de succión y a través de dichos canales de flujo a sistemas aguas abajo.The suction channels must have a vertical component so that during operation so less a part of the opening area is level above of the interface level. During operation the light phase flows through the part of the area of the openings that is most above the interface level and in this way a fall is created of outside pressure that affects the suction channel. Because said pressure drop the heavy phase rises upward in the suction channel through any open bottom end and to through any opening that is located at levels below of the interface level. In the suction channel, the heavy phase is Mix with the light phase. The two phase current flows through of the suction channel and through said flow channels to downstream systems.

Pueden utilizarse elementos internos o restricciones de flujo dentro de los canales de succión para aumentar la caída de presión y modificar el régimen de flujo de dos fases en el canal de succión.Internal elements can be used or flow restrictions within the suction channels to increase the pressure drop and modify the flow rate of two phases in the suction channel.

Los elementos internos pueden ser orificios con aberturas de flujo circular.The internal elements can be holes with circular flow openings.

El extremo de cola del canal de succión puede estar cerrado y toda la fase pesada debe fluir a través de las aperturas en el lateral de los canales de succión que están situadas por debajo del nivel de la interfase.The tail end of the suction channel can be closed and the entire heavy phase must flow through the openings on the side of the suction channels that are located below the interface level.

El recipiente o contenedor puede ser una parte integrada de otro equipo de proceso utilizado para otros fines tales como llevar a cabo reacciones químicas o intercambio de calor además de la finalidad de separación de una corriente.The container or container can be a part integrated from other process equipment used for other purposes such as carrying out chemical reactions or heat exchange In addition to the purpose of separating a current.

Dichos sistemas aguas abajo pueden ser pasos de flujo en paralelo en la misma parte del equipo que el separador esté integrado.These downstream systems can be steps of parallel flow in the same part of the equipment as the separator be integrated

Dichos sistemas aguas abajo pueden ser sistema de proceso que consisten en tuberías, instrumentación y equipo.These downstream systems can be system of process consisting of pipes, instrumentation and equipment.

Los canales de succión pueden tener secciones transversales circulares.Suction channels can have sections circular cross sections.

Las aperturas en el lateral de los canales de succión pueden ser agujeros circulares o ranuras rectangulares.The openings on the side of the channels Suction can be circular holes or rectangular grooves.

Preferiblemente, la altura vertical de la cola del canal de succión a la apertura más elevada está entre 100 mm y 1500 mm.Preferably, the vertical height of the tail of the suction channel at the highest opening is between 100 mm and 1500 mm

Preferiblemente, la velocidad de flujo de dos fases en el extremo superior de los canales de succión está entre
0,5 m/s y 15 m/s durante por lo menos una fase de funcionamiento.
Preferably, the two phase flow rate at the upper end of the suction channels is between
0.5 m / s and 15 m / s for at least one phase of operation.

Pueden estar conectados uno o más canales de succión a cada sistema aguas abajo.One or more channels of suction to each downstream system.

Ventajosamente, el dispositivo puede utilizarse para separar una mezcla de vapor/líquido de dos fases a intercambiadores de calor en paralelo.Advantageously, the device can be used to separate a two-phase vapor / liquid mixture to heat exchangers in parallel.

Ventajosamente, el dispositivo puede utilizarse para separar una mezcla de vapor/líquido de dos fases a tuberías de caldera en paralelo.Advantageously, the device can be used to separate a two-phase vapor / liquid mixture to pipes of parallel boiler.

Ventajosamente, el dispositivo puede utilizarse para separar una mezcla de vapor/líquido de dos fases a reactores químicos en paralelo.Advantageously, the device can be used to separate a two-phase vapor / liquid mixture to reactors Chemicals in parallel.

Ventajosamente, el dispositivo puede utilizarse para separar una mezcla de vapor/líquido de dos fases a equipos de refrigeración en paralelo.Advantageously, the device can be used to separate a two-phase vapor / liquid mixture to equipment parallel cooling

Ventajosamente, el dispositivo puede utilizarse para distribuir el vapor y el líquido a tuberías o canales de intercambio de calor en paralelo en un intercambiador de calor de dos fases o equipo de refrigeración.Advantageously, the device can be used to distribute steam and liquid to pipes or channels of heat exchange in parallel in a heat exchanger of Two phases or refrigeration equipment.

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Referencias citadas en la descripciónReferences cited in the description

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.This list of references cited by the applicant is intended solely to help the reader and not It is part of the European patent document. Although it has been put maximum care in its realization, errors cannot be excluded or omissions and the EPO declines any responsibility in this respect.

Documentos de patente citados en la descripciónPatent documents cited in the description

\bullet US 5190105 A [0007]US 5190105 A [0007]

\bullet US 4396063 A [0009]US 4396063 A [0009]

\bullet US 4824614 A [0010]US 4824614 A [0010]

\bullet US 5810032 A [0010] [0011]US 5810032 A [0010] [0011]

\bullet JP 62059397 A [0012]JP 62059397 A [0012]

\bullet US 4528919 A [0012]US 4528919 A [0012]

\bullet US 4512368 A [0012]US 4512368 A [0012]

\bullet US 4516986 A [0017]US 4516986 A [0017]

\bullet US 4800921 A [0018]US 4800921 A [0018]

\bullet US 4574837 A [0019]US 4574837 A [0019]

\bullet US 4574827 A [0020]US 4574827 A [0020]

\bullet US 5437299 A [0020]US 5437299 A [0020]

\bullet US 5059226 A [0021]US 5059226 A [0021]

\bullet EP 0003202 B1 [0022]EP 0003202 B1 [0022]

\bullet US 4293025 A [0025]US 4293025 A [0025]

\bullet US 4662391 A [0026]US 4662391 A [0026]

\bullet JP 03113251 A [0026]JP 03113251 A [0026]

\bullet JP 02197768 A [0026]JP 02197768 A [0026]

\bullet US 5250104 A [0027]US 5250104 A [0027]

Documentos que no son patentes citados en la descripciónDocuments that are not patents cited in the description

\bullet MR. OVID BAKER. How to size process piping for two-phase flow. Hydrocarbon Processing, October 1969, 105-116 [0011]MR. OVID BAKER How to size process piping for two-phase flow. Hydrocarbon Processing , October 1969 , 105-116 [0011]

Claims (21)

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1. Dispositivo (30,80,110,120) de separación de una corriente para separar una o más corrientes de entrada de dos fases (41,88) que consiste en un fluido de fase ligera y un fluido de fase pesada, por ejemplo una mezcla vapor/líquido de dos fases, en dos o más corrientes de salida de dos fases (42,43; 91,92; 129) con la relación deseada de fase ligera respecto fase pesada en cada corriente de salida, comprendiendo el dispositivo:1. Device (30,80,110,120) for separating a current to separate one or more input currents from two phases (41.88) consisting of a light phase fluid and a fluid heavy phase, for example a two-phase vapor / liquid mixture, in two or more two-phase output currents (42.43; 91.92; 129) with the desired ratio of light phase to heavy phase in each output current, the device comprising: - un recipiente o contenedor de separación de fases (31; 81; 101,102; 121) que comprende:- a container or separation container of phases (31; 81; 101,102; 121) comprising:
--
una o más entradas de corriente de entrada (32,87,119) para dicha corriente de entrada (41,88),one or plus input current inputs (32,87,119) for said input current (41.88),
--
una zona de recogida de la fase pesada (39,90,113,133), ya heavy phase collection zone (39,90,113,133), and
--
una zona de recogida de la fase ligera (38,89,114,134) a un nivel superior al de dicha zona de recogida de la fase pesada (39,90,113,133), ya Light phase collection zone (38,89,114,134) at one level greater than that of said heavy phase collection zone (39,90,113,133), and
- dos o más canales o conductos (85) de succión (34,35; 82,84,87; 106; 126), por lo menos uno para cada una de dichas corrientes de salida (42,43; 91,92; 125), comprendiendo cada canal o conducto de succión:- two or more channels or suction ducts (85) (34.35; 82.84.87; 106; 126), at least one for each of said output currents (42.43; 91.92; 125), each comprising suction channel or duct:
--
por lo menos una entrada de la fase pesada en comunicación con la zona de recogida de dicha fase pesada (39,90,113,133),for the minus one heavy phase input in communication with the zone of collection of said heavy phase (39,90,113,133),
--
por lo menos una entrada de la fase ligera en comunicación con la zona de recogida de dicha fase ligera (38,89,114,134) y situada en un nivel superior al de dicha por lo menos una entrada de fase pesada, yfor the minus one light phase input in communication with the zone of collection of said light phase (38,89,114,134) and located at a level greater than that of at least one heavy phase input, Y
--
por lo menos una salida de corriente de salida (44,45; 98,99; 105,125) para comunicar con los conductos de flujo de corriente de salida aguas abajo del dispositivo,for the minus one output current output (44.45; 98.99; 105.125) for communicate with the outflow streams of water outlets down the device,
estando situada dicha por lo menos una entrada de la fase ligera entre dicha por lo menos una entrada de la fase pesada y dicha por lo menos una salida de corriente de salida (44,45; 98,99; 105; 125).being located said at least an entry of the light phase between said at least one input of the heavy phase and said at least one current output of output (44.45; 98.99; 105; 125).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde un conducto de succión (34,35; 82,83,84; 106; 126) comprende un elemento tubular alargado definido por una pared que tiene una o más aperturas (36,37; 93,94; 95; 108; 127) en su interior, siendo dicho elemento tubular por ejemplo una tubería o un conducto con una sección transversal circular o rectangular.2. Device according to claim 1, wherein a suction duct (34.35; 82.83.84; 106; 126) comprises a elongated tubular element defined by a wall that has one or more openings (36.37; 93.94; 95; 108; 127) inside, being said tubular element for example a pipe or a conduit with a circular or rectangular cross section. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, donde el extremo inferior de dicho elemento tubular está abierto.3. Device according to claim 2, wherein the lower end of said tubular element is open. 4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, donde la forma de dichas una o más aperturas (36,37; 93,94,95; 108; 127) se selecciona entre el un grupo de formas que comprende las formas circular, elíptica, ovalada, rectangular y triangular.4. Device according to claim 2 or 3, where the form of said one or more openings (36.37; 93.94.95; 108; 127) is selected from the group of forms comprising the Circular, elliptical, oval, rectangular and triangular shapes. 5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una entrada de fase ligera y una entrada de fase pesada están constituidas por una única apertura (93,94; 108) que tiene una extensión vertical apreciable, preferiblemente una ranura que se extiende en la dirección longitudinal de dicho conducto de succión.5. Device according to any of the previous claims, wherein a light phase input and a heavy phase input consist of a single opening (93.94; 108) which has an appreciable vertical extent, preferably a groove that extends in the direction longitudinal of said suction duct. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, donde la anchura de dicha ranura (93) aumenta en la dirección hacia dicha salida de corriente de salida.6. Device according to claim 5, wherein the width of said slot (93) increases in the direction towards said output current output. 7. Dispositivo según la reivindicación 5, donde dicha anchura de dicha ranura (94,108) es sustancialmente constante.7. Device according to claim 5, wherein said width of said slot (94,108) is substantially constant. 8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de restricción de flujo (109,
110,111) están dispuestos dentro de dichos conductos de succión (106) para aumentar la caída de presión en dicha fase ligera a través de una entrada de fase ligera.
8. Device according to any of the preceding claims, wherein the flow restriction means (109,
110,111) are disposed within said suction ducts (106) to increase the pressure drop in said light phase through a light phase inlet.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, donde dichos medios de restricción de flujo (109,110,111) comprenden una placa transversal con uno o más orificios ahí tal que el flujo se obliga a pasar por el conducto de succión (106) a dichos uno o más orificios.9. Device according to claim 8, wherein said flow restriction means (109,110,111) comprise a cross plate with one or more holes there such that the flow is forces one or more to pass through the suction line (106) holes 10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de impacto del flujo (33) se proporcionan adyacentes a dicha entrada de corriente de entrada (32) de tal manera que dicha corriente de entrada (41) impacta dichos medios de impacto del flujo (33).10. Device according to any of the previous claims, wherein the flow impact means (33) are provided adjacent to said current input of input (32) such that said input current (41) impacts said flow impact means (33). 11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la distancia vertical entre la parte más baja de dichas una o más entradas de fase pesada y la parte más alta de dichas una o más entradas de fase ligera es por lo menos de aproximadamente 100 mm y todavía más aproximadamente 1500 mm, preferiblemente entre 400 mm y 600 mm, todavía más preferiblemente aproximadamente 500 mm.11. Device according to any of the previous claims, wherein the vertical distance between the lower part of said one or more heavy phase inputs and the highest part of said one or more light phase inputs is by at least about 100 mm and even more about 1500 mm, preferably between 400 mm and 600 mm, even more preferably about 500 mm.
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12. Instalación de procesamiento que comprende un equipo para llevar a cabo un procedimiento físico o químico utilizando una corriente de dos fases y un dispositivo de separación de una corriente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, estando dicho dispositivo interconectado a una entrada o una salida de dicho equipo.12. Processing facility comprising a team to carry out a physical or chemical procedure using a two phase current and a separation device of a current according to any one of claims 1 to 10, said device being interconnected to an input or an output of said team. 13. Instalación según la reivindicación 12 donde dicho equipo comprende una caldera (61) que comprende un conjunto de conductos de caldera (62,63) conectados a dichas salidas de corriente de salida (52,53).13. Installation according to claim 12 wherein said equipment comprises a boiler (61) comprising an assembly of boiler ducts (62.63) connected to said outlets of output current (52.53). 14. Instalación según la reivindicación 12, donde dicho equipo comprende intercambiadores de calor en paralelo (55,56,57) conectados a dichas salidas de flujo de salida (52,53,54).14. Installation according to claim 12, where said equipment comprises heat exchangers in parallel (55,56,57) connected to said output flow outputs (52.53.54). 15. Instalación según la reivindicación 12, donde dicho equipo comprende reactores químicos en paralelo (74,75) conectados a dichas salidas de corriente de salida (72,73).15. Installation according to claim 12, where said equipment comprises chemical reactors in parallel (74.75) connected to said output current outputs (72.73). 16. Instalación según la reivindicación 12, donde dicho equipo comprende refrigeradores de aire conectados a dichas salidas de corriente de salida.16. Installation according to claim 12, where said equipment comprises air coolers connected to said output current outputs. 17. Reactor de dos fases, tal como por ejemplo un reactor de lecho por goteo (110) o un reactor catalítico, que comprende un dispositivo de separación de una corriente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.17. Two phase reactor, such as for example a drip bed reactor (110) or a catalytic reactor, which it comprises a device for separating a current according to any of claims 1 to 10. 18. Reactor según la reivindicación 17 que también comprende una carcasa exterior (101,102), donde dicho recipiente de separación de dichas fases está situado dentro de dicha carcasa de reactor.18. Reactor according to claim 17 which it also comprises an outer shell (101,102), where said separation vessel of said phases is located within said reactor housing. 19. Intercambiador de calor que comprende un dispositivo de separación de una corriente según cualquiera de las reivindicaciones 1-10.19. Heat exchanger comprising a device for separating a current according to any of the claims 1-10. 20. Intercambiador de calor según la reivindicación 19 que comprende además una carcasa exterior, donde dicho recipiente de separación de dichas fases está situado dentro de dicha carcasa del intercambiador de calor.20. Heat exchanger according to claim 19 further comprising an outer shell, wherein said separation vessel of said phases is located inside of said heat exchanger housing. 21. Procedimiento de separación de una o más corrientes de entrada de dos fases (41,88) que consiste en un fluido de fase ligera y un fluido de fase pesada, por ejemplo una mezcla vapor/líquido de dos fases, en dos o más corrientes de salida de dos fases (42,43; 91,92; 125) a la relación deseada de fase ligera respecto fase pesada en cada corriente de salida, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:21. Separation procedure of one or more two-phase input currents (41.88) consisting of a fluid light phase and a heavy phase fluid, for example a mixture two-phase vapor / liquid, in two or more output streams of two phases (42.43; 91.92; 125) at the desired light phase ratio regarding heavy phase in each output current, comprising the Procedure the following stages:
--
por lo menos la separación parcial de la corriente de entrada (91,88) en una parte de fase pesada situada en una zona de fase pesada (39,90,113,133) debajo de una superficie límite de inter-fase y en una parte de fase ligera situada en una zona de fase ligera (38,89,114,134) encima de dicha superficie límite de inter-fase, yfor the minus the partial separation of the input current (91.88) in a heavy phase part located in a heavy phase zone (39,90,113,133) below a boundary area of inter-phase and in a light phase part located in a light phase zone (38,89,114,134) above said surface inter-phase limit, and
--
el mezclado del fluido de fase pesada de dicha parte de fase pesada con el fluido de fase ligera de dicha parte de fase ligera en dos o más sitios en dicha zona de fase ligera para formar dichas dos o más corrientes de salida de dos fases (42,43; 91,92; 125).he mixing the heavy phase fluid of said heavy phase part with the light phase fluid of said light phase part in two or more sites in said light phase zone to form said two or more two-phase output currents (42.43; 91.92; 125).
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