IT202100008297A1 - Dispositivo e metodo di separazione per coalescenza - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO E METODO DI SEPARAZIONE PER COALESCENZA
Campo tecnico
La presente invenzione ? relativa ad un dispositivo ed un metodo di separazione per coalescenza per un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?.
Arte Nota
Il problema della separazione di due fasi parzialmente immiscibili presenti in un fluido ? noto da anni e diverse tecnologie sono state approntate per realizzare dispositivi e metodi che possano garantire una efficace separazione tra le due fasi presenti in un fluido. Il problema ? sentito in diversi settori tecnologici come, ad esempio, nel business dell?oil & gas oppure del water management dove la presenza di fluidi contenenti acqua e idrocarburi o olii in genere rappresenta un punto di attenzione. Durante le operazioni di perforazione per l?estrazione di idrocarburi, la produzione di acqua contaminata ? un fenomeno intrinseco inevitabile che ? quindi necessario risolvere per garantire un trattamento delle acque estratte che rispetti le normative locali vigenti. Spesso le acque contaminate contengono idrocarburi, gas, solidi sospesi, radionuclidi ed altri elementi chimici nocivi. Il fenomeno della produzione di acqua durante l?estrazione di idrocarburi ? rilevante in quanto rappresentava, fino a pochi anni fa, il maggiore volume di liquido prodotto durante le operazioni di estrazione raggiungendo fino a tre volte il volume dell?idrocarburo estratto; oggi, mediante nuove tecnologie di perforazione ed estrazione il volume di acqua prodotta si ? ridotto a circa due volte rispetto a quello dell?idrocarburo estratto. ? dunque evidente che il trattamento e la depurazione di questi grandi volumi di acqua contaminata rappresenti una necessit? importante a cui diverse tecnologie hanno cercato di dare risposta. Per le installazioni offshore questa necessit? diventa imperativa in quanto i vincoli relativi a pesi ed ingombri di impianti di trattamento acque sono limitati e la richiesta di dispositivi compatti, leggeri ed efficienti ? sempre pi? pressante.
In particolare, per la rimozione di olii o idrocarburi presenti nell?acqua, diverse strategie di gestione e trattamento dell?acqua sono ad oggi disponibili come, ad esempio, il riciclo e la reiniezione mentre altri sistemi si concentrano sullo scarico e smaltimento. Per gli impianti offshore, ad esempio, lo smaltimento a mare dell?acqua prodotta ? la metodologia pi?? comune; per lo scarico di acque oleose a mare devono essere rispettati severi parametri legislativi volti a non creare impatti negativi sull?ecosistema, ecco quindi che sistemi di separazione dell?olio dall?acqua diventano fondamentali sia per la loro efficacia che per il loro ingombro e peso.
Le soluzioni tecnologiche ad oggi disponibili per la rimozione di olii da acque contaminate o, pi? genericamente, per la separazione di due fasi di differente densit? specifica o gravit? presenti in un fluido si possono classificare in tre gruppi: separazione per gravit? (ad esempio API skimmers, idrocicloni e separatori), separazione per filtrazione (filtri a carboni attivi, filtri a sabbia o filtri oleofilici, idrofili o idrofobici), separazione per coalescenza (dispositivi con maglie intrecciate, piastre corrugate o lastre coalescenti). La separazione per coalescenza, che rappresenta il metodo alla base anche della presente invenzione, ? normalmente effettuata con apparecchiature molto voluminose spesso a sviluppo orizzontale ed accoppiate generalmente a idrocicloni o sistemi a gravit?. Questi dispositivi risultano evidentemente poco appetibili per applicazioni offshore o per aggiornamento di impianti esistenti nei quali non ? disponibile sufficiente spazio per l?installazione di ulteriori voluminosi dispositivi. Altre soluzioni per coalescenza si affidano a piastre, reti metalliche o cartucce coalescenti disposte in serie o in parallelo; tali soluzioni non riescono a garantire un flusso costante del fluido con evidenti impatti sull?efficienza del sistema che spesso non raggiunge i requisiti minimi di separazione imposti dalle normative vigenti.
Tutti i dispositivi noti nell?arte richiedono manutenzione frequente e hanno durata limitata nel tempo con conseguente innalzamento dei costi operativi per il loro esercizio.
Scopo della presente invenzione
Scopo della presente invenzione ? realizzare un dispositivo che superi gli inconvenienti dell?arte nota, consentendo la separazione di due fasi parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit? in maniera pi? efficace rispetto ai sistemi noti nell?arte, garantendo minori ingombri del dispositivo e maggiore versatilit? di utilizzo legata alla compattezza e leggerezza del dispositivo.
Descrizione generale dell?invenzione
Secondo la presente invenzione si ? realizzato un dispositivo separatore 1 a coalescenza per un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il dispositivo comprendente:
- un corpo cilindrico 10 cavo provvisto, ad una estremit?, di un?apertura 11 definente l?ingresso del fluido;
- una pluralit? di lamine 20 coalescenti a geometria assialsimmetrica ad asse A coincidente con quello del corpo cilindrico cavo, ciascuna delle lamine 20 coalescenti comprendendo una porzione centrale 21 circolare piana provvista di un?apertura passante 22 ed una porzione periferica 23 tronco-conica con base maggiore disposta verso la l?apertura 11 del corpo cilindrico e base minore coincidente con la periferia della porzione centrale 21;
le lamine 20 coalescenti essendo disposte parallelamente le une rispetto alle altre e distanziate tra loro a formare dei canali 40 di passaggio per il fluido, la porzione centrale 21 circolare piana di ogni lamina 20 coalescente essendo almeno parzialmente protrudente rispetto alla superficie interna del corpo cilindrico 10 cavo in maniera da intercettare una porzione di fluido che scorre all?interno del corpo cilindrico 10 cavo e deviarlo radialmente all?interno dei canali 40 di passaggio verso le porzioni periferiche 23 troncoconiche, come di seguito descritto.
? altres? oggetto della presente invenzione un metodo di separazione per coalescenza che devia il fluido comprendente le fasi almeno parzialmente immiscibili da una direzione longitudinale a direzioni radiali con flusso distribuito circonferenzialmente.
Breve descrizione delle Figure
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
- la figura 1 ? una porzione di vista tridimensionale schematica del dispositivo a lamine coalescenti;
- le figure 2 e 3 sono sezioni di viste tridimensionali del dispositivo a lamine coalescenti in cui sono visibili due lamine coalescenti contigue a mostrare nel dettaglio lo sviluppo del canale di passaggio con l?andamento del flusso del fluido, il bordo ricurvo di raccolta della fase coalescente e del condotto di evacuazione;
- la figura 4 ? una sezione longitudinale del dispositivo a lamine coalescenti che mostra la disposizione delle varie lamine;
- la figura 5 ? una porzione di vista tridimensionale schematica del dispositivo a piatti ?J?;
- le figure 6 e 7 sono sezioni di viste tridimensionali del dispositivo a piatti ?J? in cui sono visibili due membrane coalescenti contigue a mostrare nel dettaglio lo sviluppo del canale di passaggio con l?andamento del flusso del fluido, il bordo ricurvo di raccolta della fase coalescente e del condotto di evacuazione;
- la figura 8 ? una sezione longitudinale del dispositivo a membrane ?J? che mostra la disposizione delle varie membrane.
- la figura 9 ? una sezione longitudinale del dispositivo a lamine coalescenti impegnato in un condotto di scarico Descrizione dettagliata dell?invenzione
Con riferimento alle figure 1-4, la presente invenzione ? relativa ad un dispositivo separatore 1 a coalescenza comprendente una pluralit? di lamine 20 coalescenti aventi una geometria assialsimmetrica con asse A di simmetria coincidente con quello di un corpo cilindrico 10 cavo. Il corpo cilindrico 10 cavo ? provvisto, ad una estremit?, di un?apertura 11 che definisce l?ingresso del fluido al dispositivo 1. Ogni lamina 20 coalescente comprende una porzione centrale 21 circolare piana provvista di un?apertura passante 22 ed una porzione periferica 23 tronco-conica con base maggiore disposta verso la l?apertura 11 del corpo cilindrico. Le lamine 20 sono disposte parallelamente le une rispetto alle altre e distanziate tra loro a formare dei canali 40 di passaggio per il fluido. Ogni porzione centrale 21 piana protrude almeno parzialmente rispetto alla superficie interna del corpo cilindrico 10 cavo in maniera da intercettare una porzione di fluido che scorre all?interno del corpo cilindrico 10 cavo convogliandola verso i canali 40 di passaggio.
Il cuore della presente invenzione risiede nel fatto che le porzioni di fluido intercettate nel corpo cilindrico 10 cavo mediante le porzioni centrali 21 vengono deviate in modo da cambiare la direzione del flusso da parallela all?asse longitudinale del corpo cilindrico a sostanzialmente radiale rispetto al medesimo asse. Tale deviazione porta il fluido ad allontanarsi circonferenzialmente dall?asse del corpo cilindrico 10 cavo; successivamente a questa prima variazione di direzione, le porzioni di fluido subiscono una ulteriore deviazione dovuta alle porzioni periferiche 23 tronco-coniche. Le variazioni di direzione del flusso inducono sulle fasi immiscibili in esso contenute delle accelerazioni e quindi delle forze dipendenti dalle propriet? fisiche delle differenti fasi inducendo quindi una separazione anche per effetti di carattere inerziale. In ogni canale 40 di passaggio si realizza inoltre un rallentamento significativo della porzione di fluido in esso transitante poich? le sezioni di passaggio circonferenziali a forma anulare che il fluido successivamente attraversa nel suo percorso radiale verso l?uscita del dispositivo 1 sono di area via via crescente. La combinazione dell?effetto inerziale indotto dalle deviazioni imposte al fluido trattato attraverso i canali 40 di passaggio e del rallentamento sul percorso radiale di uscita del fluido massimizzano l?efficacia della separazione e coalescenza delle fasi immiscibili comprese nel suddetto fluido. La diminuzione della velocit? del fluido ne accresce il tempo di residenza aumentando quindi l?efficacia di separazione. Inoltre, il rallentamento del fluido nei canali 40 di passaggio riduce il rischio di trascinamento e di intrappolamento della fase separata (ad esempio l?olio rispetto all?acqua) portando ad una efficienza complessiva di depurazione del fluido molto maggiore rispetto a quella dei sistemi dell?arte nota. La velocit? del fluido all?ingresso di ogni canale 40 di passaggio ? minore di 1 m/s, preferibilmente ? minore di 0.5 m/s; la velocit? in uscita da ogni canale ? minore di 0.1 m/s, preferibilmente minore di 0.05m/s.
Con riferimento alla figura 4, in una realizzazione preferita del dispositivo separatore 1 a lamine 20 coalescenti l?area dell?apertura passante 22 della lamina coalescente pi? prossima all?apertura 11 ? la maggiore rispetto alle aree delle aperture passanti 22 delle lamine 20 coalescenti successive che progressivamente si riducono fino alla lamina coalescente pi? distante dall?apertura 11 che ? provvista di un?apertura di area nulla. La riduzione progressiva delle aree delle aperture passanti 22 lungo l?asse A longitudinale del corpo cilindrico 10 cavo introduce delle perdite di carico calibrate che consentono di ottenere portate uguali di fluido deviato in ingresso per ogni singolo canale 40 di passaggio. In questo modo, ogni canale 40 di passaggio riceve in ingresso una porzione di fluido con portata in ingresso uguale a quella degli altri canali 40 di passaggio garantendo la medesima efficienza di separazione e costanza di funzionamento per tutti i canali 40 di passaggio. Questa configurazione aumenta l?efficienza totale si separazione del dispositivo 1 a lamine 20 coalescenti.
In una ulteriore realizzazione preferita dell?invenzione del dispositivo separatore 1 a lamine 20 coalescenti, le lamine 20 sono parallelamente disposte le une rispetto alle altre in maniera equidistante tra loro con una distanza tra 5mm e 30mm, detta distanza rimanendo costante lungo i canali 40 di passaggio. L?intervallo di valori di distanza identificato consente un funzionamento particolarmente efficace del dispositivo 1 a lamine coalescenti. Distanze maggiori tra le lamine 20 hanno l?effetto di rallentare il fluido impegnato nel canale di passaggio formato dalle suddette lamine; il rallentamento del fluido ha un effetto benefico per la separazione delle fasi ma, una velocit? eccessivamente bassa pu? compromettere il trasporto delle gocce di fase coalescente che non riuscirebbero a raggiungere l?uscita del dispositivo 1 per essere evacuate e raccolte.
Con rifermento alle figure 2 e 3, in una ulteriore realizzazione preferita dell?invenzione del dispositivo separatore 1 a lamine 20 coalescenti, ogni porzione periferica 23 troncoconica ? provvista sulla circonferenza 25 di base maggiore di un profilo 50 assialsimmetrico ricurvo atto a favorire la raccolta della fase coalescente del fluido, il profilo 50 essendo interrotto da almeno un condotto 51 radialmente disposto e deputato alla evacuazione della fase coalescente accumulata lungo il profilo 50. La presenza del profilo 50 assialsimmetrico ricurvo garantisce una zona di accumulo delle gocce di fase coalescente che ne favorisce sia l?ulteriore aggregazione sia lo smaltimento canalizzato.
Nel caso in cui il dispositivo separatore 1, come illustrato nella figura 9, sia installato all?interno di una tubazione 3 e quindi l?uscita della portata di fluido trattata dal dispositivo separatore 1 avvenga all?interno di detta tubazione, la distanza 60 tra la circonferenza 25 di base maggiore della porzione periferica 23 troncoconica e la superficie interna della tubazione 3 riveste particolare importanza. Infatti, poich? la portata di fluido uscente da ogni canale 40 di passaggio del dispositivo 1 si somma alle portate in uscita dai canali 40 di passaggio antecedenti, esiste in rischio che la distanza 60, tra la circonferenza 25 di base maggiore della porzione periferica 23 troncoconica e la superficie interna della tubazione 3, non sia sufficiente a configurare una sezione di passaggio di area tale da non creare contropressione allo scarico del dispositivo separatore 1. Per ovviare a questo potenziale problema, in una ulteriore realizzazione preferita del dispositivo separatore 1 a lamine 20 coalescenti come precedentemente descritto il diametro della circonferenza 25 di base maggiore della porzione periferica 23 troncoconica della lamina coalescente pi? prossima all?apertura 11 ? la maggiore rispetto alle circonferenze 25 di base maggiore delle porzioni periferiche 23 troncoconiche successive che progressivamente si riducono fino alla lamina coalescente pi? distante dall?apertura 11. Questa configurazione permette l?aumento progressivo della distanza 60 tra la circonferenza 25 di base maggiore della porzione periferica 23 troncoconica e la superficie interna della tubazione 3 lungo l?asse della tubazione 3 che si traduce in un aumento progressivo dell?area di passaggio disponibile tra il dispositivo separatore 1 e la superficie interna della tubazione 3 riducendo le perdite di carico del fluido in uscita dal dispositivo separatore 1. Questa geometria con porzioni periferiche 23 troncoconiche rastremate sui diametri delle circonferenze 25 di base maggiore consente lo scarico in una tubazione 3 della portata di fluido trattata senza significativi impatti sull?efficacia di separazione.
Con riferimento alla figura 5, oggetto della presente invenzione ? altres? un dispositivo separatore 2 alternativo a coalescenza per un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il dispositivo separatore 2 comprendente una pluralit? di piatti 30 assialsimmetrici concentricamente disposti e generati da curve piane di forma sostanzialmente a ?J? allungata e tra loro distanziati in modo da formare dei canali 41 di passaggio tra i piatti stessi, i canali 41 di passaggio formando bocche 31 concentriche di ingresso a sezione di corona circolare che intercettano il flusso del fluido in ingresso, avente direzione parallela all?asse di simmetria dei piatti 30 assialsimmetrici, convogliandolo verso uscite con componente di direzione del flusso del fluido prevalentemente radiale.
Il dispositivo separatore 2 ? legato al dispositivo separatore 1 precedentemente descritto dal medesimo concetto inventivo di deviazione del flusso del fluido da trattare da una direzione prevalentemente parallela all?asse A di simmetria ad una con una componente di direzione di flusso radiale. Il dispositivo separatore 2 rappresenta quindi una realizzazione alternativa della medesima invenzione.
Il dispositivo separatore 2 a piatti 30 assialsimmetrici sfrutta in maniera pi? efficiente l?effetto inerziale agente sul fluido grazie alla conformazione dei canali 41 di passaggio; la quasi totale inversione del verso del flusso che si verifica nella parte centrale dei canali a sezione di J allungata aumenta drasticamente l?effetto inerziale di separazione sul fluido trattato. Inoltre, il reindirizzamento del fluido nei vari canali facendogli assumere una direzione con componente radiale in uscita permette un ulteriore rallentamento del fluido medesimo poich? le sezioni di passaggio circonferenziali a forma anulare che il fluido successivamente attraversa nel suo percorso radiale verso l?uscita del dispositivo 2 sono di area via via crescente. La combinazione dell?effetto inerziale indotto dalle deviazioni imposte al fluido trattato attraverso i canali 41 di passaggio e del rallentamento sul percorso radiale di uscita del fluido massimizzano l?efficacia della separazione e coalescenza delle fasi immiscibili comprese nel suddetto fluido. La diminuzione della velocit? del fluido ne accresce il tempo di residenza aumentando quindi l?efficacia di separazione. Inoltre, il rallentamento del fluido nei canali 41 di passaggio riduce il rischio di trascinamento e di intrappolamento della fase separata (ad esempio l?olio rispetto all?acqua) portando ad una efficienza complessiva di depurazione del fluido molto maggiore rispetto a quella dei sistemi dell?arte nota.
Con riferimento alla figura 8, in una realizzazione preferita del dispositivo separatore 2 a piatti 30 assialsimmetrici come precedentemente descritto, ogni corona circolare di ogni bocca di ingresso 31 ? caratterizzata da una differenza tra il raggio maggiore e il raggio minore differente da quella delle altre corone circolari in maniera da realizzare sezioni di passaggio che garantiscano una portata di fluido sostanzialmente costante in tutte le bocche 31 concentriche di ingresso. In particolare, la bocca concentrica con corona circolare avente diametro esterno maggiore avr? una differenza tra il raggio maggiore e il raggio minore che ? pi? piccola rispetto alla differenza tra raggio maggiore e raggio minore delle altre bocche, tale differenza aumentando progressivamente secondo la diminuzione del loro raggio maggiore.
Come evidente dalla figura 8, in una realizzazione preferita del dispositivo separatore 2 come precedentemente descritto ogni canale 41 di passaggio ? caratterizzato da avere sezione longitudinale in cui la distanza di ingresso Di tra due piatti 30 assialsimmetrici contigui che lo determinano in ingresso del canale 41 ? minore della distanza di uscita Du delle medesime membrane in uscita dal canale 41, generando una sezione divergente che aumenta l?area di passaggio del fluido durante il transito nel canale 41 riducendone la velocit? radiale in uscita. L?andamento divergente di ogni canale 41 di passaggio introduce un elemento ulteriore di rallentamento del fluido transitante nel canale medesimo massimizzando il processo di separazione per coalescenza.
Con riferimento alle figure 6 e 7, in una realizzazione preferita del dispositivo separatore 2 a piatti 30 assialsimmetrici come precedentemente descritto ogni piatto 30 assialsimmetrico ? provvisto sul bordo di uscita del fluido di un profilo 53 assialsimmetrico ricurvo atto a favorire la raccolta della fase coalescente del fluido, il profilo 53 essendo interrotto da almeno un condotto 54 radialmente disposto e deputato alla evacuazione della fase coalescente accumulata lungo il profilo 53 assialsimmetrico ricurvo. La presenza del profilo 53 assialsimmetrico ricurvo consente la raccolta delle gocce di fase in coalescenza e il loro convogliamento verso l?uno o pi? condotto 54 per essere evacuati.
Preferibilmente, i condotti di scarico 51 per il dispositivo separatore 1 a lamine 20 coalescenti e 54 per il dispositivo separatore 2 a piatti 30 assialsimmetrici sono disposti circonferenzialmente con distanza angolare di 45 gradi gli uni dagli altri per aumentare la capacit? di evacuazione della fase coalescente.
? inoltre oggetto della presente invenzione un metodo per la separazione per coalescenza di un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il metodo comprendente le fasi di: - intercettare il fluido che si muove in un condotto con sviluppo longitudinale utilizzando un dispositivo separatore 1, 2;
- deviare il fluido in maniera che la sua velocit? longitudinale nel condotto in ingresso al dispositivo 1, 2 si traduca in velocit? radiale rispetto al medesimo condotto in uscita dal medesimo dispositivo;
- rallentare il fluido tra l?ingresso e l?uscita del dispositivo 1, 2 mediante l?utilizzo di canali 40, 41 di passaggio con area di passaggio crescente lungo lo sviluppo dei canali medesimi;
- separare le fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?. Il metodo oggetto della presente invenzione, mediante il reindirizzamento del fluido attraverso dei canali di passaggio che si sviluppano radialmente rispetto al flusso di fluido in ingresso, consente un importante rallentamento del fluido medesimo facilita la separazione per coalescenza.
Il metodo per la separazione per coalescenza oggetto della presente invenzione, in una configurazione preferita implementa la fase di intercettare il fluido dividendo il flusso del fluido in ingresso al dispositivo separatore 1, 2 in portate uguali su ogni canale di passaggio 40, 41.
La divisione della portata di fluido totale da trattare in portate equivalenti per ogni canale di passaggio 40, 41 del dispositivo separatore 1, 2 massimizza l?efficienza della separazione.
I materiali di fabbricazione del dispositivo separatore 1, 2 possono essere materiali metallici, plastiche o materiali compositi. La geometria dei dispositivi separatori 1 e 2 si presta inoltre alla fabbricazione mediante stampa 3D assicurando semplicit? di realizzazione, e riducendo le difficolt? di approvvigionamento e spedizione dei dispositivi in campo.
Durante la fase di sperimentazione e ricerca effettuata per i dispositivi separatori 1, 2 sono stati costruiti due prototipi. Sia il prototipo di dispositivo separatore 1 a lamine coalescenti sia il dispositivo separatore 2 a piatti ?J? assialsimmetrici sono stati dimensionati con un diametro massimo di 400 mm ed una altezza massima di 50 mm; sono state previste 10 lamine o piatti tra di loro spaziati di 10 mm e dello spessore di 1 mm. I dispositivi separatori 1, 2 sono stati pensati per essere inseriti in una tubazione di 500 mm di diametro. La capacit? di trattamento dei dispositivi separatori 1, 2 testati in laboratorio ? di 1000 barili/giorno ma la loro capacit? di trattamento pu? essere facilmente scalata agendo sui parametri fondamentali di dimensionamento come diametro, numero di lamine/membrane e loro spaziatura.
Il dispositivo separatore 1, 2 della presente invenzione cos? concepita ? suscettibile in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. L?ambito di tutela dell?invenzione ? pertanto definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (12)
1. Un dispositivo separatore (1) a coalescenza per un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il dispositivo comprendente:
- un corpo cilindrico (10) cavo provvisto, ad una estremit?, di un?apertura (11) definente l?ingresso del fluido;
- una pluralit? di lamine (20) coalescenti a geometria assialsimmetrica ad asse coincidente con quello del corpo cilindrico cavo, ciascuna delle lamine (20) coalescenti comprendendo una porzione centrale (21) circolare piana provvista di un?apertura passante (22) ed una porzione periferica (23) tronco-conica con base maggiore disposta verso l?apertura (11) del corpo cilindrico e base minore coincidente con la periferia della porzione centrale (21);
le lamine (20) coalescenti essendo disposte parallelamente le une rispetto alle altre e distanziate tra loro a formare dei canali (40) di passaggio per il fluido, la porzione centrale (21) piana di ogni lamina (20) coalescente essendo almeno parzialmente protrudente rispetto alla superficie interna del corpo cilindrico (10) cavo in maniera da intercettare una porzione di fluido che scorre all?interno del corpo cilindrico (10) cavo e deviarlo radialmente all?interno dei canali (40) di passaggio verso le porzioni periferiche (23) troncoconiche.
2. Il dispositivo separatore (1) secondo la rivendicazione 1 in cui l?area dell?apertura passante (22) della lamina coalescente pi? prossima all?apertura (11) ? la maggiore rispetto alle aree delle aperture passanti (22) delle lamine (20) coalescenti successive che progressivamente si riducono fino alla lamina coalescente pi? distante dall?apertura (11) che ? provvista di un?apertura di area nulla.
3. Il dispositivo separatore (1) secondo la rivendicazione 1 in cui le lamine (20) coalescenti sono parallelamente disposte le une rispetto alle altre in maniera equidistante tra loro.
4. Il dispositivo separatore (1) secondo la rivendicazione 3 in cui la distanza tra le lamine (20) coalescenti ? tra 5mm e 30mm, detta distanza rimanendo costante lungo i canali (40) di passaggio.
5. Il dispositivo separatore (1) secondo la rivendicazione 1 in cui ogni porzione periferica (23) troncoconica ? provvista sulla circonferenza (25) di base maggiore di un profilo (50) assialsimmetrico ricurvo atto a favorire la raccolta della fase coalescente del fluido, il profilo (50) essendo interrotto da almeno un condotto (51) radialmente disposto e deputato alla evacuazione della fase coalescente accumulata lungo il profilo (50).
6. Il dispositivo separatore (1) secondo la rivendicazione 1 in cui il diametro della circonferenza (25) di base maggiore della porzione periferica (23) troncoconica della lamina (20) coalescente pi? prossima all?apertura (11) ? il maggiore rispetto ai diametri delle circonferenze (25) di base maggiore delle porzioni periferiche (23) troncoconiche successive che progressivamente si riducono fino alla lamina coalescente pi? distante dall?apertura (11).
7. Un dispositivo separatore (2) a coalescenza per un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il dispositivo (2) comprendendo una pluralit? di piatti (30) assialsimmetrici concentricamente disposti e generati da curve piane di forma sostanzialmente a ?J? allungata e tra loro distanziati in modo da formare dei canali (41) di passaggio tra le membrane stesse, i canali (41) di passaggio formando bocche (31) concentriche di ingresso a sezione di corona circolare che intercettano il flusso del fluido in ingresso, avente direzione parallela all?asse di simmetria dei piatti (30) assialsimmetrici, convogliandolo verso uscite con componente di direzione del flusso del fluido prevalentemente radiale.
8. Il dispositivo separatore (2) secondo la rivendicazione 7 in cui ogni corona circolare di ogni bocca di ingresso (31) ? caratterizzata da una differenza tra il raggio maggiore e il raggio minore differente da quella delle altre corone circolari in maniera da realizzare sezioni di passaggio che garantiscano una portata di fluido sostanzialmente costante in tutte le bocche (31) concentriche di ingresso.
9. Il dispositivo separatore (2) secondo la rivendicazione 7 in cui ogni canale (41) di passaggio ? caratterizzato da avere sezione longitudinale in cui la distanza di ingresso (Di) tra due piatti (30) assialsimmetrici contigui che lo determinano in ingresso del canale (41) ? minore della distanza di uscita (Du) delle medesime membrane in uscita dal canale (41), generando una sezione divergente che aumenta l?area di passaggio del fluido durante il transito nel canale (41) riducendone la velocit? radiale in uscita.
10. Il dispositivo separatore (2) secondo la rivendicazione 7 in cui ogni piatto (30) assialsimmetrico ? provvisto sul bordo di uscita del fluido di un profilo (53) assialsimmetrico ricurvo atto a favorire la raccolta della fase coalescente del fluido, il profilo (53) essendo interrotto da almeno un condotto (54) radialmente disposto e deputato alla evacuazione della fase coalescente accumulata lungo il profilo (53) assialsimmetrico ricurvo.
11. Un metodo per la separazione per coalescenza di un fluido comprendente almeno due fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?, il metodo comprendente le fasi di:
- intercettare il fluido che si muove in un condotto con sviluppo longitudinale utilizzando un dispositivo separatore (1, 2) secondo la rivendicazione 1 o 7;
- deviare il fluido in maniera che la sua velocit? longitudinale nel condotto in ingresso al dispositivo separatore (1, 2) si traduca in velocit? radiale rispetto al medesimo condotto in uscita dal medesimo dispositivo separatore;
- rallentare il fluido tra l?ingresso e l?uscita del dispositivo separatore (1, 2) mediante l?utilizzo di canali (40, 41) di passaggio con area di passaggio crescente lungo lo sviluppo dei canali medesimi; - separare le fasi tra loro almeno parzialmente immiscibili con differente densit? specifica o gravit?.
12. Il metodo secondo la rivendicazione 11 in cui la fase di intercettare il fluido viene implementata dividendo il flusso del fluido in ingresso al dispositivo separatore (1, 2) in portate uguali su ogni canale di passaggio (40, 41).
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| US3517487A (en) * | 1968-08-16 | 1970-06-30 | Gerald E Burnham Sr | Drilling mud flow and divider apparatus |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US1701068A (en) * | 1926-06-22 | 1929-02-05 | Laval Separator Co De | Apparatus for continuously treating liquids |
| GB1170691A (en) * | 1967-07-05 | 1969-11-12 | G & A Firkins Ltd | Separator for Oil and Water |
| US3517487A (en) * | 1968-08-16 | 1970-06-30 | Gerald E Burnham Sr | Drilling mud flow and divider apparatus |
| US4138342A (en) * | 1976-04-23 | 1979-02-06 | Ballast-Nedam Groep N.V. | Device for separating water from substances contained therein |
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