JP2015517902A

JP2015517902A - 流れ分配器

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Publication number: JP2015517902A
Application number: JP2015504814A
Authority: JP
Inventors: ゴードンドゥイグ、スコット
Original assignee: プロセスディヴェロップメントセンターピーティーワイリミテッド
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: MX361181B; CA2870355C; AU2012202150B1; BR112014024794A2; CN104220153A; AP2014008000A0; CL2013000757A1; US10465829B2; WO2013152384A1; PT2836291T; EA029748B1; MY187026A; EP2836291A1; CN104220153B; AR090674A1; PH12014502249B1; EP2836291B1; EP2836291A4; PE20181030A1; PH12014502249A1

Abstract

多相流体ストリームのための流れ分配システムが説明される。本システムが、入口パイプから多相流体ストリームを受け取るための入口と、多相流体ストリームの一部をそれぞれの出口パイプまで各々が送出するための複数の出口と、入口及び複数の出口に流体連通された内側チャンバを形成する中空ハウジングであって、このハウジングが中心長手方向軸線を有する、中空ハウジングと、を備える。内側チャンバが入口に隣接する第１のチャンバ部分及び複数の出口に隣接する第２のチャンバ部分を有し、第１のチャンバ部分が第２のチャンバ部分の断面積より小さい断面積を有する。非平坦分流器が、ハウジングの中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合に、断面積の変化する流れチャンネルを画定するようにチャンバ内で位置決めされ、それにより、流れチャンネルを通るときの多相流体ストリームの流量が変化し、それにより、多相流体ストリームが内側チャンバ内で乱流混合されることが促進される。

Description

本発明は、入口パイプから複数の出口パイプまで多相流体又はスラリを分配する流れ分配器に関する。

鉱工業、エネルギー産業、化学産業、及びそれらの関連産業では、多相流体ストリーム又はスラリを処理することが一般的である。クラスタ（ｃｌｕｓｔｅｒ）内に配置された複数の処理ユニット・モジュールを使用して多相流体ストリーム又はスラリを処理することがしばしば好都合及び／又は効率的である。クラスタ内に配置された処理ユニット・モジュールの数は２ユニットから３０ユニット程度の多さまでの範囲であってよく、又はそれより多くてよい場合もある。このような処理ユニット・モジュールは、例えば、気相から固相を分離するための或いは異なるサイズの固定粒子又は異なる密度の固体粒子を液相から分離するための分離器を有することができる。

共通のパイプラインから流体の入口ストリームを受け取るように構成される入口と、所与のクラスタ内に配置された複数の処理ユニット・モジュールの各々まで流体の一部を送出する複数の出口とを有する従来の流れ分配器を使用することが当技術分野で知られている。しかし、入口ストリームが多相ストリーム又はスラリである場合、重力の影響を受けて固相が複数の層に分離し、それにより固相の流れが複数の出口の各々に不均衡に積載され、その結果としてクラスタ内の処理ユニット・モジュールの効率が低下したり流れ分配器の内壁の摩耗が増大したりすることから、問題が生じる場合がある。入口ストリームが拍動する可能性があり、それにより各出口の流れが不均一になる場合もあり、それにより多相流体又はスラリを受け取る処理ユニット・モジュールの効率が低下する。従来の流れ分配器は、一般に、入口の断面積より大幅に大きい断面積を有する円筒形チャンバを備え、それにより、多相流体又はスラリが入口から複数の出口まで流れるときのこのような従来の流れ分配器のチャンバ内で保持される固体分が沈殿（ｓｅｔｔｌｅ）し塊化することが促進されてしまう。

本発明の目的は、従来技術の上で言及した問題を少なくとも部分的に克服するか又はそれらに対する代替案を提供することである。

本発明の第１の態様によると、多相流体ストリームのための流れ分配システムが提供され、このシステムが、
入口パイプから多相流体ストリームを受け取るための入口と、
多相流体ストリームの一部をそれぞれの出口パイプまで各々が送出するための複数の出口と、
入口及び複数の出口に流体連通された内側チャンバを形成する中空ハウジングであって、ハウジングが中心長手方向軸線を有し、内側チャンバが、複数の出口と比較して入口により接近するように配置された第１のチャンバ部分及び複数の出口に隣接する第２のチャンバ部分を有する、中空ハウジングと、
ハウジングの中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合に、断面積の変化する流れチャンネルを画定するようにチャンバ内で位置決めされる非平坦分流器であって、第１のチャンバ部分が、流れチャンネル内で、流れチャンネル内の第２のチャンバ部分の断面積より小さい断面積を有する、非平坦分流器と
を備える。

この構成を使用することにより、多相流体ストリームが流れチャンネルを通過するときの流量が変化し、それにより、内側チャンネル内で多相流体ストリームが乱流混合されることが促進される。

一形態では、第１のチャンバ部分が一定の断面積を有し、第２のチャンバ部分が第１のチャンバ部分の断面積より大きい一定の断面積を有する。一形態では、第１のチャンバ部分が円錐台形である。一形態では、中空ハウジングがその中心長手方向軸線を中心として対称である。一形態では、ハウジングの中心長手方向軸線が入口の中心長手方向軸線に一致するか又はそれに平行である。

一形態では、流れ分配システムが、ハウジングに対して又はハウジングの第１の端部を閉じるのに使用されるアクセス・カバーに対して分流器を設置するための設置手段をさらに備える。一形態では、設置手段が、分流器と入口との間の距離を調整するために分流器の位置を上昇させるか又は降下させるように作動される。一形態では、設置手段が、ハウジングの中心長手方向軸線を基準として側方又は径方向に分流器を移動させるように作動され、それにより、分流器の中心長手方向軸線がハウジングの中心長手方向軸線からオフセットされる。一形態では、複数の出口がハウジングの周辺部又は円周の周りに放射状に配置され、多相流体ストリームが入口から複数の出口まで移動するときに（ｉ）少なくとも４５度から１３５度、（ｉｉ）少なくとも６０度から１２０度又は（ｉｉｉ）少なくとも９０度の角度で分流される。

一形態では、分流器又は分流器の一部分が、円錐台形、円筒形、ドーム形、半卵形、半球形又は卵形である。一形態では、分流器が、第１の分流器部分と第２の分流器部分との間に配置されたディスク形状の第３の分流器部分を有し、第３の分流器部分の最も大きい断面積が第１及び第２の分流器部分の断面積より大きい。一形態では、第３の分流器部分は第１のチャンバ部分又は第２のチャンバ部分内に配置される。一形態では、分流器が分流器先端部分を有する。

一形態では、各出口がハウジングの周辺部又は円周の周りで均等に間をおいて配置され、したがってこれらの出口の各々は入口から等距離となり、各々の別の出口からも等距離となる。一形態では、各出口は同心又は偏心のレジューサ（ｒｅｄｕｃｅｒ）である。

一形態では、流れ分配システムが第１の向きを有し、それにより、入口が複数の出口と比較してより地面に接近し、多相流体ストリームが内側チャンバを通って鉛直上向きに移動するようになる。別法として、流れ分配システムが第２の向きを有し、それにより、複数の出口が入口と比較してより地面に接近し、その結果多相流体ストリームが内側チャンバを通って下向きに移動するようになる。

本発明の第２の態様によると、本発明の第１の態様の任意の１つの形態の流れ分配システムで使用されるための分流器が提供される。

本発明の第３の態様によると、入口パイプから複数の出口パイプまで多相流体流れを分配する方法が提供され、上記の方法が、
入口パイプから入口まで多相流体ストリームを提供することと、
複数の出口の各々を介してそれぞれの出口パイプまで多相流体ストリームの一部を送出することと、
入口から多相流体ストリームを受け取るために入口と複数の出口との間に配置される内側チャンバを形成する中空ハウジングを提供すること、及び、多相流体ストリームを複数の出口の各々まで送出することであって、ハウジングが中心長手方向軸線を有し、内側チャンバが、入口に向かうように配置された第１のチャンバ部分と、複数の出口に向かうように配置された第２のチャンバ部分とを有する、ことと、
ハウジングの中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合に、断面積の変化する流れチャンネルを画定するためにチャンバ内で非平坦分流器を位置決めすることであって、第１のチャンバ部分が、流れチャンネル内で、流れチャンネル内の第２のチャンバ部分の断面積より小さい断面積を有し、それにより、多相流体ストリームが内側チャンバ内で乱流混合されることが促進される、ことと
を含む。

一形態では、分流器が、第１のチャンバ部分内に配置された第１の分流器部分と、第２のチャンバ部分内に配置された第２の分流器部分とを有し、流れチャンネルの断面積が第２のチャンバ部分においてより第１のチャンバ部分の方でより小さく、それにより、第２の分流器部分に隣接して低圧又は負圧の領域が発生する。一形態では、本方法が、ハウジングに対して又はハウジングの第１の端部を閉じるのに使用されるアクセス・カバーに対して分流器を設置するステップをさらに含む。一形態では、本方法が、分流器と入口との間の距離を調整するために分流器の位置を上昇させるか又は降下させるように設置手段を作動させるステップをさらに含む。一形態では、本方法が、ハウジングの中心長手方向軸線を基準として側方又は径方向に分流器を移動させるように設置手段を作動させるステップをさらに含み、それにより、分流器の中心長手方向軸線がハウジングの中心長手方向軸線からオフセットされる。

一形態では、本方法が第１の向きで流れ分配システムを構成するステップをさらに含み、それにより入口が複数の出口と比較してより地面に接近し、多相流体ストリームが内側チャンバを通って鉛直上向きに移動するようになる。別法として、一形態では、本方法が第２の向きで流れ分配システムを構成するステップをさらに含み、それにより複数の出口が入口と比較してより地面に接近し、その結果多相流体ストリームが内側チャンバを通って下向きに移動するようになる。

本発明の第４の態様によると、実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示される流れ分配システムが提供される。

本発明の第５の態様によると、実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示される流れ分配システムで使用される分流器が提供される。

本発明の第６の態様によると、実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示されるように、入口パイプから複数の出口パイプまで多相流体流れを分配する方法が提供される。

本発明をより良く理解することができるようにするために、次に、同様の参照符号が同様の部品を示している添付図面を参照しながら単に実例として実施例を説明する。

本発明の一実施例による分配器の概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。図７の分配器を示す概略平面断面図である。本発明による分配器の代替的実施例を示す概略側断面図である。図９の分配器を示す概略平面断面図である。

本発明は、本開示の一部を形成する添付図面に関連する本発明の以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解され得る。本発明が、本明細書で説明される及び／又は示される特定のデバイス、方法、条件又はパラメータに限定されないこと、並びに、本明細書で使用される用語が単に実例として特定の実施例を説明することを目的とし、特許請求される本発明を限定することを意図されないことを理解されたい。また、文脈において特に明記しない限り、添付の特許請求の範囲を含めた本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数形も含み、特定の数値を参照する場合には少なくともその数値が含まれる。範囲は、本明細書では、「おおよその」すなわち「近似の」１つの特定の値から、及び／又は、「おおよその」すなわち「近似の」別の１つの特定の値まで、として表現され得る。このような範囲が表現される場合、別の実施例も、１つの特定の値から、及び／又は、別の特定の値まで、を含む。同様に、接頭句の「約」を使用することにより値が近似値として表現される場合、特定の値が別の実施例を形成することを理解されたい。

本明細書を通して、「流体」という用語は気体又は液体を説明するのに使用される。「多相流体」という用語は、気体を含む固相又は液体を含む固相の混合物を意味するのに使用される。また、「多相液体」という用語は、気体を含む液体の混合物又は気体及び液体を含む固相の混合物も意味し得る。「スラリ」という用語は、流体又は気体に混合された不溶性の固相を意味する。したがって、スラリは多相流体の１つの実例である。「非平坦」という用語は、単一の幾何学的平面を実質的に占有する平面物体ではなく、幅、高さ及び長さを有する三次元物体を意味する。

次に、流れ分配システムを全体として参照符号１０で示す図を参照しながら、多相流体ストリームを均質化するための流れ分配システムの第１の実施例を説明する。システム１０が、入口パイプ１４から多相流体ストリームを受け取るための入口１２と、多相流体ストリームの一部をそれぞれの出口パイプ１８まで各々が送出するための複数の出口１６とを有する。システム１０が、入口１２及び複数の出口１６に流体連通された内側チャンバ２２を形成する中空ハウジング２０を有する。非平坦分流器２４が、内側チャンバを通過する多相流体ストリームを加速又は減速させるために変化する断面積を有する流れチャンネル２６を画定するようにチャンバ２２内で位置決めされ、それにより、入口から複数の出口まで通過する多相流体ストリーム内での乱流混合が促進される。多相流体ストリームが分流器２４にぶつかると、流れが分流器２４の周りで分流されて流れチャンネル２６に入る。本発明の方法及びシステムを使用する場合に乱流を発生させることの主目的は、各出口に入るときの多相流体ストリームの各部分中に存在する相を確実に可能な限り均質にすることである。ハウジング２０の長手方向軸２８に直交する平面で測定される流れチャンネル２６の断面積は内側チャンバ内で圧力差領域を発生させるように変化し、それにより、流れ分配システムを通過するときの多相流体が混合さらにはそれにより均質化されることが促進される。このようにして、各出口まで送出される多相流体ストリーム部分の特徴がより一様となり、それにより、各々それぞれの出口パイプに接続される処理ユニット・モジュール（図示せず）の性能が向上する。最良の結果を得る場合には、多相流体ストリームが入口の上流で予め均質化される。

図１を参照すると、内側チャンバ２２が、複数の出口１６と比較して入口１２により接近する第１のチャンバ部分３０と、複数の出口１６に隣接する第２のチャンバ部分３２とを有する。第１のチャンバ部分３０が、流れチャンネル２６内で測定される場合に、流れチャンネル２６内で測定される第２のチャンバ部分３２の断面積より小さい断面積を有する。図１及び図２に示される実施例では、非平坦分流器２４が一定の断面積を有し、したがって、第１のチャンバ部分３０及び第２のチャンバ部分３２の断面積をそれぞれ変化させることにより変化する断面積を有する流れチャンネル２６が形成され、内側チャンバ２２を通過して分流器２４によって分流されるときに多相流体ストリームを混合させる。図１では、第１のチャンバ部分３０が一定を維持する第１の断面積を有し、第２のチャンバ部分３２がやはり一定を維持するより大きい第２の断面積を有する。多相流体ストリームの流速は、最初に、第１のチャンバ部分３０に入るときにその第１のチャンバ部分３０の断面積が入口１２の断面積より大きいことを理由として低下する。図２に示される代替的実施例では、第１のチャンバ部分３０が円錐台形であることから、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に直交する平面で測定する場合の第１の断面積は漸進的に変化する。第２のチャンバ部分３２は一定を維持する第２の断面積を有する。

中空ハウジング２０が図１に示されるように円筒形のフットプリントを有する場合、第１のチャンバ部分３０及び第２のチャンバ部分３２はそれぞれ共に円筒形である。中空ハウジングは同様に、長方形、正方形、三角形、六角形、八角形、楕円形又は多角形のフットプリントを有してもよい。最良の結果を得る場合には、中空ハウジング２０は中心長手方向軸線２８を中心として対称であり、中心長手方向軸線２８は入口１２の中心長手方向軸線３４に一致する。

アクセス・カバー３８が中空ハウジング２０の第１の端部４０を閉じるために設けられ、入口１２はハウジング２０の対向する第２の端部４２のところに設けられる。分流器２４は設置手段４４を使用してアクセス・カバー３８に機械的に結合され、設置手段４４は有利には所望される場合に既存の流れ分配器に対して分流器を装着するのを可能にする。図７に示される実施例では、分流器２４は、ナットによって固定される３つのボルトと、流体シールとを備える設置手段４４によってアクセス・カバー３８に固定される。別の適切な設置手段も同様に使用され得ることを理解されたい。

図１及び図２に示される実施例では、非平坦分流器２４が、第１のチャンバ部分３０内に配置された第１の分流器部分４６と、第２のチャンバ部分３２内に配置された第２の分流器部分４８とを有する。流れチャンネル２６の断面積が第２のチャンバ部分３２においてより第１のチャンバ部分３０の方でより小さく、それにより、第２の分流器部分４８に隣接して低圧又は負圧の領域が発生し、それにより複数の出口１６に隣接する流れチャンネルの領域で多相流体ストリームが混合されることが促進されることが図１及び図２から容易に分かる。このようにして、ハウジングの長手方向中心軸に直交する平面で測定する場合に変化する断面積を有する流れチャンネルを画定するように分流器が内側チャンバ内で位置決めされ、それにより、流れチャンネルを通過するときの多相流体ストリームの速度、圧力又は流量のうちの１つ又は複数が変化する。

図３に示される代替的実施例では、第１の分流器部分４６が円錐台形であり、第２の分流器部分４８が円筒形である。図４に示される別の代替的実施例では、第１の分流器部分が、ドーム形、半卵形又は半球形であり、第２の分流器部分が円筒形である。図５に示されるさらに別の代替的実施例では、分流器２４が卵形である。これらのすべての実施例で、分流器は、ハウジングの中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合に流れチャンネル２６が変化する断面積を有するように、三次元的である。

図６、図７及び図９に示される実施例では、分流器２４が、第１のチャンバ部分３０内に配置された第１の分流器部分４６と、第２のチャンバ部分３２内に配置された第２の分流器部分４８とを有する。これらの各々の実施例で、第１の分流器部分４６は円錐台形であり、第２の分流器部分４８は円筒形である。分流器２４は、第１の分流器部分４６と第２の分流器部分４８との間に配置されたディスク形状の第３の分流器部分５２をさらに装備する。第３の分流器部分５２の最も広い断面積は第１及び第２の分流器部分の断面積より大きい。第３の分流器部分５２は図９に示されるように第１のチャンバ部分３０内に配置されてよく、又は、図６及び図７に示されるように第２のチャンバ部分３２内に配置されてもよい。広い第３の分流器部分５２を設けることの目的は、第２の分流器部分４８に隣接する及びその下流側の領域５３内に低圧又は負圧の領域を発生させることであり、それにより、複数の出口１６の近傍にある又はそれらに隣接する流れチャンネル４６の領域内で多相流体ストリームが混合されることが促進される。他のすべての実施例と同様に、分流器は、ハウジングの長手方向中心軸に直交する平面で測定する場合に変化する断面積を有する流れチャンネルを画定するように内側チャンバ内で位置決めされる。

図７に示される実施例では、分流器２４が、使用時に多相フィード・ストリームが分流器２４に最初にぶつかるときの衝撃に伴う摩耗による分流器の損傷の危険性を軽減するための分流器先端部分５４をさらに装備する。先端部分は耐摩耗材料から製造されてよく、所望される場合に分流器の寿命を延長するために交換するために取り外し可能であってもよい。この点に関して、多相フィード・ストリームの速度は入口１２の中心長手方向軸線３４に向かう方向で最も高く、そこでは、多相流体ストリームと入口パイプ１４の内壁との間での接触による摩擦損失が最小となる。分流器の寿命をさらに延ばすために、分流器の外部表面の一部又は全体が耐摩耗材料で被覆されてよい。

図６及び図７に示される実施例では、上述したように、第１の分流器部分４６が円錐台形であり、第２の分流器部分４８が円筒形である。本発明は一実施例では、第１のチャンバ部分３０も円錐台形であってよく、その場合、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に直交する平面で測定する場合の第１のチャンバ部分３０の断面積が漸進的に変化し、第２のチャンバ部分３２は一定を維持する第２の断面積を有する。この実例では、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に平行に測定する第１のチャンバ部分３０の角度（α）が、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に平行に測定する第１の分流器部分４６の角度（β）と異なる。この場合、多相流体ストリームが入口１２から複数の出口１６まで移動するとき、流れチャンネル２６の断面積が変化する。角度α及びβが等しい場合、多相流体ストリームが第１の分流器部分４６を通過するとき、流れチャンネルの断面積が一定を維持することを理解されたい。しかし、多相流体ストリームと分流器２４及びハウジング２０の内部表面との間で生じる接触に伴うより大きな摩擦損失により、多相流体ストリームの速度が低下する。本発明の方法及びシステムを使用する場合、分流器は、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に直交する平面で測定する場合に変化する断面を有するように流れチャンネルの断面積が確実に画定されるように、ハウジングを基準として寸法決定されなければならず、それにより、多相流体ストリームの一部が出口に入ることが可能となる前に多相流体ストリームが均質化されるようになる。

最良の結果を得る場合には、図８及び図１０に示されるように、各出口１６がハウジング２０の周辺部又は円周の周りで均等に間をおいて配置される。この構成を使用することにより、出口１６の各々が入口１２から等距離となり、各々の別の出口からも等距離となる。出口の数は、流れ分配システムによって実行される必要がある負荷に応じて変化してよい。実例では、複数の出口は２個から３０個の範囲の出口であってよい。図８に示される実施例では、流れ分配システムは１２個の出口を有し、図１０に示される実施例では、流れ分配システムは６個の出口しか有さない。出口の数が偶数ではなく奇数であってもよく、出口が互いに等距離である必要がないことも理解されたい。

運転条件に応じて、例えば下流の処理ユニット・モジュールの保守管理のために一時的に、又は、例えばその後での任意選択の拡張を受け入れるために永久的に、複数の出口のうちの１つ又は複数の出口が密閉されるか又は遮断されてよい。別の実例では、出口のうちの半数の出口が処理ユニット・モジュールの第１のバンク（ｂａｎｋ）のために機能してよく、残りの出口が処理ユニット・モジュールの第２のバンクのために機能してよい。本発明の一実施例では、内側チャンバ２０内での分流器２４の位置は、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８に平行に又はその中心長手方向軸線２８に横向きに移動することが可能となるように調整可能であり、それにより、出口のうちの１つ又は複数の出口が使用時に永久的又は一時的に密閉又は遮断されるような状況が相殺されるように流れチャンネル２６の断面積が調整される。図６に示される実施例では、設置手段４４は、第１の分流器部分４６と入口１２との間の距離を調整するために分流器２４を上昇又は降下させるのを可能にするように作動される。別法として又は加えて、設置手段４４は、ハウジング２０の中心長手方向軸線２８を基準として分流器２４を側方又は径方向に移動させるように作動され、それにより、図３に示されるように、分流器２４の中心長手方向軸線６０が中心長手方向軸線２８からオフセットされる。同様に、分流器２４の位置も、等距離ではない出口を有する流れ分配システム内で複数の出口１６に対して多相流体ストリーム部分の流れをより均等に分配するように調整され得る。

上述したように、最良の結果を得る場合には、入口１２の中心長手方向軸線３４がハウジング２０の長手方向軸２８に平行となるように構成される。本発明の好適な実施例では、ハウジングの中心長手方向軸線２８は入口１２の中心長手方向軸線に一致する。この構成は、有利には、入口パイプを接線方向に配置する場合に発生するような遠心力が発生するのを回避するのに使用される。遠心力は多相流体ストリーム中の高い密度の相が軽い相から分離するのを促進させてしまう。最良の結果を得る場合には、多相流体ストリームが、非平坦分流器２４の形状及び配置によって制御されている流体の流量及び圧力を変化させながら、重力の影響下で流れチャンネル２２を通過する。入口１２はハウジング２０の長手方向軸２８に平行に位置するように構成され、多相流体ストリームの一部を各々それぞれの出口パイプ１８まで送出するための複数の出口１６はハウジング２０の周辺部又は円周の周りで放射状に構成される。このようにして、多相流体ストリームが入口から複数の出口まで移動するときに、少なくとも４５度から１３５度、少なくとも６０度から１２０度又は少なくとも９０度の角度で分流される。この構成を使用することにより、複数の出口の各々の出口に入るときに少なくとも９０度の角度で多相流体ストリームの各部分の流れ方向を変化させることにより、複数の出口１６に隣接する領域で多相流体ストリームが均質化されることがさらに促進される。

図１、図２、図３及び図６に示される実施例では、各出口１６は一定の断面積を有する。図４、図５、図７及び図９に示される実施例では、各出口は、各出口に入る多相流体ストリーム部分を漸進的に加速させるのを促進するように構成されるレジューサ６２の形態である。レジューサは、各開口部のところ及びある直径から別の直径までの概して線形の移行部のところで異なる直径を有する装着部品である。図４及び図５に示される実施例では、レジューサは同心のレジューサ６４である。同心のレジューサは各開口部のところで異なる直径を有し、小さい開口部の中心線が大きい開口部の中心線に一致する。図７及び図９に示される実施例では、レジューサは偏心のレジューサ６６である。偏心のレジューサは各開口部のところで異なる直径を有し、小さい開口部の中心線が大きい開口部の中心線からオフセットされる。

図１から図５及び図７から図１０に示される実施例では、流れ分配システム１０が、複数の出口１６と比較して入口１２を地面により接近させるような第１の向きで示されており、したがって、多相流体ストリームが内側チャンバ２０を通って鉛直上向きに移動するようになる。図６に示される実施例では、流れ分配システム１０が、入口１２と比較して複数の出口１６を地面により接近させるような第２の向きで示されており、したがって、多相流体ストリームが内側チャンバ２０を通って下向きに移動する。分流器２４の機能は第１の向き及び第２の向きの両方で等しい機能を維持する。本発明の流れ分配システム１０は任意の実施例において第１の向き又は第２の向きのいずれでも提供され得る。

次に、図７及び図８の実施例を事例として使用して、本発明の流れ分配器の使用及び動作の方法を説明する。別の実施例の流れ分配器も同様に動作するが、これらの分配器の構造には具体的な違いがあることから、別の実施例の流れ分配器は当業者には明白な具体的な違いとなり得る。入口パイプ１４を通って流れる多相流体ストリームが入口１２を介して内側チャンバ２２へと誘導される。必須ではないが好適には、多相流体ストリームは入口１２の上流で予め混合されるか又は均質化される。第１のチャンバ部分が入口の断面積より大きい断面積を有することから、多相流体が第１のチャンバ部分に入るときに流速が低下する。次いで、多相流体ストリームが分流器の周りで分流されて流れチャンネルに入る。このようして、分流器により多相流体ストリームが方向を変え、それにより乱流が発生して多相流体ストリームが混合される。ハウジングの中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合の流れチャンネルの有効断面積を変化させることにより、多相流体ストリームをさらに混合させることが促進される。最良の結果を得る場合には、分流器が複数の出口に隣接する第２の部分を装備し、この第２の部分が、入口により接近する分流器の第１の部分より小さい断面積を有する。これにより、多相流体ストリームを乱流混合させるのを促進する低圧又は負圧の領域が発生する。次いで流体が各レジューサ６２を通って移動すると、断面積が縮小することで各出口パイプに入る流体の流速が増大する。これにより、各出口のところで受け取られる多相流体ストリームの各部分内への固体の分配がより安定する。

分流器は、ＰＶＣ、ＰＴＦＥ、フッ素エラストマ（ＶＩＴＯＮの商標で市販されているフッ素エラストマなど）、ゴム、シリコーン、ポリエチレン、又は、ポリスチレン、などの重合体材料：アルミニウム、ニッケル、銅若しくはチタン、又はそれらの合金、鋳鉄、軟鋼、或いは、ステンレス鋼、などの金属材料−などの任意の適切な材料で作られるかそのような材料で裏張りされてよい。別法として、分流器の外部表面は、ＳＴＥＬＬＩＴＥ又はＣＥＲＡＭＩＣなどの硬化肉盛り複合材料（ｈａｒｄｆａｃｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）で裏張りされてもよい。ハウジングは、通常は、上に列記した金属又はプラスチックなどの、任意の適切な材料から作られてよい。内部表面は上に列記したような硬化肉盛り複合材料で裏張りされてよい。

説明した実施例に対して、基本的な本発明の概念から逸脱することなく修正及び変更がなされ得ることは本発明の当業者には明白であろう。一変更形態では、分流器が、例えば凝集剤又はコーティング剤などの作用物質が多相流体ストリーム中に分散され得るようにするための分散ノズルを先端部分内に装備することができる。このようなすべての修正及び変更は本発明の範囲内にあることを意図され、その性質は上記の説明及び添付の特許請求の範囲から決定される。

Claims

多相流体ストリームのための流れ分配システムであって、前記システムが、
入口パイプから多相流体ストリームを受け取るための入口と、
前記多相流体ストリームの一部をそれぞれの出口パイプまで各々が送出するための複数の出口と、
前記入口及び前記複数の出口に流体連通された内側チャンバを形成する中空ハウジングであって、前記ハウジングが中心長手方向軸線を有し、前記内側チャンバが、前記複数の出口と比較して前記入口により接近するように配置された第１のチャンバ部分及び前記複数の出口に隣接する第２のチャンバ部分を有する、中空ハウジングと、
前記ハウジングの前記中心長手方向軸線に直交する平面で測定する場合に、断面積の変化する流れチャンネルを画定するように前記チャンバ内で位置決めされる非平坦分流器であって、前記第１のチャンバ部分が、前記流れチャンネル内で、前記流れチャンネル内の前記第２のチャンバ部分の断面積より小さい断面積を有する、非平坦分流器と
を備える、流れ分配システム。
前記分流器が、前記第１のチャンバ部分内に配置された第１の分流器部分と、前記第２のチャンバ部分内に配置された第２の分流器部分とを有し、前記流れチャンネルの断面積が第２のチャンバ部分においてより第１のチャンバ部分の方でより小さく、それにより、前記第２の分流器部分に隣接して低圧又は負圧の領域が発生するようになっている、請求項１に記載の流れ分配システム。
前記第１のチャンバ部分が一定の断面積を有し、前記第２のチャンバ部分が前記第１のチャンバ部分の前記断面積より大きい一定の断面積を有する、請求項１に記載の流れ分配システム。
前記第１のチャンバ部分が円錐台形である、請求項１に記載の流れ分配システム。
前記中空ハウジングがその中心長手方向軸線を中心として対称である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記ハウジングの前記中心長手方向軸線が前記入口の中心長手方向軸線に平行であるか又は一致する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記システムが、前記ハウジングに対して又は前記ハウジングの第１の端部を閉じるのに使用されるアクセス・カバーに対して前記分流器を設置するための設置手段をさらに備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記設置手段が、前記分流器と前記入口との間の距離を調整するために前記分流器の位置を上昇させるか又は降下させるように作動される、請求項７に記載の流れ分配システム。
前記設置手段が、前記ハウジングの前記中心長手方向軸線を基準として側方又は径方向に前記分流器を移動させるように作動され、それにより、前記分流器の中心長手方向軸線が前記ハウジングの前記中心長手方向軸線からオフセットされる、請求項７又は８に記載の流れ分配システム。
前記複数の出口が前記ハウジングの周辺部又は円周の周りに放射状に配置され、前記多相流体ストリームが前記入口から前記複数の出口まで移動するときに（ｉ）少なくとも４５度から１３５度、（ｉｉ）少なくとも６０度から１２０度又は（ｉｉｉ）少なくとも９０度の角度で分流される、請求項１から９までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記分流器又は前記分流器の一部分が、円錐台形、円筒形、ドーム形、半卵形、半球形又は卵形である、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記分流器が、前記第１の分流器部分と前記第２の分流器部分との間に配置されたディスク形状の第３の分流器部分を有し、前記第３の分流器部分の最も大きい断面積が前記第１及び第２の分流器部分の断面積より大きい、請求項２から１０までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記第３の分流器部分が前記第１のチャンバ部分又は前記第２のチャンバ部分内に配置された、請求項１２に記載の流れ分配システム。
前記分流器が分流器先端部分を有する、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
各出口が前記ハウジングの周辺部又は円周の周りで均等に間をおいて配置され、したがって前記出口の各々が前記入口から等距離となり、各々の別の出口からも等距離となる、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
各出口が同心又は偏心のレジューサである、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記流れ分配システムが第１の向きを有し、それにより、前記入口が前記複数の出口と比較してより地面に接近し、前記多相流体ストリームが前記内側チャンバを通って鉛直上向きに移動するようになる、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
前記流れ分配システムが第２の向きを有し、それにより、前記複数の出口が前記入口と比較してより地面に接近し、前記多相流体ストリームが前記内側チャンバを通って下向きに移動するようになる、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の流れ分配システム。
請求項１から１８までのいずれか一項に記載の流れ分配システムで使用されるための分流器。
入口パイプから複数の出口パイプまで多相流体流れを分配する方法であって、前記方法が、
入口パイプから入口まで多相流体ストリームを提供するステップと、
複数の出口の各々を介してそれぞれの出口パイプまで前記多相流体ストリームの一部を送出するステップと、
前記入口から前記多相流体ストリームを受け取るために前記入口と前記複数の出口との間に配置された内側チャンバを形成する中空ハウジングを提供するステップ、及び、前記多相流体ストリームを前記複数の出口の各々まで送出するステップであって、前記ハウジングが中心長手方向軸線を有し、前記内側チャンバが、前記複数の出口と比較して前記入口により接近するように配置された第１のチャンバ部分と、前記複数の出口に隣接する第２のチャンバ部分とを有する、ステップと、
前記ハウジングの前記中心長手方向軸線に直交する平面内で測定する場合に、断面積の変化する流れチャンネルを画定するために前記チャンバ内で非平坦分流器を位置決めするステップであって、前記第１のチャンバ部分が、前記流れチャンネル内で、前記流れチャンネル内の前記第２のチャンバ部分の断面積より小さい断面積を有する、ステップと、
を含む、方法。
前記分流器が、前記第１のチャンバ部分内に配置された第１の分流器部分と、前記第２のチャンバ部分内に配置された第２の分流器部分とを有する、請求項２０に記載の方法。
前記ハウジングに対して又は前記ハウジングの第１の端部を閉じるのに使用されるアクセス・カバーに対して前記分流器を設置するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
前記分流器と前記入口との間の距離を調整するために前記分流器の位置を上昇させるか又は降下させるように設置手段を作動させるステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
前記ハウジングの前記中心長手方向軸線を基準として側方又は径方向に前記分流器を移動させるように設置手段を作動させるステップをさらに含み、それにより、前記分流器の中心長手方向軸線が前記ハウジングの前記中心長手方向軸線からオフセットされる、請求項２２又は２３に記載の方法。
第１の向きで前記流れ分配システムを構成するステップをさらに含み、それにより、前記入口が前記複数の出口と比較してより地面に接近し、前記多相流体ストリームが前記内側チャンバを通って鉛直上向きに移動するようになる、請求項２０から２４までのいずれか一項に記載の方法。
第２の向きで前記流れ分配システムを構成するステップをさらに含み、それにより、前記複数の出口が前記入口と比較してより地面に接近し、前記多相流体ストリームが前記内側チャンバを通って下向きに移動するようになる、請求項２０から２４までのいずれか一項に記載の方法。
実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示される流れ分配システム。
実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示される流れ分配システムで使用される分流器。
実質的に、添付図面を参照しながら本明細書で説明される及び添付図面に示されるように、入口パイプから複数の出口パイプまで多相流体流れを分配する方法。