JP5324670B2 - 多段サイクロン式流体分離器 - Google Patents
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Description
- 最初の液滴が、スロート部分4で、またはその前ですでに堆積し、流体分離チャンバ5に移送されるしかないために、(スロート部分4と流体分離チャンバ5との間の)高速区間での液体ホールドアップが比較的高い。この流路に沿って、液体ホールドアップは増加し、気相と液相との間の散逸的相互作用をもたらし、それにより、サイクロン式流体分離器内の許容可能な最大液体保持量(liquid load)を制限する。これは、特に、随伴ガスなどのより重いガスの場合である。
- 比較的高沸点の成分を含む液体は、主としてスロート部分4の近くに生じ、比較的低沸点の成分を含む液体は、主として流体分離チャンバ5の近くに生じ、その結果、高沸点成分は、低沸点成分と混ざることになる。
- サイクロン式流体分離器内に水和物が生じることがあり、この水化物は壁に付着し、それにより、サイクロン式流体分離器の効率を低下させる。
- 流入ガス流れは、サイクロン式流体分離器の性能に悪影響を及ぼす恐れのある流体および固体粒子を含むこともあり得る。
- 液体が形成されると、流れの膨張レベルが制限され、それにより、形成できる総液体量が制限される。
サイクロン式流体分離器は、下流方向に、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン流を促進するように構成され、
分流流体排出口部分は、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管とを備え、サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管を備え、外側補助排出管は、サイクロン式流体分離器の中心軸に沿った第1の位置に配置され、さらなる外側補助排出管は、サイクロン式流体分離器の中心軸に沿った第2の位置に配置される。
- 第1の位置に配置された外側補助排出口は、分留塔内の第1の高さに接続され、
- 第2の位置に配置されたさらなる外側補助排出口は、分留塔内の第2の高さに接続され、
第1の位置は第2の位置に対して上流にあり、第1の高さは第2の高さよりも低い。
- 集束流体注入口部分、スロート部分、および分流流体排出口部分それぞれを備えるサイクロン式流体分離器にサイクロン流体流を供給するステップと、
- サイクロン式流体分離器の中心軸に沿った第1の位置で外側補助排出口から第1の流れを取り込むステップと、
- 内側主排出管から第3の流れを取り込むステップと、
- サイクロン式流体分離器の中心軸に沿った第2の位置でさらなる外側補助排出口から第2の流れを取り込むステップと、を含む。
- 冷却システムは、注入供給物を受け入れ、予冷却された供給物をサイクロン式流体分離器の方に送出(out put)するように構成され、
- サイクロン式流体分離器は、予冷却された供給物を受け入れ、分離塔に向かう凝縮可能物が豊富な第1の送出供給物と、凝縮可能物が豊富な第2の送出供給物とを生成するように構成され、
- 分離塔は、分離塔の上部供給物を生成するように構成され、
システムは、分離塔の上部供給物の少なくとも一部を、注入供給物を冷却する冷却システムに案内するように構成される。
(1)流れ中の熱量またはエンタルピ(h)は、量Δh = -1/2 U2とともに減少し、それによって、最初に相平衡に達したこれらの流れ組成物が凝縮する。これにより、細かな液体粒子または固体粒子を含む霧状旋回流になる。
(2)接線方向速度成分Uφは、以下の式にほぼ従って、平均環状部半径に反比例して増加する。
図2aは、炭化水素混合物用の露点曲線を示す相図を概略的に示している。相図は、炭化水素混合物の様々な相、すなわち、液体L、気体G、ならびに液体および気体を含む混合相L+Gを示す圧力-温度図である。混合相L+Gと液体Lとを分けるラインは、泡立ち点ラインBPと呼ばれる。混合相L+Gと気体Gとを分けるラインは、露点ラインDPである。露点ラインと泡立ちラインとは、臨界点CPで合流する。
したがって、第1の実施形態(図3を参照のこと)によれば、図1を参照して上記で説明したのと同様に、ガス状成分用の中央主排出管7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管6とを備え、さらに、さらなる外側補助排出管16を備えるサイクロン式流体分離器が提供される。このさらなる外側補助排出管16は、凝縮可能物が豊富な流体成分に使用することができる。
サイクロン式流体分離器は、下流方向に、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン流を促進するように構成され、
分流流体排出口部分は、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管6とを備え、サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管16を備え、外側補助排出管6は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第1の位置に配置され、さらなる外側補助排出管16は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第2の位置に配置される。
- 集束流体注入口部分、スロート部分4、および分流流体排出口部分それぞれを備えるサイクロン式流体分離器にサイクロン流体流を供給するステップと、
- サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第1の位置で外側補助排出口6から第1の流れを取り込むステップと、
- 内側主排出管7から第3の流れを取り込むステップと、を含み、
- サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第2の位置でさらなる外側補助排出口16から第2の流れを取り込むことを特徴とする。
さらなる実施形態が、図4を参照して説明される。
- 自由固体は、分離器の内壁に損傷を与え得る。
- サイクロン式流体分離器の意図された最終産物は通常、自由液体および/または自由固体を含まない。
- 自由液体および/または自由固体により、システム内に停滞が発生し、それにより、高速区間において損失が最も高くなる。
- 水和物が壁に付着して、比較的大きいホールドアップ体積を形成して、損失は、このホールドアップ体積に相応する。
サイクロン式流体分離器は、下流方向に、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン流を促進するように構成され、
分流流体排出口部分は、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管6とを備え、サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管17を備え、外側補助排出管6は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第1の位置に配置され、さらなる外側補助排出管17は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第2の位置に配置され、第1の位置はスロート部分4に対して下流にあり、第2の位置はスロート部分4に対して上流にある。
ここで説明するサイクロン式流体分離器は、圧縮性流体流から液体を分離するシステムの一部として使用されることが多い。そのようなシステムは、例えば、サイクロン式流体分離器と、サイクロン式流体分離器の下流に配置されたさらなる分離装置とを備えることができる。
サイクロン式流体分離器は、下流方向に、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン流を促進するように構成され、
分流流体排出口部分は、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管6とを備え、サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管16を備え、外側補助排出管6は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第1の位置に配置され、さらなる外側補助排出管16は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第2の位置に配置される。中心体1の最大径は、管状スロート部分4の最小径よりも大きい。また、第1の位置および第2の位置は、分流流体排出口部分にある。
- 第1の位置に配置された外側補助排出口6は、分留塔COL-1内の第1の高さに接続され、
- 第2の位置に配置されたさらなる外側補助排出口16は、分留塔COL-1内の第2の高さに接続され、
第1の位置は第2の位置に対して上流にあり、第1の高さは第2の高さよりも低い。
- 分留塔COL-1内の第1の高さに供給される流れを第1の位置に配置された外側補助排出口6を介して取り込むステップと、
- 分留塔COL-1内の第2の高さに供給される流れを第2の位置に配置されたさらなる外側補助排出口16を介して取り込むステップと、を含み、
第1の位置は第2の位置に対して上流にあり、第1の高さは第2の高さよりも低い。
PCT出願番号PCT/NL2008/050172および欧州特許出願番号07104888.8を有する、本願の出願人により出願された早期の特許出願は、細長い末尾部8のない、図1によるサイクロン式流体分離器について記載している。
- 集束流体注入口部分と分流流体排出口部分との間に配置されたスロート部分4であって、分流流体排出口部分が、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出口7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出口6とを備える、スロート部分4と、
- 流体注入口部分内でスロート部分4の上流に設けられ、流体分離器の中心軸Iに対して実質的に同軸上に配置された中心体10と、を備え、
流体分離器は、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かう主流れを促進するように構成され、
中心体10は、管状スロート部分4の方に向けられ、スロート部分4に向かう中心流を加えるように構成された排出口13を備える。これは、図6に概略的に示されている。
- 流体注入口部分内でスロート部分4の上流に設けられ、流体分離器の中心軸Iに対して実質的に同軸上に配置されて、分離器ハウジング20との間に環状流路3を形成する中心体10をさらに備え、
サイクロン式流体分離器は、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン主流を促進するように構成され、
中心体10は、管状スロート部分4の方に向けられ、スロート部分4に向かう中心流を加えるように構成された排出口13を備え、
外側補助排出管6、16の少なくとも1方の少なくとも一部は排出口13に接続されて、使用時に中心流を供給する。使用時、中心流は、中心軸Iと実質的に一致することができ、主流れによって囲まれ得る。
- サイクロン式流体分離器を使用して、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン主流を促進するステップを含み、中心体10は、管状スロート部分4の方に向けられ、スロート部分4に向かう中心流を加えるように構成された排出口13を備え、外側補助排出管6、16の少なくとも1方の少なくとも一部は排出口13に接続されて、使用時に中心流を供給する。使用時、中心流は、中心軸Iと実質的に一致することができ、主流れによって囲まれ得る。
この実施形態では、一実施形態によるNGL回収用のプロセス機構について説明する。プロセス機構は、上記の多段サイクロン式流体分離器を備える。
サイクロン式流体分離器は、下流方向に、集束流体注入口部分およびスロート部分を通って、分流流体排出口部分に向かうサイクロン流を促進するように構成され、
分流流体排出口部分は、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管7と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管6とを備え、サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管16を備え、外側補助排出管6は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第1の位置に配置され、さらなる外側補助排出管16は、サイクロン式流体分離器の中心軸Iに沿った第2の位置に配置される。
- 冷却システムCSは、注入供給物S-1を受け入れ、予冷却した供給物S-4をサイクロン式流体分離器の方に送出するように構成され、
- サイクロン式流体分離器は、予冷却した供給物S-4を受け入れ、分離塔に向かう凝縮可能物が豊富な送出供給物を生成するように構成され、
- 分離塔COLは、分離塔の上部供給物S-22を生成するように構成され、
システムは、分離塔の上部供給物S-22の少なくとも一部を、注入供給物S-1を冷却する冷却システムCSに案内するように構成される。
- 冷却システムCSは、注入供給物S-1を受け入れ、予冷却した供給物S-4をサイクロン式流体分離器の方に送出するように構成され、
- サイクロン式流体分離器は、予冷却した供給物S-4を受け入れ、分離塔に向かう凝縮可能物が豊富な送出供給物を生成するように構成され、
- 分離塔COLは、分離塔の上部供給物S-22を生成するように構成され、
システムは、分離塔の上部供給物S-22の少なくとも一部を、注入供給物S-1を冷却する冷却システムCSに案内するように構成される。
さらなる冷却ユニットE-3は、冷却システムCSと分離塔COLとの間から取り出された少なくとも1つの冷却用サイドドローS-12、S-13、およびS-15、S-16を受け入れるように構成され、さらなる冷却ユニットE-3は、この少なくとも1つの冷却用サイドドローS-12、S-13、およびS-15、S-16を使用して、分離塔COLから取り出されたサイドドローS-18を冷却するように構成され、冷却した供給物S-19は、分離塔COLに再導入される。
- サイド排出口を介して分離塔COLからサイドドローS-18を取り出すステップと、
- サイドドローS-18をさらなる冷却ユニットE-3に供給して、冷却した供給物S-19を生成するステップと、
- 冷却システムCSと分離塔COLとの間から少なくとも1つの冷却用サイドドローS-12、S-13、およびS-15、S-16を取り出すステップと、
- 少なくとも1つの冷却用サイドドローS-12、S-13、およびS-15、S-16を冷却ユニットE-3に供給して、分離塔COLから取り出したサイドドローS-18を冷却するステップと、
- 冷却した供給物S-19を分離塔COLに再導入するステップと、を含む。
さらなる実施形態が、図11を参照して説明される。
さらなる実施形態が、図12を参照して説明される。
上記の説明は、限定するのではなく、例示することを意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に対して修正を行うことが可能であることが当業者には明らかであろう。
2 旋回流生成ベーン
3 環状流路
4 スロート部分
5 分流流体分離チャンバ
6 外側補助排出管
7 内側主排出管
8 細長い末尾部
10 中心体
13 排出口
16 さらなる外側補助排出管
20 分離器ハウジング
36 さらなる外側補助排出管
I 中心軸
COL-1 分留塔
CS 冷却システム
COL 分離塔
Claims (2)
- 圧縮性流体流を含む注入供給物(S−1)から液体を分離するシステムであって、サイクロン式流体分離器および分留塔(COL−1)を備えるシステムにおいて、
前記サイクロン式流体分離器は、集束流体注入口部分と分流流体排出口部分との間に配置されたスロート部分(4)を備え、前記サイクロン式流体分離器は、前記集束流体注入口部分および前記スロート部分を通って前記分流流体排出口部分に向かう下流方向へのサイクロン流を促進するように構成され、前記分流流体排出口部分が、凝縮可能物が欠乏した流体成分用の内側主排出管(7)と、凝縮可能物が豊富な流体成分用の外側補助排出管(6)とを備え、前記サイクロン式流体分離器は、さらなる外側補助排出管(16)を備え、前記外側補助排出管(6)は、前記サイクロン式流体分離器の中心軸(I)に沿った第1の位置に配置され、前記さらなる外側補助排出管(16)は、前記サイクロン式流体分離器の前記中心軸(I)に沿った第2の位置に配置され、前記第1の位置および前記第2の位置が前記分流流体排出口にあり、
− 前記第1の位置に配置された前記外側補助排出口(6)が、前記分留塔(COL−1)内の第1の高さに接続され、
− 前記第2の位置に配置された前記さらなる外側補助排出口(16)が、前記分留塔(COL−1)内の第2の高さに接続され、
前記第1の位置は前記第2の位置に対して上流側にあり、前記第1の高さは前記第2の高さよりも低い、システム。 - 圧縮性流体流を含む注入供給物(S−1)から液体を分離する方法であって、
圧縮性流体流れから液体を分離するサイクロン式流体分離器であって、
集束流体注入口部分、スロート部分(4)、および分流流体排出口部分それぞれを備えるサイクロン式流体分離器にサイクロン流体流を供給し、
前記サイクロン式流体分離器の中心軸(I)に沿った第1の位置で外側補助排出口(6)から第1の流れを取り込み、
内側主排出管(7)から第3の流れを取り込み、
前記中心軸(I)に沿った第2の位置でさらなる外側補助排出口(16)から第2の流れを取り込む、サイクロン式流体分離器と、
分留塔(COL−1)と、を使用し、
− 前記分留塔(COL−1)内の第1の高さに供給される流れを、前記第1の位置に配置された前記外側補助排出口(6)を介して取り込むステップと、
− 前記分留塔(COL−1)内の第2の高さに供給される流れを、前記第2の位置に配置された前記さらなる外側補助排出口(16)を介して取り込むステップと、を含み、
前記第1の位置は前記第2の位置に対して上流側にあり、前記第1の高さは前記第2の高さよりも低い、方法。
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