KR20150039775A - 기상 및 액상으로의 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치 및 그와 같은 장치가 제공된 용기 - Google Patents

기상 및 액상으로의 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치 및 그와 같은 장치가 제공된 용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기본적으로 기상 부분을 포함하는 중앙 영역 및 기본적으로 액상 부분을 포함하는 외측 환형 영역으로 유체 흐름이 분리되도록 상기 유체 흐름을 회전시켜, 기본적으로 상기 기상 부분 및 상기 액상 부분으로의 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치로서, 하우징(housing; 2); 유체의 회전을 위한 소용돌이 요소(6); 기상 출구(5); 및 액상 출구(4)를 포함하고; 기상 출구 및 액상 출구 둘 다는 하우징 외부의 공통 수집 체임버에 연결되는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 이와 같은 장치가 제공되는 용기에 관한 것이다.

Description

기상 및 액상으로의 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치 및 그와 같은 장치가 제공된 용기{APPARATUS FOR CYCLONE SEPARATION OF A FLUID FLOW INTO A GAS PHASE AND A LIQUID PHASE AND VESSEL PROVIDED WITH SUCH AN APPARATUS}
본 발명은 기본적으로 기상 부분을 포함하는 중앙 영역 및 기본적으로 액상 부분을 포함하는 외측 환형 영역으로 유체 흐름이 분리되도록 유체 흐름을 회전시켜, 기본적으로 기상 부분 및 액상 부분으로의 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치에 관한 것으로서, 상류의 유체 입구를 가지는 하우징; 유체 입구의 하류에서 하우징 내에 위치되어 있는, 유체 흐름의 회전을 위한 소용돌이 요소; 소용돌이 요소의 하류에서 하우징의 중앙 영역으로 개방된 기상 출구; 및 소용돌이 요소의 하류에서 하우징의 외측 영역에 연결되는 액상 출구를 포함하고, 기상 출구 및 액상 출구 둘 다는 하우징 외부의 공통 수집 체임버에 연결된다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 장치가 제공되는 용기에 관한 것이다.
사이클론 분리기들이 탄화수소들(오일 및 가스)의 추출의 기술 분야에서 알려져 있다. 생성된 유체들은 보통 가스가 분해되어 수송 중 가스 버블 형성 및 2상 흐름이 일어나서 파이프라인들에서 원치않는 맥동 흐름(pulsatory flow) 및 진동들을 생기게 하는 액체(오일 및 물)로 구성된다. 따라서, 유체는 액체 및/또는 가스를 포함하는 것으로서 규정되고; 액체는 유체 단독으로 구성될 수 있고, 또는 가스 단독으로 구성될 수 있고, 또는 제 3의 대안으로서 액체 및 가스 혼합물로 구성될 수 있다. 파이프라인을 통해 흐르는 유체의 탄화수소들 사이클론 분리의 추출에서 이들 문제들을 해결하는 것은 유체를 회전시키는 라인 장치들에 의해 실현되고 그 결과 유체는 가벼운 부분, 기본적으로 기상 부분을 포함하는 중앙 영역, 및 무거운 부분, 기본적으로 액상 부분을 포함하는 외측 환형 영역으로 분리된다. 중앙 영역의 기상 부분 및 외측 영역의 액상 부분은 각각의 액상 출구 수단 및 기상 출구 수단을 통해 배출된다. 액상 출구 수단 및 기상 출구 수단 둘 다는 양 부분들이 사전-분리된 상태에서 이와 같이 도입되어 사이클론 분리를 위한 하나 이상의 장치들에서 사전-분리 없이 이와 같은 용기에 도입될 때 더 양호하고 더 빠른 부분들의 분리를 야기하는 공통 체임버(용기)에서 끝난다.
본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 사이클론 분리 기술보다 더 높은 효율로 기본적으로 가벼운 가스 부분 및 더 무거운 액체 부분으로 회전(원심 분리)에 의해 유체 흐름을 효율적으로 분리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 이와 같은 장치는 또한 이와 같은 장치기 또한 하우징의 중심에 배치되는 적어도 하나의 투과 가능 유동 가이드를 포함하고, 투과 가능 유동 가이드는 기상 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 서두에서 언급한 유형의 장치를 제공한다. 투과 가능 유동 가이드는 가벼운 가스 부분에 대해 적어도 투과 가능한 것으로서 이해되어야 하지만, 유동 가이드는 대안으로 또한 양 부분들, 즉 가벼운 가스 부분 및 무거운 액상 부분에 대해 투과 가능할 수 있다. 이와 같은 분리 사이클론은 종래 기술의 분리 사이클론들에 비해 개선된 특성들을 가진다. 이것은 본 발명에 따른 사이클론이 허용하는 유체의 주어진 조성 및 압력에서 더 높은 분리 효율 및/또는 사이클론에 비해 더 낮은 압력 강하를 실현한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이것은 유동 가이드들이 빠져있는 통상의 상황(통상의 분리기들 및 가스 스크러버들(scrubbers))에서보다 유동 가이드가 설치된 상황에서 소용돌이 요소를 통과한 후 유체의 회전이 더 오래 유지된다는 사실의 결과이다. 추가의 이점은 유동 가이드가 가스 흐름의 더 점진적인 회전을 생기게 하여 소용돌이 요소 하류의 영역에서 난류를 제한하기 때문에 유동 가이드가 기상 출구의 입구 근방의 가스 흐름에서 액상 부분들(방울들)의 재진입의 기회를 제한한다는 것이다. 투과 가능 유동 가이드의 존재로부터의 다른 긍정적인 효과는 그것이 상기 분리기에 비해 더 낮은 압력 강하로 이어진다는 것이다. 모든 이들 이점들은 더 높은 일차 분리 효율로 이어진다. 본 발명에 따른 장치는 또한 다른 구성 요소들에 대해 어떠한 실질적인 변경에 대한 요구 없이 어떠한 기존 장비에도 간단하게 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 관련 적용은 제조된 물-파이프라인 내의 심각한 2상 흐름(슬러깅: slugging)이 제거되도록 오일 생성 제조 플랫폼 상에서 제조된 물로부터 탄화수소 가스를 분리하기 위한 것일 것이다. 장치는 간단하고 또한 컴팩트한 방식으로 물로부터 가스가 분리되게 할 수 있고, 분리된 가스는 플랫폼의 불꽃으로 연소되는 것 대신에 회수될 수 있다.
기상 출구는 바람직하게는 소용돌이 요소를 통해 연장하는 가스 배출 채널을 포함하고, 가스 배출 채널의 입구 개구는 소용돌이 요소의 말단부에 위치된다. 그렇게 함으로써 기상 출구의 개구는 소용돌이 요소의 말단부에(또는 소용돌이 요소의 전 또 후의 짧은 거리 상에) 위치될 수 있고 유동 가이드는 소용돌이 요소에 접속된다. 가스 배출 채널의 이와 같은 관통 이송(through feed)을 가능하게 하기 위해, 소용돌이 요소는 바람직하게는 코어 본체에 연결되는 소용돌이 블레이드들을 포함한다. 소용돌이 요소의 이러한 코어 본체를 통해, 기상 출구의 상류 단부(upstream end)가 소용돌이 요소의 코어 본체의 하류측에서 끝나도록 기상 출구가 피딩(feed)될 수 있다. 또한 기상 출구가 코어 본체를 통해 더 연장하여 유체 공급의 흐름과 관련하여 후방으로 가스를 공급한다. 바람직하게는, 액체 부분을 위한 출구는 축방향에서 하우징에 연결되어 있다.
특정 실시예에서, 유동 가이드는 실질적으로 원뿔 형상이고, 원뿔 형상 유동 가이드는 기상 출구의 개구에 연결되고, 원뿔 형상 유동 가이드의 첨단은 하류를 가리킨다. 원뿔 형상 유동 가이드에 대한 변형예는 원뿔 형상 유동 가이드가 언더컷된 총알 모양이고, 또는 나선형 홈들이 제공되거나 또는 임의의 다른 외형일 수 있다는 것이다.
유동 가이드가 투과성이기 때문에, 그것은 부분적으로 개방될 수 있다. 이와 같은 것은 만약 유동 가이드가 임의의 다른 유형 상에 구멍들(apertures), 예컨대 구멍들(holes)(예컨대 원형 구멍들), 슬롯들, 홈들이 제공되면 가능하다. 다른 선택사항은 메쉬 재료(mesh material) 에 부분적으로 개방된 유동 가이드를 구성하는 것이다. 투과 가능 유동 가이드에 대한 다른 대안은 가스 부분에 대해서만 투과성인 가이드 또는 액체들에 대해서는 거의 투과성이 없는 유동 가이드이다. 액체에 대해 투과성이 없거나 제한되는 이와 같은 유동 가이드들에 대한 선택사항들은 예컨대 세라믹들로 만들어진 유동 가이드들이거나 또는 멤브레인 재료로 구성된다.
분리 사이클론은 접선(tangential), 반경 방향 또는 축방향 분리 사이클론에 관한 것일 수 있다. 접선 분리 사이클론에서, 유체 입구는 하우징에 대해 접선으로 흘러나온다. 그러나, 유체 입구는 또한 소용돌이 요소가 제공되어 유체의 회전을 생성하기 때문에 하우징에서 반경방향 또는 축방향으로 흘러나올 수 있다.
그러나, 하우징은 유체의 접선 속도의 추가 증가를 일으켜 효율을 강화시키기 위해 기본적으로 관형이고, 하우징은 추가의 바람직한 실시예에서 하우징의 말단 부분의 위치에서 증가하는 직경을 가진다.
액상 출구는 바람직하게는 하우징과 동축으로 연장하는 액체 배출 파이프를 포함하고, 그 결과 비교적 무거운 액체는 최소 압력 강하로 배출된다.
또 다른 대안의 실시예에서, 기상 출구에 연결되는 하우징의 중심에 위치된 투과 가능 유동 가이드는 기상 출구의 개구로부터 떨어져서 액체 출구에 동축으로 배치되어 있는 이차 가스 추출 장치를 포함하고, 이차 가스 추출 장치는 동축 가스 회수 파이프로 기상 출구에 연결되고, 가스 회수 파이프의 횡단면의 표면은 이차 가스 추출 장치의 횡단면의 표면보다 작다. 양 경우에 가스 회수 파이프 및 이차 가스 추출 장치는 가스 회수 파이프의 직경이 이차 가스 추출 장치의 (평균) 직경보다 작은 가스 회수 파이프의 직경보다 작은 축방향 회전 대칭이다. 앞에서 이미 기재된 이점들을 제외하고, 이 실시예는 액상 부분으로부터 혼입 가스(entrained gas)의 분리를 가능하게 하고; 따라서 사이클론 분리를 위한 장치의 분리 효율을 더 높일 수 있다. 일차 분리는 제 1 가스 체적이 기상 출구의 개구를 통해 제거되는 소용돌이 요소에 가깝게 가기 전에 이미 일어나고; 이차 가스 추출 장치는 제 1 분리 단계 동안 액체로부터 아직 제거되지 않은 제 2 기상 부분을 제거 가능하게 한다.
바람직하게는 이와 같은 이차 가스 추출 장치는 연결부로부터 하류로 가스 회수 파이프까지 감소하는 직경을 가진다. 이것은 이차 가스 추출의 말단 부분이 더 상류의 그것의 직경보다 작은 직경을 가진다는 것을 의미한다. 이차 가스 추출 장치의 구성으로 인해, 액상 부분의 속도는 감소할 것이고 그 결과 액체의 압력은 증가할 것이다. 이차 가스 추출 장치의 하류의 높은 액체 압력은 액상 부분 흐름에 남아 있는 어떤 가스의 배출을 더 지지할 것이고, 이것은 사이클론 분리를 위한 장치를 떠나는 액체의 가스 함량을 더 감소시킨다. 잔여 가스의 배출을 위해, 이차 가스 추출 장치에는 바람직하게는 액상 출구에서 이미 사전 분리된 액체 중의 남은 가벼운 가스 부분이 이차 가스 추출 장치에 들어가게 하기 위해 구멍들(또는 가스 배출에 직접 관계되는 원뿔과 관련하여 이미 개시된 적어도 투과성인)이 제공된다. 거기로부터 가스는 동축 가스 회수 파이프를 통해 기상 출구로 안내된다. 이차 가스 추출 장치를 떠나는 가스가 제어되지 않는 것을 방지하기 위해, 이차 가스 추출 장치는 그 말단부가 폐쇄될 수 있다. 이차 가스 추출 장치에 대한 다른 추가의 특징은 액상 출구에서 액상 흐름에 영향을 주고 액체 압력의 더 양호한 제어를 가능하게 하는 둘레(외부)에 위치될 적어도 하나의 나선형 블레이드일 수 있다.
본 발명은 또한 사이클론 분리를 위한 장치를 제공하고, 여기서 투과 가능 유동 가이드는 기상 출구의 개구에 연결되는 원뿔 형상 투과 가능 유동 가이드, 및 기상 출구의 개구로부터 떨어져서 액상 출구에 동축으로 위치되는 이차 가스 추출 장치를 포함하고, 이차 가스 추출 장치의 동축 가스 회수 파이프는 원뿔 형상 투과 가능 유동 가이드의 말단측에 연결된다. 이 실시예에서, 앞에서와 같이 사이클론 분리를 위한 장치의 2개의 상이한 실시예들의 조합이 조합된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 적어도 하나의 장치가 제공되는 용기에 관한 것이고, 여기서 사이클론 분리를 위한 장치의 기상 출구 및 액상 출구 둘 다는 단일 소통 공간에서 끝난다. 바람직한 실시예에서, 사이클론 분리를 위한 하나 이상의 장치는 단일 용기 내에 위치되고 사이클론 분리를 위한 이들 복수의 장치들의 유체 입구들은 바람직하게는 공통 분배 체임버에 연결되고, 분배 체임버는 처리될 유체를 위한 중앙 외부 유체 피드에 연결된다.
흐름 라인들 및 수송 파이프들의 해저 설치들이 또한 이러한 기술에 대해 가능성이 있을 수 있어, 플랫폼 상에서, 수중 또는 유정(oil well) 아래에서 유정으로부터 흐름 라인에서 직접 유정 흐름을 분리하는 것을 가능하게 한다. 하우징 내에서의 실질적인 축방향 피드는 감소된 구성 치수를 가능하게 하고 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치들에서 압력 강하를 제한한다. 탄화수소들의 추출의 기술 분야에서의 본 발명의 적용은 플랫폼 상의 가스 분리 처리를 줄이는 것을 가능하게 한다. 통상의 분리기들의 가스 용량 때문에 유정 생산은 종종 제한된다. 통상의 분리기 트레인의 상류의 유정 흐름으로부터 가스를 분리함으로써, 처리되어 얻어진 가스량은 감소할 것이고, 바틀넥(bottleneck)은 제거된다. 가스는 분리기 트레인 밖으로 안내되고 및/또는 유정으로 재주입될 수 있다.
본 발명은 또한 다음의 도면들에 나타낸 비제한적인 예시적인 실시예들에 기초하여 설명된다.
도 1은 기상 출구에 직접 연결되는 원뿔 형상 유동 가이드를 구비하는 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치의 실시예의 측면 사시도를 나타내고;
도 2는 기상 출구로부터 떨어져서 이차 가스 추출 장치를 포함하는 유동 가이드를 구비하는 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치의 대안의 실시예의 측면 사시도를 나타내고;
도 3은 도 1 및 2에 제공된 2개의 실시예들을 결합하는 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치의 제 2의 대안의 실시예의 측면 사시도를 나타내고;
도 4는 도 3에 나타낸 사이클론 분리를 위한 4개의 장치들이 제공되는 용기를 나타낸다.
도 1에 나타낸 본 발명에 따른 장치(1)는 액상 부분(예컨대 물/오일)로부터, 예를 들어 화살표 P1를 따라 장치(1)에 공급되는 오일 플랫폼으로 안내되는 파이프라인의 유체로부터 기상 부분의 분리를 위해 의도된다. 장치(1)는 가스 제거될 유체의 공급을 위한 입구(3), 무거운 액상이 화살표 P2를 따라 하우징(2)을 떠나는 액상 부분 출구(4), 및 가벼운 기상 부분이 화살표 P3를 하우징(2)을 떠나는 기상 부분 출구(5)를 가지는 하우징(2)을 포함한다. 화살표 P1를 따라 가스 제거되는 유체의 공급 및 화살표 P2에 따른 무거운 액상 부분의 배출은 둘 다의 경우들에 하우징(2)의 축방향에서 일어난다. 여기에 나타낸 하우징(2)은 원뿔형(하우징(2)의 말단부로 축방향에서 감소하는)이지만 다른 형상, 예를 들어 고정 직경을 갖는 원통형을 가질 수도 있다. 하우징(2)에는 코어 본체(8)에 접속되는 곡면의 소용돌이 블레이드들(curved swirl blades; 7)을 포함하는 동축 소용돌이 요소(6)가 장착된다. 소용돌이 요소(6)는 하우징(2)의 중앙 영역의 기상 부분 및 하우징(2)의 환형 외측 영역의 액상 부분으로의 소용돌이 요소(6)의 하류의 2상 혼합물(two-phase mixture)의 원하는 분리를 달성하기 위해 가스 제거될 유체를 회전으로 설정한다. 2개의 부분들의 분리는 본질적으로 분리로서 이해되어야 하고; 기상 부분은 증기들 및 액체 부분들(방울들)을 여전히 포함할 수 있을 것이다.
분리는 가스 제거될 유체의 접선 속도의 결과이고, 유체의 상대적으로 무거운 액상 부분은 원심력들로 인해 외측으로 떨어질 것이고 반면 유체의 가벼운 기상 부분은 하우징(2)의 코어로 이동할 것이다. 무거운 액상 부분은 이후 액상 부분 출구(4)를 통해 화살표 P2를 따라 배출되고, 반면 기상 부분은 가스 배출 채널(10)의 입구 개구(9)를 통해 후방으로 공급된다. 입구 개구(9)는 소용돌이 요소(6)의 코어 본체(8) 내에 위치된다. 기상 부분은 최종적으로 화살표 P3를 따라 장치(2)를 떠난다.
하우징(2) 내의 중심에는 또한 구멍들(12)이 제공되는 투과 가능 유동 가이드(11)가 제공된다. 투과 가능 유동 가이드(11)는 배출 채널(10)의 입구 개구(9)에 접속되고 도시된 것과 같이 소용돌이 요소(6)의 말단부에 위치되어 말단부가 소용돌이 요소(6)에 직접 연결된다(링크된다). 여기에 나타낸 유동 가이드(11)는 원뿔 형상이고, 원뿔(11)의 첨단(13)은 하류를 가리킨다. 유동 가이드(11)는 소용돌이 요소(6)에 의해 제공되는 유체의 회전이 더 오래 계속되게 한다. 유동 가이드(11)는 또한 입구 개구(9) 하류의 난류(turbulence)를 제한하고 따라서 이미 분리된 액체 및 기상 부분들의 재혼합(remixing)을 제한한다. 유동 가이드(11)는 분리된 가스 부분 흐름의 점진적 회전(gradual turn)을 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치(20)의 대안의 실시예를 나타낸다. 도 1에 나타낸 실시예와의 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 나타낸다. 도시된 장치(20)의 하우징(21)은 도 1에 도시된 하우징(2)보다 더욱 원통형 형상을 가진다. 본 발명에 관한 추가 및 더 많은 관련 차이는 장치(20)가 가스 배출 채널(10)의 입구 개구(9)로부터 떨어져서 이차 가스 추출 장치(23)를 갖는 유동 가이드(22)를 포함한다는 것이다. 이차 가스 추출 장치(23)는 분리된 가스 부분을 배출 채널(10)의 입구 개구(9)로 다시 공급한 다음 배출 채널(화살표 P3를 따라)을 통해 또 다시 공급하는 동축 가스 회수 파이프(24)에 의해 배출 채널(10)의 입구 개구(9)에 연결된다. 가스 회수 파이프(24)가 배출 채널(10)의 입구 개구(9)에 연결되어 또한 소용돌이 요소(6) 바로 뒤에서 유체로부터 분리된 제 1 가스 부분이 화살표 P5를 따라 가스 배출 채널(10)로 흐르도록 허용하기 위해 이들 사이에 남겨진(left) 개구가 있다. 이것은 예컨대 가스 배출 채널(10)의 개구(9)의 직경보다 작은 직경을 가지는 가스 회수 파이프(24)를 이용하여 실현될 수 있다. 이것은 심지어 벤츄리 효과(venturi effect)로 인해 가스 회수 파이프(24) 내에 저압을 생기게 할 수 있다. 가스 회수 파이프(24)는 또한 이차 가스 추출 장치(22)의 직경보다 작은 직경을 가진다. 이차 가스 추출 장치(22)는 기상 부분이 끝을 자른(truncate) 원뿔 형상 본체(25)로 들어가게 하기 위해 구멍들(26)이 제공되는 끝을 자른 원뿔 형상 본체(25)를 가진다. 끝을 자른 원뿔 형상 본체(25)는 그 말단부(27)가 폐쇄된다. 또, 도 2에 나타낸 실시예는 더 높은 분리 효율을 가져 온다.
환형 축방향 흐름의 공급된 유체를 소용돌이 요소(6)로 안내하기 위해 소용돌이 요소(6)의 하류에서 하우징(2, 21)에 제공될 수 있는 가이드 본체는 도 1 및 도 2에 도시되지 않는다. 다른 주목할 점은 장치(1, 20)의 모든 치수 및 구성들이 전형적인 적용 조건들에 적응되어야 한다는 것이다. 이와 같은 기하학의 예에서 구멍들(12, 26), 이들은 유동 가이드(11) 및 끝을 자른 원뿔 형상 본체(25)가 분리된 기상 부분에 대해 투과성이 있는 한 변할 수 있고 또는 심지어 없을 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 2개의 장치들(1, 20)의 몇몇 특징들을 결합하는 본 발명에 따른 사이클론 분리를 위한 장치(30)의 제 2의 대안의 실시예를 나타낸다. 또 전에 나타낸 실시예들과 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 나타낸다. 사이클론 분리(30)를 위한 장치에는 가스가 제거될 유체를 위한 입구(3'), 액상 부분 출구(4), 및 기상 부분 출구(5')를 가지는 실질적으로 원통형의 하우징(31)이 제공된다. 입구(3') 및 기상 출구(5')는 도 1 및 도 2에서 호환 가능한 아이템들과 관련하여 위치가 변경된다. 여기서 입구(3')를 통해 공급된 유체는 분리된 기상 부분이 기상 출구(5')를 동축으로 떠나는 동안 소용돌이 요소(6)로 들어가기 전에 회전한다. 더욱이 장치(30)는 또한 배출 채널(10)의 입구 개구(9)(이 도면에는 도시되지 않음)에 직접 연결되는 투과 가능 유동 가이드(32)를 포함한다. 유동 가이드(32)는 나선형 스트립들로 구성되고 그것의 더 먼 첨단측 상에서 더욱 하류의 회수 파이프(24)에 연결되어 구멍들을 갖는 원뿔 형상 본체(25)를 가지는 이차 가스 추출 장치(33)로 안내된다. 이차 가스 추출 장치(33)의 외부에는 원뿔 형상 본체(25)를 따라 액체를 안내하기 위한 나선형 안내 블레이드(34)가 제공된다.
도 4는 도 3에 나타낸 사이클론 분리를 위해 4개의 수직으로 배향된 장치들(30)을 유지하는 부분적으로 절단된 용기(40)를 나타낸다. 용기 측 상의 공급 파이프(41)를 통해, 분리될 유체는 분배 체임버(42)로 들어가기 위해 용기(40)로 들어가고 있다. 분배 체임버(42)로부터 분리될 유체는 사이클론 분리를 위해 4개의 장치들(30)로 들어간다. 사이클론 분리를 위해 장치(30)의 하측(액상 부분 출구들(4)이 위치되는 곳) 상에서, 하우징들(31)은 사이클론 분리를 위해 장치들(30)을 떠나는 액체의 흐름 속도 및 난류를 감소시키기 위해 부분적으로 개방된 케이싱(43)에 의해 둘러싸인다. 기상 부분은 기상 출구(5')를 통한 사이클론 분리를 위해 수직으로 배향된 장치들(30)을 떠난다. 따라서 공급 파이프(41)를 통해 용기(40)로 들어가는 유체는 사이클론 분리를 위해 4개의 수직으로 배향된 장치들(30)을 통과한 후 용기(40)의 상부에서 기상 부분으로 그리고 용기(40) 바닥에서 액상 부분으로 신속하고, 간단하고, 효과적으로 나누어진 진다.
도 3 및 도 4에 나타낸 장치(30) 및 용기(40)는 탄화수소들의 추출의 기술 분야에서 높은 분리 효율을 가능하게 하는데 특히 적합하다는 것이 발견된다.

Claims (15)

  1. 기본적으로 기상 부분을 포함하는 중앙 영역 및 기본적으로 액상 부분을 포함하는 외측 환형 영역으로 유체 흐름이 분리되도록 상기 유체 흐름을 회전시켜, 기본적으로 상기 기상 부분 및 상기 액상 부분으로의 유체 흐름의 사이클론 분리(cyclone separation)를 위한 장치로서,
    상류의 유체 입구를 가지는 하우징(housing);
    상기 유체 입구의 하류에서 상기 하우징 내에 위치되어 있는, 상기 유체 흐름의 회전을 위한 소용돌이 요소(swirl element);
    상기 소용돌이 요소의 하류에서 상기 하우징의 상기 중앙 영역으로 개방된 기상 출구(gas phase outlet); 및
    상기 소용돌이 요소의 하류에서 상기 하우징의 상기 외측 영역에 연결되는 액상 출구(liquid outlet)를 포함하고;
    상기 기상 출구 및 상기 액상 출구 둘 다는 상기 하우징 외부에서 공통 수집 체임버에 연결되는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 상기 하우징 내의 중심에 위치되는 적어도 하나의 투과 가능 유동 가이드(permeable flow guide)를 더 포함하고, 투과 가능 유동 가이드는 상기 기상 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기상 출구는 상기 소용돌이 요소를 통해 연장하는 가스 배출 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기상 출구의 개구는 상기 소용돌이 요소의 말단부에 위치되어 있고 상기 유동 가이드는 상기 소용돌이 요소에 접속되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는 실질적으로 원뿔 형상이고, 상기 원뿔 형상 유동 가이드는 상기 기상 출구의 상기 개구에 연결되고, 상기 원뿔 형상 유동 가이드의 상기 첨단(tip)은 하류를 향하는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원뿔 형상 유동 가이드는 언더컷되어 있는(undercut) 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 가이드에는 구멍들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 기본적으로 관형인 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기상 출구에 연결되는 상기 하우징 내의 중심에 위치되는 상기 투과 가능 유동 가이드는 상기 기상 출구의 상기 개구에서 떨어져서 상기 액상 출구에 동축으로 위치되는 이차 가스 추출 장치를 포함하고 이차 가스 추출 장치는 동축 가스 회수 파이프에 의해 상기 기상 출구에 연결되고, 상기 가스 회수 파이프의 횡단면의 표면은 상기 이차 가스 추출 장치의 상기 횡단면의 표면보다 적은 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이차 가스 추출 장치는 상기 가스 회수 파이프로부터 하류로 감소하는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 가스 추출 장치에는 상기 액상 출구에서 이미 사전-분리된 액체의 잔여 가스 부분이 상기 이차 가스 추출 장치로 들어가게 하기 위한 구멍들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 가스 추출 장치는 그것의 말단부가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 가스 추출 장치는 그 둘레에, 상기 액상 출구에 위치되는 적어도 하나의 나선형 블레이드가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과 가능 유동 가이드는:
    - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 상기 기상 출구의 상기 개구에 연결되는 원뿔 형상 투과 가능 유동 가이드, 및
    - 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 상기 기상 출구의 상기 개구로부터 떨어져서 상기 액상 출구에 동축으로 위치되는 이차 가스 추출 장치를 포함하고,
    상기 이차 가스 추출 장치의 상기 동축 가스 회수 파이프는 상기 원뿔 형상 투과 가능 유동 가이드의 상기 말단측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유체 흐름의 사이클론 분리를 위한 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 사이클론 분리를 위한 적어도 하나의 장치가 제공되는 용기로서, 사이클론 분리를 위한 상기 장치의 상기 기상 출구 및 상기 액상 출구 둘 다는 단일 소통 공간(single communicating space)에서 끝나는, 용기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용기는 모든 유체 입구들이 공통 분배 체임버(common distribution chamber)에 연결되는 사이클론 분리를 위한 복수의 장치들을 포함하고, 분배 체임버는 중앙 유체 피드(central fluid feed)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 용기.
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