NL2000350C2 - Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. - Google Patents
Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. Download PDFInfo
- Publication number
- NL2000350C2 NL2000350C2 NL2000350A NL2000350A NL2000350C2 NL 2000350 C2 NL2000350 C2 NL 2000350C2 NL 2000350 A NL2000350 A NL 2000350A NL 2000350 A NL2000350 A NL 2000350A NL 2000350 C2 NL2000350 C2 NL 2000350C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- vane unit
- fractions
- medium mixture
- mixture
- separated
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0217—Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/04—Breaking emulsions
- B01D17/041—Breaking emulsions with moving devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
- B01D19/0052—Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
Description
Inrichting en werkwijze voor het in fracties scheiden van een stromend mediummengselDevice and method for separating a flowing medium mixture into fractions
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het scheiden van een stromend 5 mediummengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid omvattende rotatiemiddelen voor het doen roteren van het stromende te scheiden mengsel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het scheiden van een stromend mediummengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid.The invention relates to a device for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with a different mass density, comprising rotation means for rotating the flowing mixture to be separated. The invention also relates to a method for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with deviating mass density.
10 Het scheiden van een (stromend) mediummengsel kent zeer diverse toepassingen.The separation of a (flowing) medium mixture has very diverse applications.
Onder mediummengsel wordt daarbij verstaan een mengsel van vaste en/of vloeistof en/of gas deeltjes van micron of submicron grootte, gedispergeerd in ten minste één vloeistof of gas. Voorbeelden zijn een gas/gas-mengsel, een gas/vloeistof-mengsel of aërosol, een vloeistof/vloeistof-mengsel, een gas/vaste stof-mengsel, een vloeistof/vaste 15 stof-mengsel of zo een mengsel voorzien van één of meerdere aanvullende fracties. Het scheiden van een mediummengsel is bijvoorbeeld bekend uit uiteenlopende toepassingen van vloeistofreiniging, (rook)gasreiniging, en poederafscheiding. Scheiding van fracties met een groot verschil in deeltjesgrootte en/of een groot verschil in massadichtheid is relatief eenvoudig. Daartoe wordt op grote schaal gebruik gemaakt 20 van processen zoals filtratie en zeven. Bij het scheiden van fracties met een minder groot verschil in massadichtheid, zoals bijvoorbeeld het geval is voor gas/gas-mengsels, wordt gebruik gemaakt van chemische scheidingstechnieken en/of van scheidingstechnieken zoals bezinken en centrifugeren. Chemische scheidingstechnieken zijn zeker bij het verwerken van grote volumes mediummengsel minder economisch en 25 veelal ook minder milieuvriendelijk. Het door middel van bezinken scheiden van fracties vraagt tijd en maakt het bij het verwerken van grotere volumes mediummengsel noodzakelijk gebruik te maken van volumineuze reservoirs hetgeen onder meer kostbaar is. Een andere op zich bekende technologie maakt gebruik van de verschillen in massadichtheid van de te scheiden fracties door een centrifugaalkracht uit te oefenen 30 op het mengsel door het mengsel te laten roteren in een centrifuge of een cycloon. Deze techniek is veelal niet voldoende selectief om in korte tijd een scheiding van het gewenste niveau te realiseren.A medium mixture is herein understood to be a mixture of solid and / or liquid and / or gas particles of micron or sub-micron size, dispersed in at least one liquid or gas. Examples are a gas / gas mixture, a gas / liquid mixture or aerosol, a liquid / liquid mixture, a gas / solid mixture, a liquid / solid mixture or such a mixture provided with one or more additional fractions. The separation of a medium mixture is known, for example, from various applications of liquid cleaning, (smoke) gas cleaning, and powder separation. Separation of fractions with a large difference in particle size and / or a large difference in mass density is relatively simple. For this purpose, large-scale use is made of processes such as filtration and screening. When separating fractions with a smaller difference in mass density, such as is the case for gas / gas mixtures, chemical separation techniques and / or separation techniques such as settling and centrifuging are used. Chemical separation techniques are certainly less economical and often less environmentally friendly when processing large volumes of medium mixture. Separating fractions by means of settling takes time and makes it necessary to use bulky reservoirs when processing larger volumes of medium mixture, which is expensive, among other things. Another technology known per se makes use of the differences in mass density of the fractions to be separated by exerting a centrifugal force on the mixture by causing the mixture to rotate in a centrifuge or a cyclone. This technique is often not sufficiently selective to realize a separation of the desired level in a short time.
22
Een bekende inrichting van het in aanhef genoemde type wordt beschreven in NL 8700698. De bekende inrichting omvat rotatiemiddelen in de vorm van een roterend samenstel van doorvoerkanalen voor het doen roteren van het stromende te scheiden mengsel, een op de rotatiemiddelen aansluitende toevoer voor het te scheiden 5 mediummengsel, en een op de rotatiemiddelen aansluitende afVoer voor het afVoeren van de fracties van het gescheiden mediummengsel. In een roterend doorvoerkanaal wordt de zwaardere fractie van het te scheiden mengsel onder invloed van de erin optredende centrifugaalkracht verder buitenwaarts naar de wand ervan toe bewogen dan de lichtere fractie, zodat een scheiding ontstaat. De selectiviteit van het scheiden van de 10 uit NL 8700698 bekende inrichting is voor verbetering vatbaar. Er is eveneens behoefte het scheidingsproces sneller te laten verlopen.A known device of the type mentioned in the preamble is described in NL 8700698. The known device comprises rotation means in the form of a rotating assembly of feed-through channels for rotating the flowing mixture to be separated, a feed for separating to the rotation means 5 medium mixture, and a discharge connecting to the rotation means for discharging the fractions of the separated medium mixture. In a rotating feed channel, the heavier fraction of the mixture to be separated is moved further outwardly towards the wall thereof under the influence of the centrifugal force occurring therein than the lighter fraction, so that a separation is created. The selectivity of separating the device known from NL 8700698 can be improved. There is also a need to speed up the separation process.
De onderhavige uitvinding heeft tot doel een inrichting en werkwijze te verschaffen die een verhoogde selectiviteit vertoont voor de te separeren fracties en die tevens een 15 snellere scheiding mogelijk maakt dan tot hiertoe gebruikelijk.The present invention has for its object to provide a device and method which exhibits an increased selectivity for the fractions to be separated and which also makes a faster separation possible than usual up to now.
De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in aanhef genoemde type, met de in conclusie 1 verwoorde kenmerken. Volgens de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het scheiden van een stromend mediummengsel in ten minste twee 20 fracties met afwijkende massadichtheid, welke inrichting rotatiemiddelen omvat in de vorm van een roterend samenstel van doorvoerkanalen voor het doen roteren van het stromende te scheiden mengsel, een op de rotatiemiddelen aansluitende toevoer voor het te scheiden mediummengsel, en een op de rotatiemiddelen aansluitende afvoer voor het afVoeren van tenminste één van de fracties van het gescheiden mediummengsel, 25 en welke inrichting wordt gekenmerkt doordat de inrichting stroomopwaarts van de rotatiemiddelen een eerste schoepeneenheid omvat met vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, en een afVoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. Volgens de uitvinding zorgt de stroomopwaarts van het roterend samenstel van kanalen opgestelde roterende eerste schoepeneenheid er voor dat 30 secundaire stromingen die het scheidingsproces nadelig kunnen beïnvloeden worden onderdrukt. Verder werkt de eerste schoepeneenheid als voorscheider voor althans een gedeelte van de fracties van het mediummengsel. Secundaire stromingen omvatten lokale rotaties of wervels van het mediummengsel. Deze verstoren de migratie van de te separeren fracties naar de buitenwand van de inrichting, en leiden derhalve tot een 3 lagere scheidingsgraad. Gebleken is dat de eerste schoepeneenheid dergelijke secundaire stromingen onderdrukt. Hierdoor zal de migratie van de te separeren fracties naar de buitenwand eveneens beter en sneller verlopen, waardoor de eerste schoepeneenheid als een voorscheider werkt. De zwaardere fractie zal zich relatief snel 5 aan de buitenwand van de eerste schoepeneenheid verzamelen en kan via de eveneens voorziene afvoer worden afgevoerd, nog voor dat het mediummengsel het roterende samenstel van kanalen betreedt. Een verder voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is dat de eerste schoepeneenheid er tevens voor zorgt dat de schuifkrachten in de stroming van het mediummengsel relatief laag kunnen worden gehouden. In het 10 bijzonder heeft dit voordelen voor mediummengsels waarin zich een gasvormige of vloeibare fase in een gasvormig of vloeibaar dragermedium bevindt. Doordat de door het dragermedium op de gedispergeerde fase uitgeoefende schuifkrachten relatief laag zijn zullen de in dergelijke mediummengsels opgenomen gas of vloeistofbellen niet snel opbreken in kleinere bellen. Dit komt de scheiding van dergelijke mediummengsels 15 verder ten goede. In dit kader heeft het voordelen als de schoepen van de eerste schoepeneenheid tenminste aan het stroomopwaartse uiteinde van een kromming zijn voorzien, zodanig dat de intrede van het mediummengsel in de eerste schoepeneenheid relatief rustig verloopt, d.w.z. zonder dat de stroming teveel wordt verstoord.To this end, the invention provides a device of the type mentioned in the preamble, with the features stated in claim 1. According to the invention, a device is provided for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with a different mass density, which device comprises rotation means in the form of a rotating assembly of feed-through channels for rotating the flowing mixture to be separated, the feed for the medium mixture to be separated connecting the rotation means, and a drain connecting to the rotation means for discharging at least one of the fractions of the separated medium mixture, and which device is characterized in that the device comprises a first vane unit upstream of the rotation means a central axis in radial direction, and a discharge for at least one of the fractions of the medium mixture. According to the invention, the rotating first vane unit arranged upstream of the rotary assembly of channels ensures that secondary flows which can adversely affect the separation process are suppressed. Furthermore, the first vane unit acts as a pre-separator for at least a portion of the fractions of the medium mixture. Secondary flows include local rotations or vertebrae of the medium mixture. These disturb the migration of the fractions to be separated to the outer wall of the device, and therefore lead to a lower degree of separation. It has been found that the first vane unit suppresses such secondary flows. As a result, the migration of the fractions to be separated to the outer wall will also proceed better and faster, so that the first vane unit acts as a pre-separator. The heavier fraction will collect relatively quickly at the outer wall of the first vane unit and can be discharged via the also provided drain, even before the medium mixture enters the rotating assembly of channels. A further advantage of the device according to the invention is that the first vane unit also ensures that the shear forces in the flow of the medium mixture can be kept relatively low. This has particular advantages for medium mixtures in which a gaseous or liquid phase is present in a gaseous or liquid carrier medium. Because the shear forces exerted by the carrier medium on the dispersed phase are relatively low, the gas or liquid bubbles contained in such medium mixtures will not quickly break up into smaller bubbles. This further benefits the separation of such medium mixtures. In this context it is advantageous if the blades of the first blade unit are curved at least at the upstream end, such that the entry of the medium mixture into the first blade unit proceeds relatively smoothly, i.e. without unduly disrupting the flow.
20 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de eerste schoepeneenheid in gebruik coroteert met de rotatiemiddelen. Door de rotatiesnelheid van het mediummengsel juist stroomopwaarts van de rotatiemiddelen en de rotatiesnelheid van het roterend samenstel van doorvoerkanalen goed op elkaar af te stemmen worden negatieve secundaire stromingen verder 25 vermeden. Onderhavig kenmerk is eenvoudig te bereiken door de eerste schoepeneenheid aan te brengen op de rotatie-as van het roterend samenstel van doorvoerkanalen, met andere woorden door de centrale as van de eerste schoepeneenheid te laten samenvallen met de rotatie-as van het roterend samenstel van doorvoerkanalen. De eerste schoepeneenheid werkt hierdoor tevens als aandrijving voor 30 het roterend samenstel van doorvoerkanalen.A preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the first vane unit in use co-rotates with the rotation means. By properly matching the rotation speed of the medium mixture just upstream of the rotation means and the rotation speed of the rotating assembly of feed-through channels, negative secondary flows are further avoided. This feature is easily achieved by mounting the first vane unit on the axis of rotation of the rotary assembly of feed-through channels, in other words by coinciding the central axis of the first vane unit with the axis of rotation of the rotating assembly of through-pass channels . The first vane unit hereby also acts as a drive for the rotating assembly of feed-through channels.
Het heeft voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat de eerste schoepeneenheid een omtrekswand omvat, voorzien van een aantal openingen waarlangs tenminste (een gedeelte van) één van de fracties van het mediummengsel kan 4 worden afgevoerd. Deze voorkeursvariant zorgt voor een nog gelijkmatiger stroming, en heeft in het geval van een vloeistofmengsel bijvoorbeeld het voordeel van een gelijkmatiger en beter gereguleerde afvoer.It is advantageous to characterize the device according to the invention in that the first vane unit comprises a circumferential wall, provided with a number of openings along which at least (a part of) one of the fractions of the medium mixture can be discharged. This preferred variant ensures an even smoother flow, and in the case of a liquid mixture, for example, has the advantage of a more even and better regulated discharge.
5 De radiaal buitenwaarts verlopende schoepen van de eerste schoepeneenheid verdelen de ruimte in deze schoepeneenheid in een aantal compartimenten, gelijkaardig aan het verdelen van een taart. In beginsel kan het aantal schoepen (en dus het aantal compartimenten) binnen brede grenzen worden gekozen. Het heeft echter voordelen wanneer de eerste schoepeneenheid tenminste 2, in de omtreksrichting van de eerste 10 schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen omvat. Met meer voorkeur omvat de eerste schoepeneenheid ten hoogste 35, in de omtreksrichting van de eerste schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen. Met nog meer voorkeur omvat de eerste schoepeneenheid tussen 5 en 25, in de omtreksrichting van de eerste schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen. Met de meeste voorkeur is het aantal, 15 in de omtreksrichting van de eerste schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen gelegen tussen 8 en 15 schoepen. Door het aantal schoepen aldus te kiezen wordt bereikt dat turbulente stroming in de compartimenten wordt onderdrukt. Dat bevordert verder de voorscheiding van het mediummengsel. Volgens de uitvinding zal aldus in de compartimenten in hoofdzaak een axiale stroming optreden, ten minste in een 20 coroterend assenstelsel. De stroming is met andere woorden in hoofdzaak de superpositie van een vast lichaamsrotatie en een puur axiale stroming. Een dergelijk stromingspatroon is uitermate gunstig voor het scheidingsproces.The radially outwardly extending blades of the first vane unit divide the space in this vane unit into a number of compartments, similar to dividing a cake. In principle, the number of blades (and therefore the number of compartments) can be chosen within wide limits. However, it is advantageous if the first vane unit comprises at least 2 vanes uniformly distributed in the circumferential direction of the first vane unit. More preferably, the first vane unit comprises at most 35 vanes uniformly distributed in the circumferential direction of the first vane unit. Even more preferably, the first vane unit comprises between 5 and 25 vanes uniformly distributed in the circumferential direction of the first vane unit. Most preferably, the number of vanes uniformly distributed in the circumferential direction of the first vane unit is between 8 and 15 vanes. By choosing the number of blades in this way it is achieved that turbulent flow in the compartments is suppressed. This further promotes the pre-separation of the medium mixture. According to the invention, an axial flow will thus essentially occur in the compartments, at least in a co-rotating coordinate system. In other words, the flow is essentially the superposition of a solid body rotation and a pure axial flow. Such a flow pattern is extremely favorable for the separation process.
De vorm van de schoepen van de eerste schoepeneenheid is in beginsel vrij. Zo is het 25 mogelijk de schoepen een kromming te geven, bij voorbeeld in de rotatierichting van de schoepeneenheid. Bij voorkeur echter wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de schoepen van de eerste schoepeneenheid rechtlijnig in radiale richting verlopen. Een dergelijke vorm van de schoepen is gunstig voor de voorscheiding en maakt de werking van de schoepeneenheid onafhankelijk van de 30 rotatierichting ervan. Ook is deze eenvoudig te vervaardigen en robuust in gebruik.The shape of the blades of the first vane unit is in principle free. It is thus possible to give the blades a curvature, for example in the direction of rotation of the blade unit. However, the device according to the invention is preferably characterized in that the blades of the first vane unit run linearly in radial direction. Such a shape of the blades is favorable for pre-separation and makes the operation of the blade unit independent of its direction of rotation. It is also easy to manufacture and robust to use.
De lengte van de eerste schoepeneenheid in de axiale richting, dit is de doorvoerrichting van het mediummengsel in de inrichting, kan variëren, bij voorbeeld in functie van de samenstelling van het te scheiden mediummengsel. Doordat de eerste schoepeneenheid 5 roteert zal de tangentiële snelheid van het mediummengsel vanaf de centrale as van de schoepeneenheid nagenoeg lineair toenemen met de straal. Dit betekent dat gemiddeld meer fractie, bijvoorbeeld in de vorm van deeltjes, zich zal ophopen bij een grotere straal. Het heeft derhalve voordelen als de axiale lengte van de schoepen van de eerste 5 schoepeneenheid varieert in radiale richting, en met meer voorkeur toeneemt met de straal. Hierdoor zal een grotere fractie van het mediummengsel door de schoepen van de eerste schoepeneenheid worden opgevangen. Bij voorkeur is de gemiddelde axiale lengte (gemiddeld over de straal) van de schoepen van de eerste schoepeneenheid nagenoeg gelijk aan de lengte van het roterend samenstel van doorvoerkanalen, met 10 meer voorkeur nagenoeg gelijk aan 2 maal de lengte, en met de meeste voorkeur hooguit 5 maal de lengte van het roterend samenstel van doorvoerkanalen. Hoe langer de eerste schoepeneenheid wordt uitgevoerd, hoe meer fractie van het mediummengsel wordt voorafgescheiden, en hoe efficiënter deze als voorscheider zal werken.The length of the first vane unit in the axial direction, which is the direction of passage of the medium mixture in the device, can vary, for example depending on the composition of the medium mixture to be separated. Because the first vane unit 5 rotates, the tangential speed of the medium mixture from the central axis of the vane unit will increase substantially linearly with the radius. This means that on average more fraction, for example in the form of particles, will accumulate with a larger radius. It is therefore advantageous if the axial length of the vanes of the first vane unit varies in radial direction, and more preferably increases with radius. As a result, a larger fraction of the medium mixture will be collected by the blades of the first blade unit. The average axial length (average over the radius) of the vanes of the first vane unit is preferably substantially equal to the length of the rotating assembly of feed-through channels, more preferably substantially equal to 2 times the length, and most preferably at most 5 times the length of the rotating assembly of feed-through channels. The longer the first vane unit is executed, the more fraction of the medium mixture is pre-separated, and the more efficiently it will operate as a pre-separator.
15 In een verdere voorkeursuitvoering van de inrichting volgens de uitvinding waarbij de eerste schoepeneenheid is voorzien van een omtrekswand neemt de straal van de omtrekswand van de eerste schoepeneenheid toe in axiale richting van een beginstraal naar een eindstraal. Bij voorkeur bedraagt de beginstraal van de eerste schoepeneenheid hierbij van 15% tot 85% van de eindstraal, met meer voorkeur van 25% tot 75%, met de 20 meeste voorkeur van 35% tot 65%. Deze voorkeursvariant zorgt voor een rustiger stroming in de eerste schoepeneenheid, wat de scheiding van het mediummengsel verder ten goede komt. Een verder voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat er een positief drukverschil tussen de uitlaat van het samenstel van doorvoerkanalen en de inlaat van de eerste schoepeneenheid ontstaat. Dit drukverschil vermijdt lekkage van 25 ongezuiverd mediummengsel langs de wanden in stroomafwaartse richting.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, wherein the first vane unit is provided with a peripheral wall, the radius of the peripheral wall of the first vane unit increases in the axial direction from an initial radius to an end radius. Preferably, the initial radius of the first vane unit is from 15% to 85% of the final radius, more preferably from 25% to 75%, most preferably from 35% to 65%. This preferred variant ensures a quieter flow in the first vane unit, which further benefits the separation of the medium mixture. A further advantage of this embodiment is that there is a positive pressure difference between the outlet of the assembly of feed-through channels and the inlet of the first vane unit. This pressure difference avoids leakage of crude medium mixture along the walls in downstream direction.
De eerste schoepeneenheid dient volgens de uitvinding bij voorkeur te roteren, en bovendien coaxiaal met het roterend samenstel van doorvoerkanalen. Het heeft voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat de eerste 30 schoepeneenheid wordt aangedreven door een stroomopwaarts ervan opgestelde turbine en/of axiale cycloon. Een dergelijke cycloon omvat een tangentieel aan de omtrekswand ervan verlopend spiraalvormig aanvoerkanaal en een rotor met bladen. Doordat het mediummengsel tangentieel wordt aangevoerd zal de rotor met bladen roteren, waardoor het mediummengsel in voorrotatie wordt gebracht, en aldus de eerste 6 schoepeenheid zal aandrijven. De eerste schoepeneenheid is daartoe in hoofdzaak vrij draaiend opgehangen aan de centrale as. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt de eerste schoepeneenheid separaat aangedreven door middel van een motor. Dit heeft het voordeel dat het toerental van de 5 eerste schoepeneenheid onafhankelijk kan worden gekozen, waardoor de voorafscheidende werking ervan optimaal kan worden ingesteld.The first vane unit according to the invention should preferably rotate, and moreover coaxially with the rotating assembly of feed-through channels. It is advantageous to characterize the device according to the invention in that the first vane unit is driven by a turbine and / or axial cyclone arranged upstream thereof. Such a cyclone comprises a spiral feed channel running tangentially to its peripheral wall and a rotor with blades. Because the medium mixture is supplied tangentially, the rotor will rotate with blades, whereby the medium mixture is brought into pre-rotation, and thus will drive the first 6 vane unit. To that end, the first vane unit is substantially freely suspended from the central axis. In another preferred embodiment of the device according to the invention, the first vane unit is driven separately by means of a motor. This has the advantage that the speed of the first vane unit can be selected independently, whereby the pre-separating action thereof can be optimally adjusted.
De scheiding van de inrichting volgens de uitvinding is gebaseerd op de rotatie van het samenstel van doorvoerkanalen. In een roterend doorvoerkanaal wordt de zwaardere 10 fractie van het te scheiden mediummengsel onder invloed van de erin optredende centrifugaalkracht verder buitenwaarts naar de wand ervan toe bewogen dan de lichtere fractie, zodat een scheiding ontstaat. Het samenstel van doorvoerkanalen dient dus rotatief aangedreven te worden. In de uit NL 8700698 bekende inrichting gebeurt dit doorgaans door een stroomopwaarts van de doorvoerkanalen opgestelde cycloon.The separation of the device according to the invention is based on the rotation of the assembly of feed-through channels. In a rotating feed-through channel, the heavier fraction of the medium mixture to be separated is moved further outwards towards the wall thereof under the influence of the centrifugal force occurring therein than the lighter fraction, so that a separation is created. The assembly of feed-through channels must therefore be rotated. In the device known from NL 8700698 this is usually done by a cyclone arranged upstream of the feed-through channels.
15 Anderzijds is het wenselijk een voorscheiding uit te voeren, om in ieder geval de meest in massadichtheid afwijkende fractie voorafgaand aan intrede in het samenstel van doorvoerkanalen te verwijderen. Een bijkomend voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is dat genoemde twee basisfuncties - aandrijving en voorscheiding - zijn gescheiden, zodat beide functies optimaal kunnen worden uitgevoerd. Zo is het 20 bijvoorbeeld mogelijk de afmetingen en/of het aantal schoepen van de eerste schoepeneenheid dusdanig te kiezen dat de voorscheiding optimaal verloopt, of om de verblijftijd separaat in te stellen. De stroomopwaarts van de eerste schoepeneenheid opgestelde cycloon kan dusdanig worden gedimensioneerd dat de aandrijving zo goed mogelijk verloopt.On the other hand, it is desirable to perform a pre-separation, in order to at least remove the fraction that differs most in mass density prior to entering the assembly of feed-through channels. An additional advantage of the device according to the invention is that said two basic functions - drive and pre-separation - are separated, so that both functions can be performed optimally. For example, it is possible to choose the dimensions and / or the number of blades of the first blade unit in such a way that pre-separation proceeds optimally, or to set the residence time separately. The cyclone arranged upstream of the first vane unit can be dimensioned such that the drive runs as smoothly as possible.
2525
Opgemerkt zij dat in het kader van de uitvinding onder het scheiden van de fracties wordt verstaan het ten minste gedeeltelijk scheiden van de fracties zodanig dat er een significant verschil in de gemiddelde massadichtheid van de twee fracties ontstaat; een volledige (100%) scheiding zal in de praktijk niet altijd realiseerbaar zijn. Ten gevolge 30 van de rotatie van het mengsel van de te scheiden fracties zal de lichtere fractie althans in hoofdzaak naar de binnenzijde van de rotatie migreren en zal de zwaardere fractie althans in hoofdzaak naar de buitenzijde van de rotatie migreren. Een mogelijke toepassing betreft een scheiding die de gebruiksmogelijkheden van ten minste één van de fracties vergroot ten opzichte van het mengsel. Deze bruikbare (“gereinigde”) fractie 7 kan ook na het scheiden nog steeds een deel van een overige ongewenste fractie bezitten (“vervuild zijn met een overige fractie”) maar de aanwezigheid van deze overige fractie is significant kleiner dan de aanwezigheid van deze ongewenste fractie in het oorspronkelijke mengsel. De roterende scheider in de vorm van een roterend samenstel 5 van doorvoerkanalen heeft als voordeel dat de gemiddelde afstand van het medium tot een wand (in radiale richting) beperkt blijft waardoor er in relatief geringe tijd (hetgeen overeenkomt met een in axiale richting relatief beperkte lengte van de roterende scheider in combinatie met een hoge axiale snelheid zodat meer debiet kan worden verwerkt) een gewenste scheidingsgraad kan worden bereikt. De toe te passen 10 stroomsnelheden kunnen situationeel worden gevarieerd respectievelijk geoptimaliseerd. Door toepassing van de eerste schoepeneenheid wordt een verder verbeterde scheidingsgraad bereikt.It is to be noted that in the context of the invention the separation of the fractions is understood to mean at least partial separation of the fractions such that there is a significant difference in the average mass density of the two fractions; a complete (100%) separation will not always be achievable in practice. As a result of the rotation of the mixture of the fractions to be separated, the lighter fraction will migrate at least substantially to the inside of the rotation and the heavier fraction will migrate at least substantially to the outside of the rotation. A possible application is a separation that increases the possibilities of use of at least one of the fractions relative to the mixture. This usable ("cleaned") fraction 7 can still have a part of an other undesired fraction even after separation ("being contaminated with an other fraction"), but the presence of this remaining fraction is significantly smaller than the presence of this undesirable fraction fraction in the original mixture. The rotary separator in the form of a rotating assembly of feed-through channels has the advantage that the average distance from the medium to a wall (in radial direction) remains limited, so that there is a relatively short time (which corresponds to a length that is relatively limited in the axial direction) of the rotary separator in combination with a high axial speed so that more flow can be processed) a desired degree of separation can be achieved. The flow rates to be used can be varied or optimized in situ. A further improved degree of separation is achieved by using the first vane unit.
Voor een zo goed mogelijke werking is het wenselijk de massadichtheid van de te 15 scheiden fracties zo veel mogelijk te laten verschillen. Desgewenst kan de inrichting volgens de uitvinding daartoe zijn voorzien van massadichtheid beïnvloedende middelen, die zich voor de rotatiemiddelen bevinden, derhalve in de stromingsrichting van het medium bovenstrooms opgesteld. De massadichtheid beïnvloedende middelen kunnen bijvoorbeeld expansiemiddelen omvatten. Door middel van (al dan niet 20 isotropische) expansie kan de temperatuur van een medium binnen een zeer kort tijdsbestek worden verlaagd, bijvoorbeeld door toepassing van een expansiekoeler van het type “joule thomson” of door een turbine. Een ander mogelijkheid is dat de koeling wordt bewerkstelligd door een koelmedium dat bijvoorbeeld in een separaat circulatiesysteem wordt geëxpandeerd om zo op het gewenste lage temperatuumiveau te 25 worden gebracht. Door temperatuurverlaging wordt de dichtheid van de fracties beïnvloed. Bijzonder gunstige effecten kunnen zo worden verkregen indien het mengsel bestaat uit fracties met een zelfde fase (bijvoorbeeld gas/gas-mengsel of een vloeistofvloeistof-mengsel) waarvan door de temperatuurverandering er ten minste één fractie een zodanige faseverandering ondergaat dat de fasen van de te scheiden fracties 30 van elkaar verschillen (waardoor bijvoorbeeld een gas/vloeistof-mengsel, een gas/vaste stof-mengsel of een vloeistof/vaste stof-mengsel ontstaat). Dit verschijnsel van faseovergang van een stof ten gevolge van temperatuurverandering is uiteraard een algemeen bekend fenomeen. Nadrukkelijk wordt er echter opgemerkt dat het voor de scheiding middels de rotatiemiddelen geen noodzaak is tot het creëren van een 8 fasenverschil tussen de te scheiden componenten; de inrichting is evenzeer toepasbaar voor een mengsel van fracties die in een zelfde fase verkeren (bijvoorbeeld vloeisto^vloeistof-mengsels zoals een gedispergeerde vloeistof en gas/gas-mengsels). Enige voorbeelden van mogelijke toepassingen van de onderhavige uitvinding zijn het 5 scheiden van een lucht/stikstof-mengsel, het ontluchten of ontgassen van water, het ontwateren van lucht, het reinigen van aardgas, en dies meer.For the best possible effect, it is desirable to allow the mass density of the fractions to be separated to vary as much as possible. If desired, the device according to the invention can be provided for this purpose with means that influence mass density, which are located in front of the rotation means, therefore arranged upstream in the direction of flow of the medium. The mass density influencing means may comprise, for example, expansion means. By means of (isotropic or not) expansion, the temperature of a medium can be lowered within a very short period of time, for example by using an expansion cooler of the "joule thomson" type or by a turbine. Another possibility is that the cooling is effected by a cooling medium that is expanded, for example, in a separate circulation system in order to be brought to the desired low temperature level. The density of the fractions is influenced by lowering the temperature. Particularly favorable effects can thus be obtained if the mixture consists of fractions with the same phase (for example gas / gas mixture or a liquid-liquid mixture) of which at least one fraction undergoes a phase change due to the change in temperature such that the phases of the phases to be separated fractions differ from each other (whereby, for example, a gas / liquid mixture, a gas / solid mixture or a liquid / solid mixture is formed). This phenomenon of phase change of a substance due to temperature change is of course a well-known phenomenon. However, it is explicitly noted that for the separation by means of the rotation means it is not necessary to create an 8 phase difference between the components to be separated; the device is equally applicable to a mixture of fractions that are in the same phase (for example liquid-liquid mixtures such as a dispersed liquid and gas / gas mixtures). Some examples of possible applications of the present invention are separating an air / nitrogen mixture, venting or degassing water, dewatering air, cleaning natural gas, and so on.
In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting tevens een tweede, stroomafwaarts van de rotatiemiddelen opgestelde roterende schoepeneenheid, met 10 vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, alsmede een afvoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. Na uittreden van het mediummengsel uit het roterende samenstel van doorvoerkanalen heeft dit een tangentiele rotatie, waarbij de rotatiesnelheid toeneemt met de straal. Hierdoor ontstaat zowel in radiale als in axiale richting een drukverschil, waardoor in de stroming wervels 15 ontstaan. Dit bemoeilijkt de afVoer van de gescheiden fracties. Door nu te voorzien in een tweede roterende schoepeneenheid wordt deze wervelvorming in de stroming althans gedeeltelijk voorkomen. Bij voorkeur wordt de inrichting hierdoor gekenmerkt dat de tweede schoepeneenheid in gebruik coroteert met de rotatiemiddelen. Dit bevordert de efficiëntie van de opvang van de in het samenstel van doorvoerkanalen 20 gescheiden fracties.In yet another preferred embodiment, the device also comprises a second rotating vane unit, which is arranged downstream of the rotation means, with vanes running in radial direction from a central axis, and a discharge for at least one of the fractions of the medium mixture. After the medium mixture exits from the rotating assembly of feed-through channels, this has a tangential rotation, whereby the rotational speed increases with the jet. This causes a pressure difference in both radial and axial directions, as a result of which swirls arise in the flow. This complicates the removal of the separate fractions. By providing a second rotating vane unit now, this swirl formation in the flow is at least partially prevented. The device is preferably characterized in that the second vane unit in use co-rotates with the rotation means. This promotes the efficiency of receiving the fractions separated in the assembly of transit channels 20.
De tweede schoepeneenheid van de uitgevonden inrichting kan desgewenst een open omtrek hebben. Dit is de aangewezen configuratie voor het scheiden van in een mediummengsel aanwezige vaste deeltjes. Zijn dergelijke deeltjes zwaarder dan de 25 matrix van het mediummengsel (wat doorgaans het geval zal zijn) dan worden deze in de tweede schoepeneenheid nagenoeg radiaal buitenwaarts verplaatst, waarbij zij in een in de omtrekswand van de inrichting aangebracht afvoerkanaal worden afgevoerd. In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de tweede schoepeneenheid een omtrekswand, voorzien van een aantal 30 openingen waarlangs tenminste één van de gescheiden fracties van het mediummengsel kan worden afgevoerd. Een dergelijke configuratie is met name geschikt voor het afVoeren van een vloeibare fractie. In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de tweede schoepeneenheid een ter hoogte van de centrale as ervan opgestelde afvoer. Een dergelijke configuratie is met name geschikt voor het afvoeren van een in het 9 mediummengsel gedispergeerde fractie die lichter is dan de matrix van het mediummengsel. Een dergelijke situatie doet zich bijvoorbeeld voor in het geval van een mediummengsel met een vloeibare matrix waarin gasbellen zijn opgenomen, waarbij de gasbellen dienen te worden afgescheiden.The second vane unit of the invented device can, if desired, have an open circumference. This is the preferred configuration for separating solid particles present in a medium mixture. If such particles are heavier than the matrix of the medium mixture (which will usually be the case) then they are moved substantially radially outward in the second vane unit, whereby they are discharged in a discharge channel arranged in the peripheral wall of the device. In yet another preferred embodiment of the device according to the invention, the second vane unit comprises a peripheral wall, provided with a number of openings along which at least one of the separated fractions of the medium mixture can be discharged. Such a configuration is particularly suitable for discharging a liquid fraction. In yet another preferred embodiment, the second vane unit comprises a discharge disposed at the height of the central axis thereof. Such a configuration is particularly suitable for discharging a fraction dispersed in the medium mixture that is lighter than the medium mixture matrix. Such a situation occurs, for example, in the case of a medium mixture with a liquid matrix in which gas bubbles are included, wherein the gas bubbles must be separated.
55
Om de afvoer van de te scheiden fracties zo efficiënt mogelijk te laten verlopen omvat de tweede schoepeneenheid tenminste 2, in de omtreksrichting van de tweede schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen omvat. Met meer voorkeur omvat de tweede schoepeneenheid ten hoogste 35, in de omtreksrichting van de tweede 10 schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen. Met nog meer voorkeur omvat de tweede schoepeneenheid tussen 5 en 25, in de omtreksrichting van de tweede schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen. Met de meeste voorkeur is het aantal, in de omtreksrichting van de tweede schoepeneenheid gelijkmatig verdeelde schoepen gelegen tussen 8 en 15 schoepen. Bij voorkeur verlopen de schoepen van de tweede 15 schoepeneenheid rechtlijnig in radiale richting. Verder is het voordelig als de axiale lengte van de tweede schoepeneenheid varieert in radiale richting. Voor fracties die ter hoogte van de omtrek van de tweede schoepeneenheid dienen afgevoerd te worden is de axiale lengte bij voorkeur groter naarmate de straal groter is. Voor fracties die ter hoogte van de centrale as van de tweede schoepeneenheid dienen afgevoerd te worden 20 is de axiale lengte bij voorkeur groter naarmate de straal kleiner is.In order for the discharge of the fractions to be separated to proceed as efficiently as possible, the second vane unit comprises at least 2 vanes which are uniformly distributed in the circumferential direction of the second vane unit. More preferably, the second vane unit comprises at most 35 vanes uniformly distributed in the circumferential direction of the second vane unit. Even more preferably, the second vane unit comprises between 5 and 25 vanes, which are uniformly distributed in the circumferential direction of the second vane unit. Most preferably, the number of blades distributed uniformly in the circumferential direction of the second vane unit is between 8 and 15 vanes. The blades of the second vane unit preferably run linearly in radial direction. Furthermore, it is advantageous if the axial length of the second vane unit varies in the radial direction. For fractions to be discharged at the circumference of the second vane unit, the axial length is preferably greater as the radius is larger. For fractions to be discharged at the level of the central axis of the second vane unit, the axial length is preferably greater the smaller the radius.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het scheiden van een stromend mediummengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid. De werkwijze voor het scheiden van een stromend mediummengsel in ten minste twee 25 fracties met afwijkende massadichtheid omvat volgens de uitvinding de bewerkingsstappen van A) het toevoeren van een te scheiden mediummengsel, B) het doen roteren van het stromende te scheiden mengsel in daartoe voorziene rotatiemiddelen die een roterend samenstel van doorvoerkanalen omvatten, en C) het afvoeren van ten minste één van de gesepareerde fracties, en wordt gekenmerkt doordat 30 voorafgaand aan bewerkingsstap B) het stromend mediummengsel door een eerste roterende schoepeneenheid wordt geleid met vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, en een afvoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. De voordelen van het toepassen van een dergelijke eerste 10 schoepeneenheid zijn hierboven in het kader van de beschrijving van de inrichting reeds besproken en zullen hier derhalve niet worden herhaald.The invention also relates to a method for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with deviating mass density. According to the invention, the method for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with deviating mass density comprises the processing steps of A) supplying a medium mixture to be separated, B) rotating the flowing mixture to be separated in rotation means provided for this purpose comprising a rotating assembly of feed-through channels, and C) discharging at least one of the separated fractions, and characterized in that prior to processing step B) the flowing medium mixture is guided through a first rotating vane unit with radial direction from a central axis running blades, and a drain for at least one of the fractions of the medium mixture. The advantages of using such a first vane unit have already been discussed above in the context of the description of the device and will therefore not be repeated here.
Een verdere voorkeurswerkwijze voor het scheiden van een stromend mediummengsel 5 in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid omvat de bewerkingsstappen van A) het toevoeren van een te scheiden mediummengsel, B) het doen roteren van het stromende te scheiden mengsel in daartoe voorziene rotatiemiddelen die een roterend samenstel van doorvoerkanalen omvatten, en C) het afvoeren van ten minste één van de gesepareerde fracties, en wordt gekenmerkt doordat na bewerkingsstap B) het stromend 10 mediummengsel door een tweede roterende schoepeneenheid wordt geleid met vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, en een afVoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. Ook voor deze werkwijze zijn de voordelen hierboven in het kader van de beschrijving van de inrichting reeds besproken en zullen hier derhalve niet worden herhaald.A further preferred method for separating a flowing medium mixture into at least two fractions with a different mass density comprises the processing steps of A) supplying a medium mixture to be separated, B) rotating the flowing mixture to be separated in rotation means provided for this purpose rotating assembly of feed-through channels, and C) comprising discharging at least one of the separated fractions, and characterized in that after processing step B) the flowing medium mixture is guided through a second rotating vane unit with vanes extending in a radial direction from a central axis, and a drain for at least one of the fractions of the medium mixture. Also for this method, the advantages above have already been discussed in the context of the description of the device and will therefore not be repeated here.
1515
De werkwijze volgens de uitvinding wordt in het bijzonder toegepast voor het zuiveren van aardgas. In een dergelijke voorkeurstoepassing van de werkwijze wordt tijdens bewerkingsstap A) aardgas toegevoerd, wordt tijdens een bijkomende bewerkingsstap de temperatuur van het aardgas ten gevolge van expansie verlaagd tot een temperatuur 20 lager dan - 50°C, of minder dan - 60°C, waardoor althans ten minste in hoofdzaak de in het aardgas aanwezige fracties verontreinigende stoffen, zoals bijvoorbeeld CO2 en H2S, overgaan van fase, welke verontreinigende fracties (bijvoorbeeld CO2 en H2S) tijdens bewerkingsstap B) worden gescheiden van de fractie koolwaterstoffen zodanig dat de ten minste gedeeltelijk van verontreinigingen ontdane fractie koolwaterstoffen tijdens 25 bewerkingsstap C) wordt afgevoerd. Voorafgaand aan bewerkingsstap B) wordt het aardgas door een eerste roterende schoepeneenheid geleid met vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, en een afVoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. Hierdoor wordt althans een gedeelte van de in het aardgas aanwezige fracties verontreinigende stoffen, zoals bijvoorbeeld CO2 en H2S, gescheiden 30 van de fractie koolwaterstoffen en afgevoerd. Volgens een verdere voorkeurswerkwijze overeenkomstig de uitvinding wordt na bewerkingsstap B) het stromende aardgas door een tweede roterende schoepeneenheid geleid met vanaf een centrale as in radiale richting verlopende schoepen, en een afVoer voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. De tweede roterende schoepeneenheid zorgt voor een efficiëntere 11 afvoer van de in het aardgas aanwezige fracties verontreinigende stoffen, zoals bijvoorbeeld CO2 en H2S. Met deze voorkeurswerkwijze kunnen met ongewenste gassen vervuilde technisch winbare aardgassen op economisch rendabele wijze in ten opzichte van de stand der techniek verbeterde mate worden gescheiden van de erin 5 aanwezige koolwaterstoffen.The method according to the invention is used in particular for the purification of natural gas. In such a preferred application of the method natural gas is supplied during processing step A), during an additional processing step the temperature of the natural gas is lowered as a result of expansion to a temperature lower than -50 ° C or less than -60 ° C, whereby at least substantially the fractions of pollutants present in the natural gas, such as, for example, CO2 and H2S, change phase, which polluting fractions (e.g. CO2 and H2S) are separated from the hydrocarbon fraction during processing step B) such that the at least partially of contaminated hydrocarbon fraction removed during processing step C). Prior to processing step B), the natural gas is passed through a first rotating vane unit with vanes extending in a radial direction from a central axis, and a discharge for at least one of the fractions of the medium mixture. As a result, at least a part of the fractions of polluting substances present in the natural gas, such as for instance CO2 and H2S, are separated from the fraction of hydrocarbons and discharged. According to a further preferred method according to the invention, after processing step B), the flowing natural gas is passed through a second rotating vane unit with vanes running in a radial direction from a central axis, and a discharge for at least one of the fractions of the medium mixture. The second rotating vane unit ensures a more efficient discharge of the fractions of pollutants present in the natural gas, such as for example CO2 and H2S. With this preferred method, technically recoverable natural gases contaminated with undesired gases can be separated from the hydrocarbons present in an economically viable manner in an improved manner compared to the prior art.
De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding kunnen tevens worden gebruikt voor het scheiden van condenseerbare vloeistofachtige bestanddelen in aardgas, zoals bijvoorbeeld de in aardgas aanwezige waterdamp of de zwaardere fracties ervan. Door 10 het mediummengsel voorafgaand aan de scheidingsstap bijvoorbeeld te koelen condenseren dergelijke bestanddelen tot druppels. De aldus gevormde druppels worden vervolgens in de doorvoerkanalen gescheiden van de andere bestanddelen. Aldus kan aardgas op een efficiënte wijze worden gedroogd. Ook is het mogelijk, bijvoorbeeld in het geval de zwaardere fractie wordt afgescheiden, het aldus gevormde aardolieproduct 15 op te vangen.The method and device according to the invention can also be used for separating condensable liquid-like components in natural gas, such as, for example, the water vapor present in natural gas or its heavier fractions. By cooling, for example, the medium mixture prior to the separation step, such components condense into drops. The droplets thus formed are then separated from the other components in the feed-through channels. Natural gas can thus be dried in an efficient manner. It is also possible, for example in the case that the heavier fraction is separated, to collect the petroleum product 15 thus formed.
De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een inrichting overeenkomstig de uitvinding, 20 figuur 2 een schematisch perspectivisch aanzicht van een eerste of tweede schoepeneenheid overeenkomstig de uitvinding, en figuur 3 een schematisch zijaanzicht van een andere voorkeursvariant van de inrichting overeenkomstig de uitvinding, 25 Figuur 1 toont een inrichting 1 voor het reinigen van een verontreinigd gas zoals bijvoorbeeld aardgas. Door een toevoer 2 wordt overeenkomstig de pijl Pi het verontreinigde gas toegevoerd onder een druk die kan variëren van 100 Bar tot 500 Bar en hoger (een typische druk bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 250 Bar) en een temperatuur van meer dan of ongeveer 100°C. Het overeenkomstig de pijl 1 30 toegevoerde gas wordt vervolgens volgens de getoonde voorkeurs werkwijze in een warmtewisselaar 3 gekoeld, bijvoorbeeld door middel van koeling aan de atmosfeer. Het gekoelde gas stroomt vanuit de warmtewisselaar 3 overeenkomstig de pijl P2 naar een smoorklep 4. Door middel van de smoorklep 4 wordt het overeenkomstig de pijl P2 toegevoerde gas, bij voorkeur op isotrope wijze, geëxpandeerd naar een lagere druk 12 tussen de 5 en 20 Bar. Ten gevolge van de plotselinge drukverlaging zal de temperatuur van het gas terugvallen (bijvoorbeeld tot een temperatuur lager dan -50°C) zodanig dat een deel van de in het gas aanwezige fracties van fase verandert. Dientengevolge ontstaat er een gas/nevel-mengsel 5 (aërosol). Dit gas/nevel-mengsel 5 wordt door een 5 eerste schoepeneenheid 12 geleid. Schoepeneenheid 12 is roteerbaar opgesteld rond een centrale as 8, die door middel van een lagering 17 is opgehangen. De schoepeneenheid 12 heeft een omtrekswand waarvan de axiale lengte (in de richting van de pijl P4) toeneemt met de straal S. In de eerste schoepeneenheid 12 wordt althans een gedeelte van de nevel neergeslagen in de vorm van vloeistofdruppels 13, die bijvoorbeeld 10 bestaan uit vloeibaar CO2 en H2S. Althans een gedeelte van de vloeistofdruppels 13 wordt afgevangen in een bekken 14 dat doormiddel van het activeren van een pomp 16 kan worden geleegd via afvoerleiding 15. Dit gedeelte van de vloeibare CO2 en H2S fractie wordt overeenkomstig de pijl P5 afgevoerd. Het gas dat de eerste schoepeneenheid 12 verlaat is aldus, ten minste voor een deel, ontdaan van CO2 en H2S 15 voordat het gas het samenstel 7 van doorvoerkanalen 6 intreedt. In de doorvoerkanalen 6 van de rotor 7 slaat ten gevolge van de rotatie R de nevel neer tegen de van de rotatieas 8 afgekeerde zijden van de doorvoerkanalen 6 van de rotor 7. Voor drukken gelegen tussen 5 en 20 Bar zal de kinematische viscositeit v van het gas/nevel-mengsel 5 van de grootteorde van 10~6 m2/s zijn. Hoewel duidelijk is dat de doorvoersnelheid 20 van het gas/nevel-mengsel 5 door de doorvoerkanalen 6 binnen brede grenzen kan worden gekozen zal de voor een economische bedrijfsvoering gebruikelijke axiale doorvoersnelheid wo doorgaans van de grootteorde van 5 m/s zijn. Op basis van de gebruikelijke procescondities worden de diameters van de doorvoerkanalen 6 dusdanig gekozen dat de stroming in de kanalen 6 in hoofdzaak laminair is. Dit is echter niet 25 noodzakelijk. De neergeslagen nevel verlaat de rotor 7 aan de van de smoorklep 4 afgekeerde zijde als vloeistofdruppels 9. Om deze vloeistofdruppels 9 efficiënt af te kunnen voeren bevindt zich stroomafwaarts van rotor 7 een tweede schoepeneenheid 18. Ook deze schoepeneenheid 18 is roteerbaar opgesteld rond de centrale as 8. De schoepeneenheid 18 heeft een omtrekswand waarvan de axiale lengte (in de richting van 30 de pijl P4) toeneemt met de straal S. De druppels 9, die bijvoorbeeld bestaan uit vloeibaar CO2 en H2S, worden meegenomen door de schoepen van de tweede schoepeneenheid 18 en afgevangen in een bekken 10 dat door middel van het activeren van een pomp 11 kan worden geleegd, zodanig dat de vloeibare CO2 en H2S overeenkomstig de pijl P3 worden afgevoerd. Het gas dat de rotor 7 verlaat is aldus, ten 13 minste voor een aanzienlijk deel, ontdaan van CO2 en H2S en verlaat de inrichting 1 overeenkomstig de pijl P4 als gereinigd gas. Uitdrukkelijk zij vermeld dat het gebruik van een warmtewisselaar 3 en een smoorklep 4 weliswaar de voorkeur heeft doch dat deze onderdelen niet noodzakelijk zijn voor de uitvinding. Hoewel in figuur 1 de axiale 5 lengte van de eerste en tweede schoepeneenheid kleiner is weergegeven dan de axiale lengte van de rotor 7 met doorvoerkanalen 6, is deze lengte bij voorkeur tenminste gelijk aan de lengte van de rotor.The present invention will be further elucidated with reference to the non-limitative exemplary embodiments shown in the following figures. Herein: figure 1 shows a schematic side view of a device according to the invention, figure 2 shows a schematic perspective view of a first or second vane unit according to the invention, and figure 3 shows a schematic side view of another preferred variant of the device according to the invention, Figure 1 shows a device 1 for cleaning a contaminated gas such as, for example, natural gas. The contaminated gas is supplied through a feed 2 in accordance with the arrow Pi under a pressure which can vary from 100 Bar to 500 Bar and higher (a typical pressure is, for example, about 250 Bar) and a temperature of more than or about 100 ° C. The gas supplied in accordance with the arrow 1 is subsequently cooled in a heat exchanger 3 according to the preferred method shown, for example by means of cooling to the atmosphere. The cooled gas flows from the heat exchanger 3 in accordance with the arrow P2 to a throttle valve 4. By means of the throttle valve 4, the gas supplied in accordance with the arrow P2 is expanded, preferably in an isotropic manner, to a lower pressure 12 between 5 and 20 Bar . As a result of the sudden pressure drop, the temperature of the gas will drop (for example to a temperature below -50 ° C) such that a part of the fractions present in the gas changes phase. As a result, a gas / mist mixture 5 (aerosol) is formed. This gas / mist mixture 5 is passed through a first vane unit 12. Vane unit 12 is rotatably arranged around a central axis 8, which is suspended by means of a bearing 17. The vane unit 12 has a circumferential wall whose axial length (in the direction of the arrow P4) increases with the radius S. In the first vane unit 12 at least a portion of the mist is deposited in the form of liquid droplets 13, which for example consist of 10 droplets liquid CO2 and H2S. At least a portion of the liquid droplets 13 are captured in a basin 14 which can be emptied via discharge line 15 by activating a pump 16. This portion of the liquid CO2 and H2S fraction is discharged according to arrow P5. The gas leaving the first vane unit 12 is thus, at least in part, stripped of CO2 and H2S 15 before the gas enters the assembly 7 of feed-through channels 6. In the feed-through channels 6 of the rotor 7, as a result of the rotation R, the mist precipitates against the sides of the feed-through channels 6 of the rotor 7 remote from the axis of rotation 8. For pressures between 5 and 20 Bar, the kinematic viscosity v of the gas / mist mixture 5 of the order of magnitude of 10 ~ 6 m2 / s. Although it is clear that the feed-through speed 20 of the gas / mist mixture 5 through the feed-through channels 6 can be chosen within wide limits, the axial feed-through speed usual for economic operation will generally be of the order of 5 m / s. On the basis of the usual process conditions, the diameters of the feed-through channels 6 are selected such that the flow in the channels 6 is substantially laminar. However, this is not necessary. The precipitated mist leaves the rotor 7 on the side remote from the throttle valve 4 as liquid drops 9. In order to be able to discharge these liquid drops 9 efficiently, a second vane unit 18 is located downstream of the rotor 7. This vane unit 18 is also rotatably arranged around the central axis. 8. The vane unit 18 has a circumferential wall whose axial length (in the direction of the arrow P4) increases with the radius S. The drops 9, which for instance consist of liquid CO2 and H2S, are carried along by the vanes of the second vane unit 18 and captured in a basin 10 that can be emptied by activating a pump 11, such that the liquid CO2 and H2S are discharged in accordance with the arrow P3. The gas leaving the rotor 7 is thus, at least for a substantial part, stripped of CO2 and H2S and leaves the device 1 as purified gas in accordance with the arrow P4. It should be explicitly stated that the use of a heat exchanger 3 and a throttle valve 4 is preferred, but that these components are not necessary for the invention. Although in Figure 1 the axial length of the first and second vane unit is shown to be smaller than the axial length of the rotor 7 with feed-through channels 6, this length is preferably at least equal to the length of the rotor.
Het in de doorvoerkanalen verzamelde deeltjesmateriaal kan hieruit worden verwijderd 10 door het roterend samenstel van doorvoerkanalen uit zijn behuizing te verwijderen, vervolgens te reinigen en terug te plaatsen, of te vervangen door een gereinigd roterend samenstel. Het roterend samenstel van doorvoerkanalen kan ook in situ worden gereinigd - desnoods tijdens bedrijf - door het bijvoorbeeld aan trillingen te onderwerpen, door geluidsgolven te produceren, of, bij voorkeur, door de 15 doorvoerkanalen onder hoge druk te sproeien of door te spuiten met lucht of een ander gasvormig of vloeibaar medium.The particulate material collected in the feed-through channels can be removed therefrom by removing the rotary assembly of feed-through channels from its housing, then cleaning and replacing, or replacing it with a cleaned rotary assembly. The rotary assembly of feed-through channels can also be cleaned in situ - if necessary during operation - by subjecting it to vibrations, for example, by producing sound waves, or, preferably, by spraying the feed-through channels under high pressure or by spraying with air or another gaseous or liquid medium.
Figuur 2 toont een eerste (of tweede) schoepeneenheid 12 volgens de uitvinding. Schoepeneenheid 12 omvat een centrale as 8 met in radiale richting verlopende 20 schoepen 120, en een afvoer 14 (getoond in figuur 1) voor tenminste één van de fracties van het mediummengsel. De centrale as 8 is coaxiaal aan de as van de rotor 7, waardoor de eerste schoepeneenheid 12 in gebruik coroteert met de rotor 7. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat de eerste schoepeneenheid 12 een omtrekswand 121, voorzien van een aantal openingen 122 waarlangs tenminste één van de fracties van het 25 mediummengsel kan worden afgevoerd via afvoer 14. De schoepen 120 zijn gelijkmatig in de omtreksrichting van de schoepeneenheid 12 verdeeld, en verlopen in radiale richting in hoofdzaak rechtlijnig (ze zijn dus in hoofdzaak vlak). In de getoonde variant is de axiale lengte van de schoepeneenheid 12 onafhankelijk van de straal ervan.Figure 2 shows a first (or second) vane unit 12 according to the invention. Vane unit 12 comprises a central shaft 8 with vanes 120 running in radial direction, and a drain 14 (shown in Figure 1) for at least one of the fractions of the medium mixture. The central axis 8 is coaxial with the axis of the rotor 7, whereby the first vane unit 12 in use co-rotates with the rotor 7. In the embodiment shown, the first vane unit 12 comprises a peripheral wall 121, provided with a number of openings 122 along which at least one of the fractions of the medium mixture can be discharged via outlet 14. The vanes 120 are uniformly distributed in the circumferential direction of the vane unit 12, and run in substantially radial direction in a radial direction (they are therefore substantially flat). In the variant shown, the axial length of the vane unit 12 is independent of its radius.
30 Figuur 3 tenslotte toont nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting 1 volgens de uitvinding. De getoonde uitvoeringsvariant verschilt van deze getoond in figuur 1 door een andere uitvoering van de eerste schoepeneenheid 12. Het te scheiden mediummengsel 5, bijvoorbeeld een vaste stof/ vloeistof/ gasmengsel, wordt door een eerste schoepeneenheid 12 geleid, die een omtrekswand heeft waarvan de straal SFinally, Figure 3 shows yet another preferred embodiment of a device 1 according to the invention. The embodiment shown differs from that shown in Figure 1 by another embodiment of the first vane unit 12. The medium mixture 5 to be separated, for example a solid / liquid / gas mixture, is guided through a first vane unit 12, which has a circumferential wall whose radius S
14 toeneemt met de axiale lengte (in de richting van de pijl P4). De omtrekswand van de eerste schoepeneenheid 12 is op het uiteinde (met de grootste straal) voorzien van openingen 122, waarlangs een gedeelte van de afgescheiden fractie, bijvoorbeeld vaste stofdeeltjes kunnen worden afgevoerd. Doordat de straal S van de eerste 5 schoepeneenheid 12 toeneemt in de stroomafwaartse richting, neemt de omtreksnelheid van de eerste schoepeneenheid 12 eveneens toe in de stroomafwaartse richting. Omdat de doorsnede van de eerste schoepeneenheid 12 eveneens toeneemt in de stroomafwaartse richting, zal de axiale snelheid echter afnemen in de stroomafwaartse richting. Dit geeft aanleiding tot een rustiger stroming met een lagere “swirl ratio” 10 (gedefinieerd als de verhouding van tangentiële snelheid tot axiale snelheid), wat de scheiding verder ten goede komt. Een verder voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat de gemiddelde druk in de stroming zal toenemen vanaf de intrede van de eerste schoepeneenheid tot aan het uiteinde, waar de straal S het grootste is. Door de straal S van de eerste schoepeneenheid 12 toe te laten nemen in de axiale richting, kan er voor 15 worden gezorgd dat de druktoename in de eerste schoepeneenheid 12 groter is dan de drukval over het samenstel 7 van doorvoerkanalen 6. Hierdoor ontstaat een positief drukverschil tussen de uit laat van het samenstel 7 en de inlaat van de eerste schoepeneenheid 12. Dit drukverschil vermijdt lekkage van ongezuiverd mediummengsel langs de wanden in stroomafwaartse richting. Althans een gedeelte 13 20 van de afgescheiden fracties wordt afgevangen in een bekken 14 dat door middel van het activeren van een pomp 16 kan worden geleegd via afVoerleiding 15. Dit gedeelte wordt overeenkomstig de pijl P5 afgevoerd. Het medium dat de eerste schoepeneenheid 12 verlaat is aldus, ten minste voor een deel, ontdaan van verontreinigingen voordat het medium het samenstel 7 van doorvoerkanalen 6 intreedt. In samenstel 7 wordt het 25 medium vervolgens verder gezuiverd, zoals hierboven reeds werd beschreven.14 increases with the axial length (in the direction of the arrow P4). The peripheral wall of the first vane unit 12 is provided at the end (with the largest radius) with openings 122, along which a portion of the separated fraction, for example solid particles, can be discharged. Because the radius S of the first vane unit 12 increases in the downstream direction, the peripheral speed of the first vane unit 12 also increases in the downstream direction. However, since the cross-section of the first vane unit 12 also increases in the downstream direction, the axial speed will decrease in the downstream direction. This gives rise to a quieter flow with a lower swirl ratio 10 (defined as the ratio of tangential speed to axial speed), which further benefits the separation. A further advantage of this embodiment is that the average pressure in the flow will increase from the entrance of the first vane unit to the end, where the radius S is the largest. By increasing the radius S of the first vane unit 12 in the axial direction, it can be ensured that the pressure increase in the first vane unit 12 is greater than the pressure drop across the assembly 7 of feed-through channels 6. This results in a positive pressure difference between the outlet of the assembly 7 and the inlet of the first vane unit 12. This pressure difference avoids leakage of crude medium mixture along the walls in the downstream direction. At least a portion 13 of the separated fractions is captured in a basin 14 which can be emptied via discharge line 15 by activating a pump 16. This portion is discharged in accordance with the arrow P5. The medium leaving the first vane unit 12 is thus, at least in part, stripped of contaminants before the medium enters the assembly 7 of feed-through channels 6. In assembly 7, the medium is then further purified, as already described above.
Claims (20)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2000350A NL2000350C2 (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. |
| PCT/NL2007/050601 WO2008082291A1 (en) | 2006-12-01 | 2007-11-28 | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2000350A NL2000350C2 (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. |
| NL2000350 | 2006-12-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2000350C2 true NL2000350C2 (en) | 2008-06-03 |
Family
ID=38372314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2000350A NL2000350C2 (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2000350C2 (en) |
| WO (1) | WO2008082291A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2424642A1 (en) * | 2009-04-29 | 2012-03-07 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Separation device for removing liquid from a mixture comprising a gas and a liquid |
| EP2735352A1 (en) | 2012-11-23 | 2014-05-28 | Alfa Laval Corporate AB | A centrifugal separator |
| EP2735351B1 (en) | 2012-11-23 | 2014-12-31 | Alfa Laval Corporate AB | Centrifugal separator for separating particles from a gas stream |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2197120A (en) * | 1938-03-21 | 1940-04-16 | Walter D Mann | Filter |
| US2944632A (en) * | 1956-09-11 | 1960-07-12 | Charles H Whitmore | Centrifugal dust collector |
| EP0286160A1 (en) * | 1987-03-25 | 1988-10-12 | B B Romico Beheer B.V. | Rotational particle separator |
| WO1995017239A1 (en) * | 1993-12-22 | 1995-06-29 | Philips Electronics N.V. | Apparatus for removing particles from a fluid |
| WO1995033543A1 (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-14 | International Separation Technology, Inc. | Centrifuge and rotor for use therein |
| EP0745418A1 (en) * | 1995-05-31 | 1996-12-04 | Stork Ketels B.V. | Purification unit comprising a group of rotational particle separators. |
| US5667543A (en) * | 1993-04-16 | 1997-09-16 | Romico Hold A.V.V. | Rotating particle separator with non-parallel separating ducts, and a separating unit |
| WO1997044117A1 (en) * | 1996-05-17 | 1997-11-27 | Romico Hold A.V.V. | Rotating particles separator |
-
2006
- 2006-12-01 NL NL2000350A patent/NL2000350C2/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-11-28 WO PCT/NL2007/050601 patent/WO2008082291A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2197120A (en) * | 1938-03-21 | 1940-04-16 | Walter D Mann | Filter |
| US2944632A (en) * | 1956-09-11 | 1960-07-12 | Charles H Whitmore | Centrifugal dust collector |
| EP0286160A1 (en) * | 1987-03-25 | 1988-10-12 | B B Romico Beheer B.V. | Rotational particle separator |
| US5667543A (en) * | 1993-04-16 | 1997-09-16 | Romico Hold A.V.V. | Rotating particle separator with non-parallel separating ducts, and a separating unit |
| WO1995017239A1 (en) * | 1993-12-22 | 1995-06-29 | Philips Electronics N.V. | Apparatus for removing particles from a fluid |
| WO1995033543A1 (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-14 | International Separation Technology, Inc. | Centrifuge and rotor for use therein |
| EP0745418A1 (en) * | 1995-05-31 | 1996-12-04 | Stork Ketels B.V. | Purification unit comprising a group of rotational particle separators. |
| WO1997044117A1 (en) * | 1996-05-17 | 1997-11-27 | Romico Hold A.V.V. | Rotating particles separator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008082291A1 (en) | 2008-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5985667B2 (en) | Apparatus for separating oil from a gas mixture and method for separating oil from a gas mixture | |
| DK2106297T4 (en) | DEVICE AND PROCEDURE FOR SEPARATION OF A LIQUID MIXTURE WITH A STATIONARY CYCLON | |
| AU2005249857B2 (en) | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions | |
| NL2000016C2 (en) | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. | |
| EP3436659B1 (en) | Separation device for separating a fluid | |
| JP6641002B2 (en) | Separation means for purifying gas | |
| KR101503549B1 (en) | Method and device for cleaning of a fluid in a centrifugal separator | |
| KR102114713B1 (en) | Apparatus for cyclone separation of a fluid flow into a gas phase and a liquid phase and vessel provided with such an apparatus | |
| US20110003676A1 (en) | A separation device | |
| WO2006028792A1 (en) | Separation devices, systems and methods for separation of particulates from liquid | |
| US20200016522A1 (en) | Centrifugal Mesh Mist Eliminator | |
| NL2000350C2 (en) | Device and method for separating a flowing medium mixture into fractions. | |
| WO2012064281A1 (en) | Apparatus and methods for filtration of solid particles and separation of liquid droplets and liquid aerosols from a gas stream | |
| JPS5959261A (en) | Energy restoring centrifuge | |
| FR2640161A1 (en) | CYCLONE FILTER | |
| NL2000292C2 (en) | Method for separating a medium mixture into fractions. | |
| CN102220184B (en) | Hydraulic oil on-line purifying device based on supergravity technology | |
| EA044538B1 (en) | SEPARATION DEVICE FOR SEPARATING FLUID | |
| BR112018069719B1 (en) | SEPARATION DEVICE FOR SEPARATING A FLUID | |
| US20150209802A1 (en) | Combined Decanter Centrifuge and Dryer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20100701 |