NL8702142A - Ontgasser. - Google Patents

Description

9 - 1 -

Ontgasser.

De uitvinding heeft betrekking op een ontgasser voor het afscheiden van gassen of dampen uit gas/vloeistof-respectievelijk damp/vloeistofstromen in buisleidingen.

Gas- vloeistof- respectievelijk dampvloeistof-5 stromen in buizen treden bij veel technische toepassingen veelvuldig op. In de meeste gevallen is het van groot voordeel het gas- respectievelijk dampaandeel belangrijk te verminderen. Voorbeelden daarvan zijn: a) transport van ruwe olie; 10 Hierbij is in de getransporteerde olie meestal een ongewenst aandeel aan aardgas aanwezig, dat het pijpleidingsdrukverlies en daardoor het transportvermogen wezenlijk verhoogt. Bovendien kunnen bij vloedgolfstroming hoge mechanische 15 belastingen van de pijpleidingen optreden, die leiden kunnen tot weigeren. Bijzonder ongewenst is de vloedstroom aan het einde van een olie-pijplijn, die van de oliebron voert naar de offshore- of onshore-installatie. Ter vermijding 20 van de vloedstroom in daarop volgende onder delen van de installatie worden tot nog toe zogenaamde vloedstroomvangers ingezet, waarvan de afmetingen uitzonderlijk groot zijn.

b) Verdampers: 25 Bij het verdampen van vloeistoffen is bij klein dampgehalte (bellenstroom) de warmte-overdracht veel beter dan bij hoge dampgehaltes (ring-stroom). Door inbouw van een inrichting, die het dampgehalte omlaag brengt, kan zodoende het 30 benodigde verwarmingsvlak alsook het pompvermogen worden verminderd en daardoor het rendement van de installatie worden vergroot.

Conventionele gas- vloeistofseparatoren zoals cyclonen, houders met groot oppervlak enz. vereisen een 35 groot bouwvolume en daardoor hoge kosten.

Uit het Duitse octrooischrift 3419159 is een ontgasser bekend, die een buisdeelstuk en een daarboven 8702142 - 2 - aangebrachte houder vertoont, waarbij de houder met het buisdeelstuk verbonden is via een aftakbuis.

De onderhavige uitvinding heeft nu tot doel een ontgasser van deze soort verder te verbeteren in die zin, 5 dat de constructie moet worden vereenvoudigd en het gas-scheidingsrendement wezenlijk verhoogd.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een ontgasser voor het afscheiden van gassen of dampen uit gas/vloei-stof- respectievelijk damp/vloeistofstromen in buislei- 10 dingen met: a) een daarin inschakelbaar buisdeelstuk, waarbij b) boven dit buisdeelstuk een houder respectievelijk een huis (1) met grotere dwarsdoorsnede dan het buisdeelstuk via een vertikaal naar boven gerichte aftak- 15 stomp is aangesloten en c) via de aftakstomp in de houder komende vloeistof weer in de buisleiding wordt teruggevoerd, en daartoe d) in de wand van het buisdeelstuk openingen 20 aanwezig zijn, die het onderste binnenruimtedeel van het huis met de binnenruimte van het buisdeelstuk verbinden, en e) de bovenzijde van het huis op afstand boven de opening respectievelijk uitmonding van de aftak- 25 stomp als gewelfd deksel is uitgevoerd.

Een op deze wijze uitgevoerde ontgasser respectievelijk scheidingsapparaat is op voordelige wijze zeer compact, bezit geen bewegende delen en behoeft ook geen energietoevoer. De ontgasser kan eenvoudig in 30 een pijpleiding worden ingebouwd, veroorzaakt geen merkbaar drukverlies en vertoont een ten opzichte van de bekende apparaten belangrijk verhoogd gasafscheidings-rendement bij aanzienlijk vereenvoudigd wijze van constructie.

35 De ombuiging van de stroom geschiedt op de een voudigste wijze in een aftakking door het opgelegde drukverschil. Daardoor vindt een uitstekende fase-scheiding plaats met van de aftakking gescheiden water-terugvoer. De bijzondere voordelen van de ontgasser volgens 40 de uitvinding maken zich kenbaar in de vermindering van 8702142 * - 3 - het drukverlies in de buisleiding, het verhinderen van vloedstromen, alsook de verkleining van het warmtewisselings-vlak in verdampers, voor zover de ontgasser wordt gebruikt in een waterdampstroom.

5 Doelmatig kan de ontgasser daarbij zodanig zijn uitgevoerd, dat f) het buisdeelstuk direct boven de bodem van het huis is gelegen, en g) de openingen aan de onderste rand van de 10 wand van het buisdeelstuk direct boven de huisbodem zijn aangebracht.

De uitvoering kan verder zodanig zijn, dat h) de openingen in stroomrichting gezien, onder de aftakbuis en/of daarvoor zijn gepositioneerd.

15 Bijzonder doelmatig is een uitvoering, waarbij i) een vlotter aanwezig is, die met zijn ventiel-kop de gasuitlaatpijp in afhankelijkheid van de hoogte van de vloeistofspiegel afdicht, en dat j) zich in het bovenste binnenruimtedeel van 20 het huis een druppelafscheider bevindt tussen de gasuitlaatpijp en de bovenste opening van de aftakstomp, welke zich uitstrekt van het deksel tot in de vloeistof-spiegel.

De uitvinding wordt in het volgende nader toege-25 licht onder verwijzing naar de tekening. In de tekening toont:

Fig.1 een principieel zijaanzicht in doorsnee van een ontgasser volgens de uitvinding;

Fig.2 een doorsnede volgens AA van fig.1, 30 Fig.3 een doorsnee volgens BB van fig.2,

Fig.4 een aanzicht in perspectief met open gebroken zijwand, en

Fig.5 karakteristieken van de ontgasser in eentrapsuitvoering bij een lucht/waterstroom (p = 4 bar, 35 D = 50 mm).

De ontgasser bestaat volgens fig.1 uit een huis 1, dat in wezen boven de de gas- vloeistofstromen 3 voerende horizontale leiding 2 is aangebracht en door deze in zijn onderste gebied wordt doorlopen. Het 40 huis.1 .wordt in de buisleiding 2 ingeflensd, waarbij het 8702142 - 4 - in het inwendige van het huis 1 aansluitende buisdeel-stuk 4 doelmatig een vierkante dwarsdoorsnee vertoont, waarvan de lengte der zijden ongeveer gelijk dient te zijn aan de diameter van de leiding 2. Op het buisdeelstuk 4 5 zit in het achterste deel 5 van het huis, gezien in stroomrichting, een vertikaal naar boven stekende aftak-stomp 6, die eveneens de vierkante dwarsdoorsnede van het buisdeelstuk 4 kan vertonen en waarvan de hoogte ongeveer driemaal de lengte van de vierkantzijden is.

10 De dwarsdoorsnede van het huis 1 is daarbij groter dan de dwarsdoorsnede van de aftakstomp 6. De aftakstomp 6 vertoont een bovenste opening 7, door welke het in de stomp 6 naar boven stromende respectievelijk gesleepte stroomdeel 8 in het bovenste innenruimtedeel 9 van het 15 huis 1 terecht komt. Daarbij werkt het gewelfde deksel 10 van het huis 1 als stoot- respectievelijk ombuigplaat voor de stroom 8, waarvan het vloeistofdeel in de richting van de benedenwaartse stroom 11 aan de zijwanden 12 en 13 van het huis naar de vloeistofspiegel 14 wordt terug-20 geleid (zie fig.2). Het gasdeel 15 gaat naar de gasuitlaat-buis 16.

In het onderste bereik van het buisdeelstuk 4 zijn binnen het onderste binnenruimtedeel 17 van het huis meerdere zijdelingse openingen 18 aanwezig, die 25 ook kunnen zijn uitgevoerd als injectoren en door welke de terugstroom 19 uit het onderste binnenruimtedeel 17 in het buisdeelstuk 4 en zodoende in de stroom 3 plaatsvindt. De injectoren kunnen bestaan uit geleideplaten 20 in het buisdeelstuk 4 aan de binnenzijden van de 30 openingen 18. De openingen liggen op voordelige wijze ongeveer ter hoogte van de aftakbuis 6 of iets verder daarvoor, gezien in stroomrichting, er kunnen één, twee of meerdere openingen 18 zijn.

Op de vloeistofspiegel 14 drijft een vlotter 21, 35 waarop een ventielkop 22 is bevestigd. De ventielkop 22 sluit bij een bepaalde hoogte van de vloeistofspiegel 14 de door de houderwand naar buiten voerende gasuitlaatpijp 16 af. Tussen de stomp 6 en de gasuitlaatpijp 16 is in het bovenste binnenruimtedeel 9 nog een druppelafscheider 40 23 aangebracht, die het meeslepen van vloeistofdruppels 8702142 - 5 - in de uitlaat 16 verhindert.

De werking van de ontgasser berust nu op de volgende mechanismen:

In de bovenste binnenruimte 9 van de houder 1 5 wordt met behulp van de uittreepijp 16 en het daarop aansluitende buissysteem een lagere druk ingesteld dat in de leiding 2 respectievelijk in het buisdeelstuk 4 bestaat. Daardoor wordt een deel van het vloeistof-gasmengsel in de aftakstomp 6 afgebogen.

10 Daarbij is wegens a) de verschillende dichtheden van de fasen (massa-traagheid) en b) een bij de meeste technische toepassingen bestaande, bepaalde laagvorming van de fasen in de 15 toevoerstroom 3, het in de aftakstomp komende gasmassadeel groter dan het gasmassadeel van de toevoerstroom 3, bijvoorbeeld uitgedrukt in percentage.

Vloeistof en gas worden hovende stamp 6 grof gescheiden, 20 in het gas nog achterblijvende druppels worden in de druppelafscheider 23 afgescheiden. Het gas verlaat de houder door de -gaguitlaatpijp 16. De vloeistof stroomt « * naar beneden in de richting '11 en verzamelt zich in het onderste gebied van het binnenruimtedeel 17 in de 25 houder 1. De hoeveelheid van de door de aftakstomp 6 uitstromende vloeistof 8 wordt geregeld door de vlotter 21 op een zodanig waarde, dat de vloeistofspiegel 14 ongeveer even hoog is als de uittreerand van de opening 7 van de stomp 6. Bij hoger wordende vloeistofspiegel 30 sluit de ventielkop 22, de onderdruk in de binnenruimte 9 wordt daardoor kleiner, zodat daarna minder vloeistof door de aftakstomp 6 stroomt. Bij lager worden van de vloeistofspiegel opent de ventielkop 22 corresponderend.

In plaats van de hoogtestandregeling met behulp van 35 een vlotterventiel kan ook een regeling worden gebruikt met meting van de hoogtestand van de vloeistofspiegel en een regelventiel ver stroomafwaarts in de gasleiding.

De hydrostatische hoogte van de vloeistofspiegel is de wezenlijke drijfkracht voor het terugvoeren van 40 de uitgetreden vloeistof in het horizontale buisdeelstuk 4.

8702142 - 6 -

Het terugvoeren geschiedt door de openingen 18 en wordt bevorderd door een geschikte uitvoering daarvan, bijvoorbeeld als injectoren. Zijdelingse aanbrenging van de terugvoeropeningen 18 tot naar het dieptepunt van het 5 huis 1 respectievelijk het benedenste binnenruimtedeel 17 daarvan is voordelig met het oog op het vermijden van afzettingen in het huis; zand bijvoorbeeld, dat via de aftakstomp wordt uitgevoerd, werd op deze wijze weer in het buisdeelstuk 4 respectievelijk de hoofdstroom 3 10 teruggevoerd.

Fig.5 toont uit metingen van een lucht-water, stroom met druk p^ = 4 bar geëxtrapoleerde karakteristieken van een in één trap uitgevoerd apparaaat:

Afgezet zijn lijnen met constante verhouding van 15 afgescheiden gasmassastroom mg tot toestromende gas-massastroom m^. De karakteristieken laten zien, dat het apparaat zelfs bij disperse bellenstroom nog afscheidings-rendementen van 60% bezit. In het technisch veel en veel interessantere gebied van de vloedgolfstroom (vg^ < 4 m/s) 20 en golfstroom (v . < 0,25 m/s) neemt het rendement sterk toe.

De essentiele kenmerken van de nieuwe ontgasser bestaan nu uit het volgende: een in de buisleiding 1 in-schakelbaar buisdeelstuk 4, waarbij boven dit buisdeelstuk 25 4 een houder respectievelijk huis 1 met grotere dwars doorsnede dan het buisdeelstuk 4 via een vertikaal naar boven gerichte aftakstomp 6 is aangesloten, en de via de aftakstomp 6 in de houder 1 komende vloeistof weer in de buisleiding 2 wordt teruggevoerd. In de wand van het 30 buisdeelstuk 4 zijn openingen 18 aanwezig, die het onderste binnenruimtedeel 17 van het huis 1 met de binnenruimte van het buisdeelstuk 4 verbinden, en de bovenzijde van het huis 1 is op afstand boven de opening 7 respectievelijke uitmonding van de aftakstomp 6 als gewelfd 35 deksel 10 uitgevoerd. Het buisdeelstuk 4 is direct boven de bodem 24 van het huis 1 gelegen en de openingen 18 zijn aan de onderste rand van de wand van het buisdeelstuk 4 direct boven de huisbodem 24 aangebracht, zij worden, gezien in stroomrichting, onder de aftakbuis 6 en/of daar-40 voor gepositioneerd.

8702142 - 7 -

Verwijzingscijfers; 1 Huis, houder 2 Leiding 3 Gas/vloeistofstroom 4 Buisdeelstuk 5 achterste huisdeel 6 Aftakstomp 7 bovenste opening 8 Stroomdeel 9 bovenste binnenruimtedeel 10 Deksel 11 Afwaartse stroom 12 Zijwand 13 Zijwand 14 Vloeistofspiegel 15 Gasdeel 16 Gasuitlaatpijp 17 onderste binnenruimtedeel 18 Openingen 19 Terugwaartse stroom 20 Geleideplaat 21 Vlotter 22 Ventielkop 23 Druppelafscheider 24 Huisbodem -conclusies- 8702142

Claims (4)

1. Ontgasser voor het afscheiden van gassen of dampen uit gas/vloeistof- respectievelijk damp/vloeistof-stromen in buisleidingen met: a) een daarin inschakelbaar buisdeelstuk (4), 5 waarbij b) boven dit buisdeelstuk (4) een houder respectievelijk een huis (1) met grotere dwarsdoorsnede dan het buisdeelstuk (4) via een vertikaal naar boven gerichte aftakstomp (6) is aangesloten en 10 c) via de aftakstomp (6) in de houder (1) komende vloeistof weer in de buisleiding (2) wordt teruggevoerd, en daartoe d) in de wand van het buisdeelstuk (4) openingen (18) aanwezig zijn, die het onderste binnenruimtedeel 15 (17) van het huis (1) met de binnenruimte van het buis deelstuk (4) verbinden, en e) de bovenzijde van het huis (1) op afstand boven de opening (7) respectievelijk uitmonding van de aftakstomp (6) als gewelfd deksel (10) is uitgevoerd.

2. Ontgasser volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat f) het buisdeelstuk (4) direct boven de bodem (24) van het huis (1) is gelegen, en g) de openingen (18) aan de onderste rand van de 25 wand van het buisdeelstuk (4) direct boven de huisbodem (24) zijn aangebracht.

3. Ontgasser volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat h) de openingen (18) in stroomrichting gezien, 30 onder de aftakbuis (6) en/of daarvoor zijn gepositioneerd.

4. Ontgasser volgens conclusie 1 tot 3, met het kenmerk, dat i) een vlotter (21) aanwezig is, die met zijn ventielkop (22) de gasuitlaatpijp (16) in afhankelijkheid 8702142 - 9 - van de hoogte van de vloeistofspiegel (14) afdicht, en dat j) zich in het bovenste binnenruimtedeel (9) van het huis (1) een druppelafscheider (13) bevindt tussen 5 de gasuitlaatpijp (16) en de bovenste opening (7) van de aftakstomp (6), welke zich uitstrekt van het deksel (10) tot in de vloeistofspiegel (14). 8702142