NO144010B - Gass-vaeske-separator. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en separator for fjerning av tyngre komponenter fra en gasstrøm, omfattende en gassinnløpsledning, en gasshvirveldanner som er forbundet med innløpsledningen og som er innrettet til å bringe en gasstrøm som innføres i innløpsledningen i hvirvlende bevegelse, en separasjonsledning som flukter aksialt med innløpsledningen og som er utstyrt med minst én ringformet ejeksjonsport langs omkretsen for fjerning av de tyngre komponenter fra gassen,

en utløpsledning som flukter aksialt med innløpsledningen og separeringsledningen og er utstyrt med en nedstrømsende for passasje av gass som er separert fra de tyngre komponenter,

samt en anordning for resirkulering av i det minste en del av gassen som strømmer utad gjennom ejeksjonsporten, tilbake til separatoren.

Det har tidligere vært bygget eller foreslått liknende sentrifugal- eller inertgass-væske-separatorer med en separa-sjonsåpning, for separering av væske fra en gasstrøm, men disse anordninger av kjent type har vist seg lite tilfreds-stillende på grunn av sin ineffektivitet under separasjonspro-sessen.

Det er et formål ved den foreliggende oppfinnelse å frembringe en separator basert på utnyttelse av treghetsvirkning og resirkulerende gass, for høyeffektiv separasjon av tyngre komponenter fra en gasstrøm, ved et minimum av trykktap.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en relativt billig, kompakt og høyeffektiv separator uten spennings-påvirkete eller bevegelige deler og med et strømningsmønster som resulterer i en praktisk talt uhindret gasstrøm gjennom separatoren.

Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er å frembringe en rørformet separasjonsanordning for separering av tyngre, ufor-enelige væsker fra lettere væsker i en blandet væskestrøm, som kan anvendes som et enkeltelement eller anordnes, sammen med flere enheter av samme type, i et kammer, og derved danne en høyeffektiv separator som kan benyttes for seg eller i kombinasjon med andre faseseparasjonssystemer.

Separatoren ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at innløpsledningens nedstrømsende, separeringsledningen og ut-løpsledningens oppstrømsende er anordnet i et omsluttende kammer, at innløpsledningens nedstrømsende og oppstrømsenden av et første trinn av separeringsledningen avgrenser en ringformet innstrømningsåpning for innføring av resirkulasjonsgass fra kammeret, at oppstrømsenden av et andre trinn av separeringsledningen og nedstrømsenden av det første trinn av separeringsledningen danner en ringformet utstrømningsport for fjerning av de tyngre bestanddeler fra gasstrømmen, at utløpsledningen som flukter aksialt med det andre trinn av separeringsledningen har en nedstrømsende som rager ut av kammeret for avlevering av gass som er separert fra de tyngre bestanddeler, at utløpsled-ningens oppstrømsende og nedstrømsenden av det andre trinn av separeringsledningen danner en ringformet innstrømningsåpning for overføring av de i separasjonsledningen tilbakeblivende rester av de tyngre bestanddeler til kammeret sammen- med en del av gassen som kan resirkuleres gjennom den ringformete innstrøm-ningsåpning, samt at det er anordnet en innretning for fjerning av de bestanddeler som er separert fra gasstrømmen fra kammeret.

Selv om separatoren i den foretrukne versjon omfatter et totrinns-separasjonssystem, kan det, ved å anordne en tredjetrinns-separasjonsledning mellom det andre trinn og utløpsled-ningen, frembringes en tretrinns-separasjonsanordning. Det kan, om ønskelig, dessuten anordnes' et enkelttrinns-separasjonssystem. Selv om enkelttrinns-systemet ikke har samme separa-sjonskapasitet som totrinns-systemet, vil det være egnet for separering av væske fra gasstrømmer med et lavt væskeinnhold.

Det henvises til tegningene, hvori:

Fig. 1 viser en rørformet konstruksjon som danner den foretrukne versjon av et totrinns-separasjonssystem ifølge oppfinnelsen . Fig. 2 viser en enkelt^separasjonsanordning av samme type som vist i fig. 1, som er anbrakt i et kammer. Fig. 3 viser et antall anordninger, av type som i fig. 1, . som er anbrakt i et kammer. Fig. 4 viser en hvirveldanner som er anordnet i innløps-enden av konstruksjonen ifølge fig. 1. Fig. 5 viser et forstørret snitt av utløpskanalen ifølge fig. 1. Fig. 6 viser en modifisert versjon av oppfinnelsen, som omfatter en tretrinns-separasjonsanordning.

Det er i fig. 1 v'ist en totrinns-separator, generelt betegnet med 21, som omfatter en innløpsledning 23, en første-trinns-separasjonsledning 25, en andretrinns-separasjonsledning 27 og en utløpsledning 31. Anordningen kan være installert som en enkelt enhet i et kammer 33, som vist i fig. 2, eller det kan være installert et antall slike enheter i et kammer 35, som vist i fig. 3. Separatoranordningen 21 er innledningsvis beskrevet som installert i form av en enkelt enhet i et ytter-kammer 33, for separasjon av væsker fra en blandet væske-gass-strøm som gjennomstrømmer en rørledning som kan forbindes med innløpsledningen 23.

Som det fremgår av fig. 1 og 2, omfatter totrinns-separatoranordningen dessuten en gasshvirveldanner 41 som er anbrakt i innløpsledningen 23, en injiseringsåpning 43 for tilbakeføring av en del av gassen fra kammeret 33, en utløpskanal 45 for ut-støting av hovedmengden av væsken fra gasstrømmen, og en utløps-kanal 4 7 for utstøting av de gjenværende spor av væske og en del av gasstrømmen, for påfølgende tilbakeføring gjennom injiseringsåpningen 43. De gasser som er separert fra væsken, strøm-mer ut fra separatoranordningen gjennom utløpsledningen 31 som er forbundet med rørledningen. Kammeret 33 er forbundet med en væskebeholder 33a med en tømmeledning 33a<1>, for fjerning av de utskilte væsker. Kammeret 33 understøttes i ønsket høyde ved hjelp av en bærekonstruksjon 4.9.

Ledningene 23, 25, 27 og 31 er opplagret og forankret i innbyrdes aksialflukt ved hjelp av avstandsholdere 51, 53 og 55. Utløpsenden 23a av innløpsledningen 23 er, som vist i fig.

2, innført i kammeret 33 og koaksielt beliggende i innløpsenden 25a av det første trinns separasjonsledning 25, hvorved det dannes en ringformet injiseringsåpning 43. Innløpsenden 27a av det andre trinns separasjonsledning 27 er koaksielt beliggende i utløpsenden 25b av det første trinns separasjonsledning 25, hvorved det dannes en utløpskanal 45. Videre er utløpsled-ningens innløpsende 31a koaksielt beliggende i utløpsenden 27b av det andre trinns separasjonsledning 27, for dannelse av ut-løpskanalen 47. Utløpsenden av 31b av utløpsledningen strekker seg ut av kammeret 33, for å forbindes med rørledningen.

Når anordningen er i funksjon, vil det, gjennom innløps-ledningen 23, innføres en væske-gasstrøm, som umiddelbart bringes i kontakt med gasshvirveldanneren 41 som bibringer strømmen en intens rotasjonsbevegelse, slik at både gasstrømmen og de tyngre komponenter i denne drives mot innløpsledningens .23 yttervegg. Denne intense rotasjonsbevegelse stabiliseres og bremses av innløpsledningens endeparti 23a, nedenfor hvirveldanneren 41, for å fortsette i en avgrenset bane. Ved innstrøm-ningen i det første separasjonsrør 25 vil den konsentrerte masse-strøm av gass og væsker i sonen ved åpningen 43 frembringe en kraftig ejektor- eller strålevirkning ved åpningen, hvilket resulterer i en tilførsel av gass fra kammerets 33 ringformete væskesamler og i tilbakeføring av en del av gassen fra kammeret 33 gjennom åpningen 43.

Den hvirvlende gasstrøm fra hvirveldanneren 41 i forening med den del av den tilbakeførte gasstrøm som inntrenger i den rørformete separator ved injiseringsåpningen 43, vil således innføres i det første trinns hvirvel- eller separasjonsrør 25, hvor de tyngre komponenter avsettes på innerveggen av røret 2 5 og strømmer rundt denne i spiralformet bane. Sett i det riktige perspektiv vil denne spiralformete strøm av tyngre komponenter langs innerveggen av røret 25 danne en parabelseksjon som er matematisk bestemt av den opprinnelige gasshvirvelvinkel som frembringes av hvirveldanneren 41. Væsken og øvrige, tyngre komponenter som strømmer i et spiralmønster mot veggen av røret 25, vil utstøtes gjennom det første trinns utløpskanal 45 som geometrisk motsvarer den ovennevnte parabelseksjon. Hovedmengden av. væskene og andre, tyngre komponenter i gasstrømmen vil

derved fjernes, primært ved treghetsvirkning, gjennom kanalen 45, mens gassutstrømning og resirkulasjon bare forekommer i

mindre utstrekning på dette stadium.

Gasstrømmen som forlater hvirvelrøret 25, og som på dette . tidspunkt.er praktisk talt fullstendig befridd for væsker og andre, tyngre komponenter, innføres i det andre trinns hvir-velrør 27 som, i forbindelse med funksjonen av det første trinns utløpskanal 45, virker som en strømningsstabilisator og samtidig danner en avsetnings- og sammenløpsflate for eventuelle, mindre partikler eller dråper som kan ha unngått ut-støtning gjennom kanalen 45. Disse mindre partikler eller dråper fremføres innenfor andretrinns-rørets 27 vegg-grenseflate, ved en meget lavere radialhastighet, sammenliknet med den treg-hets-separasjonsvirkning, som oppstår i førstetrinns-røret 25. De mindre dråper som avsettes og sammenflyter under sin bevegelse langs røret 27, utstøtes ved det andre trinns utløpskanal eller -åpning 47. Utstøtingen av væsker gjennom åpningen 47 lettes som følge av den løsrivende virkning av den utadgående, resirkulerende gassmengde som strømmer gjennom kammeret 33 fra åpningen 4 7 til åpningen 43, og som danner den resirkulerende gasstrøm i separatorsystemet. Utløpskanalen 47 er konstruert for frembringelse av et reelt støttrykk i kammeret 33, som supplerer den dysevirkning som oppstår ved åpningen 43, hvilket ytterligere fremmer gassirkulasjonen i separatorkammeret 33.

Det vil, som resultat av denne feiende, resirkulerende gasstrøm, frembringes en reell eller drivende kraft som be-virker utskilling av de siste spor av væskedråper som kan ha unngått utstøting gjennom den første åpning 45. Hvis gasstrøm-mens væskeinnhold er relativt lavt, vil all væske kunne fjernes og utstøtes gjennom den første kanal 45. Ved overskridelse av den første kanals 45 væskekapasitet, vil den lille, overskyt-

ende væskemengde som unngår utstøting gjennom kanalen 45, avsettes og oppsamles på innerveggen av det andre trinns hvirvel-rør 27 og sammenflyte samt utstøtes gjennom åpningen 47, under medvirkning av den utdrivende effekt av den resirkulerende gasstrøm, hvis hovedmengde likeledes utløper fra åpningen 47. Totrinns-separasjonssystemet danner således en meget effektiv anordning for fjerning av væske fra en gasstrøm, og er særlig egnet for anvendelse i forbindelse med gasstrømmer med et relativt høyt væskeinnhold. Anordningen er dessuten særlig nyttig i de situasjoner hvor det i en gasstrøm kan opptre bølger av høyt væskeinnhold, som for eksempel ved fjerning og gjenvinning av flytende hydrokarboner fra gassbrønnstrømmer.

De ovennevnte samt andre trekk ved separatoren er nærmere beskrevet i det etterfølgende. Den resirkulerende gass som strøm-mer inn i åpningen 4 3 har en lavere hastighet enn den hvirvlende gasstrøm i innløpsledningen 23. Den energi som av hvirveldanneren 41 overføres til gasstrømmen, må følgelig være av tilstrekkelig mengde, slik at den resirkulerende gass på effektiv måte kan blandes med den hvirvlende gasstrøm, mellom åpningen 43 og kanalen 45, og derved inngå i hvirvelstrømmen innen ankomsten til kanalen 45, hvilket gjør det mulig at den væske som er opp-tatt i den resirkulerende gass, kan avsettes på veggen i røret 25, for påfølgende utstøting gjennom kanalen 45. Den hvirvel-hastighet som bibringes gasstrømmen, er en funksjon av den opprinnelige hvirvelvinkel a. Anordningen 41 er konstruert for oppnåelse av den ønskete utgangsvinkel a og er dessuten plassert i en slik posisjon i innløpsledningen 23 at den ønskete stabili-seringssone opprettes bak anordningen og foran tilknytnings-

sonen mellom den innførte ledning og det første trinns separasjonsledning 25.

I den foretrukne versjon omfatter hvirveldanneranordningen 41 to eller flere, halvellipseformete ledeplater som er montert i forutvalgt vinkel i forhold til rørinnløpets lengdeakse. Som vist i fig. 1, består hvirveldanneranordningen 41 av to halvelliptiske ledeplater 61 og 63. Disse plater er plassert i en forutvalgt vinkel a i forhold til separatorrørinnløpets lengdeakse. Som det fremgår av fig. 4, er de to plater 61 og 63 inn-ført i slisser 61a og 63a, for frembringelse av hvirveldanneren, er anordnet i forutvalgte vinkler i den rørformete ledning 23. Kver av ledeplatene kan beskrives son bestående av et halv-segment av en ellipse som er delt langs sin storakse. I den foretrukne utforming er a lik 30°. I denne versjon er de to halvelliptiske ledeplater montert i en vinkel av 60° i for-

hold til hverandre, sett mot horisontalaksen, og vinkelen a

er lik 30° i forhold til horisontalaksen for gasstrømmen gjennom separatorrørdelen. Kantene av de halvelliptiske ledeplater berører hverandre nøyaktig i midtpunktet av den omsluttende gass-strømledning 23.

Det bør fremheves, at en gasstrøm som befinner seg i hvirvlende bevegelse i separatorrøranordningen, som tidligere beskrevet, vil frembringe en fri hvirvelstrøm med tendens til

å anta en sylinder- og ringform, som begrenses av de omgivende vegger av separatorrøranordningen, hvorved det i kjernepartiet av separatorrørdelen, etterlates en sone med negativt trykk. Denne negative trykk-kjerne fremkaller en tilbakegående hvirvel-strøm i separatorrørets midtparti, som benevnes "tvangs"-hvir-velstrøm. Tvangshvirvelstrctaimen har 'samme rotasjonsretning som den frie hvirvelstrøm, men strømretningen er motsatt av gassens normale strømretning gjennom separatorrøranordningen. Denne indre, tilbakegående gasstrøm i separatorrøret krever energi og utfører ingen nyttig funksjon i forbindelse med separasjons-prosessen.

Anordningen 41 som består av de to halvelliptiske plater, utgjør en navløs hvirveldanner som er foretrukket, fordi den eli-minerer eller reduserer tvangshvirveleffekten og derved øker separasjonsprosessens totale virkningsgrad pr. enhet forbrukt energi i form av trykktap gjennom separatorrøranordningen. Det påpekes imidlertid, at gasshvirveldanneren kan være anordnet i form av en konvensjonell deflektor, bestående av et antall skrue-formete vinger som er montert på et midtnav og plassert slik,

at all gass som passerer gjennom det vingeforsynte deflektor-system, nødvendigvis bringes i berøring med deflektorbladene.

Som det fremgår av fig. 5, er det første trinns utløps-kanal 45 avgrenset av et innadrettet flateparti 25c på utløps-enden av det første trinns separasjonsledning 25 samt et ut-adrettet flateparti 27c på innløpsenden av andretrinns-ledningen 27. I den viste versjon danner flatepartiet 27c en del av en flens 27' som er fastsveiset til ledningen 27 og derved i realiteten utgjør en del av denne ledning 27. I et snitt gjennom og langs røranordningens akse forløper flatepartiene 25c og 27c rettlinjet. Det innadrettete og det utadrettete flateparti 25c og 27c skråner utad i strømningsretningen, i forskjellige vinkler $ og 6 i forhold til aksen, hvorved avstanden mellom det innadrettete og det utadrettete flateparti minsker i posisjoner radielt utad fra aksen og i strømnings-retningen fra innløpet 45a til utløpskanalen. Vinkelen 9 er gjennomsnittsvinkelen i det punkt av parabelhvirvelen som innskrives av væskene i deres spiralformete bane rundt veggen i røret 25, mens vinkelen 0> frigjør og styrer hvirvelstrømmens ekspansjon. Væskene eller de kontaminerende substanser som frem-føres i spiralbane nærmest rørveggen, kan således, uten å for-andre retning, eller utelukkende ved treghetsvirkning, unnvike gjennom kanalen 45. Da utløpskanalen, sett i snitt, har form av en rettavkortet kjegle, er det dessuten tilveiebrakt en preliminær væskeoppsamlingssone, slik at væskene, innen ut-støtingen, kan frigjøres fra hovedstrømmen. Forsøk har vist,

at en utløpskanal av denne form vil bevirke en vesentlig økning av separatorens væskeutskillingskapasitet, sammenliknet for eksempel med en ringformet åpning med parallelle og rett-linjete sidevegger.

I den foretrukne versjon har innløpsledningen 23 en innerdiameter av 7,6 cm, mens innerdiameteren av ledningen 25 er lik 10,16 cm. Ledningen 27 har likeledes en innerdiameter av 10,16 cm, mens innerdiameteren av utløpsledningen 31 er lik 7,6 cm. Hvirvelstrømmens utgangsvinkel a er lik 30°, mens kanalens 45 vinkel 8 er lik 26°. Kanalens 45 vinkel G> er ca. 12°. Rør-separatorens totallengde fra ende til ende er 118,75 cm. Inn-løpsledningen 23 har en totallengde fra ende til ende av 35,56 cm, førstetrinns-separasjonsledningen 25 har en lengde av 22,86 cm fra ende til ende, andretrinns-separasjonsledningen 27 med innbefatning av flensen 27' har en lengde av 30,48 cm fra ende til ende, mens utløpsledningen 31 har en lengde av 35,56 cm fra ende til ende. Innløpsledningens 23 utløpsende er innført 2,54 cm i innløpsenden av førstetrinns-separasjonsledningen 25. Innløpsenden av andretrinns-separasjonsledningen 27 er innført 1,717 cm i utløpsenden av førstetrinns-separasjonsledningen 25. Utløpsledningens 31 innløpsende er innført 1,405 cm i utløpsenden av andretrinnsledningen 27. Avstanden fra enden av hvirveldanneren 41 til enden 23b av innløpsledningen 23 er lik ld, mens den effektive lengde av førstetrinns-separator-røret 25 (avstanden mellom enden 23b av røret 23 og innløps-enden 27d av ledningen 27) motsvarer ca. 2,7d, hvor d er den innvendige diameter av separatorinnløpsrøret 23. Injiserings-kanalens 43 ringformete flate A, er 0,47 d <2>. Kanalens 45 ut-løpsspalte har en bredde av 0,254 cm og en ringformet flate A„

av 0,17 d 2 . Åpningen 47 har en ringflate A^ av 0,47 d 2. Denne flate er tilstrekkelig for utstøting av overskuddsvæsken samt en del av gassen, for opprettelse av den resirkulerende gass-strøm. Kammeret 33 har i versjonen ifølge fig. 2 en innerdiameter av 0,89.d . Vinklene r og ro er lik 26°. Den rørformete separator med de ovennevnte data kan behandle gasstrømmer med hastigheter, målt ved innløpsledningen 23, av ca. 10 til 46 m/sek., og mer, uten at trykktapet gjennom separatoren over-stiger den akseptable verdi. Det er ved forsøk konstatert, at den resirkulerende gassmengde i separatorkammeret kan utgjøre mellom 11% og 32% av den totale gasstrøm som innføres i totrinns-rørsystemet.

Da kanalen 45 er relativt kort, kan flatepartiene 25c og 27c, sett i snitt, forløpe rettlinjet, som vist og som beskrevet i det ovenstående, mens det direkte forhold mellom vinkelen 9

og hvirvelvinkelen a kan uttrykkes ved nedenstående ligning:

hvor D er den diameter som er beskrevet i det ovenstående og vist i fig. 1.

I den versjon av totrinns-separatoranordningen som er vist i fig. 1, er det fordelaktig at innerdiameteren av det andre trinn 27 er lik innerdiameteren D av den første separasjonsledning 25, med henblikk på å redusere trykktapet gjennom separatoren. I den foretrukne versjon kan trykktapet gjennom separatoren være nedbrakt helt til 0,017 kg/cm 2. Kammeret 33 bør ha en innerdiameter som gir en tverrsnittsflate som er tilstrekkelig til at væsken kan utskilles fra den resirkulerende gass i kammeret, og som danner en strømningsbane, hvis tverrsnittsflate har en slik størrelse, at det bare vil oppstå ube-tydelige trykktap, når den tilbakeførte gassmengde strømmer fra 47 til 43.

Det er ved faktiske forsøk konstatert, at totrinns-separatoren ifølge fig. 1 viser en 10 til 20 gangers økning i kapa-sitet, sammenliknet med en enkelttrinns-separator, og en kapa-sitet som er større enn den som kan oppnås ved anvendelse av to enkelttrinns-separatorer som er koblet i serie, men som er installert i separate beholdere. Dette skyldes den samvirkende separasjonseffekt av de to utløpskanalér 45 og 47.

Selv om innerdiametrene av ledningene 23 og 31 samt 25 og 27 er henholdsvis 7,62 og 10,16 cm i den foretrukne versjon, vil det kunne benyttes andre diametrer. Innerdiamtrene av ledningene 25 og 27, og andre dimensjoner ved separatoren, vil imidlertid være en funksjon av den innvendige diameter av ledningen 23.

Den valgte hvirvelvinkel for gasshvirvel-ledeplatene 61 og 63 er bestemt på grunnlag av såvel det tillatelige trykktap gjennom separatoren samt mengden og størrelsen av de dråper og partikler som skal fjernes og gjenvinnes fra gasstrømmen. Ved den foretrukne anordning, hvor innløpsledningen 23 har en innerdiameter av 7,62 cm, kan det, ved en hvirvelutgangsvinkel av 30° i forhold til lengdeaksen, oppnås optimale væskegjen-vinninger ved et minimalt trykktap. Det kan benyttes større eller mindre vinkler, ved spesielle driftsforhold i forbindelse med den gasstrøm som skal behandles. Dersom ytterst små dråper eller partikler skal fjernes fra en gasstrøm, kan det være fordelaktig å anvende en gasshvirveldanner som strekker seg i en vinkel av 45° i forhold til lengdeaksen. Det under-strekes, at dersom a er forskjellig fra 30°, må vinkelen 9 forandres tilsvarende, i overensstemmelse med ligningen (1).

I versjonen ifølge fig. 3 er det, i et kammer 35, anordnet et antall jevnt fordelte, rørformete totrinns-separatorer av den tidligere beskrevne type. Kammeret er anordnet mellom plater eller vegger 71 og 73 og er beliggende i utløpsenden av en beholder 75. Det er, i beholderens 75 innløpsende, i en sone 77, installert en for-separator (hvis innvendige de-taljer ikke er vist), for eksempel i form av en konvensjonell utfellingsseparator eller en modifisert utførelse av denne. Den blandete gass-væskestøm fremføres til innløpet 79. Gassens strømningsbane vil derved forløpe gjennom for-separatoren i sonen 77 og gjennom totrinns-anordningene i kammeret 35. Den ferdigseparerte gass vil strømme ut gjennom utløpet 81. Det er opprettet et væskereservoarsystem som omfatter et separat reservoar 83 for avleding av væsker fra for-separatoren i sonen 77 samt et separat reservoar 85 for avleding av væsker fra kammeret 35 som opptar det innmonterte antall av totrinns-separatorer i henhold til oppfinnelsen. Reservoarene 83 og 85 er innbyrdes at-skilt av en plate 84. Den væske som fjernes av separatoren i sonen 77, overføres til reservoaret 83 gjennom en utløpsled-ning 87, og uttømmes fra reservoaret 83 gjennom en ledning 89. To tømmeledninger 91 og 93 strekker seg fra kammeret 35 til reservoaret 85, og væsken fra dette reservoar tømmes gjennom en avløpsledning 95. Beholderen 77 og reservoarene 83 og 85 ■ er opplagret på støttekonstruksjoner 96.

Som vist i fig. 3, er innløpsledningene 23 innført og opplagret i gjennomgående åpninger i rørplaten 71, på samme måte som vist i fig. 1. Utløpsledningene 31 ér innført og opplagret i gjennomgående åpninger i den annen rørplate 73. Som det fremgår av fig. 1, er hver innløpsledning innført ved hjelp av en hylse 97 som er forankret i hver av de gjennomgående åpninger i platen 71 og som opptar innløpsledningen; Hver ledning 23 kan justeres og fastholdes i ønsket stilling ved hjelp av en settskrue 99. Hver ledning 23 kan dessuten lettvint ut-skiftes, dersom det opptrer korrosjon eller erosjon i dette punkt.

Systemet ifølge fig. 3 er egnet for separering av væsker fra en gasstrøm som har et meget høyt væskeinnhold. Ved anvendelse av separatorer ifølge oppfinnelsen i kombinasjon med en utfellingsseparator eller separator av annen type, vil all væske kunne fjernes fullstendig fra gasstrømmen med et minimum av nød-vendig utstyr. Utfellingsseparatoren kan i denne forbindelse være dimensjonert relativt liten, og likevel være istand til å utskille en stor del av væsken fra gasstrømmen, hvoretter den resterende væskemengde fjernes fullstendig av det antall totrinns-separatorer, som er plassert i kammeret 35.

I versjonen ifølge fig. 3 er det anordnet førti totrinns-separatorer i kammeret 35 som har en innerdiameter av 107 cm.

Selv om den enkeltvis anordnete totrinns-separasjonsanordning og gruppen av totrinns-separasjonsanordninger er vist montert i horisontalstilling ved utførelsesformene ifølge fig. 2 og 3, er det underforstått at anordningen eller gruppen av anordninger med tilhørende kamrer i hvert av disse tilfeller kan være plassert vertikalt eller i skråstillinger etter øns-ke.

Det henvises atter til fig. 1 i forbindelse med andre de-taljer ved totrinns-separasjonsanordningen. Selv om rørsystemet er vist sammenholdt av bare tre forbindelsesdeler 51, 53 og 55, er det i virkeligheten anordnet tre forbindelsesdeler 51 i en innbyrdes vinkelavstand av 120°, hvis øvre ender er forbundet med hylsen 97, mens de nedre ender er forbundet med ledningen 25. Det er på liknende måte anordnet tre forbindelsesdeler 53

i en innbyrdes vinkelavstand av 120°, hvis øvre ender er forbundet med ledningen 25, mens de nedre ender er forbundet med ledningen 27. Det er også anordnet tre forbindelsesdeler 55

i en innbyrdes vinkelavstand av 120°, hvis øvre ender er forbundet med ledningen 27, mens de nedre ender er forbundet med ledningen 31.

Separasjonskapasiteten kan om ønskelig økes ytterligere ved anvendelse av en tretrinns- separasjonsprosess, idet det derved er anordnet en tredjetrinns-separasjonsledning på ut-løpssiden av det første trinns separasjonsledning, som vist i fig. 6. Det tredje trinns separasjonsledning som i denne figur er betegnet med 101, omfatter en innsnevret innløps-ende 101a som er anbrakt i utløpsenden av det andre trinns separasjonsledning 27. Innløpsenden av utløpsledningen 31 er innført i utløpsenden av det tredje trinns separasjonsledning 101, som danner utløpskanalen 47. Innløpsenden 101a som er plassert i utløpsenden av det andre trinns separasjonsledning 27, danner en andre utløpskanal 103, mellom kanalen 45 og åpningen 47, for utstøting av væske som har unngått utstøting gjennom kanalen 45. Mulige, gjenværende spor av væske vil utstøtes gjennom åpningen 47, sammen med en gassmengde for resirkulasjon, som utstrømmer fra 103 og 47. Anordningen ifølge fig. 6 er egnet for anvendelse ved behandling av en gasstrøm med et relativt høyt væskeinnhold. Den kan benyttes som en enkeltanordning i kammeret 33, eller anordnes i et større antall i kammeret 35.

Hvis gasstrømmens væskeinnhold er relativt lavt, vil det, som tidligere omtalt, kunne benyttes en enkelttrinns-anordning. En slik anordning vil være utformet på samme måte som vist i fig. 1, bortsett fra at ledningen 31 utelates og ledningen 27 anvendes som utløpsledning. I dette øyemed blir ledningen 27 forlenget, eller kammeret forkortet, slik at ledningens utløps-ende rager ut av kammeret. Ledningen 27 har i denne versjon en innerdiameter som motsvarer innerdiameteren D av ledningen 25. Åpningen 47 vil derved elimineres, mens kanalen 45 bibeholdes med uforandret form. Væsker vil utstøtes gjennom kanalen 45, sammen med gass for resirkulasjon. Enkelttrinns-systemet kan anvendes som en enkeltanordning i kammeret 33, eller anordnes i et større antall i kammeret 35.

Noen typiske anvendelsesmuligheter for separatoren ifølge oppfinnelsen, og særlig de to systemer som er basert på anvendelse av en eller flere totrinns-anordninger, er angitt i det etterfølgende.

Fjerning av væskespor fra rene gasser som overføres under

normale forhold gjennom gassrørledninger.

Fjerning av vann og/eller olje fra avgassen fra veksel-virkende gasskompressorer.

Fjerning av sporkvantiteter av flytende hydrokarboner

fra oljegasstrømmer.

Utskilling av aminer, glykoler og tioler fra behandlete naturgasstrømmer, samt de findelte, faste partikler som forekommer i oppslemmet tilstand i disse organiske væsker.

Fjerning av olje og/eller kondensat fra eksosdamp, innen

denne kondenseres eller utslippes til atmosfæren.

Utskilling av kondensat eller innblandete substanser fra

damp, innen denne overhetes for kraftfrembringelse.

Fjerning og gjenvinning av flytende hydrokarboner fra

naturlige våtgasstrømmer med et høyt olje-gassforhold.

Fjerning av fritt vann fra gasstrømmer som innføres i dehydreringssystemer som er basert på anvendelse av tørkemidler i fast form eller av glykoltype.

Fjerning av syntetiske smøremidler fra gasskompressor-avgasser.

Fjerning av syntetiske smøremidler fra drivgassforrådene

for gassturbiner.

Det bør bemerkes, at separatoren ifølge oppfinnelsen kan anvendes, med høy virkningsgrad, for utskilling av gjenvinning av faste substanser fra gasser i "bentørr" tilstand. Faste partikler kan effektivt fjernes fra de "bentørre" gasstrømmer, ved injisering av en mindre kvantitet av et forenelig, flytende kontaktmiddel, for eksempel absorpsjonsolje, glykol, vann etc. Væsken kan injiseres i innløpsledningen, foran hvirveldanneren. Den injiserte væske vil deretter virke som et fuktemiddel og oppfange de faste partikler som derved kan oppsamles og uttømmes fra separatoren eller kammeret. Den injiserte væske kan til-bakeføres og oppslemmete, faste partikler gjenvinnes ved filtrering, utfelling eller andre, kjente metoder. Den væske som injiseres i gasstrømmen må hurtig kunne fukte de tilstede-værende, faste partiker i gasstrømmen.

Separatoren ifølge foreliggende oppfinnelse kan videre anvendes for samtidig fjerning av fasté partikler og absor-bering av eventuelle, gassformete urenheter i en gasstrøm. En løsning av natriumkarbonat kan for eksempel anvendes for samtidig fjerning av flyveaske og svoveldioksyd fra røkgassen fra en kullfyrt dampkjel. Denne fjerning gjennomføres i dag ved hjelp av den kjente gassvasker av venturitype, som imidlertid må tilknyttes en separator, for gjenvinning av vaskevæsken. Dette er unødvendig ved separatoren ifølge oppfinnelsen, da både vaskeprosessen og utskillingen av vaskevæsken gjennomføres i samme beholder. Gasskondisjonering samtidig med fjerning av faste partikler kan for eksempel oppnås ved injisering av di-etylenglykol i en gassgrøm, hvorved faste substanser og væsker fjernes samtidig med en delvis fjerning av vanndampen fra gasstrømmen. Dietylenglykolen kan resirkuleres etter forutgående koking, for fjerning av vann, samt filtrering, for fjerning av faste stoffer.

Claims (9)

1. Separator for fjerning av tyngre komponenter fra en gass-strøm, omfattende en gassinnløpsledning (23), en gasshvirveldanner (41) som er forbundet med innløpsledningen og som er innrettet til å bringe en gasstrøm som innføres i innløpsledningen (23) i hvirvlende bevegelse, en separasjonsledning (25, 27) som

flukter aksialt med innløpsledningen (23) og som er utstyrt med minst én ringformet ejeksjonsport (43) langs omkretsen for fjerning av de tyngre komponenter fra gassen, en utløpsledning (31) som flukter aksialt med innløpsledningen (23) og separe-

ringsledningen (25, 27) og er utstyrt med en nedstrømsende for passasje av gass som er separert fra de tyngre komponenter, samt en anordning for resirkulering av i det minste en del av gassen som strømmer utad gjennom ejeksjonsporten (43), tilbake til separatoren, karakterisert ved

at innløpsledningens (23) nedstrømsende (23B), separeringsledningen (25, 27, 101) og utløpsledningens (31) oppstrøms-ende (31A) er anordnet i et omsluttende kammer (33),

at innløpsledningens (23) nedstrømsende (23B) og opp-strømsenden (25A) av et første trinn av separeringsledningen (25) avgrenser en ringformet innstrømningsåpning (43) for inn-føring av resirkulasjonsgass fra kammeret (33),

at oppstrømsenden (27A) av et andre trinn av separeringsledningen (27) og nedstrømsenden (25B) av det første trinn av separeringsledningen danner en ringformet utstrømningsport (45) for fjerning av de tyngre bestanddeler fra gasstrømmen,

at utløpsledningen (31) som flukter aksialt med det andre trinn (25) av separeringsledningen har en nedstrømsende (31B)

som rager ut av kammeret for avlevering av gass som er separert fra de tyngre bestanddeler,

at utløpsledningens oppstrømsende (31A) og nedstrømsenden (27B) av det andre trinn av separeringsledningen (27) danner en ringformet innstrømningsåpning (47) for overføring av de i separasjonsledningen tilbakeblivende rester av de tyngre bestanddeler til kammeret (33) sammen med en del av gassen som kan resirkuleres gjennom den ringformete innstrømningsåpning (45), samt

at det er anordnet en innretning for fjerning av de bestanddeler som er separert fra gasstrømmen fra kammeret.

2. Separator i samsvar med krav 1, karakterisert ved

at utløpsledningen (31), som har nedstrømsenden (31B) ra-gende utad fra kammeret (33), med sin oppstrømsendes ytter-

flate danner innvendig avgrensning av den tilhørende innstrøm-ningsåpning (47) til kammeret (33), idet utløpsledningens opp-strømsende er koaksialt anbrakt i separeringsledningens (25,

27, 101) tilstøtende del (27, 101).

3. Separator i samsvar med krav 2, karakteri-

sert ved

at separeringsledningens (25, 27, 101) innerdiameter over-stiger innløpsledningens (23) ytterdiameter.

mens utløpsledningens (31) innerdiameter stort sett motsvarer innløpsledningens (23) innerdiameter.

4. Separator i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved

at separeringsledningens (25, 27, 101) annet trinn (27) og utløpsledningen (31) flukter aksialt med separeringsledningens første trinn (25),

at det annet trinns (27) oppstrømsende (27A) er koaksialt anbrakt i det første trinns (25) nedstrømsende (25B), og

at det annet trinns (27) oppstrømsende (27A med sin ytterflate danner innvendig avgrensning av den tilhørende inn-strømningsåpning (45) til kammeret (33).

5. Separator i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved

at separeringsledningens (25, 27, 101) første trinn (25) har en minste innerdiameter som er større enn innløpslednin-gens (23) ytterdiameter, og

at separeringsledningens annet trinn (27) har en innerdiameter som er stort sett lik det første trinns (25) minste innerdiameter.

6. Separator i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved

at et tredje trinn (101) av separeringsledningen (25, 27, 101), som flukter aksialt med det annet trinn (27) og avløps-ledningen (31), har sin oppstrømsende (101A) koaksialt anbrakt i det annet trinns (27) nedstrømsende (27B).

7. Separator i samsvar med krav 6, karakterisert ved

at det tredje trinns (101) innerdiameter langs største-delen av sin lengde stort sett motsvarer innerdiameteren i det annet trinn (27), men over en mindre del av dens lengde, dvs. stort sett den del av dens oppstrømsende (101A) som rager koak-

sialt innad i det annet- trinns (27) nedstrømsende (27B),har vesentlig mindre innvendig diameter enn det annet trinn (27).

8. Separator i samsvar med et av kravene 1-7, karakterisert ved

at innstrømningsåpningen (43, 45, 57, 103), som er avgrenset mellom en ytterflate på den ene lednings (23, 27, 101, 31) koaksialt omsluttete parti (23B, 27A, 101A, 31A) og en innerflate på den annen lednings (25, 27, 101) koaksialt omsluttende parti (25A, 25B, 27B, 101B), har et innsnevrende forløp regnet i innstrømningsretningen, idet ytterflaten og/ eller innerflaten og/eller deler av disse løper skrått på ledningens akseretning.

9. Separator i samsvar med krav 8, karakterisert ved

at innstrømningsåpningen (43) mellom innløpsledningen (23) og separeringsledningens første trinn (25) løper innsnevrende fra kammeret (33) til separeringsledningen,

mens innstrømningsåpningen (45, 47, 103) fra separeringsledningen til kammeret (33) løper innsnevrende fra separeringsledningen til kammeret.