NO160688B - Multifaseseparator. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en multifaseseparator av

den art som er angitt i krav l's ingress.

Innen flere industrigrener bl.a. ved fremstilling og bearbeid-ing av mineralolje erholdes ofte flytende blandinger av mer eller mindre med hverandre ublandbare bestanddeler, så som forskjellige væsker, gasser og enkelte ganger også faststoffer og slike blandinger erholdes enkelte ganger også under trykk.

Separasjon av de enkelte bestanddeler i en slik blanding kan

skje ved å la blandingen henstå i en viss tid og ikke opp-

løste gasser og eventueller damper av flyktige bestanddeler kan isoleres mens ikke blandbare væsker vill separere i forskjellige lag og faststoffene vil sedimentere.

For store tilførsler vil en slik driftsmåte naturligvis være

lite egnet. Oppfinnelsen tilveiebringer en anordning for dette formål hvorved de forskjellige bestanddeler i slike blandinger kan separeres på kontinuerlig måte.

For dette formål omfatter separatoren i henhold til

oppfinnelsen en gasstett og mer spesielt en trykksikker tank med en i det vesentlige horisontal akse, hvilken tank nær den ene ytterende er forsynt med en tilførsel for væsken som skal behandles og med et antall utløpsforbindelse for de forskjellige separerte faser og inneholdende en plateseparator med parallelle korrugerte plater med en tverrhellning i for-

hold til tankens lengdeakse, hvilken separator er tilpasset for tverrstrøms^separasjon og er forsynt med et innløps vindu som er konstruert på en slik måte at væsken presses til å

strømme gjennom passasjer mellom platene og med en overstrøms-demning som bestemmer det normale væskenivå i tanken og hvor utløpsforbindelsene er plassert slik at de forskjellige separerte bestanddeler i tanken kan fjernes på en uavhengig måte.

Da tverrstrøms-separatorer tillater en horisontal passasje av væskestrømmen vil de lettere og tyngre komponenter separeres fra hovedstrømmen i en tversgående retning kan fler-fase blandinge: behandles som en slik kontinuerlig strøm. Gassene oppsamles i den øvre del over væskenivået som bestemmes av overstrøms-demningen og ytterligere kan en lettere væske flyte på den flytende masse og kan utføres ved hjelp av passende over-strømskanaler, mens tyngre komponenter, og særlig en tyngre væske eller en fast komponent oppsamles under separatoren og kan utføres separat.

For tilfelle av et trykksatt system bør utførselsanordningene naturligvis være forsynt med egnede ventiler som er tilpasset til å åpnes med passende intervaller for utføring av de nevnte bestanddeler. Om nødvendig kan sparate oppsamlingskar anordnes inne i tanken for å lette uttømningen.

Slike tanker vil ofte ha store dimensjoner og spesielt for tilfelle av trykktanker vil disse gjerne ha en sylindrisk form og minst i en ende være forsynt med et lokk. Slike kar vil generellt være konstruert av spesialiserte fabrikker og for tilfelle av trykktanker må de undersøkes m.h.t. styrke og tetthet, fortrinnsvis innføres separatoren deretter i tanken. Dette krever et kostbart endedeksel med kraftige flenser og åpning og lukking av et slikt deksel for anordning av en plate-separtor vil være uønsket.

I henhold til oppfinnelsen er det derfor foretrukket å anvende en tverrstrøms-separator som består av et antall enheter som er tilpasset for innføring igjennom et mannehull anordnet i tankens vegg og mer spesielt i en endevegg eller et endedeksel, hvilke enheter inne i tanken kan anordnes side ved side etter og/eller over hverandre.

Separatoren er særpreget ved det som er angitt i krav l's ka-rakteriserende del, og ytterligere trekk fremgår av kravene 2-8.

På denne måte blir det mulig først å fremstille tanken i en spesialisert fabrikk og undersøke denne m.h.t. styrke og tetthet, og deretter transportere den i lukket tilstand til be-stemmelsestedet hvor kun.mannehullet behøver å åpnes for å ferdiggjøre det indre av tanken å anordne i denne separatoren og tilhørende elementer.

Spesielle støtter anvendes for dette formål på hvilket enhetene kan holdes på plass, idet støttene ytterligere kan tjene som en del av skilleplater som definerer rom for oppsamling av separerte komponenter mellom platene. Ytterliger skille eller avledningsplater kan anordnes over disse enheter for å kompletere skilleplatene og for å definere et oppsamlingsrom også på oversiden.

Mer spesielt kan slike plateenheter samstilles i par med en motsatt platehellning tilstøtende korrugerte langsgående kanter av tilsvarende plater av to tilstøtende enheter vil da definere, som følge av deres korrugering, åpninger gjennom hvilke lette bestanddeler, innbefattende gasser, separert mellom platene og tillates å unnslippe mot det aktuelle oppsamlingsrom.

Hele kombinasjonen av plater er mer spesielt anordnet mellom

to langsgående vegger for i tverr-retningen å definere separa-sjonsrommet og rommene utenfor disse vegger, hvis disse er adskilt fra tankens hovedrom, kan.de, om ønsket, anvendes som

oppsamlingsrom for separerte bestanddeler.

Mellom endeskilleplatene i platekombinasjonen kan ytterligere bærende plater være anordnet, som eventuelt kan definere separate oppsamlingskammere for separerte bestanddeler som kan være forsynt med separate utførselsforbindelser, vertikale skilleplater kan også være til stede for å hindre at væske-strømmen vil flyte utenfor separasjons-passasjene og rundt plate-kombinas jonen .

Ytterligere kan gitter eller nettverk være anordnet mellom

par av plateenheter anordnet over og/eller etter hverandre for å unngå at plater av en tilstøtende enhet vil trenge inn

i rommene mellom platene i den andre enhet. Ytterligere vil gitterene eller nettverkene likt fordele vekten av en pålagt enhet og vil forhindre kortslutning av væskestømmene mellom slike enheter.

Oppfinnelsen skal belyses i det etterfølgende under henvisning til de vedlagt tegninger hvori: Fig. 1 viser skjematiske et tverrsnitt av en anordning i henhold til oppfinnelsen, Fig. 2 viser et skjematisk tverrsnitt av en plateenhet av tverr-strømsseparatoren i denne anordning,

Fig. 3 viser et tverrsnitt av plateseparatoren,

Fig. 4 et skjematiske del-tverrsnitt i større målstokk av delen IV i Fig. 3, og Fig. 5 viser forenklet en skjematiske representasjon av en flerenhet separator for en slik anordning.

En tank 1 vist i Fig. 1 er forsynt i dens ytterst venstre ende med en tilførselsforbindelse 2 for væsken som skal behandles. Eksempelvis kan væsken bestå av vann inneholdende suspendert olje, en tung væske eller faste bestanddelser og ikke-oppløsbar gass tiler en flyktig væske som kan separeres ved fordampning.

Den andre ytterende av tanken er lukket med en endevegg 3 som

er forsynt med et mannehull-deksel 4. Om nødvendig kan ytterligere mannehull 4" være anordnet på. den øvre side av tanken.

En overstrømningsdemning 5 utstrekker seg over hele tankens bredde og bestemmer det normale væskenivå 6 i delen mellom tilførselen 2 og overstrømmen 5. I den andre del mellom over-stømmen 5 og endeveggen 3 er det anordnet et utløp 8 med en ventil 7 for væsken 9 som strømmer over overstrømningsdemningen 5, ved hjelp av hvilken væsken kan fjernes. Over væsken er et gassrom 10 til hvilket gass som unnslipper fra væsken vil bli oppsamlet og kan fjernes ved hjelp av en rørledning 11 forsynt med en ventil 12.

Mellom to skillevegger 13 som utstrekker seg over væskenivået 6 er det anordnet en ansmling 14 av korrugerte plater, hvilke plater er anordnet gjensidig parallelle og hovedsaklig parallelle med tankens 1 lengdeakse, idet korrugeringene er innrettet på tvers av lengdeaksen. Ytterligere er denne ansamling 14 understøttet mellom delveggene 13 hved hjelp av en mellomliggende vegg 15, og naturligvis kan mer enn en mellomvegg 15 være til stede mellom disse delevegger 13 og 15 forefinnes kammere 16 som hver kommuniserer med en kanal 18 forsynt med ventil 17. Forøvrig er det også mulig å anvende mellomliggende delvegger 15 som kun virker som støtter, i hvilket tilfelle--:

kun ett utløp er tilstrekkelig.

Den viste anordning er tilpasset for en firfase-separasjon hvor en lettere væske separeres i separatoren 14 fra bærevæsken og vil deretter flotere mellom skilleveggene 13 til å gi et flytende lag 19 på væskeoverflaten 6. En overstrømsrenne 20 tjener til å fjerne dette flytende lag, idet rennen kommuniserer ved hjelp av en kanal 21 med et oppsamlingskar 22 adskilt fra væskestrømmen, hvilket kar er forbundet med en rørledning 23, hvilken rørledning fører ut av tanken 1. Kar 2 2 er plassert på en slik måte at allerede floterte komponenter før separa-

tor 14 kan strømme direkte over kanten av dette karet. Det er også mulig utstrekke de mellomliggende skilleveggene 15

opp over separatoren for å det overfor liggende flotasjons-

rom i delrom, hvis dette er fordelaktig for separasjonen,

samt også forsyne disse delrom med separate utførselsanord-ninger for det flytende lag.

I kammeret 2 5 plassert mellom overstrømsdemningen 5 og den

bakre skillevegg 13, og hvori væsken som har passert gjen-

nom sammensetningen 14 blir oppsamlet før den flyter over overstrømningsdemningen 5 kan etterseparering ved utfelling, eksempelvis av en tyngre væske finne sted og utføres fra rommet 25 via en rørledning 27 forsynt med en ventil 26,

hvilken rørledning mer spesielt munner ut i et halvkule-

formet oppsamlingskar 28 dannet i bunnen av tanken 1.

Hvis væsken som har passert gjennom platekombinasjon 14 har et mindre volum enn den lettere flytende væske kan den først-nevnte væske eksempelvis utføres gjennom rørledningen 27 og den lettere væske kan stømme over kanten av demningen 5, i hvilket tilfelle den bakre skillevegg 13 bør gjøres lavere.

Når platekombinasjon 14 er anordnet i en slik tank etter

at den sistnevnte er fremstilt og undersøkt i lukket tilstand er det uhensiktsmessig å fjerne endeveggen 3 på ny. I henhold til oppfinnelsen omfatter derfor den anvendte platekombinasjon 14 et antall sammensatte delenheter som hver kan innføres igjennom mannehullet 4.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av en slik enhet 29 og som består av et antall korrugerte plater 30 forenet med en annen ved hjelp av strekkbolter og avstandsstykker 31 til å danne en sammenhengende enhet. Ytterplatene 29' er noe kortere enn de andre, men ikke så korte at overflatearealet av disse blir for lite, slik at to hjørnposisjoner 32 av rektangelet som definerer plateenheten ikke blir fylt.

Slike enheter kan plasseres ved siden av hverandre på den måte som er vist i Fig. 3, idet sideplatene 33 avgrenser kombinasjonen. Enhetene 29 hviler på minst to bunnstøtter 34 med en sentral projeksjon 35 med en form tilsvarende de to forenede hjørnefordypningene 32 av de tilstøtende enhetene 29. Over disse enhetene er anordnet en øvre plate 3 6 med to hjørneprojeksjoner 37 som passer inn i hjørnefordypningene 32 av de to plateenheter. Sammen med platene 34 og 36 dannes en skillevegg 13. Også en annen skillevegg 13 kan anordnes fra slike bærende plater som også holder den mellomliggende skillevegg 15 og om nødvendig kan en slik mellomliggende skillevegg anordnes på kun en side.

Avhengig av tankens dimmensjoner og ønskede separasjons-effekt kan flere enheter av denne type anordnes etter hverandre og om nødvendig også oppå hverandre.

I Fig. 4 er det vist måten på hvilken platene i slike enheter er forenet med hverandre i arrangementet ifølge Fig. 3. Ved den nedre side av toppene 38 av de forskjellige overhver-andre liggende plater ligger disse i kontakt med tverrveggen 33. Dalene vil da forbli i en viss avstand fra veggen slik at sediment som glir ned igjennom dalene kan skli ned mot og langs sideveggen 33. Det er også mulig, slik som vist på høyre side i Fig. 4 å anvende hjelpeskillevegger 40 som ligger an mot toppene slik at det mellom disse ytterligere skillevegger dannes avløpskanaler for de erholdte tunge bestanddeler.

Ved de høyere sidene av dalene av korresponderende plater går i inngrep med hverandre slik at det mellom toppene 38 dannes passasjer gjennom hvilke de letter komponenter kan unnslippe oppover. Om nødvendig kan vertikale skillevegger korresponderende til skilleveggene 4 0 anordnes mot to ved-siden av hverandre plasserte enheter.

For øvrig kan slike enheter også stilles ved siden av hverandre med de nedre sider forenet og da vil de lettere komponenter bevege seg oppover nær sideveggene 33. Dette er naturligvis avhengig av egenskapene for flerfaseblandingen og de bestanddeler som skal separeres fra denne.

Det vil ytterligere være åpenbart at antallet og plasseringen av de forskjellige utførselstilknytningssteder er avhengig av egenskapene for den flerfasede blanding. Enkelte ganger kan det være anbefalelseverdig å arrangere tilknytningen til en utvidelse i tanken i hvilken den aktuelle bestanddel kan oppsamles, eksempelvis vist ved 26.

Hvis blandingen som skal behandles tilføres under trykk må det naturligvis anvendes en trykksikker tank og ventilen bør da åpnes ved intervaller og naturligvis bør det sørges for at trykket er tilstrekkelig avstrupt.

Videre er det mulig å benytte rommet mellom sideveggene 33 og tankens vegg som utførselspassasjer eller lagringsplass for separerte komponenter.

En viktig fordel ved en slik platekombinasjon bestående av mindre enheter som kan innføres igjennom et mannehull er at platekombinasjonene kan anordnes etter at alle de andre operasjoner er ferdige, innbefattende eksempelvis trykk-bestemmelse av tanken. Enhetene kan lett fjernes for rens-ing og reparasjon og det er også mulig å tilføre ytterligere enheter hvis en større kapasitet er nødvendig. Dette kan være spesielt fordelaktig i tilfelle for off-shore installa-sjonener hvor det er meget uhensiktsmesseig eller også umulig å fjerne endeveggen 3.

Når flere enheter skal settes oppå eller ved siden hverandre i aksiell retning er det ofte meget vanskelig å oppnå en tilstrekkelig kontinuitet for de tilsvarende passasjer mellom korrugerte plater av tilstøtende enheter.

I det tilfelle hvor enhetene er sidestilt i aksiell retning vil korrugeringene av tilstøtende enheter skjelden danne en kontinuerlig bølge og hvis platene i en enhet trenger inn i passasjen mellom plater av den andre enhet vil passasjene bli avsmalet, hvilket lett kan føre til igjenntettning av akumulert sediment deri.

For tilfelle av påhverandre liggende enheter bør platene av den øvre være understøttet av de nedre og da platene ikke nødvendigvis er eksakt på linje bør.ytterligere midler anvendes for å understøtte disse. Hvis en liten avstand forblir tilbake mellom slike enheter vil den langsgående væske-strøm forstyrre overføringen av separerte komponenter som sklir ned langs platene i en enhet mot den andre enhet.

Disse vanskligheter kan i begge tilfelle unngås ved å inn-føre mellom to tilstøtende plateenheter et gitter eller nettverk fremstilt av flate strimler som kan utstrekke seg i en vinkel i forhold til de korrugerte plater av tilstøtende enheter, hvilke strimler bringes i kontakt med platene. Slike gittere kan bestå av minst ett sett parallelle strimler og spesielt av to sett som krysser hverandre i en vinkel, særlig 90°. Slike gittere eller nettverk vil forhindre at korrugerte plater trenger inn mellom passasjene i den til-støtende enhet og ytterligere sikre en jevn strøm av væske eller separerte bestanddeler fra en enhet til den neste. Ytterligere vil slike gittere jevnt fordele vekten av en enhet som ligger på en annen samt forhindre strømning i aksiell retning fra å strømme gjennom rommet mellom enhetene.

I Fig. 5 er det skjematiske vist gittere 41 anordnet mellom to på hverandre stilte enheter 29, og gittere 4 2 anordnet mellom to sidestilte enheter i aksiell retning.

Claims (8)

1. Multifase separator, omfattende en gass-tett tank (1) med en i det vesentlige horisontal akse, hvilken tank er forsynt med en tilførselsforbindelse (2) for væske som skal behandles og som er plassert nær en ende og et antall utløpstilknytninger (11,23,27) for forskjellige gassformige flytende eller faste faser og med en plate—separator (14) anordnet inne i tanken (1) med hellende parallelle korrugerte plater (30 tilpasset for tverrstrømsseparasjon, hvilken separator (14) er forsynt med et innløpsvindu slik at væsken bringes til å flyte gjennom passasjene mellom platene (30) og en overstrømningsdemning (5) er anordnet på den andre side av plateseparatoren (14) for å bestemme det normale væskenivå (6) i tanken (1), over hvilket nivå et gassfase-oppsamlingsrør (10) utstrekker seg hovedsaklig i hele tankens (1) hele lengde, idét utløps tilknytningene (11,23,27) er plassert slik at de forskjellige komponenter separert i tanken (1) og tverrsstrømsseparatoren (14) kan adskilt separeres fra hverandre, karakterisert ved at plateseparatoren ikke utstrekker seg vesentlig over det høyeste væskenivå og er begrenset av to tversgående skillevegger (13) forsynt med vinduer for å definere vaeskestrømmen gjennom separatoren, hvilke skillevegger (13) ikke i vesentlig grad utstrekker seg over væskenivå (6), slik at det dannes et fritt, kontinuerlig gassrom over nivået (6), og at plateseparatoren er sammensatt av moduler (29) som kan føres igjennom et mannehull (4) anordnet i endeveggen (3).

2. Separator ifølge krav 1, karakterisert ved at det i tanken (1) er anordnet separate oppsamlingskar (16,22,28) for oppsamling av separat separerte bestanddeler og er anordnet for tilknytning til en til-hørende utløpskanal (27) forsynt med en ventil.

3. Separator ifølge krav 2, forsynt med en overstrømsrenne (20) for oppsamling av bestanddeler som flyter på væskeoverflaten, karakterisert ved at et oppsamlingskar (22) er forbundet med en renne (20) som er anordnet før plateseparatoren (14) og er forsynt med en over-strømskant tilpasset for oppsamling av bestanddeler som allerede flyter på væsken før plateseparatoren.

4. Separator ifølge krav 1, karakterisert ved støtter (13,15) anordnet i tanken (1) tilpasset til formen av plateenheten (29) som sammen med tilstøtende deler danner et separatorrom.

5. Separator ifølge krav 4, karakterisert ved at plateenhetene (29) er sidestilt i par med motsatt hellnina slik at det mellom tilstøtende deler av platene (30) av de forskjellige enheters (29) passasjer for separerte bestanddeler mellom platene forblir frie.

6. Separator ifølge kavene 4 eller 5, karakterisert ved at pl a tekornbi n as j on ene er anordnet mellom to langsgående vegger (33) som sideveis definerer sepa-ratorrommet, idet rommene utenfor disse vegger er adskilt fra hovedrommet i tanken.

7. Separator ifølge kravene 1-6, karakterisert ved ytterligere skillevegger (15) for plate-kombinas jonen mellom hvilke er definert separate oppsamlingskammere (16) for separerte bestanddeler, hvilke form er forsynt med separate ut førelsesanordninger.

8. Separartor ifølge kravene 4-7, karakterisert ved gitter eller nettverk (41,42) forsynt mellem par av plateenheter (29) anordnet over og/eller etter hverandre.