NO172630B

NO172630B - Cyclone Separator and Procedure for Separating a Mixture of Liquids

Info

Publication number: NO172630B
Application number: NO883194A
Authority: NO
Inventors: Martin Thomas Thew
Original assignee: Conoco Specialty Prod
Priority date: 1986-11-21
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1993-05-10
Also published as: NO172630C; NO883194L; NO883194D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en syklonseparator. Denne separator kan finne anvendelse for å fjerne en lettere fase fra et stort volum av en tyngre fase, slik som olje fra vann, med minimal forurensning av den mest voluminøse fase. De fleste konvensjonelle syklonseparatorer er utformet for det motsatte formål, det vil si å fjerne en tyngre fase fra et stort volum av en lettere fase, med minimal forurensning av den minst voluminøse fase. I dette tilfelle kan en typisk utgangsdis-persjon av væsker inneholde mindre enn 1 volum% av den letteste (minst tunge) fasen, men det kan være mere. The present invention relates to a cyclone separator. This separator can be used to remove a lighter phase from a large volume of a heavier phase, such as oil from water, with minimal contamination of the most voluminous phase. Most conventional cyclone separators are designed for the opposite purpose, that is, to remove a heavier phase from a large volume of a lighter phase, with minimal contamination of the least voluminous phase. In this case, a typical starting dispersion of liquids may contain less than 1% by volume of the lightest (least heavy) phase, but it may be more.

Oppfinnelsen er basert på den observasjon av når densitets-forskjellen er liten eller dråpene av den letteste fasen er små (generelt mindre enn 25 um) kan det oppnås en mere effek-tiv separering dersom det er en begrensning av strømingen gjennom syklonen i lang avstand nedstrøms for syklonen. The invention is based on the observation that when the density difference is small or the droplets of the lightest phase are small (generally less than 25 µm) a more effective separation can be achieved if there is a restriction of the flow through the cyclone a long distance downstream for the cyclone.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en syklonseparator som omfatter i det minste et primært parti som generelt har form som et omdreiningsrom og har en første og en annen ende, idet diameteren til den annen ende er mindre enn i den første ende, i det minste et innløp, idet innløpet eller innløpene har i det minste en tangential komponent ved eller nær den første ende, for tilførsel av materiale som skal separeres i syklonseparatoren, og separatoren omfatter dessuten i det minste to utløp, ett ved hver ende av det primære parti, og syklonseparatoren kjennetegnes ved at når dj_x er det dobbelte av radien der materialet kommer inn i syklonen gjennom det x"te innløp (dvs. det dobbelte av den minste avstand til den tangentiale komponent av innløpets senterlinje fra aksen), er According to the present invention, a cyclone separator has been arrived at which comprises at least a primary part which generally has the shape of a revolving chamber and has a first and a second end, the diameter of the second end being smaller than that of the first end , at least one inlet, the inlet or inlets having at least one tangential component at or near the first end, for the supply of material to be separated in the cyclone separator, and the separator further comprises at least two outlets, one at each end of the primary part, and the cyclone separator is characterized by the fact that when dj_x is twice the radius where the material enters the cyclone through the x"th inlet (i.e. twice the smallest distance to the tangential component of the inlet's centerline from the axis), is

der Aj_x er projeksjonen av tverrsnittsarealet til det x'te innløp målt ved innløpet til syklonseparatoren i et plan where Aj_x is the projection of the cross-sectional area of the x'th inlet measured at the inlet of the cyclone separator in a plane

parallellt med aksen til syklonseparatoren som er normalt på planet, dvs. parallellt med syklonaksen som inneholder den tangentiale komponent av innløpets senterlinje, og parallel to the axis of the cyclone separator which is normal to the plane, i.e. parallel to the cyclone axis containing the tangential component of the inlet centreline, and

og der d2 er diameteren til det primære parti målt i et punkt Z2 der det først inntreffer følgende betingelse: for alle z > 22, der z er avstanden langs syklonseparatorens akse nedstrøms for planet som inneholder innløpet og d er diameteren til syklonen ved z, og videre er z=0 den aksiale stilling til det belastede areal til innløpene, slik at til-førselen av vinkel-bevegelsesmengde i syklonseparatoren blir jevnt fordelt aksialt rundt den aksiale stilling der z=0, og bestemmes av der zx er den aksiale stilling til det x'te innløp, og idet den annen ende av det primære parti leder inn i et annet parti med konstant diameter d3 og lengde I3, og det følgende forhold gjelder: der a er den halve konvergensvinkelen til separeringspartiet, dvs. der d3 er diameteren til den annen ende av det primære parti, ved Z3, der dg er diameteren til utløpet ved den første ende av det primære parti, idet di er diameteren til det primære parti der materialet kommer inn, fortrinnsvis i et innløpsparti ved den første ende av det primære parti (det ses bort fra en eventuell inn-løpskanal), and where d2 is the diameter of the primary section measured at a point Z2 where the following condition first occurs: for all z > 22, where z is the distance along the axis of the cyclone separator downstream of the plane containing the inlet and d is the diameter of the cyclone at z, and further, z=0 is the axial position of the loaded area to the inlets, so that the supply of angular momentum in the cyclone separator is evenly distributed axially around the axial position where z=0, and is determined by where zx is the axial position of the x'th inlet, and as the other end of the primary part leads into another part with constant diameter d3 and length I3, and the following relationship applies: where a is half the convergence angle of the separation part, i.e. where d3 is the diameter of the other end of the primary part, at Z3, where dg is the diameter of the outlet at the first end of the primary part, di being the diameter of the primary part where the material enters, preferably in an inlet part at the n the first end of the primary part (a possible inlet channel is disregarded),

Innløpet eller innløpene kan være rettet tangentialt inn i det primære parti eller inn i et innløpsparti, eller ha en innoverrettet spiralkanal, slik som et evolventinnløp. Fortrinnsvis, når innløpet eller innløpene er rettet tangentialt, er det i det minste to innløp jevnt fordel i omkretsretningen. The inlet or inlets may be directed tangentially into the primary portion or into an inlet portion, or have an inwardly directed spiral channel, such as an involute inlet. Preferably, when the inlet or inlets are directed tangentially, there are at least two inlets equally spaced in the circumferential direction.

Flere innløp kan være aksialt forsatt langs det primære parti eller et innløpsparti. Dessuten trenger ikke innløpet eller innløpene å være anordnet for tilførsel nøyaktig radialt inn i separatoren, idet det kan være en aksial komponent av inn-løpsretningen. Several inlets can be axially offset along the primary part or an inlet part. Moreover, the inlet or inlets do not need to be arranged for feeding exactly radially into the separator, as there can be an axial component of the inlet direction.

Hver innløpskanal kan tilføres materiale fra en ledning som er rettet hovedsaklig tangential inn i innløpspartiet, idet ytterflaten av kanalen konvergerer mot hoveddiameteren til innløpspartiet dl' f.eks. med hovedsaklig like radiale en-heter pr. vinkelenhet rundt aksen, og fortrinnsvis nås diameteren dl etter i det minste 360° rundt aksen. Each inlet channel can be supplied with material from a line which is directed mainly tangentially into the inlet section, the outer surface of the channel converging towards the main diameter of the inlet section dl' e.g. with essentially equal radial units per angular unit around the axis, and preferably the diameter dl is reached after at least 360° around the axis.

Uttrykket nd2d-j_/4Aj_, som kalles hvirvelkoeffisienten S, er et rimelig mål for forholdet mellom tangentiale hastigheter aksialt for strømmen som har kommet inn i syklonen og har kommet til planet d2- The expression nd2d-j_/4Aj_, which is called the vorticity coefficient S, is a reasonable measure of the ratio of tangential velocities axially for the flow that has entered the cyclone and has arrived at the plane d2-

Med en dispergert letteste fase, som er av interesse her, er, for å muliggjøre dannelsen av en indre strømningsstruktur som er gunstig for separering ved et lavt skilleforhold, dvs. forholdet mellom strøm gjennom kjerneutløpet og samlet strøm gjennom innløpene, i størrelsen 1%, idet kjerneutløpet er et utløp ved den første enden av det primære parti, og den halve konvergensvinkelen er gjennomsnittlig i hele det primære parti 20 min.-2°, fortrinnsvis ikke mere enn 1°, og mere foretrukket mindre enn 52 minutter, fortrinnsvis i det minste 30 minutter. S er fra 3-20, fortrinnsvis fra 4-12, og mere foretrukket fra 6-10. With a dispersed lightest phase, which is of interest here, to enable the formation of an internal flow structure favorable to separation at a low separation ratio, i.e. the ratio of current through the core outlet to total current through the inlets, is of the order of 1%, the core outlet being an outlet at the first end of the primary portion, and the half convergence angle being averaged throughout the primary portion 20 min.-2°, preferably not more than 1°, and more preferably less than 52 minutes, preferably in the minimum 30 minutes. S is from 3-20, preferably from 4-12, and more preferably from 6-10.

Den gjennomsnittlige konvergens fra diameteren d^ målt i innløpsplanet til diameteren d2 kan være den største (størst halve konusvinkel) i syklonen, og kan være fra 5° til 45° The average convergence from the diameter d^ measured in the inlet plane to the diameter d2 can be the largest (largest half cone angle) in the cyclone, and can be from 5° to 45°

(innløpsplanet er planet normalt på syklonaksen, inkludert punktet z=0). (the inlet plane is the plane normal to the cyclone axis, including the point z=0).

Innløpspartiet bør være slik at vinkel-bevegelsesmengden til materialet som kommer inn fra innløpene hovedsaklig opprett-holdes i det primære parti. Når separatoren omfatter et inn-løpsparti med lengde 1]_ kan li/d2 være fra 0,5 til til 5, fortrinnsvis fra 1 til 4. The inlet section should be such that the amount of angular movement of the material coming in from the inlets is mainly maintained in the primary section. When the separator comprises an inlet portion of length 1]_, li/d2 can be from 0.5 to 5, preferably from 1 to 4.

Fortrinnsvis er d3/d2 mindre enn 0,75 (mere foretrukket mindre enn 0,7), og overstiger fortrinnsvis 0,25 (mere foretrukket overstiger det 0,3). Når den innvendige lengde til det nedstrøms utløpsparti er I3, er 13/^2 i det minste 22, og det kan være så stort som ønskelig, slik som i det minste 50. Av plasshensyn kan det være ønskelig å gjøre det annet parti noe buet, og en krumningsradius i størrelsen 30d3 er mulig. En svak bueform for syklonaksen er også tenkelig. d^/d2 kan være fra 1,5 til 3. Fortrinnsvis er dg/d2 ikke mere enn 0,15, og fortrinnsvis i det minste 0,008, f.eks fra 0,01 til 0,1. Trykkfall i det aksiale kjerneutløp bør ikke være for store, og derfor bør lengden av dg-partiet til det aksiale kjerne-utløp holdes lite. Det aksiale kjerneutløp kan nå sin dg-diameter momentant eller via en plutselig eller jevn overgang, og det kan deretter utvide seg traktformet eller i trinn. Den aksiale avstand fra innløpsplanet til dg-punktet er fortrinnsvis mindre enn 4d2. Den faktiske størrelsen til d2 kan velges etter driften og konstruktive forhold, og kan f.eks. være 10 til 100 mm. Preferably d3/d2 is less than 0.75 (more preferably less than 0.7), and preferably exceeds 0.25 (more preferably exceeds 0.3). When the internal length of the downstream outlet portion is I3, 13/^2 is at least 22, and it may be as large as desired, such as at least 50. For reasons of space, it may be desirable to make the other portion slightly curved , and a radius of curvature of the size 30d3 is possible. A slight arc for the cyclone axis is also conceivable. d^/d2 can be from 1.5 to 3. Preferably dg/d2 is no more than 0.15, and preferably at least 0.008, eg from 0.01 to 0.1. Pressure drops in the axial core outlet should not be too large, and therefore the length of the dg part of the axial core outlet should be kept small. The axial core outlet can reach its dg diameter instantaneously or via a sudden or smooth transition, and it can then expand funnel-shaped or in steps. The axial distance from the inlet plane to the dg point is preferably less than 4d2. The actual size of d2 can be chosen according to the operation and constructive conditions, and can e.g. be 10 to 100 mm.

I det minste en del av generatrisen til innløpspartiet eller det primære parti, eller begge deler, kan være buet. At least part of the generatrix of the inlet portion or the primary portion, or both, may be curved.

Generatrisen kan f.eks. være (i) en monoton kurve (uten inn-bøyde punkter) som er brattest ved enden ved innløpspartiet og går mot en konusvinkel lik 0 ved den åpne ende, eller (ii) en kurve med ett eller flere innbøyningspunkter men som som helhet konvergerer mot det nedstrøms utløpsparti, og som fortrinnsvis ikke divergerer mot det nedstrøms utløpsparti. The generatrix can e.g. be (i) a monotonic curve (without indented points) which is steepest at the end at the inlet section and goes towards a cone angle equal to 0 at the open end, or (ii) a curve with one or more indented points but which as a whole converges towards the downstream outlet part, and which preferably does not diverge towards the downstream outlet part.

En buet generatrise kan f.eks. være av eksponensial eller kubisk form, og er i såfall fortrinnsvis i henhold til formelen A curved generatrix can e.g. be of exponential or cubic form, and in that case is preferably according to the formula

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for separering av en blanding av væsker for å fjerne en lettere fase fra et større volum av en tyngre fase, og fremgangsmåten kjennetegnes ved at blandingen tilføres til en syklonseparator i henhold til oppfinnelsen, idet blandingen tilføres i innløpet eller innløpene ved et høyere trykk enn det som eksisterer i det aksiale kjerneutløp ved den første ende av det primære parti og i spissutløpet ved enden av det annet parti. The invention also relates to a method for separating a mixture of liquids in order to remove a lighter phase from a larger volume of a heavier phase, and the method is characterized in that the mixture is fed to a cyclone separator according to the invention, the mixture being fed into the inlet or inlets by a higher pressure than that existing in the axial core outlet at the first end of the primary portion and in the tip outlet at the end of the second portion.

I praksis vil det generelt bli funnet at trykket ut av det nedstrøms utløpsparti vil overstige trykket ut av det aksiale kjerneutløp. In practice, it will generally be found that the pressure out of the downstream outlet portion will exceed the pressure out of the axial core outlet.

Denne fremgangsmåte er særlig egnet for å fjerne inntil 1 volumdel olje (lett fase) fra mere enn 90 deler vann (tyngre fase), slik som vann fra oljefeltproduksjon eller sjøvann som har blitt forurenset med olje, f.eks. som en følge av utslipp, skipsforlis, utblåsning på oljeplattform eller rutineoperasjoner slik som bunnvannslensing eller boring fra oljerigg. Forholdet mellom strømningsmengdene, nemlig i det oppstrøms utløp og det nedstrømsutløp (og således skilleforholdet) har en minste verdi for vellykket separering av oljen, hvilken verdi bestemmes av geometrien til syklonen (særlig av verdien til dg/d2, men syklonen arbeider fortrinnsvis over denne minste verdi, f.eks. med mottrykk, f.eks. oppnådd ved hjelp av ventiler eller strømningsbegrens-ning utenfor den avgrensede synklon. Fremgangsmåten omfatter således fortrinnsvis at skilleforholdet overstiger l%(dg/d2)<2>, og fortrinnsvis overstiger 2(dg/d2)<2>. This method is particularly suitable for removing up to 1 volume part of oil (light phase) from more than 90 parts of water (heavier phase), such as water from oil field production or seawater that has been contaminated with oil, e.g. as a result of spills, shipwrecks, blowouts on oil platforms or routine operations such as bottom water cleaning or drilling from oil rigs. The ratio between the flow rates, namely in the upstream outlet and the downstream outlet (and thus the separation ratio) has a minimum value for successful separation of the oil, which value is determined by the geometry of the cyclone (in particular by the value of dg/d2, but the cyclone preferably works above this minimum value, e.g. with back pressure, e.g. obtained by means of valves or flow restriction outside the defined synclone. The method thus preferably comprises that the separation ratio exceeds l%(dg/d2)<2>, and preferably exceeds 2( dg/d2)<2>.

Fremgangsmåten medfører dessuten, som et foreløpig trinn, minskning av mengden av fri gass i tilførselen, slik at i tilførselen til innløpet er volumet av eventuell gass fortrinnsvis ikke mere enn 20%. The method also entails, as a preliminary step, a reduction in the quantity of free gas in the supply, so that in the supply to the inlet the volume of any gas is preferably no more than 20%.

Med et høyere forhold mellom dg/d2 kan innholdet av gass i blandingen som skal separeres være høyere. With a higher ratio of dg/d2, the content of gas in the mixture to be separated can be higher.

Ettersom væsker vanligvis blir mindre viskøse når de er varme, idet f.eks. vann er omtrent halvparten så viskøst ved 5 0°C som ved 20°C, utføres fremgangsmåten fortrinnsvis ved så høy temperatur som det er hensiktsmessig. As liquids usually become less viscous when they are hot, as e.g. water is approximately half as viscous at 50°C as at 20°C, the method is preferably carried out at as high a temperature as is appropriate.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives ved hjelp av eksempler, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser skjematisk en syklonseparator i henhold til oppfinnelsen. Tegningen er ikke i målestokk. Fig. 2 viser separeringsvirkningsgraden som en funksjon av l3/d2. In the following, the invention will be described by means of examples, with reference to the attached drawings. Fig. 1 schematically shows a cyclone separator according to the invention. The drawing is not to scale. Fig. 2 shows the separation efficiency as a function of l3/d2.

Syklonseparatoren har et generelt sylindrisk innløpsparti 1 med to identiske, symmetrisk i omkretsretningen fordelte grupper av innløp 8 (bare en gruppe er vist) som er rette tangentialt, begge i samme retning, inn i innløpspartiet 1, og de er i en liten aksial avstand fra en vegg 11 som danner den venstre enden, slik separatoren er tegnet, men med hensyn til å danne en aksesymmetrisk strøm er deres anordning og utforming ikke kritisk. Koaksialt med innløpspartiet 1, og nær dette, er et primært parti 2, som ved sin ytre ende går over i et koaksialt, generelt sylindrisk tredje parti 3. Det tredje parti 3 munner ut i en samleledning 4. Innløpet kan danne en liten vinkel mot det primære parti 2, for å bevirke en aksial hastighetskomponent, f.eks. 5° fra normalen på aksen. The cyclone separator has a generally cylindrical inlet portion 1 with two identical, circumferentially distributed groups of inlets 8 (only one group is shown) which are straight tangentially, both in the same direction, into the inlet portion 1, and they are at a small axial distance from a wall 11 forming the left end, as the separator is drawn, but with regard to forming an axisymmetric flow, their arrangement and design is not critical. Coaxial with the inlet part 1, and close to this, is a primary part 2, which at its outer end merges into a coaxial, generally cylindrical third part 3. The third part 3 opens into a collecting line 4. The inlet can form a small angle towards the primary part 2, to effect an axial velocity component, e.g. 5° from the normal on the axis.

Innløpspartiet 1 har et aksialt kjerneutløp 10 motsatt av det primære parti 2. The inlet part 1 has an axial core outlet 10 opposite to the primary part 2.

I syklonseparatoren kan de faktiske forhold være som følger: d^/d2 = 2. Dette er et kompromiss mellom energibesparende og plassbesparende overveininger, som hver for seg ville føre til forhold på henholdsvis omtrent 3 og omtrent 1,5. In the cyclone separator, the actual ratios may be as follows: d^/d2 = 2. This is a compromise between energy-saving and space-saving considerations, which individually would lead to ratios of about 3 and about 1.5, respectively.

Den halve konusvinkel er lik 38 minutter (T2 i figuren). The half cone angle is equal to 38 minutes (T2 in the figure).

d3/d2 =0,5. d3/d2 =0.5.

1l/dl = 1'°- Verdier fra 0,5 til 4 kan gjerne benyttes. 1l/dl = 1'°- Values from 0.5 to 4 can be used.

12/^2 er omtrent 22. Det primære parti 2 bør ikke være for langt. 12/^2 is about 22. The prime part 2 should not be too long.

Tegningen viser en del av det primære parti 2 som sylindrisk, for illustrasjon. I et virkelig eksempel er det traktformet i hele sin lengde. The drawing shows part of the primary portion 2 as cylindrical, for illustration. In a real example, it is funnel-shaped throughout its length.

I henhold til oppfinnelsen er l3/d2 i det minste 22, og fortrinnsvis i området 22 til 50, slik som omtrent 30, for best resultater. According to the invention, l3/d2 is at least 22, and preferably in the range of 22 to 50, such as about 30, for best results.

dg/d2 er lik 0,04. Dersom dette forhold er for stort kan for mye tung fase strømme ut sammen med den lettere fase gjennom det aksiale kjerneutløp 10, hvilket er uønsket. Dersom forholdet er for lite kan små bestanddeler (slik som fett eller luftbobler som slippes ut av en oppløsning på grunn av det minskede trykket i hvirvelen) blokkere kjerneutløpet 10 og således bevirke at deler av den lettere fasen strømmer ut i den "gale" enden, i samleledningen 4. Med disse eksempel-vise dimensjoner strømmer omtrent 1 volum% (det kan være så lite som 0,4%) av det behandlede material i syklonseparatoren gjennom det aksiale kjerneutløp 10. Sykloner som har dg/d2 lik 0,02 og 0,0 6 har også blitt prøvet med godt resultat. dg/d2 is equal to 0.04. If this ratio is too large, too much heavy phase can flow out together with the lighter phase through the axial core outlet 10, which is undesirable. If the ratio is too small, small constituents (such as grease or air bubbles released from a solution due to the reduced pressure in the vortex) can block the core outlet 10 and thus cause parts of the lighter phase to flow out at the "wrong" end, in the header 4. With these exemplary dimensions, approximately 1% by volume (it can be as little as 0.4%) of the treated material in the cyclone separator flows through the axial core outlet 10. Cyclones having dg/d2 equal to 0.02 and 0.0 6 has also been tried with good results.

Hvirvelkoeffisienten S er: The vorticity coefficient S is:

nd2dj_/4Aj_ = 8 nd2dj_/4Aj_ = 8

d2 er lik 38 mm. Denne betraktes som syklondiameteren, og for mange formål kan den være hva som helst innen området 10-100 mm, f.eks. 15-60 mm. Med for stor d2 blir energifor-bruket meget stort, men med for liten d2 inntreffer et ufordelaktig Reynolds tall, og det oppstår for store skjær-spenninger. Sykloner som har d2 lik 38 mm har vist seg å være meget brukbare. d2 is equal to 38 mm. This is considered the cyclone diameter, and for many purposes it can be anything in the range of 10-100mm, e.g. 15-60 mm. With d2 that is too large, the energy consumption becomes very large, but with d2 that is too small, an unfavorable Reynolds number occurs, and excessive shear stresses occur. Cyclones that have d2 equal to 38 mm have proven to be very usable.

Syklonseparatoren kan arbeide i hvilken som helst orientering med ubetydelig innvirkning. The cyclone separator can operate in any orientation with negligible impact.

Veggen 11 er jevn, ettersom generelt uregelmessigheter for-styrrer de ønskede strømningsmønstre inne i syklonen. For best ytelse bør alle øvrige innvendige flater i syklonen også være jevne. Imidlertid kan en liten, oppragende, sirkel-formet ribbe som er konsentrisk med utløpet 10 være anordnet i veggen 11, for å bidra til at strømmen som beveger seg radialt innover nær veggen, samt den ytre "kant" av hvirvelen, resirkulerer i en hovedsaklig nedstrøms retning for å blandes. Utløpet 10 er en sylindrisk boring slik det er vist. Når det er erstattet av en plate med hull som ligger i flukt med veggen 11 og har et midtre hull med diameter dg som fører direkte til en forholdsvis stor boring, viser det seg at forskjellige strømingskarakteristikker har en noe uheldig, men ikke alvorlig, virkning på ytelsen. Utløpet 10 kan med fordel divergere i retning mot kjerneutløpet, idet utløpsåpningen i veggen 11 har diameteren dg, og utløpet utvider seg deretter med en halv konusvinkel på inntil 10°. På denne måte oppnås det et mindre trykkfall langs utløpet, hvilket må utlignes mot tendensen til at den viste, sylind-riske boring (halv konusvinkel = 0) fremmer koalesens av små dråper av den lettere fasen, i henhold til de krav brukeren stiller. The wall 11 is smooth, as generally irregularities disturb the desired flow patterns inside the cyclone. For best performance, all other internal surfaces of the cyclone should also be smooth. However, a small, upstanding, circle-shaped rib concentric with the outlet 10 may be provided in the wall 11, to help the flow moving radially inward near the wall, as well as the outer "edge" of the vortex, to recirculate in an essentially downstream direction to mix. The outlet 10 is a cylindrical bore as shown. When it is replaced by a perforated plate which lies flush with the wall 11 and has a central hole of diameter dg leading directly to a relatively large bore, it is found that different flow characteristics have a somewhat unfortunate, but not serious, effect on the performance. The outlet 10 can advantageously diverge in the direction towards the core outlet, since the outlet opening in the wall 11 has the diameter dg, and the outlet then widens with half a cone angle of up to 10°. In this way, a smaller pressure drop is achieved along the outlet, which must be balanced against the tendency for the shown, cylindrical bore (half cone angle = 0) to promote coalescence of small drops of the lighter phase, according to the requirements set by the user.

For å separere olje fra vann (fremdeles som eksempel) innføres blandingen av olje og vann gjennom innløpene under et trykk som overstiger trykket i ledningen 4 eller i det aksiale kjerneutløp 10, og med en strømningsmengde som fortrinnsvis er i det minste 100 liter/minutt. Dimensjonene, geometrien og ventilene i rør som leder til innløpet 8 er slik anordnet at det unngås for stor oppdeling av små dråper ' To separate oil from water (still as an example), the mixture of oil and water is introduced through the inlets under a pressure that exceeds the pressure in the line 4 or in the axial core outlet 10, and with a flow rate that is preferably at least 100 liters/minute. The dimensions, the geometry and the valves in the pipes leading to the inlet 8 are arranged in such a way that too large a division of small drops is avoided.

(eller bobler) av den lettere fasen, for best virkning av syklonseparatoren. Av den samme grunn (unngåelse av oppdeling av små dråper), fremdeles under henvisning til olje og vann, foretrekkes det at det ikke er tilsatt noe dispergeringsmid-del. Strømningsmengden reguleres (for best ytelse) til et slikt nivå at strømningmengde/d2<2>'^ er større enn 6,8, med strømningsmengden i m<3>/s og d2 i meter. Blandingen danner en spiral inne i innløpspartiet 1, og vinkelhastigheten øker når (or bubbles) of the lighter phase, for best effect of the cyclone separator. For the same reason (avoidance of breaking up of small droplets), still referring to oil and water, it is preferred that no dispersant is added. The flow rate is regulated (for best performance) to such a level that flow rate/d2<2>'^ is greater than 6.8, with the flow rate in m<3>/s and d2 in meters. The mixture forms a spiral inside the inlet section 1, and the angular velocity increases when

den kommer inn i partiet 2. Et traktparti T]_ for strømnings-utjevning og med en vinkel med aksen på 10° befinner seg mellom innløpspartiet og det primære parti 2. Sagt på en annen måte er 10° konisiteten (den halve vinkel) til den avkortede kjeglen T]_. it enters the section 2. A funnel section T]_ for flow equalization and with an angle with the axis of 10° is located between the inlet section and the primary section 2. In other words, 10° is the taper (the half angle) of the truncated cone T]_.

Størstedelen av oljen separeres inne i en aksial hvirvel i det primære parti 2. Spiralstrømmen til vannet og den gjenværende oljen kommer deretter inn i det tredje parti 3. Den gjenværende oljen separeres i en fortsettelse av den aksiale hvirvel i det tredje parti 3. Det rensede vann strømmer ut gjennom samleledningen 4, og kan oppsamles for å returneres f.eks. til sjøen, eller for fortsatt rensing, f.eks. i en lignende eller identisk syklon eller en rekke av sykloner i parallell. The majority of the oil is separated inside an axial vortex in the primary part 2. The spiral flow of the water and the remaining oil then enters the third part 3. The remaining oil is separated in a continuation of the axial vortex in the third part 3. The purified water flows out through the collection line 4, and can be collected to be returned, e.g. to the sea, or for continued purification, e.g. in a similar or identical cyclone or a series of cyclones in parallel.

Oljen som inneholdes i hvirvelen beveger seg aksialt til det aksiale kjerneutløp 10, og kan oppsamles for å kastes, lagres eller å separeres videre, ettersom den fremdeles vil inneholde noe vann. I dette tilfelle kan også den fortsatte separering omfatte en annen lignende eller identisk syklon. The oil contained in the vortex moves axially to the axial core outlet 10, and can be collected for disposal, storage or further separation, as it will still contain some water. In this case, the continued separation may also include another similar or identical cyclone.

Verdier for dg/d2 ved den nedre ende av området er særlig fordelaktige når det gjelder syklonseparatorer som arbeider i serie, f.eks. når den "tunge fase" fra den første syklon behandles i en annen syklon. Minskningen av volumet til "lett fase" behandles i en tredje syklon. Minskningen av volumet av "lett fase" i hvert trinn, og således av den annen fase som uønsket bringes over sammen med den "lette fase" gjennom det aksiale kjerneutløp 10, er en vesentlig fordel, f.eks. i en båt som benyttes for å rydde opp i oljeutslipp og bare har begrenset plass ombord for oljebeholdere, men tilbakeføring av feilfritt sjøvann som er befridd for olje til sjøen er høyest prioriert, og fartøyets holdbarhet kan gjøres størst mulig dersom oljebeholderne benyttes bare til å inneholde olje og ikke ødelegges ved også å inneholde sjøvann. Values for dg/d2 at the lower end of the range are particularly advantageous in the case of cyclone separators working in series, e.g. when the "heavy phase" from the first cyclone is processed in another cyclone. The reduction of the volume to "light phase" is processed in a third cyclone. The reduction of the volume of "light phase" in each stage, and thus of the second phase which is undesirably brought over together with the "light phase" through the axial core outlet 10, is a significant advantage, e.g. in a boat that is used to clean up oil spills and only has limited space on board for oil containers, but returning flawless seawater that has been freed of oil to the sea is the highest priority, and the vessel's durability can be maximized if the oil containers are only used to contain oil and is not destroyed by also containing seawater.

En eksperimentell separator konstruert i henhold til oppfinnelsen hadde følgende dimensjoner: An experimental separator constructed according to the invention had the following dimensions:

d]_ 7 6 mm d]_ 7 6 mm

d2 3 8 mm d2 3 8 mm

±1 76 mm ±1 76 mm

T]_ (halve konus vinkelen til partiet av separatoren mellom T]_ (half cone angle of the part of the separator between

innløpspartiet og det primære parti): 10°. the inlet part and the primary part): 10°.

12 850 mm 12,850 mm

T2 (halve konusvinkelen til det primære parti): 38° T2 (half the cone angle of the primary part): 38°

d3 19 mm d3 19 mm

13 1137 mm 13 1137 mm

Den samlede lengde til separatoren var 2169 mm The total length of the separator was 2169 mm

dg 1,5 mm dg 1.5 mm

Separatoren hadde to tangentialt anordnede innløp, hver med en diameter slik at The separator had two tangentially arranged inlets, each with a diameter such that

ndid2/4A1 = 8. ndid2/4A1 = 8.

Separeringsvirkningsgraden som ble oppnådd ved bruk av en separator konstruert i henhold til oppfinnelsen ble sammen-ligned med virkningsgraden til to separatorer der lengden 13 var henholdsvis 340 mm og 740 mm, dvs. l3/d2 er omtrent henholdsvis 9 og 19,5, og dessuten med en ytterligere separator der l3/d2 var omtrent 50. De oppnådde resultater er gjengitt i figur 2 på tegningene, som er et diagram som viser separeringsvirkningsgraden (e) som funksjon av forholdet l3/d2. Forsøkene ble utført ved bruk av avgasset råolje fra Forties Oil Field, med en dråpestørrelse i innløpet på 35 ym. Oljekonsentrasjonen i innløpet lå mellom 100 og 710 ppm, og strømningsmengden var 100 1 pr. minutt. Separatoren arbeidet med skilleforhold mellom 0,2 og 1,7%. Oljekonsentra-sj onen i det nedstrøms utløp var minsket til under 75 ppm. The separation efficiency achieved using a separator constructed according to the invention was compared with the efficiency of two separators where the length 13 was respectively 340 mm and 740 mm, i.e. l3/d2 is approximately 9 and 19.5 respectively, and furthermore with a further separator where l3/d2 was approximately 50. The results obtained are reproduced in Figure 2 of the drawings, which is a diagram showing the separation efficiency (e) as a function of the ratio l3/d2. The experiments were carried out using degassed crude oil from the Forties Oil Field, with a droplet size in the inlet of 35 ym. The oil concentration in the inlet was between 100 and 710 ppm, and the flow rate was 100 1 per minute. The separator worked with separation ratios between 0.2 and 1.7%. The oil concentration in the downstream outlet was reduced to below 75 ppm.

Diagrammet viser at separeringsvirkningsgraden øker med økende l3/d2 inntil det nås et øvre område når forholdet blir omtrent 30, hvoretter det oppnås meget liten variasjon The diagram shows that the separation efficiency increases with increasing l3/d2 until an upper range is reached when the ratio becomes about 30, after which very little variation is achieved

Claims

of the efficiency. The amount of oil reaching the downstream outlet is reduced by as much as 22%, compared to the separator where the l3/d2 ratio is 19.5. 1. Cyclone separator comprising at least a primary part which generally has the shape of a revolving chamber and has a first and a second end, the diameter of the second end being smaller than that of the first end, at least one inlet, the inlet or the inlets have at least one tangential component at or near the first end, for the supply of material to be separated in the cyclone separator, and the separator also comprises at least two outlets, one at each end of the primary part, characterized in that when dj_x is twice the radius at which the material enters the cyclone through the x'th inlet (ie twice the smallest distance of the tangential component of the inlet's centerline from the axis), is where A-^x is the projection of the cross-sectional area of the x' te inlet measured at the inlet of the cyclone separator in a plane parallel to the axis of the cyclone separator which is normal to the plane, i.e. parallel to the cyclone axis containing the tangential component of the inlet ter line, and and where d2 is the diameter of the primary part measured at a point z2 where the following condition first occurs:

for all z > z2* where z is the distance along the axis of the cyclone separator downstream of the plane containing the inlet and d is the diameter of the cyclone at z, and furthermore z=0 is the axial position of the loaded area to the inlets, so that the supply of angular momentum in the cyclone separator is uniformly distributed axially around the axial position where z=0, and is determined by where zx is the axial position of the x'th inlet, and

the other end of the primary section leads into another section of constant diameter d3 and length I3, and the following relationship applies:

where a is the half convergence angle of the separating part, i.e.

where d3 is the diameter of the other end of the primary portion, at z3,

where dg is the diameter of the outlet at the first end of the primary portion,

where di is the diameter of the primary part where the material enters, preferably in an inlet part at the first 14

end of the primary part (a possible inlet channel is disregarded), 2. Cyclone separator as stated in claim 1,

characterized in that it has an inlet part at the first end of the primary part. 3. Cyclone separator as specified in claim 1 or 2, characterized in that the half convergence angle on average along the entire length of the primary part is between 20 minutes and 2°. 4. Cyclone separator as stated in claim 3,

characterized in that the half angle of convergence is less than 52 minutes and at least 30 minutes. 5. Cyclone separator as set forth in any of claims 1 - 4,

characterized in that the swirl coefficient S is from 4 to 12. 6. Cyclone separator as specified in claim 5,

characterized in that the swirl coefficient S is from 6 to 10. 7. Cyclone separator as stated in any of claims 2-6,

characterized in that the separator comprises an inlet section of length 1^ and li/d2 is from 0.5 to 5. 8. Cyclone separator as specified in any of claims 1 - 7,

characterized in that d3/d2 is from 0.25 to 0.75. 15 9. Cyclone separator as set forth in any of claims 1 - 8,

characterized in that 13/^2 is from 30 to 50. 10. Cyclone separator as stated in any of claims 1 - 9,

characterized in that d^/d2 is from 1.5 to 3. 11. Cyclone separator as specified in any of claims 1 - 10,

characterized in that the axis of the cyclone is curved. 12. Process for separating a mixture of liquids to remove a lighter phase from a larger volume of a heavier phase,

characterized in that the mixture is supplied to a cyclone separator according to any one of claims 1-11, the mixture being supplied in the inlet or inlets at a higher pressure than that existing in the axial core outlet at the first end of the primary section and in the tip outlet at the end of the second party.