NO179932B - Fremgangsmåte for separering av fluidkomponenter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår særlig en fremgangsmåte for separering av fluidkomponenter i en blanding som til-føres en hydrosyklon eller hydroklon, idet en slik hydrosyklon er en innretning som er i stand til å skille ut, i det minste delvis om ikke helt fullstendig, de enkelte komponenter som inngår i en fluidblanding med to eller flere komponenter eller faser med ulik tetthet.

Oppfinnelsen gjelder særlig separasjon av fluidblandinger hvor i det minste den ene av fluidkomponentene som skal fraskilles er følsom overfor områder med store fluid-skjærvirkninger, dvs hvor grensesnittegenskapene er slik at fluidblandinger i et område heller emulgeres videre enn å fraskilles i separate fluidstrømninger. F.eks. kan fluidblandingen bestå av eller inneholde olje og vann. Fluidblandingene kan også inneholde en viss mengde faststoffer og/eller gasser i oppløst eller i ren tilstand.

Teknikkens stand

Syklonseparatorer (vanligvis kalt "sykloner"), og særlig, i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse: hydrosykloner, har vært i bruk en god stund. Bruken og anvendelser for separasjon av faste stoffer fra gasser eller fra væsker i særdeleshet, er godt dokumentert. For eksempel vises til "The Hydrocyclone" av D. Bradley (Pergamon Press. 1 65) og "Hydrocyclones" av Svarvosky (Kolt, 1984). Den mest typiske syklonform som benyttes for slike formål er den som har et langstrakt og hovedsakelig konisk syklonkammer, men det finnes et stort antall spesialutformede konstruksjoner for å behandle rene blandinger eller rendyrke spesielle særtrekk. Se for eksempel U.S. Patenter nr. 4 389 307, 2 982 409 og 2 849 930 hvor visse typer hydrosykloner benyttes i papirfremstilling ved fraskillelse av pulp og papir.

De mulige fordeler som kan oppnås ved å benytte hydrosykloner for separasjon mellom to forskjellige væsker (f.eks. olje og vann) har lenge vært anerkjent. Imidlertid er det kun i den senere tid at hydrosyklonkonstruksjoner er utviklet til en grad hvor de har kunnet oppnå betydelig kommer-siell aksept for dette spesielle formål.

Tidligere hydrosykloner var av en type og en konstruksjon som hovedsakelig ble basert på videreutvikling av den kjente teknikk som gjalt faststoff/væskeseparasjon. Disse hydrosykloner hadde relativt dårlig virkningsgrad når de ble anvendt for væske/væskeseparasjon.

Som det vil være klart for de som er kjent innenfor denne teknologi, tok ikke disse tidligere hydrosykloner tilstrekkelig hensyn til hovedforskjellene mellom oppførselen av' blandingen av typen væske/væske og væske/faststoff. Forskjel-lene omfatter: (a) Tetthetsforskjellen mellom to væsker er typisk langt mindre enn den tilsvarende forskjell mellom et fast stoff og en væske. (b) Væske/væskeblandinger er utsatt for reemulgering, særlig i blandinger hvor grensesnittforholdene er ugunstige.

Etter hvert som disse og andre forskjeller ble tatt mere hensyn til i videre konstruksjoner av hydrosykloner for væske/væskeseparasjon, ble det utviklet temmelig annerledes hydrosykloner med betydelig høyere virkningsgrad. De forskjellige konstruksjonstyper kunne da anvendes for forskjellige fluidblandinger, og spesielt kunne én klasse hydrosykloner være spesielt godt egnet for separasjon av en liten mengde av en mindre tett komponent eller flere slike fra fluidblandingen,

og hydrosykloner innenfor en annen klasse kunne være spesielt utviklet for å separere et lite kvantum av én eller flere tettere komponenter fra andre typer fluida. Disse mindre kvanta av mer eller mindre tett materiale kunne foreligge i partikkel-form, eller kanskje like gjerne i dråpeform i fluidblandingene.

Hydrosykloner av den første type og konstruert for fraskillelse av en liten mengde mindre tett komponent som beskrevet innenfor teknikkens stand avviker fra hydrosykloner for faststoff/væskeseparasjon ved å inneha trekk som vedrører inn-løpsomåder utformet for jevn flyt og hvirvelkammere, og disse hydrosykloner er relativt lange.

Patentlitteraturen som omtaler teknikkens stand for denne teknologi omfatter følgende patentskrifter: AU-47106/79 beskriver en hydrosyklon hvis hoveddel er bygget opp av to sylindriske seksjoner med en mellomliggende avsmalnende strømningskanal, og denne konstruksjon kjennetegnes særlig ved de matematisk uttrykte fysiske forhold som eksisterer mellom dimensjonsparametrene- innløpsareal samt lengder og bredder av henholdsvis innløpet, utløpene og de sylindriske tverrsnitt. AU-47105/79 tilsvarer dette patentskrift, men innbefatter en tredje sylindrisk del og en andre avsmalnende strømningskanal mellom hydroseksjonens andre og tredje del.

AU-84713/92 beskriver en hydrosyklon med et relativt lite lett-faseutløp med diameter dQ.

En rekke senere patentsøknader er innlevert med basis i de ovenfor kjente tre patentskrifter: AU-89106/82 og PCT-AU84/0 0097 beskriver konstruksjoner med forskjellige utløps-kanaler med overløp. PCT/AU83/00028 beskriver en mekanisk innretning for deblokkering av en hydrosyklons lille lettfase-utløpsåpning og dessuten en fjerde del av hydrosyklonen, beregnet til å styre strømmen av fluid gjennom hydrosyklonen.

PCT/AU84/00195 beskriver en innretning hvor den lette fase tas ut fra utløpsstrømmen på hydrosyklonens sekundærside.

PCT/AU85/00010 beskriver en hydrosyklon som omfatter et innløp hvis form beskriver evolventeh til en gitt kurve,

og andre patentsøknader beskriver forskjellige andre trekk, dette gjelder PCT/AU84/00293, PCT/AU86/00111 og PCT/AU85/00288.

Andre typer lettdispergerende hydrosykloner er beskrevet i PCT/AU85/00181 og PCT/AU86/00173. Disse beskrevne hydrosykloner avviker fra de tidligere kjente ved at .hydrosyklonens hoveddel er buet utformet. Konstruksjonene angis ved matematisk fastlagt geometri, og en viktig parameter er den såkalte hvirvelfaktor Sn (som tilsvarer det dimensjonsløse hastighets-forhold). Det hevdes at slike hydrosykloner har gunstig virkningsgrad dersom hvirvelfaktoren tilfredsstiller ulikheten

3<S <12. — n—

På tilsvarende måte er det søkt patentbeskyttelse for hydrosykloner som er beregnet for behandling av et lite kvantum av en tettere komponent i fluidblandinger. PCT/AU85/00293 omtaler slike hydrosyklonseparatorer, og PCT/AU85/00 322 beskriver en hydrosyklon som består av sylindriske deler og som forøvrig kjennetegnes ved at dimensjonene er fastlagt fra matematiske kriterier.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Hydrosykloner som er konstruert i samsvar med oppfinnelsens fremgangsmåte antas å fremvise betydelige forbedrin-ger i forhold til teknikkens stand. Problemene som er knyttet til de tidligere kjente hydrosyklonkonstruksjoner omfatter: 1. Vanligvis er hydrosyklonen relativt lang og krever ofte forholdsvis stor installasjonsplass, særlig dersom et stort antall hydrosykloner skal benyttes. Dette kan være en betydelig ulempe ved installasjoner hvor plasskostnaden er stor, såsom på en oljeproduksjonsplattform. 2. Teknikkens stand begrenser seg til et relativt høyt trykkdifferensial mellom innløpet for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen og utløpet for uttømming av fluid som har relativt høy konsentrasjon av mindre tette komponenter. Dette karakteristiske trekk for teknikkens stand kan medføre to uheldige konsekvenser: For det første kreves da gjerne et høyere tilførselstrykk for at hydrosyklonen skal kunne funksjonere, og deretter risikerer det såkalte akseptforhold å bli lavere enn ønsket (akseptforholdet [eng.: "turndown ratio"] er definert som forholdet mellom den maksimale fluidblandingsstrøm ved hydrosyklonens innløp for å oppnå det maksimale innløps-trykk, ogr den minimale tilsvarende innløpsstrøm for å gi det minimale utløpstrykk som fastlegger den nedre grense for hydrosyklonens arbeidsomfang.) . 3. De tidligere kjente hydrosykloner har ofte vært meget dårlig egnet for separasjon av svært viskøse fluider, idet disses hvirveldissipering og tap av kinetisk energi kan føre til dårlig separasjon mellom de enkelte komponenter. 4. De kjente hydrosykloner er ofte relativt lite virk-ningsfulle når de anvendes for separasjon av fint dispergerte komponenter. 5. Nær sekundærsiden i slike hydrosykloner kan.fluid-strømmen ofte få ustabilitetstendenser som så kan medføre strømningsforstyrrelser som ødelegger separasjonsvirkningen. 6. I spesielle tilfeller har det blitt registrert drifts-vanskeligheter med hydrosykloner av den type som er beskrevet i PCT/AU83/00028, idet det er funnet at disses fjerde syklondel med mindre diameter ikke gir en forventet fluidoppførsel. Det ble faktisk funnet at denne diameterreduksjon forårsaket en uforholdsmessig mye større flytreduksjon i den eller de komponenter som hadde minst tetthet, sammenliknet med flyten av den eller de komponenter som var tettere, hvorved akseptforholdet som følge av denne uønskede effekt ble redusert tilsvarende.

Sammenliknet med teknikkens stand antas at den hydrosyklon som nå presenteres vil kunne fremvise én eller flere av følgende fordeler, sett på bakgrunn av teknikkens stand:

1. kortere lengde,

2. større volumetrisk strømningsforhold ved innløpet,

3. mindre konsentrasjon av den eller de mindre tette komponenter i den eller de komponenter som har større tetthet ved hydrosyklonens utløp hvor dette trekk er ønsket, 4. lavere konsentrasjon av én eller flere tettere komponenter i den eller de mindre tette komponenter ved hydrosyklonens utløp hvor dette trekk er ønsket, 5. lavere trykkdifferensial mellom én eller flere inn-løp for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen og én eller flere utløp for uttømming av fluid med relativt høy konsentrasjon av én eller flere mindre tette komponenter,

6. forbedret ytelse med viskøse fluider,

7. enklere måte å konstruere hydrosyklonen på i praksis, og 8. enklere og mer pålitelig drift og vedlikehold.

Innledende omtale av oppfinnelsen

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det skaffet til veie en fremgangsmåte for separering av fluidkomponenter i en blanding som tilføres en hydrosyklonseparator. Særlig kan blandingen ha to eller flere fluidkomponenter og dominerende væskekomponenter. I tillegg kan blandingen inneholde mindre kvanta av gass og enkelte faste stoffer. For eksempel kan slike blandinger omfatte, selv om de ikke behøver være begren-set til dette: olje og vann og skjærfølsomme flokkulasjoner

av faste stoffer og væsker, særlig når konsentrasjonene er lave. En hydrosyklon i samsvar med den foreliggende oppfinnelse omfatter i det minste én første ende eller side kalt primærsiden og, i en avstand fra denne eller hver primærside, en andre ende eller side, kalt sekundærsiden, idet tverrsnittet av hydrosyklonens syklonkammer ved minst ett sted nær sekundærsiden er mindre enn det tilsvarende tverrsnitt ved primærsiden. Slike hydrosykloner omfatter videre minst ett innløp i området ved primærsiden for å tilføre fluidblanding, og minst to utløp, det ene i et område ved sekundærsiden.

Uttrykkene "akse (sentral lengdeakse)" og "tverrsnitt" kan henholdsvis defineres som en rett eller krum linje lagt gjennom hydrosyklonens midte og vilkårlige tverrplan som går gjennom bestemte punkter i syklonkammeret og danner forskjellige snittflater over hydrosyklonens lengde. For hvert valgt punkt vil det finnes én snittflate som har et minste kammer-areal, og den linje som kan trekkes gjennom sentrum (sentroi-den dersom snittet er asymmetrisk) av snittet kan kalles hydrosyklonens sentrale lengdeakse, og hvert snitt kan kalles tverrsnittet i det bestemte punkt.

Fortrinnsvis føres hoveddelen av den fluidblanding som skal være gjenstand for separasjon til hydrosyklonen i området ved primærsiden og ledes inn på en slik måte at fluidblandingen oppnår en tilnærmet sirkulær strømning omkring hydrosyklonens lengdeakse, i tillegg til at fluidblandingen får en aksial hastighetskomponent. Området på primærsiden er utformet slik at den lineært rettede kraftkomponent i fluidet ved tilførselen i alt vesentlig omvandles til en dreiekraft om hydrosyklonens lengdeakse.

Denne største del av fluidet, tilført hydrosyklonen på primærsiden, vil så strømme mot sekundærsiden og bestå av minst én fluidkomponent med aksial hastighet rettet parallelt med hydrosyklonaksen. Fluidet vil typisk strømme mot sekundærenden med en stadig økende åksialhastighet på grunn av det avsmalnende tverrsnitt i syklonkammeret. Viskositetsvirkninger kan bevirke en generell motstand mot hastighetsøkningen inne i hydrosyklonen, selv om tendensen til en overveiende sirkulær bevegelse kan bibeholdes slik at det til tross for viskositets-virkningene også skjer en økning av fluidets generelle dreie-hastighet etter hvert som det nærmer seg sekundærsiden. Sekundærsiden strekker seg til ett eller flere områder hvor den dynamiske strømningsbevegelse av fluidet og separasjon mellom fluidets enkelte komponenter ikke lenger har særlig betydning.

I det typiske tilfelle vil en mindre del av fluid som føres inn i hydrosyklonen ved primærsiden hvirvles inn av sentri-petalkrefter mot hydrosyklonens sentrale lengdeakse og der danne en langstrakt strømningskjerne med typisk strømningsretning rettet mot primærsiden heller enn mot sekundærsiden. Det er også typisk at denne strømningskjerne omfatter fluid med relativ høy andel av én eller eventuelt flere komponenter med liten tetthet.

Utløpet eller utløpene på primærsiden av hydrosyklonen (for utpressing av fluid med en relativt høy konsentrasjon av komponenter med mindre tetthet) kan være anordnet ved hydrosyklonens sentrale lengdeakse og kan ha form av én eller flere åpninger med sirkulært eller annerledes formet tverrsnitt, og åpningene kan innta sin endelige diameter brått, det kan skje en jevn overgang fra et større til et mindre tverrsnitt, eller åpningene kan ha en annen geometrisk form. Åpningen eller åpningenes sentrale lengdeakse kan sammenfalle med hydrosyklonens akse, de respektive akser kan ligge nær inntil hverandre og være parallelle, eller de kan ha en viss vinkel med hydrosyklon aksen.

Oppfinnelsen

(A) Strømningsstabilisert hydrosyklon

For hydrosykloner som er konstruert for separasjon av

både tyngre og lettere komponenter fra fluidblandinger antas at utformingen av sekundærsiden har en vesentlig effekt på dreiehastigheten og oppførselen av fluidet i hydrosyklonen.

I samsvar med oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte i samsvar med innledningen av det etterfølgende patentkrav 1.

Fremgangsmåten kan være slik at når utløpene for

den del av fluidet som inneholder en relativt stor del av de lettere komponenter befinner seg i området ved primærsiden, bevirker strømbryterorganer i syklonrommet at trykket eller strømningsraten for den del av fluidet som inneholder en større andel av de lettere komponenter økes ved utløpene i områdene nær primærsiden.

Strømbryteorganene er fortrinnsvis utført som en fast enhet, men denne enhet kan også være halvt eller helt gjennom-trengbar. Enheten kan ha form av et skjold, en stav eller være plateformet. Strømbryteorganene kan være festet i hydrosyklonens kammer på forskjellige måter, for eksempel som en stav som er lagt langs hydrosyklonens sentrale lengdeakse og er festet i enden, men uansett hvordan organene er dannet , bør selve festet av organene være slik utformet at det ikke hindrer eller påvirker fluidstrømmen i vesentlig grad, men likevel gir god mekanisk styrke og stabil støtte. Strømbryteorganene kan ha aksialsymmetrisk tverrsnitt, idet tverrsnittet da regnes perpendikulært på hydrosyklonens lengdeakse, og tverrsnittsarealet kan variere langs denne akse. Imidlertid behøver strømbryteorganene slett ikke være aksialsymmetriske og heller ikke ha en særlig spesiell utforming. Konkave, konvekse eller uregelmessige former (når sett fra primærsiden) har alle vist seg å funksjonere tilfredsstillende. Man har funnet at det i enkelte tilfeller, og særlig når strømbryteorganene har uregelmessig form har vært gunstig å plassere disse noe forskjøvet i forhold til hydrosyklonens sentrale lengdeakse.

Det "effektive tverrsnittsareal av strømbryteorganene" kan defineres som tverrsnittsarealet på et bestemt sted langs organene hvor maksimal virkning på et fluid som inneholder en relativt stor andel av lettere komponenter oppnås. Dette tverrsnittsareal måles i rett vinkel på hydrosyklonens sentrale lengdeakse. Strømbryteorganene kan videre kjennetegnes ved at forholdet mellom det minste effektive tverrsnittsareal A^ av hydrosyklonkammeret ved primærsiden, målt på et sted som ikke innbefatter strømbryteorganer og i et plan som står normalt på syklonens sentrale lengdeakse, og det effektive tverrsnittsareal A2 av strømbryteorganene er større enn 1,5, gjerne større enn 2.

Når hydrosyklonfremgangsmåten gjelder separering av lettere komponenter fra en fluidblanding og hvor den ene komponent hovedsakelig er en væskekomponent (f.eks. en mindre mengde olje, så som 5 %, fra vann) er det gunstig dersom forholdet A^:A2 er større enn 2, gjerne større enn 5. I en hydrosyklonkonstruksjon i samsvar med den foreliggende opp-finnelses fremgangsmåte ble dette forhold A^:A2 variert fra 4 til over 50. Gunstige resultater med en stabil lettfase og

øket trykk ved utløpene for de lettere komponenter ble opp-nådd. Imidlertid antas at dersom forholdet blir for lite, f.eks. under 1,5, vil det økede trykktap ved utløpene for de tyngre komponenter bli for stort for kommersielle anvendelser .

Strømbryteorganene kan videre være anordnet slik at det effektive tverrsnittsareal befinner seg minst

mot hydrosyklonens primærside, regnet fra sekundærsiden når det måles langs den sentrale lengdeakse, og fortrinnsvis hvor d2 er hydrosyklonens nominelle kammerdiameter, beregnet fra formelen:

idet V er det effektive indre volum av hydrosyklonkammeret. Fortrinnsvis er avstanden minst •

I en hydrosyklonkonstruksjon som er egnet for oppfinnelsens fremgangsmåte ble det utført forsøk hvor posisjonen av strømbryteorganene ble endret fra nær sekundærsiden til

et sted som befant seg 3d2 fra sekundærsiden mot primærsiden. De omtalte gunstige separasjonsvirkninger ble merkbare når strømbryteorganene ble flyttet d2/15 fra sekundærsiden og nådde et maksimum når forflytningen var 2d2-

Det optimale arealforhold og den gunstigste plassering av strømbryteorganene for en bestemt hydrosyklonkonstruksjon vil være avhengig av faktorer såsom hastighetsforholdet og utformingen av utløpene ved sekundærsiden. Fasongen og konstruksjonen av hydrosyklonkammerets vegger i området ved strømbryteor-ganene antas å påvirke separasjonsvirkningsgraden betydelig. Kammerveggen kan anta . ulike former, men det foretrekkes en konstruksjon som hindrer eller i det minste begrenser strøm-ningsustabiliteter og turbulenser. Spesielt bør konstruksjonen være slik at strømningsseparasjon i den del av fluidet som har en relativt høy konsentrasjon av lettere komponenter i nærheten av eller på hydrosyklonens sentrale akse reduseres når man beveger seg fra strømbryteorganene. For dette formål foretrekkes at det effektive tverrsnittsareal av hydrosyklonkammeret lenger inn mot sekundærsiden i forhold til ytterdelen av strøm-bryteorganene, i det minste på ett sted er lik eller fortrinnsvis mindre enn det tilsvarende effektive tverrsnittsareal A^ av hydrosyklonens syklonkammer lenger ute mot syklonens primærside i forhold til det sted hvor strømbryteorganene er plassert. Helst bør forholdet A^:A^ være mindre enn 1,5. Tverrsnittsarealreduksjonene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse utføres hovedsakelig for

å stabilisere strømningen i området rundt strømbryteorganene og/eller utløpene og/eller for å øke dreiehastigheten av fluidet nærmere primærsiden ut fra virkningen av fluidets viskositet, og arealreduksjonene er ikke tenkt å virke som organer for ekstern strømningsfordeling slik som for eksempel oppnås ved bruk av ventiler. Det vises til US-PS 4 464 264 og 4 544 486 som presenterer slike strømningsfordelende organer som virker som ventiler.

Når det gjelder de hydrosykloner som er beskrevet innenfor teknikkens stand finnes ofte ikke komponenter med mindre tetthet i reversstrømmen, dvs. i den fluidstrøm som går mot primærsiden fra sekundærsiden, og følgelig flyter denne lettere del av fluidblandingen ut gjennom utløpene som er beregnet for tyngre komponenter, nær sekundærsiden, hvilket naturlig-vis medfører dårligere separeringsvirkningsgrad. I og med den foreliggende oppfinnelse vil man tro at dette problem er betydelig redusert. Med en hydrosyklon som er fornuftig konstruert i samsvar med denne oppfinnelse, vil det være mulig å observere den strøm som inneholdes i lettere komponenter i den sentrale strømningskjerne som går ut fra enden av strømbryte-organene.

Dette aspekt ved oppfinnelsen skal nå gjennomgås med henvisning til de ikke begrensende illustrerte eksempler og som er skissert i de ledsagende tegninger.

(B) Generell lett- dispergerende hydrosyklon

I samsvar med oppfinnelsen er det således skaffet til

veie en fremgangsmåte som er kjennetegnet ved:

1) utforming av en hydrosyklon som tilfredsstiller følgende kriterier: <*> den nominelle diameter d2 av hydrosyklonens syklonkammer bestemmes av formelen , idet: V er det effektive volum av syklonkammeret uten innløp (10) og utløp (12, 14), <*> den effektive diameter dt av syklonkammeret i dets første ende bestemmes av:

mens

<*> det effektive innløpsareal Ax fastlegges ved formelen:

, idet: <Lp er kraftmomentets Lp vektorkomponent i retningen parallelt med et normalplan på hydrosyklonaksen (20) ved det p<te >innløp (10), rp er den minste radius som strekker seg perpendikulært fra hydrosyklonaksen (20) ved det p<te> innløp og treffer et punkt under en rett vinkel på retningslinjen for vektorkomponenten <Lp/ og Ap er det totale tverrsnittsareal ved det p<te> innløp inn til hydrosyklonen, i et plan parallelt med dennes akse (20) ved det p<te> innløp og normalt på vektorkomponenten <Lp, <*> samtidig med at A± begrenses ved at en hjelpestør-relse, volumet Vr og definert av formelen:

må tilfredsstille ulikheten: 3<Vr<28,

<*> hydrosyklonens lengde målt langs aksen (20) fra den første til den andre ende er minst 10 d2 lang, <*> hydrosyklonen omfatter en seksjon mellom den første og den andre ende og hvis lengde er minst 8 d2 når målt langs akselen (20), og slik at ulikheten: gjelder, idet a er den midlere halve konvergensvinkel for hydrosyklonens kammervegg (8), og <*> det første utløp (12) har en minste effektiv tverrsnittsdiameter d0 som tilfredsstiller ulikheten: 2) innpressing av fluidblandingen gjennom et vilkårlig p<te>innløp av hydrosyklonens n innløp (10) ved en fluidblandings- mengde pr tidsenhet lik m under tilførsel av et kraftmoment lik den vektorielle størrelse Lp, 3) omvandling av en del av fluidblandingens dreiebevegelse om hydrosyklonaksen som følge av kraftmomentet Lp, til hovedsakelig lineær langsgående bevegelse, og 4) undertrykking av viskøse bremsevirkninger på den resterende, ikke bevegelsesomvandlete del.

Det effektive indre kammervolum V er vanligvis identisk med volumet av det kammer som avgrenses av kammerveggene og flater som danner de avsluttende endevegger med fratrekk av utløps- og innløpsåpninger fra og til selve kammeret. Imidlertid er ikke alltid hydrosyklonens kammervegg den grenseflate som fremkommer fra dens geometriske utforming i hydrosyklonen, og for eksempel kan det omsluttende hydrosyklonlegeme være porøst eller veggene kan ha groper. Det effektive indre kammervolum V har direkte sammenheng med gjennomløpstiden for fluidet i hydrosyklonen, og denne tid er en viktig parameter.

Det som menes med "hydrosyklonens kammervegg" (og

som ligger til grunn for beregning av det effektive kammervolum) defineres i denne sammenheng som den vegg eller overflate som ligger nær eller sammenfaller med en flate som er det geometrisk sted for ytterlinjen av kammerets minste areal, slik at den definerte kammervegg tilsvarer veggen i en tenkt hydrosyklon med hovedsakelig identisk ytelse og strømningskarakte-ristikk som den aktuelle geometriske konstruksjon.

Hydrosyklonen- er fortrinnsvis slik at Sn er større enn 5, men mindre enn 20, og at hydrosyklonen er minst 15 & 2 lan9 regnet fra primær- til sekundærsiden og slik at

lengden hvor den midlere vinkel oi ligger mellom 15' og 2°

er minst 10 d„ når d /d- < 0,1.

2 O 2

En hydrosyklon egnet til oppfinnelsens fremgangsmåte kan videre være slik at utløpet med den minste effektive tverrsnittsdiameter do inngår som en utstrømningsåpning for den relative høye konsentrasjon av en komponent eller komponenter med mindre tetthet, og at dette utløp befinner seg i området ved primærsiden, og/eller den effektive diameter dQ befinner seg en viss avstand fra primærsiden i retning mot sekundærsiden og da på eller nær hydrosykloness.. sentrale lengdeakse. Fortrinnsvis er denne avstand minst 2d2 fra primærsiden og aller helst mer enn 4d2»

Tidligere hydrosyklonkonstruksjoner for separasjon

av lettere komponenter fra fluidblandinger har hatt utløp med effektiv diameter dQ på eller nær primærsiden eller ved sekundærsiden, og det ble påstått at man ikke ville oppnå noen særlig gunstigere virkning med å forflytte utløpene innenfor hydrosyklonkammeret (ved for eksempel å benytte en hvirvelsøker). Det har imidlertid vist seg at forflytting av utløpene med effektiv diameter dQ til en viss avstand som ligger nærmere sekundærsiden gir fordeler som omfatter et redusert trykkdifferensial mellom hydrosyklonens innløp og utløpene med effektiv diameter dQ, og utløpet med den minste effektive tverrsnittsdiameter dQ kan derfor legges til området ved sekundærenden og nær (aller helst på) hydrosyklonens lengdeakse.

Fortrinnsvis bør hydrosyklonen være slik at

dens effektive tverrsnittsareal i retning mot hydrosyklonens sekundærside fra det sted hvor utløpet har den minste effektive tverrsnittsdiameter d o, på minst ett sted har et effektivt tverrsnittsareal som er lik, men helst mindre enn det minste effektive tverrsnittsareal av hydrosyklonens syklonkammer i retning mot primærsiden fra utløpet, og på

et sted som ikke har noe utløp eller noe strømbryteorgan hvis slike organer finnes i hydrosyklonen, og i et plan som ligger vinkelrett på hydrosyklonens sentrale lengdeakse.

Hydrosyklonen kan i området ved primærsiden være ut-styrt med mer enn ett innløp, idet en første gruppe innløp da tilføres fluid fra en kilde som opererer med lavere trykk enn det som er tilfelle for kilden som forsyner en annen gruppe eller andre grupper av innløp. Fluid som strømmer i sirkulerende bevegelse om hydrosyklonens akse kan derved få en betydelig kraftpåvirkning fra de innløp som tilføres fluid fra kilden eller kildene som opererer med høyere trykk.

Omvandlingen av en del av fluidets dreiebevegelse

om hydrosyklonaksen til en bevegelse som er hovedsakelig rettlinjet i forhold til denne akse og (f.eks. som forløper tangentialt) undertrykking av de viskøse trekkrefter på fluidet når dette beveges i en hovedsakelig sirkulær strøm vil bevirke en opprettholdelse av den ønskede rotasjon i området ved sekundærsiden, og således økes den hydrauliske virkningsgrad og separasjonsvirkningsgraden.

Hydrosyklonens lengdeakse kan være rett eller svakt buet, dvs med stor krumningsradius, aksen kan bestå av flere sammenbundne buer med store krumningsradier, eventuelt kan aksen bestå av rette linjestykker som går over i hverandre og danner en liten vinkel med hverandre. Det foretrekkes likeledes at tverrsnittet i hvert punkt mellom primærsiden og sekundærsiden hovedsakelig er aksialsymmetrisk , dvs tilnærmet sirkulært. For enkelte anvendelser kan det være en fordel hvis hydrosyklonkammerets innerflate mellom primær- og sekundærsiden er glatt eller.på annen måte slik at tykkelsen av et grensesjikt som blir liggende inn mot veggen blir minimal.

Det er videre gunstig hvis ujevnheter og/eller trinn-vise overganger i hydrosyklonkammerets vegger er små, og helst bør det ikke være noen slike ujevnheter eller brå dimensjons-overganger i kammeret.

I ytterligere et annet henseende ved oppfinnelsen kan hydrosyklonen generelt ha en aksialsymmetrisk form, men den sentrale lengdeakse behøver ikke å være en rett linje.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan en hydrosyklon være slik anordnet at den er bygget opp av en rekke koniske eller på annen måte avsmalnende seksjoner som med jevne overganger går over i generelt sylindriske deler.

Verdien av d2 kan velges ut fra koristruksjonsmessige praktiske hensyn, men vanligvis velges denne mellom 6 og 100 mm.

Volumet av fri gass ved innløpet og som tillates å føres inn i hydrosyklonen vil vanligvis være mindre enn 20 %.

Viskositeten av den dominerende fluidkomponent i fluidblandingen er fortrinnsvis mindre enn 200 centipoise ved innløpet.

Det skal forstås at forskjellige trekk kan tilføyes til hydrosyklonen som er beskrevet i forbindelse med denne oppfinnelse, og disse trekk vil være kjente for de som har kunn-skaper innen fagområdet som dekker væske/væske-hydrosykloner, og trekkene kan omfatte: (a) Spesielle utløp for å kunne ta ut gjenværende materiale i form av faste partikler såsom sand fra hydrosyklonen, (b) innløp for tilførsel av en spredende oppløsning eller gass til selve hydrosyklonen eller dens innløp for å øke hastigheten av partikkelstrømmen mot hydrosyklonens akse, (c) innløp for tilførsel av kjemikalier for formål såsom

fluidegenskapsmodifikasjoner,

(d) utløp for å kunne ta ut noe av fluidet gjennom hydrosyklonens kammervegg eller visse deler av den ytre

fluidstrøm,

(e) innløp i form av dyser med fast eller variabelt tverrsnitt for innsprøyting av den blanding som skal separeres i hydrosyklonen, og (f) innløp anordnet nærmere sekundærsiden for å bidra til å opprettholde den sirkulerende hydrosyklonstrøm-ning.

De forskjellige aspekter av oppfinnelsens fremgangsmåte kan egne seg for hydrosykloner som har forskjellig geometrisk utforming, særlig ved at dens fasong kan endres under driften.

Hydrosyklongeometrien som er beskrevet her kan inngå som en del av et system med to eller flere hydrosykloner koplet i et flertrinns kaskadekoplet system eller drevet i parallell, og det kan da være anordnet ventiler eller andre innretninger for å styre eller måle trykket eller fluidstrømmene ved innløp og utløp.

I sammenheng med kriteriet (1) omtalt ovenfor, vil den foretrukne verdi av Sn være avhengig av hvilken type ytelse som kreves av hydrosyklonen for den aktuelle fluidtypé. Man kan foretrekke en større verdi aV S ni én eller flere av føl-gende situasjoner: (i) hvor viskositeten av fluidet i hydrosyklonen er relativt høy, (ii) hvor fordelingen av partikkelstørrelser innenfor den .eller de komponenter som har mindre tetthet i den tyngre komponent er relativt liten,

(iii) hvor det oppnås en relativt høy grad av renhet i strømmen av tyngre fluidkomponent som forlater

hydrosyklonen i dennes sekundærende,

(iv) hvor forholdet mellom tetthetene av den eller de komponenter som har mindre tetthet og den eller de

komponenter med større tetthet er relativt nær 1,

(v) hvor fluideffektkostnaden (med fluideffekt menes trykk x fluidets massestrøm ved innløpet) ved hydrosyklonens innløp er relativt lav, (vi) hvor de viskøse tap som for eksempel skyldes friksjon mot hydrosyklonens kammervegger er relativt stor,

eller

(vii) hvor grensespenningene mellom de enkelte fluidfaser er relativt store.

Denne liste må likevel ikke betraktes som fullstendig. I forbindelse med kriterium (3) ovenfor er også den foretrukne lengde av seksjonen avhengig av den ytelsestype som ønskes av hydrosyklonen tor den aktuelle fluidblanding. En større mengde kan føre til større oppholdstid for fluidet i hydrosyklonkammeret slik at det gis lengre tid for partikler av den komponent eller de komponenter som har mindre tetthet i den tilsvarende tyngre komponent eller de tilsvarende tyngre komponenter i fluidblandingen for migrasjon i retning av hydrosyklonens sentrale lengdeakse. Imidlertid kan en økning av denne lengde også føre til større friksjonstap i fluidet på grunn av dets viskositet, siden virkningen av friksjon mot kammerveggene gir en tendens til reduksjon av dreiehastigheten i hydrosyklonen og følgelig en reduksjon av sentripetalkreftene som søker å bringe partiklene av den eller de komponenter som har mindre tetthet inn mot den sentrale lengdeakse. Viskøse tap som skyldes friksjon mot kammerveggene kan således være av større betydning for fluider som har større viskositet.

Fortrinnsvis egner oppfinnelsen seg for en hydrosyklon som ikke er bygget opp av to eller tre generelt sylindriske deler og/eller heller ikke innbefatter hovedsakelig identiske tangentialt rettede tilførselsåpninger som er jevnt fordelt over omkretsen, men som kan ha ett enkelt innløp som tidligere beskrevet, hvor hvirvelfaktoren Sn, definert ved forholdet: hvor d^' er diameteren av hydrosyklonens syklonkammer ved hydrosyklonens innløp, A^<1> er arealet av innløpet der hvor fluidstrømmen går inn i hydrosyklonakammeret, målt i et plan som går gjennom hydrosyklonens sentrale lengdeakse og midt-punktet av innløpet, og d2<1> er diameteren av hydrosyklonkammeret målt i et punkt z2', er slik at ulikheten:

tilfredsstilles, hvor z' er avstanden målt langs hydrosyklonens sentrale lengdeakse fra innløpet, og d' er diameteren av hydrosyklonkammeret i punktet z2', er større enn 12 dersom generatrisen av det første område i hydrosyklonkammeret beskriver en kontinuerlig buet linje (eller ikke beskriver en rett linje, eller hvor innløpet danner en innoverrettet spiralformet tilførselskanal).

Videre kan oppfinnelsen utføres med en hydrosyklon

med en rekke innløp som tidligere beskrevet, men hvor hvirvelfaktoren, gitt ved formelen:

er større enn 12 under den forutsetning at rekken av innløp ikke ligger aksialt forskjøvet i forhold til hverandre og/eller ikke omfatter tilførselskanaler som går spiralformet innover i syklonkammeret, og/eller at deler av generatrisen for det før-ste område av kammeret beskriver en kurve forskjellig fra en

rett linje.

Det finnes en rekke hydrosykloner som kan være velegnet. Imidlertid må det være klart at en bestemt hydrosyklon-geometri ikke nødvendigvis vil passe eller er optimal for samtlige aspekter av oppfinnelsens fremgangsmåte.

De kriterier som gjelder når man velger geometri

for en hydrosyklon for separering av fluidblandinger kan omfatte:

1. Tetthetsforholdet mellom de ulike komponenter som skal separeres, 2. fordelingen av partikkelstørrelser i komponentene, 3. grensesnittegenskapene og oppførselen for fluid-partiklene og -blandingene (særlig grensesnittspen-ninger), 4. ønsket renhet i de strømmer som forlater hydrosyklonen, 5. den ønskede utstrømning i de utløp som fører ut fluid fra hydrosyklonen, i forhold til de tilsvarende mengder som føres inn i den, 6. volumet av gasskomponenter ved hydrosyklonens innløp eller utløp, 7. volumet av gasskomponenter som kan bryte ut av en oppløsning i hydrosyklonen (vanligvis som et resultat

av trykkreduksjon i denne),

8. naturen og virkningen av kjemiske reaksjoner som kan oppstå i hydrosyklonen, 9. kvantitet, størrelse og andre faktorer som er knyttet til faste stoffer som føres inn i hydrosyklonen, dvs. enten disse faste stoffer væter de lettere

komponenter eller de med større tetthet,

10. det tilgjengelige trykk ved hydrosyklonens innløp og utløp, 11. geometri og størrelse eller'tilgjengelig plass for hydrosykloninstallasjonen,

12. fluidkomponentenes viskositet,

13. kostnad, og

14. drifts- og vedlikeholdsforhold.

Utførelsesformer av oppfinnelsen skal nå gjennomgås med henvisning til de eksempler som er vist i de ledsagende skjematiske tegninger, idet eksemplene ikke er ment å være begrensende for oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en hydrosyklon egnet for bruk med den foreliggende oppfinnelse, fig. 2 viser et tverrsnitt av en slik hydrosyklon, idet hydrosyklonen ses fra sin første ende, primærsiden mot sin andre ende, sekundærsiden; og fig. 3, 4, 5 og 6 viser forskjellige lengdesnitt gjennom eller langsgående profiler av hydrosykloner som også egner seg for oppfinnelsens fremgangsmåte.

På fig. 1 vises således en hydrosyklon med et innven-dig kammer som avgrenses av en vegg 8, og hydrosyklonen omfatter innløp 10 for tilførsel av en fluidblanding som skal separeres, utløp 12 på hydrosyklonens primærside for fluid med en relativt stor andel av én komponent eller flere komponenter med lavere tetthet ut fra hydrosyklonen, utløp 14 ved hydrosyklonens sekundærside for fluid med større andel av én eller flere tyngre komponenter ut fra hydrosyklonen, strømbryteorganer 16, et mekanisk feste 18 for strømbryteorganene 16, og en sentral lengdeakse 20. Strømbryteorganene 16 har et minste effektivt tverrsnittsareal A2» Det minste effektive tverrsnittsareal av hydrosyklonens syklonkammer på primær- eller motstrømssiden av strømbryteorganene 16 kalles A^, mens det tilsvarende minste areal nedenfor disse organer, dvs. på sekundærsiden, kalles A^.

På fig. 2 angir likeledes henvisningstallet 8 hydrosyklonens kammervegg på for- eller oppstrømssiden av strømbryteorganene 16, og henvisningstallet 9 angir kammerveggen lenger nede i hydrosyklonen, dvs. like foran disse organer 16 hvis effektive areal er A2. Henvisningstallet 22 angir et eksempel på en asymmetrisk utførelse av strømbryteorganene, også i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, og 20 angir hydrosyklonens sentrale lengdeakse.

På fig. 3 er en annen variant av en hydrosyklon egnet for den foreliggende oppfinnelse vist, hvor 23 angir området

nær syklonkammerets primærside, 24 området nær sekundærsiden,

26 innløp for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen,

28 utløp for utstrømming av fluid med et øket innhold av komponenter med mindre tetthet enn den tilførte blanding, 3 0 hydrosyklonkammerveggen, 32 utløp for uttømming av fluid med . øket innhold av tyngre komponenter enn i den tilførte fluidblanding, 34 strømbryteorganer,og 35 mekanisk feste for disse, idet festets 36 sentrale lengdeakse faller sammen med hydrosyklonens tilsvarende akse 38. På fig. 4 angir henvisningstallet 40 hydrosyklonens kammervegg, 42 området nær hydrosyklonkammerets primærside, 44 området nær sekundærsiden, 46 innløp for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen (idet ett av innløpene her ikke er vist), 4 8 utløp for uttømming av fluid med økende innhold av lettere komponenter enn i den tilførte blanding, 50 utløp for uttømming av fluid med øket innhold av tyngre komponenter enn i den tilførte blanding (idet ett av innløpene ikke er vist), 52 strømbryteorganer, og 56 mekanisk feste for disse, idet organene har en sentral lengdeakse 58, mens hydrosyklonens tilsvarende akse her har fått henvisningstallet 54.

Utløpene 50 (hvoran kun ett er vist) er rettet tangentialt for å omvandle i det minste en del av fluidets dreiebevegelse rundt hydrosyklonens akse til en tilnærmet rettlinjet bevegelse. Man vil- tro at en hydrosyklon som er bygget opp som vist vil være velegnet både for separasjon av lettere og tyngre fluidkomponenter fra ulike blandinger.

På fig. 5 angir 60 hydrosyklonkammerveggen, 62 området nær primærsiden, 64 området nær sekundærsiden, 66 innløp for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen (idet kun ett innløp er vist), 6 8 utløp for uttømming av fluid med øket andel av lettere komponenter enn i den tilførte fluidblanding, 70 utløp for uttømming av fluid med øket andel av tyngre komponenter enn i den tilførte fluidblanding (idet kun ett utløp er vist), 72 strømbryteorganer i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, og 76 det mekaniske feste for disse, idet 78 angir disse organers lengdeakse, mens 74 her angir hydrosyklonens sentrale lengdeakse. Utløpene er også her anordnet tangentialt for å omvandle noe av den dreiebevegelse som fluidet har om hydrosyklonaksen til en tilnærmet rettlinjet bevegelse. Man vil tro at en hydrosyklon som er bygget opp i samsvar med denne figur vil være egnet for separasjon av særlig de komponenter som har mindre tetthet i en fluidblanding, ved at denne eller disse andeler lettere vandrer inn mot hydrosyklonaksen.

På fig. 6 angir 80 hydrosyklonkammerveggen, 82 området nær primærsiden, 84 området nær sekundærsiden, 86 innløp for tilførsel av fluidblanding til hydrosyklonen (idet kun ett innløp er vist), 88 utløp for uttømming av fluid med øket andel av lettere komponenter enn i den tilførte fluidblanding, 90 utløp for uttømming av fluid med øket andel av tyngre komponenter enn den tilførte fluidblanding (idet kun ett utløp er vist), 92 strømbryteorganer, og 96 det mekaniske feste for disse, idet 98 angir festets lengdeakse, mens hydrosyklonens sentrale lengdeakse her har fått henvisningstallet 94. Ut-løpene 90 er også i dette utførelseseksempel tangentialt rettet for å omvandle en del av fluidets dreiebevegelse om hydrosyklonaksen til en tilnærmet rettlinjet bevegelse. Man vil tro at en hydrosyklon i samsvar med denne oppbygging er velegnet for separasjon av komponenter med større tetthet fra forskjellige fluidblandinger.

De doble tangentiale innløp med rektangulært tverrsnitt som er vist på fig. 1, 3, 4, 5 og 6 vil føre til en hovedsakelig aksialsymmetrisk fluidstrøm i retning av de respektive hydrosykloners primærside og tillate at den tilførte fluid-blandestrøm føres nær hydrosyklonveggen og således maksimalt utnytter hydrosyklonkammerets geometri nær primærsiden til å frembringe, indusere eller gi tendens til en dreiebevegelse i fluidblandingen som tilføres.

I samsvar med de foretrukne utførelsesformer drives hydrosyklonen med tilstrekkelig stor fluidtilførsel til at en vesentlig del av fluidet i hydrosyklonkammeret får en dreie-hastighet om den sentrale lengdeakse og en tilsvarende sentri-petalakselerasjon som langt overstiger 10 m/s 2. Hydrosyklonen kan drives med sin lengdeakse i en hvilken som helst stilling i forhold til det lokale gravitasjonsfelt uten vesentlig reduksjon i ytelse. Tilsvarende kan en slik hydrosyklon drives når den er fast forbundet med akselererende objekter såsom et fartøy eller en flytende oljeproduksjonsplattform i grov sjø,

og likeledes uten vesentlig reduksjon i ytelsen. Hydrosykloner som er velegnet for oppfinnelsens fremgangsmåte kan ofte drives uten luftkjerne.

Eksempel 1

Fluidblandingen som her skulle være gjenstand for separasjon var vann med oljeinnhold, idet oljen forekom i emulgert dråpeform med gjennomsnittlig dråpestørrelse på 35 \ im og totalt oljeinnhold på mindre enn 0,2 % (volumetrisk). Hensikten var å fjerne størstedelen av oljekomponenten og konsen-trere oljen i en spillstrøm på tilnærmet 2 % av den tilførte væskemengde. Det var også ønsket at hydrosyklonen skulle fremvise god energivirkningsgrad og være kompakt.

En konstruksjon som ble funnet å være egnet for denne oppgave, er vist på fig. 4. I denne utførelse er kammervolumet

3 3

V tilnærmet 705 x 10 mm , d2 = 30,9 mm,

2 2

dg = 2 mm, d^ = 63,8 mm, Aj = 243 mm , A2.= 32 mm ,

A. = 172 mm^ og A, = 91 mm

i ^ 3

Følgelig blir:

V = 6,37,

r

lengden av hydrosyklonkammeret fra primærside: til sekundærside: 1157 mm,

hydrosyklonen får en seksjon med en lengde større enn 10 d2 hvor ulikheten: 15' < a < 2 oppfylles,

dQ/d2 = 0,06,

og A1/A2 = 7,6 og A^/A^ = 2,7.

En hydrosyklon i en slik utførelse vil arbeide tilfredsstillende også ved fravær av strømbryteorganer som tidligere beskrevet, men ved en gjennomstrømning på 50 l/min. vil anvendelsen av slike organer bidra til en trykkøkning ved kon-stant gjennomstrømning på ca. 10 kPa og således øke hydrosyklonens akseptomfang.

Eksempel 2

Fluidblandingen som i dette tilfelle skulle behand-les var en blanding av sterkt emulgert olje i vann hvor det oljebefengte vann på volumbasis utgjorde under 0,2 % med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse for oljedråpene på 20 \ im. Hensikten var å oppnå minimal oljeforurensning av utløpsvannet ved en konsentrert strøm av oljeholdig vann på tilnærmet 2 % av den tilførte væskeblanding.

En konstruksjon som ble funnet å være egnet for dette spesielle formål er vist på fig. 5.

I denne konstruksjon gjelder d~ = 32,4 mm, d. = 65,2 2 2 2 1 2 mm, A-^ = 243 mm , A.> = 32 mm , A3 = 195 mm , og A^ = 143 mm .

Følgelig er

Vr = 6,83,

lengden av hydrosyklonen fra dennes primær- til sekundærside er 1557 mm,

hydrosyklonen får en seksjon med lengde større enn 10 d2 hvor ulikheten 15' < a < 2 tilfredsstilles,

dQ/d2 = 0,062,

og A1/A2 = 7,6 og A^A-j = 1,2.

Eksempel 3

Fluidblandingen som i dette eksempel skulle'behandles var en blanding av vann med gjennomsnittlig partikkelstørrelse 40 lam i dispersjon i olje. Vannkonsentrasjonen var mindre enn 10 % beregnet i volum. Hovedhensikten med dette forsøk var å redusere vanninnholdet i oljen. En konstruksjon som ble funnet å være velegnet for dette formål er vist på fig. 6.

I denne konstruksjon gjelder: d~ = 25 mm, A, =

2 2 2

75,4 mm , A2 = 28,3 mm og A3 = 35,3 mm. ; følgelig blir A1/A2 = 2,7 og A^/A.j = 2,1.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for separering av fluidkomponenter i en blanding som tilføres en hydrosyklonseparator, i det følgende kalt hydrosyklon, hvor blandingen omfatter en lettere, dispergert fluidkomponent og en tyngre, sammenhengende væskekomponent, hvor hydrosyklonen har en sentral, langsgående rotasjons- og symmetri-akse benevnt hydrosyklonaksen (20) og som strekker seg fra hydrosyklonens primær- til dens sekundærside, og hvor hydrosyklonens indre rom - som avgrenses av dens kammervegg (8) og danner dens syklonkammer - har et tverrsnittsareal som generelt avtar fra kammerets første ende på primærsiden og til dets andre ende på sekundærsiden, hvor syklonkammeret ved sin første ende har et antall n innløp (10) for tilførsel av en f luidblanding som bringes til å sirkulere om hydrosyklonaksen (20), idet n er et heltall lik eller større enn 1, og hvor syklonkammeret videre har et første og minst ett andre utløp (12, 14) for å føre ut forholdsvis lettere hhv. tyngre komponenter separert fra blandingen av fluidkomponenter, idet det første utløp (12) er anordnet ved hydrosyklonaksen (20), mens de andre utløp (14) benevnt spiss-utløp er anordnet i en avstand fra denne og i kammerets andre ende, KARAKTERISERT VED: 1) utforming av en hydrosyklon som tilfredsstiller følgende kriterier:<*> den nominelle diameter d2 av hydrosyklonens syklonkammer bestemmes av formelen

, idet:

V er det effektive volum av syklonkammeret uten innløp (10) og utløp (12, 14),<*> den effektive diameter d± av syklonkammeret i dets første ende bestemmes av:

, mens<*> det effektive innløpsareal Ai fastlegges ved formelen:

, idet:

<Lp er kraftmomentets Lp vektorkomponent i retningen parallelt med et normalplan på hydrosyklonaksen (20) ved det p<te >innløp (10),

rp er den minste radius som strekker seg perpendikulært fra hydrosyklonaksen (20) ved det p<te> innløp og treffer et punkt under en rett vinkel på retningslinjen for vektorkomponenten <Lp, og

Ap er det totale tverrsnittsareal ved det p<te> innløp inn til hydrosyklonen, i et plan parallelt med dennes akse (20) ved det p<te> innløp og normalt på vektorkomponenten <Lp,<*> samtidig med at AL begrenses ved at en hjelpestør-relse, volumet Vr og definert av formelen:

må tilfredsstille ulikheten: 3<Vr<28,<*> hydrosyklonens lengde målt langs aksen (20) fra den første til den andre ende er minst 10 d2 lang,<*> hydrosyklonen omfatter en seksjon mellom den første og den andre ende og hvis lengde er minst 8 d2 når målt langs akselen (20), og slik at ulikheten:

gjelder, idet a er den midlere halve konvergensvinkel for hydrosyklonens kammervegg (8), og<*> det første utløp (12) har en minste effektiv tverrsnittsdiameter d0 som tilfredsstiller ulikheten: 2) innpressing av fluidblandingen gjennom et vilkårlig pte innløp av hydrosyklonens n innløp (10) ved en fluidblandings-mengde pr tidsenhet lik m under tilførsel av et kraftmoment lik den vektorielle størrelse Lp, 3) omvandling av en del av fluidblandingens dreiebevegelse om hydrosyklonaksen som følge av kraftmomentet Lp, til hovedsakelig lineær langsgående bevegelse, og 4) undertrykking av viskøse bremsevirkninger på den resterende, ikke bevegelsesomvandlete del.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at Vr er mellom 5 og 20, at hydrosyklonens lengde er minst 15 d2 fra den første ende til den andre, at lengden hvor den midlere halve konvergensvinkel a er mellom 15' og 2°, er minst 10 d2, og at

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at det første utløp (12) er anordnet nær den første ende.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at det første utløp er anordnet ved en avstand minst 2 d2 fra den første ende mot den andre ende.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at avstanden er minst 4 d2.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at hydrosyklonen har mer enn én type innløp, idet en første type innløp tilføres fluid fra en kilde med lavere trykk enn tilsvarende for en annen type innløp.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED omvandlingen av f luidblandingens dreiebevegelse bevirkes i forbindelse med spissutløpene (14) nær den andre ende.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at ett eller flere spissutløp (14) er rettet tangentialt.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at d2 er større enn 6 mm, men mindre enn 100 mm.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3 og hvor det første utløp (12) er anordnet nær den første ende, KARAKTERISERT VED at hydrosyklonen omfatter strømningsendringsorganer (16) som i en avstand langs aksen (20) fra den andre mot den første ende danner en hindring slik at trykket eller massestrømmen ut av det første utløp (12) øker for den relativt lettere komponent, og at forholdet mellom det minste effektive tverrsnittsareal Aj^ av den del av hydrosyklonen som ligger mellom den første ende og hindringen, og det tilsvarende minste tverrsnittsareal A2 ved hindringen er større enn 2.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at forholdet AX:A2 er større enn 5.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 og 11, KARAKTERISERT VED at hindringen er anordnet minst d2/15 mot den første ende fra en endevegg ved den andre ende og målt langs aksen (20).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at hindringen er anordnet minst d2/6 mot den første ende regnet fra endeveggen.

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 10-13, KARAKTERISERT VED at det minste effektive tverrsnittsareal A3 av hydrosyklonen ved minst ett sted langs dens akse (20) fra hindringen mot den andre ende ikke er større enn arealet Ax.

15. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den blanding som fluidkomponentene skal separeres fra er en blanding av olje og vann.