NO329965B1 - Supersonisk fluidseparator som er forøket ved sprayinjeksjon. - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å øke fluidseparasjon i en supersonisk fluidseparator ved injisering av en spray eller dusj inn i fluidstrømmen for å fremme kjernedannelse av store væskedråper og/eller faste partikler.

En slik fremgangsmåte er kjent fra japansk patentpublikasjon JP 2 017 921.

Ved den kjente fremgangsmåte injiseres et frø inn i en syklon-fluidseparator i hvilken fluidet akselereres til en overlydshastighet og derved avkjøles for å forårsake kondensasjon og/eller størkning av en eller flere komponenter av en i det vesentlige gassformig flerkomponent-fluidblanding. Frøet injiseres nedstrøms av et innsnevrings-parti av akselerasjonsavsnittet for å fremme kjernedannelse av store væskedråper og/eller faste partikler i fluidstrømmen, i hvilken en virvlende bevegelse frembringes for å innlede separasjon av en primær kondensasjonskomponentutarmet strøm (eng: condensables depleted stream) fra en sekundær kondensasjonskomponentanriket strøm ved hjelp av sentri fugalkrefter.

Ved den kjente fremgangsmåte gjenvinnes frøet ved hjelp av en sedimenterings-metode som viste at frøet omfatter et pulver av faste partikler. Metoden spesifiserer ikke sammensetningen av disse partikler.

Fremgangsmåten ifølge innledningen til krav 1 er kjent fra US patent 4 141 701. Ved den kjente fremgangsmåte akselereres en forurenset luftstrøm til en overlydshastighet, og vanndråper sprayes inn i den akselererte luftstrøm for å fjerne forurensningene.

Tysk patentsøknad DE 10 040 015 viser anvendelse av dråper som omfatter et overflateaktivt stoff for å fjerne forurensninger fra en gass.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte ved hvilken en spray injiseres inn i den supersoniske fluidstrøm, hvilken spray omfatter faste eller flytende partikler og/eller dråper med en sammensetning og/eller elektrisk polaritet som ytterligere øker separasjonseffektiviteten av en supersonisk fluidseparator.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for økning av separasjonen av flytende og/eller faste komponenter fra en supersonisk flerfasefluidstrøm omfatter det trinn å injisere en spray som omfatter en overflateaktiv hydrokarbonsammensetning, inn i fluidstrømmen.

Det foretrekkes at den overflateaktive hydrokarbonsammensetning overveiende omfatter hydrokarboner med et karbontall mellom 1 og 16.

Det foretrekkes videre at sprayen omfatter elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

I et slikt tilfelle foretrekkes at fluidseparatoren omfatter et separasjonsavsnitt av hvilket minst én vegg er elektrisk ladet med en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektriske dråper og/eller partikler.

Separatoren kan omfatte en sliss- eller spalteformet strømningsbegrensning i hvilken fluidstrømmen akselereres til en overlydshastighet, et spalteformet separasjonsavsnitt nedstrøms av den nevnte strømningsbegrensning, et sprayinjeksjonsrør som injiserer en spray omfattende elektrisk ladede dråper og/eller partikler inn i det indre av separatoren, og hvor den indre overflate av en av veggene av det spalteformede separasjonsavsnitt har en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

Det foretrekkes at det spalteformede separasjonsavsnitt har en øvre og en nedre vegg, og at den nedre vegg har en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektrisk ladede dråper, og den øvre vegg har en elektrisk polaritet som er lik polariteten til de elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

Alternativt kan separatoren være en syklonseparator som omfatter et rørformet oppstrøms-akselerasjonsavsnitt, et rørformet midtstrømsavsnitt i hvilket fluidstrømmen strømmer i en virvlende bevegelse, og et nedstrøms-separasjonsavsnitt med et ringformet, ytre utløp i hvilket kondensasjonskomponentanrikede fluidkomponenter oppsamles, og et rørformet, indre utløp i hvilket kondensasjonskomponentutarmede fluidkomponenter oppsamles, og hvor sprayen injiseres i det indre av syklonseparatoren på et sted nedstrøms av et innsnevringsavsnitt av akselerasjonsavsnittet.

Beskrivelse av foretrukne utførelser

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av et eksempel under henvisning til tegningen, der

fig. 1 viser et skjematisk tredimensjonalt riss av en supersonisk fluidseparator som omfatter spalteformede fluidakselerasjons- og fluidseparasjonsavsnitt, og

fig. 2 viser et skjematisk langsgående snittriss av en syklon-fluidseparator i hvilken en spray injiseres for å øke fluidseparasjonseffektiviteten.

Idet det henvises til fig. 1, er det der vist en supersonisk fluidseparator som omfatter et spalteformet akselerasjonsavsnitt 1 og et spalteformet separasjonsavsnitt 2 som er anordnet mellom profilerte øvre og nedre vegger 3 og 4 og mellom to vertikale sidevegger (ikke vist).

De profilerte vegger 3 og 4 avgrenser et innsnevringsavsnitt 5 i hvilket en i hovedsaken gassformig flerkomponent-fluidstrøm 6 akselereres til overlydshastighet og derved ekspanderes og avkjøles, og et separasjonsavsnitt 7 nedstrøms av innsnevringsav-snittet 5 i hvilket avkjølte og kondenserte komponenter separeres fra fremdeles gassformige komponenter.

En spray eller dusj 8 av et overflateaktivt stoff injiseres i det spalteformede separasjonsavsnitt 2 via små åpninger 10 i et sprayinjeksjonsrør 9 som er beliggende like nedstrøms av den smaleste passasje av akselerasjonsavsnittet 1. Sprayrøret har et positivt elektrisk potensial, slik at dråpene av overflateaktivt stoff også har et positivt potensial. Den nedre profilerte vegg 4 har et negativt elektrisk potensial i området for separasjonsavsnittet 7. Dråpene av overflateaktivt stoff danner kjerner rundt hvilke kondenserbare komponenter danner dråper og/eller faste partikler, hvilke dråper og/eller partikler også vil oppnå et positivt elektrisk potensial. Således får de kondenserte dråper og/eller størknede partikler også et positivt elektrisk potensial og vil bli tiltrukket til den nedre vegg 4 som har et negativt elektrisk potensial. Dråpene og/eller partiklene vil samle seg og danne en væskefilm eller en slurry på overflaten av den nedre vegg 4, hvilken film kan strømme inn i en spalteformet, nedre utløpspassasje 12 for kondensasjonskomponentanriket fluid, mens de kondensasjonskomponentutarmede, fremdeles gassformige komponenter strømmer inn i en spalteformet, øvre utløpspassasje 13 som er atskilt fra den nedre utløpspassasje 12 ved hjelp av en strømningsdeler 15.

Fig. 2 viser en syklonfluidseparator som omfatter et oppstrømsakselerasjons-avsnitt 20 i hvilket en fluidstrøm 23 akselereres til en overlydshastighet og derved ekspanderes og avkjøles, et rørformet midtstrømsavsnitt 21 omfattende en eller flere vinger 22 som forårsaker en virvel 24 i den supersoniske fluidstrøm, og et nedstrømsseparasjonsavsnitt 25 i hvilket en rørformet virvelfinner 26 separerer en sentral kondensasjonskomponentutarmet gasstrøm 27 fra en ringformet, kondensasjonskomponentanriket strøm 28.

Et sprayinjeksjonsrør 30 strekker seg gjennom akselerasjonsavsnittet og injiserer en spray eller dusj 31 av overflateaktive, nedre hydrokarboner via små åpninger 32 inn i separatoren. Røret 30 har et positivt elektrisk potensial, slik at den injiserte spray og eventuelle dråper og/eller partikler som kondenserer og/eller størkner rundt kjernene som dannes av sprayen 31, også har et positivt elektrisk potensial. Den indre overflate av det rørformede midtstrømsavsnitt 21 og det nedstrøms separasjonsavsnitt 25 har et negativt elektrisk potensial, slik at de positivt ladede dråper og/eller partikler tiltrekkes til den nedre omkrets av separatorens indre og løper sammen eller forenes til en væskefilm eller slurry som strømmer langs den indre overflate av separatorhuset inn i den ringformede utløpsport 33 for kondensasjonskomponentanriket fluid.

Innsprøytingen av en overflateaktiv spray eller dusj som fortrinnsvis innsprøytes via et elektrisk ladet sprayinjeksjonsrør 30, og anvendelsen av et separasjonsavsnitt med en indre overflate med et elektrisk potensial som er motsatt av potensialet til sprayinjeksjonsrøret 30, øker i vesentlig grad separasjonseffektiviteten til en supersonisk fluidseparator.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å øke separasjonen av flytende og/eller faste komponenter fra en flerfasefluidstrøm som passerer gjennom en fluidseparator i hvilken fluidstrømmen akselereres til en overlydshastighet og derved avkjøles slik at en eller flere kondenserbare komponenter kondenseres og/eller størkner, hvor en spray injiseres inn i fluidstrømmen,karakterisert vedat sprayen omfatter en overflateaktiv hydrokarbonsammensetning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den overflateaktive hydrokarbonsammensetning overveiende omfatter hydrokarboner med et karbon tall mellom 1 og 16.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat sprayen omfatter elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat fluidseparatoren omfatter et separasjonsavsnitt av hvilket minst én vegg er elektrisk ladet med en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat separatoren omfatter en spalteformet strømningsbegrensning i hvilken fluidstrømmen akselereres til en overlydshastighet, et spalteformet separasjonsavsnitt nedstrøms av den nevnte strømningsbegrens-ning, et sprayinjeksjonsrør som injiserer en spray omfattende elektrisk ladede dråper og/eller partikler i det indre av separatoren, og hvor den indre overflate av en av veggene av det spalteformede separasjonsavsnitt har en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat det spalteformede separasjonsavsnitt har en øvre og en nedre vegg, og at den nedre vegg har en elektrisk polaritet som er motsatt av polariteten til de elektrisk ladede dråper, og den øvre vegg har en elektrisk polaritet som er lik polariteten til de elektrisk ladede dråper og/eller partikler.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat separatoren er en syklonseparator som omfatter et rørformet oppstrøms-akselerasjonsavsnitt, et rørformet midtstrømsavsnitt i hvilket fluidstrømmen strømmer i en virvlende bevegelse, og et nedstrømsseparasjonsavsnitt med et ringformet ytre utløp i hvilket kondensasjonskomponentanrikede fluidkomponenter oppsamles, og et rørformet indre utløp i hvilket kondensasjonskomponentutarmede fluidkomponenter oppsamles, og hvor sprayen injiseres i det indre av syklonseparatoren på et sted nedstrøms av et innsnevringsavsnitt av akselerasjonsavsnittet.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat det overflateaktive stoff omfatter et organisk overflateaktivt stoff.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat det organiske overflateaktive stoff omfatter molekyler med et polart hode og en ikke-polar hale.