NO340185B1

NO340185B1 - Kompressorsammenstilling omfattende separator og ejektorpumpe

Info

Publication number: NO340185B1
Application number: NO20101374A
Authority: NO
Inventors: William C Maier; Allan H Kidd; Gocha Chochua
Original assignee: Dresser Rand Co
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2017-03-20
Also published as: WO2009111616A3; GB2470151A; GB2470151B; US20110017307A1; US8408879B2; GB201014655D0; NO20101374L; WO2009111616A2; BRPI0908051A2

Description

Oppfinnelsen angår en kompressorsammenstilling med separator og ejektorpumpe.

En rekke innretninger for håndtering av fluidstrømmer, som for eksempel, separator, kompressor, og pumper, er kjent. En separator har i utgangspunktet funksjoner til å separere en fluidstrøm inn i ulike faser, slik som væske og gassform, og/eller kan brukes til å fjerne faste stoffer fra en fluidstrøm. Utgangspunktet for kompressorer og pumper er å komprimere eller trykksette gass og trykksette væske, henholdsvis, ofte med det formål å transportere væske (f. eks, innenfor en rørledning). Vanligvis, da en fluidstrøm består av både gassformige deler og væskedeler, må fluidstrømmen først bli separert, og deretter blir de gassformige deler ledet in i en kompressor mens væskedelene blir ledet inn i en pumpe, for å bli behandlet separat. Slike væskepumper omfatter vanligvis et roterende kompressorhjul drevet av en egen motor, og opererer slik at væsken blir akselerert ved å passere gjennom det roterende kompressorhjul og deretter retardert for å øke væsketrykket.

Typiske kompressorsammenstillinger benytter en separat konvensjonell væske pumpe (for eksempel en sentrifugalpumpe) til å håndtere den separerte væske. Pumping av væsken med en sentrifugalpumpe krever ekstra kraft-inngang, som dermed reduserer den totale effektiviteten av kompressoren. Det som trengs er et enkelt-motor kompressorsystem designet for å separere væske fra prosesstrømmen og komprimere gassen, hvor væsken blir trykksatt og gjeninnføres i den trykksatte gassestrømmen ved samme trykk.

US-2007/0227969 Al vedrører en fremgangsmåte og irmretning for komprimering av et flerfasefluid, omfattende en væske og en gass. Innretningen omfatter en første modul som inneholder en første væskeseparerings- og -kompressorenhet og en andre modul som inneholder en ejektor, en separator forbundet til ejektorens uttak, en inntakslinje for drivende væske forbundet til ejektorens inntak, en inntakslinje for komprimert gassfraksjon og en ekstra væskeinntakslinje forbundet til separatorens uttak, en inntakslinje for flerfasefluid som mater den første modulen, en uttakslinje for komprimert væskefraksjon ved uttaket av den første modulen, en uttakslinje for gassfraksjon som forbinder et uttak av den første væskeseparerings- og -kompressorenheten i den første modulen med et inntak til ejektoren i den andre modulen, og en uttakslinje for komprimert gassfraksjon ved uttaket av den andre modulen.

Oppfinnelsen er angitt i kravene.

Utførelser av oppfinnelsen kan tilveiebringe en fluidbehandlmgsinmetning for behandling av en flerfase fluidstrøm som har en blanding av minst en gass og en væske. Fluidbehandlmgsinmetningen kan omfatte minst en separator konfigurert til å separere flerfase fluidstrømrnen inn en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformig del, et væskereservoar som har et innløp og et utløp, hvor innløpet er fluidmessig (eng. "fluidly") koplet til den minst ene separator slik at den hovedsakelige væskedelen strømmer inn i væskereservoaret, en kompressor som har et innløp og et utløp, der innløpet til kompressoren er fluidmessig koplet til et utløp en på den minst ene separator for å motta og trykksette den i det vesentlige gassformige del, og dermed avgi en trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren, en ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren og væskereservoaret, hvor ejektorpumpen mottar en del av den trykksatte gassen fra kompressoren for å trekke inn en strøm av den hovedsakelige væskedelen fra væskereservoaret og for å avgi en kombinert strøm av væske og trykksatt gass, og en fluidtømmeledning fluidmessig koplet til kompressorutløpet og konfigurert til å motta både den trykksatte gass fra kompressoren og den kombinerte strøm av væske og trykksatt gass fra ejektorpumpen, og dermed danne en trykksatt flerfase fluidstrøm.

Utførelser av oppfinnelsen kan videre tilveiebringe en fluidbehandlings-inriretning for behandling av en flerfase fluidstrøm som kan ha en blanding av minst en gass og en væske. Fluidbehandlmgsinmetningen kan omfatte en separator fluidmessig koplet til en flerfase fluidkilde og konfigurert til å separere flerfase fluidstrømmen inn en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformigdel, et væskereservoar som har et innløp og et utløp, der innløpet er fluidmessig koplet til den første separatoren slik at den hovedsakelige væskedelen strømmer inn i væskereservoaret, en kompressor som har et innløp og et utløp, der innløpet til kompressoren er fluidmessig koplet til den første separatoren for å motta den hovedsakelige gassformige delen, der kompressoren er konfigurert til å trykksette den hovedsakelige gassformige delen og avgi trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren, en første ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren og væskereservoaret, hvor den første ejektorpumpen er konfigurert til å motta en del av den trykksatte gass fra kompressoren for å trekke inn en strøm av den hovedsakelige væskedel fra væskereservoaret og til å avgi en første trykksatt væske, en andre ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren og den første ejektorpumpe, hvor den andre ejektorpumpen er konfigurert til å motta en del av den trykksatte gass fra kompressoren til å trekke inn den første trykksatte væsken fra den første ejektorpumpen og avgi en andre trykksatt væske, og en tømmeledning fluidmessig koplet til utløpet av kompressoren og konfigurert til å motta både den trykksatte gassen fra kompressoren og den andre trykksatte væsken fra den andre ejektorpumpen, hvor en trykksatt flerfase fluidstrøm fremkommer.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelsen kan videre tilveiebringe en metode for behandling av en flerfase fluidstrøm omfattende en blandinger en gass og en væske. Metoden kan omfatte trinnene med å separere flerfase fluidstrømmen inn i en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformig del ved bruk av en første separator, lede den hovedsakelige væskedelen til et væskereservoar fluidmessig koplet til den første separatoren, trykksetting av den hovedsakelige gassformige delen i en kompressor som har et innløp og et utløp, hvor innløpet til kompressoren er fluidmessig koplet til den første separatoren, tømming av en trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren, føring av en del av den trykksatte gass fra kompressoren til en ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren og væskereservoaret, inntrekking av en strøm av den hovedsakelige væskedelen fra væskereservoaret inn i ejektorpumpen, tømming av en trykksatt væske fra ejektorpumpen, og å motta inn i en fluid tømmeledning både den trykksatte gassen fra kompressoren og den trykksatte væsken fra ejektorpumpen, hvor fluidtørnmeledningen er fluidmessig koplet til både kompressorutløpet og ejektorpumpen, og dermed å danne en trykksatt flerfasefluidstrøm.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene. Ifølge vanlig praksis er ulike detaljer ikke er tegnet i skala. Faktisk kan dimensjoner av de ulike detaljer være vilkårlig, økes eller reduseres for klarhet av beskrivelsen. Figur 1 er en skjematisk visning av en fluidbehandlmgsinmetning ifølge ett eller flere aspekter av oppfinnelsen. Figur 2 er et skjematisk visning av en fluidbehandlmgsinmetning ifølge til ett eller flere aspekter av oppfinnelsen. Figur 3 er en forstørret, diagrammatisk visning av ejektorpumpen med enkelt trinnvist i Figur 1. Figur 4 er en forstørret, diagrammatisk visning av ejektorpumpen med flere trinn vist i Figur 2. Figur 5 er et forstørret, aksialt tverrsnitt av en kompressor ifølge til en eller flere aspekter av oppfinnelsen. Figur 6 er en større visning av en del av kompressoren vist i Figur 5, som viser detaljer av siste trinn i et primært kompressorhjul og et sekundært kompressorhjul.

Den følgende beskrivelse omfatter flere eksempler av komponenter, arrangementer, og konfigurasjoner, men disse er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. I tillegg kan beskrivelsen gjenta henvisningstall og/eller bokstaver i de ulike eksemplariske utførelser og på tvers av figurer angitt her. Denne repetisjon har til hensikt å forenkle og klargjøre og tilsier ikke i seg selv et forhold mellom de ulike eksemplariske utførelser og/eller konfigurasjoner drøftet i de ulike figurer. Videre kan dannelsen av et første trekk over eller på en ny funksjon i beskrivelsen omfatte utførelser der første og andre funksjoner er dannet i direkte kontakt, og kan også omfatte utførelser der flere funksjoner ikke kan være i direkte kontakt. Endelig kan de eksemplariske utførelser som presenteres nedenfor kombineres i enhver kombinasjon av måter, det vi si, ethvert element fra en eksemplarisk utførelse kan brukes i enhver annen eksemplarisk utførelse, uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen.

I tillegg refererer visse betegnelser som brukes i hele den følgende beskrivelse og krav til bestemte komponenter. Som det vil være klart for fagfolk på området, kan ulike innretninger referere til samme komponent ved forskjellige navn, og som sådan er den navnebruk for elementene som er beskrevet her ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen, med mindre annet er særskilt definert i dette dokumentet. Videre er navnebruken ikke ment å skille mellom komponenter som skiller seg i navnet, men ikke funksjon. Videre, i følgende beskrivelse og krav, er betegnelsen "inkludert" og "omfattende" brukt på en åpen måte, og må forstås i betydningen "inkludert, men ikke begrenset til." Alle tallverdier i denne beskrivelse kan være eksakte eller omtrentlige verdier om ikke annet er oppgitt. Følgelig kan ulike utførelser av oppfinnelsen avvike fra tallene, verdiene, og områder beskrevet her, uten å avvike fra det tilsiktede omfang.

Det henvises nå til tegningene i detalj, hvor det i figur 1-6 er vist en fluidbehandlmgsinmetning 10, eller kompressorsammenstilling, for behandling av en flerfase fluidstrøm. I en eksemplarisk utførelse, kan flerfasefluidstrømmen inkludere en blanding av minst en gass og en væske. En eksemplarisk fluidbehandlmgsinmetning 10 kan inkludere minst en separator 12, et væskereservoar 14, en kompressor 16, en fluidutløpsledning 18 og minst en ejektorpumpe 20. Som illustrert i Figurene 1-2, kan en kilde S av flerfasefluid F være fluidmessig koplet til en separator 12 konfigurert til å skille væskestrømmen F inn i en hovedsakelig væskedel L og en hovedsakelig gassformig del G. Væskereservoaret 14 kan ha et innløp 21 og et utløp 23, hvor innløpet 21 kan være fluidmessig koplet til separatoren 12 slik at væske L i separatoren 12 strømmer inn i reservoaret 14. Kompressoren 16 kan ha et innløp 24 og et utløp 26, der innløpet 24 kan også være fluidmessig koplet til separatoren 12 for å motta den hovedsakelige gassformige del G. I eksemplarisk drift er kompressoren 16 konfigurert til å trykksette den hovedsakelige gassformige delen G og deretter slippe ut gassen Gp gjennom kompressorutløpet 26, som kan være fluidmessig koplet til fluidutløpsrøret 18. Dermed kan den trykksatte gassen Gp strømme inn i utløpsledningen 18.

I en eksemplarisk utførelse kan ejektorpumpen 20 være fluidmessig koplet til både kompressoren 16 og til væskereservoaret 14. For eksempel kan minst en ejektorpumpe 20 konfigureres til å motta en gassdel Gs av den trykksatte gassen Gp fra kompressoren 16 som tjener til å dra inn væske fra væskereservoaret 14. Ejektorpumpen kan da være konfigurert til å utslippe trykksatt væske Lp inn i fluidutløpsrøret 18. Som det vil være klart, kan den trykksatte væsken Lp inkludere en kombinasjon trykksatt strøm av en gassdel Gs av den trykksatt gass Gp og væske L. Den trykksatte væsken Lp kan da bli konfigurert til å bh blandet eller kombinert med den trykksatte gassen Gp som kommer ut av kompressorutløpet 26 for å danne en flerfasefluidstrøm Fp.

I en eksemplarisk utførelse kan ejektorpumpen 20 enten være en trinns ejektorpumpe 19A, som beskrevet i figur 1 og 3, eller en flertrinns ejektorpumpe 19B, som beskrevet i figurene 2 og 4. I noen anvendelser, kan flertrinns ejektorpumpe 19B bli referert til som en to-trinns supersonisk ejektorpumpe.

Det henvises nå til figur 1-4 hvor en eksemplarisk ejektorpumpe 20 kan ha en omslutning eller hus 30 som har en indre blandekammer 32 og et sugeinnløp 34 konfigurert til fluidmessig å kople fluidreservoaret 14 til blandekammeret 32. En dyse 36 kan monteres til eller i huset 30 og kan omfatte et innløp 38 fluidmessig koplet til kompressoren 16 og et utløp 40 fluidmessig koplet til blandekammeret 32. I eksemplarisk drift kan dysen 36 konfigureres til å motta og akselerere den delen av det trykksatte fluid Gs utledet fra kompressoren 16, og dermed produsere en akselerert gass Ga som ledes inn i blandekammeret 32. Som et resultat av differensialtrykkforskjellen som dermed skapes av den akselererte gassen Ga, kan væsken L dermed trekkes gjennom sugeinnløpet 34 og inn i blandekammeret 32, for å blande seg med den akselererte gassen Ga. Den resulterende blandingen kan omfatte en blandet fluidstrøm som hovedsakelig består av en væske.

Ejektorpumpen 20 kan også inkludere en spreder 42 som er montert til / i huset 30. Sprederen kan omfatte en innløp 44 fluidmessig koplet til blandekammeret 32 og et utløp 46. I eksemplarisk drift kan sprederen 42 være konfigurert til å trykksette den blandete fluidstrømmen i sprederinnløpet 44 og dermed slippe ut en trykksatt fluidstrøm Lp gjennom sprederutløpet 46. I en eksemplarisk utførelse kan sprederutløpet 46 være fluidmessig koplet til enten utløpsledningen 18 (se figur 1) eller et annet sugeinnløp 35 av en flertrinns ejektorpumpe 19B, som beskrevet nedenfor (se figur 2 og 4).

Det henvises nå til den eksemplariske utførelsen av figur 2 og 4, fluidbehandlmgsinmetningen 10 kan omfatte en flertrinns ejektor 19B som kan ha en to-trinns ejektorpumpe med et andre hus 31 konfigurert til å omslutte et andre blandekammer 33. Den andre huset 31 kan ha et andre sugeinnløp 35 konfigurert til fluidmessig å kople utløpet 46 av de første sprederen 42 til det andre blandekammeret 33. To-trinns ejektorpumpen 19B kan videre inkludere en andre dyse 37 og ha et innløp 38 fluidmessig koplet til kompressoren 16 og konfigurert til å motta en del Gs av den trykksatte gassen Gp fra kompressoren 16. Den andre dyse 37 kan videre omfatte et utløp 41 konfigurert til fluidmessig og koplet innløp 38 til det andre blandekammeret 33. Også inkludert i to-trinns ejektorpumpen 19B kan en andre spreder 43 ha et innløp 44 fluidmessig koplet til det andre blandekammeret 33 og et utløp 46 fluidmessig koplet til fluidutløpsledningen 18 (se figur 2).

I eksemplarisk bruk kan den andre dysen 37 akselerere en del Gs av trykksatt gass Gp utledet fra kompressor 16, og dermed generere en akselerert gass Ga som er ledet inn i det andre blandekammeret 33. Ved å akselerere gassen Ga gjennom den andre dysen 37, er et differansetrykk dermed skapt som har effekten å trekke inn den trykksatte fluidstrøm Lp fra det første blandekammeret 32 gjennom det andre sugeinnløpet 35 og inn i det andre blandekammeret 33. Så snart den er i det andre blandekammeret 33, kan den trykksatte fluidstrøm Lp fra det første blandekammeret 32 blandes med den akselererte gassen Ga fra den andre dysen 37. Den andre spreder 43 kan da være konfigurert til å trykksette blandingen generert i det andre blandekammeret 33 og til å avgi en ny trykksatt fluidstrøm Lpngjennom sprederutløpet 46. Deretter kan den nye trykksatte fluidstrømmen Lpn kombineres eller blandes med den primære delen av den trykksatte gass Gp som strømmer ut av kompressorutløpet 26 og inn i fluidutløpsledningen 18, for å danne en trykksatt flerfase fluidstrøm Fp som omtalt ovenfor.

I følge et aspekt av oppfinnelsen kan dysene 36, 37 av hver ejektor 19A, 19B være konfigurert til å akselerere delen Gs av trykksatt gass Gp utledet fra kompressoren 16 til et supersonisk hastighet, noe som mer effektivt trekker inn og trykksetter (dvs. "pumper") fluidet fra væskereservoaret 14. Men enten den ene dyse 36, 37, eller begge i kombinasjon, kan konfigureres til å akselerere delen Gs av trykksatt gass Gp til bare en subsonisk hastighet. Som det vil være klart, kan bruk av de her viste utførelser redusere eller til og med eliminere behovet for en separat motor eller driver for væskereservoaret 14.

Det henvises nå til figurene 1, 2, 5 og 6, hvor en eksemplarisk kompressor 16 kan omfatte en mantel 50, med en aksel 52, en eller flere primære kompressorhjul 54, og en eller flere sekundære eller "forsterker-" kompressorhjul 56. Som illustrert i figur 5 og 6, kan hylsen 50 også omfatte et mangfold av sprederkanaler 58 anbrakt omkring og fluidmessig koplet til hver kompressorhjul 54, 56. Mantelen 50 kan ha et indre kammer 51 (se Figur 5) der akselen 52 er roterbar anbrakt for å strekke seg generelt sentralt gjennom mantelen 50.1 en utførelse, kan akselen 52 være dreibar om en sentral akse 53 og er støttet i hver ende av to eller flere lågere eller lagersammenstillinger 60. Det primære kompressorhjul 54 kan monteres på akselen 52 og, som illustrert i figur 6, kan hvert ha et innløp 54a og et utløp 54b. I utførelser som omfatter mer enn ett primært kompressorhjul 54, som vist, kan det primære kompressorhjul 54 omfatte "første trinn" og "siste trinn" kompressorhjul 54, som representerer kompressorhjul 54 hhv. nær kompressorinnløpet 24 og kompressorutløpet 26. For eksempel kan innløpet 54a av et første trinn kompressorhjul 54 være fluidmessig koplet til kompressorinnløpet 24, og utløpet 54b i et avsluttende trinn kompressorhjul 54 er fluidmessig koplet til kompressorutløpet 26. Hvert primære kompressorhjul 54 kan være konfigurert til å akselerere gassen G som strømmer inn i innløpet 54a slik at et akselerert fluid går fra kompressorhjulutløpet 54b og inn i tilhørende spreder 58, og dermed konverteres hastigheten av gassen G til trykk. Etter at gassen G passerer gjennom en eller flere trinn av kompressoren 16 (dvs. hvert kompressorhjul 54 og tilhørende sprederkanal 58), kan en trykksatt gass Gp strømme til kompressorutløpet 26 ved et ønsket utløpstrykk. I en alternativ utførelse, som kan foretrekkes, kan et enkelt kompressorhjul 54 tjene som både første og siste trinn kompressorhjul 54, som dermed mottar og trykksetter gassen G, og avgir en trykksatt gass Gp.

Videre kan ha ett eller flere forsterkerkompressorhjul 56 (bare ett vist), også kalt resirkulereringskompressorhjul, hvert monteres på akselen 52 tilstøtende sluttrinnets primære kompressorhjul 54. I en eksemplarisk utførelse, kan forsterkerkompressorhjul 56 være radielt mindre enn de primære kompressorhjul 54, med et innløp 56a og et utløp 56b. Forsterkerkompressorhjul-innløpet 56a kan være fluidmessig koplet til det siste trinns kompressorhjulutløp 54b (dvs. gjennom sprederen 58 knyttet til kompressorhjulet 54) slik at en del Gp av trykksatt gass Gp (se figur 6) strømmer inn i det første (eller muligens enste) forsterkerkompressorhjul-innløpet 56a. I minst en utførelse kan det sekundære kompressorhjulutløpet 56b bli fluidmessig koplet til en ejektorpumpe 20 (se figur 1 og 2) gjennom et sekundært utløp 27 av kompressoren 16.

I en eksemplarisk utførelse, kan kompressoren 16 videre omfatte en skillevegg 62 anbrakt mellom sluttrirms-primærkompressorhjulet 54 og det første (eller muligens det eneste) forsterkerkompressorhjul 56. Som best vist i figur 6, kan skilleveggen 62 være penetrert av minst en avlederpassasje 64 som fluidmessig kan kople sluttrinns primær-kompressorhjulet 54 til det første (eller muligens det eneste) forsterkerkompressorhjul 56. Mer spesifikt kan avlederpassasjen 64 være fluidmessig koplet til sprederen 58 på det siste kompressorhjul 54, og kan være dimensjonert slik at bare en del Gp av den trykksatte gass Gp strømmer til forsterkerkompressorhjulet 56.

I en eksemplarisk drift, kan den forsterkerkompressorhjulet 56 være konfigurert til å øke trykket i den lille delen gp av trykksatt gass Gp, og dermed avgi den forsterkede trykksatte gass Gs inn i ejektorpumpen 20. Nærmere bestemt kan innløpet 38 i ejektorpumpen 20, 19A (se figur 1 og 3) være i stand til å motta den forsterkede trykksatte gass Gs som er fluidmessig koplet til forsterker-kompressorhjulutløp 56b gjennom det andre gassutløpet 27 på samme måte, i en alternativ eksemplarisk utførelse, kan innløpene 38 av flertrinns ejektorpumpen 20, 19B (se figur 2 og 4) også være i stand til å motta den forsterkede trykksatte gass Gs, da de også kan være fluidmessig koplet til forsterkerkompressorhjulets utløp 56b gjennom det andre gassutløpet 27.

I minst en eksemplarisk utførelse, kan forsterket trykksatt gass Gs ut av forsterkerkompressorhjulet 56 være en "super-trykksatr" gass, eller en gass som er trykksatt til en punkt som generelt er større enn trykket i den trykksatte gassen Gp som passerer gjennom kompressorutløpet 26. For å oppnå dette kan de sekundære kompressorhjul 56 være konfigurert til å øke trykket i delen gp av den trykksatte gassen Gp (figur 6) til en verdi som er mellom omkring femti pund per kvadrattomme

(50 psi) og omkring hundre pund per kvadrattomme (100 psi) over de trykk i den trykksatte gassen Gp som passerer gjennom kompressorutløpet 26. Som det vil være klart, kan imidlertid den virkelige økning eller forskjell i trykk ha andre verdier som ønskes for en bestemt anvendelse av flmdbehandlmgsinnretningen 10. For eksempel, i minst en utførelse, behøver forskjellen i trykk mellom den forsterkede trykksatte gass Gs og trykksatt gass Gp som passerer gjennom kompressorutløpet 26 ikke være betydelig.

Det henvises nå til figurene 1, 2 og 5, hvor den eksemplariske separator 12 kan ha minst to forskjellige separatorer, en første "bulk" separator 80 og en andre separator 82. Nærmere bestemt kan den første "bulk" separator 80 ha et innløp 80a fluidmessig koplet til kilden S av flerfasefluid F, et gassutløp 81a fluidmessig koplet til kompressorinnløpet 24, og et væskeutløp 81b fluidmessig koplet til væskereservoaret 14. I en eksemplarisk utførelse kan bulkseparatoren 80 bli konfigurert til å fjerne en betydelig del av væsken L fra flerfase fluid F før fluid F kommer inn i kompressoren 16. Avhengig av den spesifikke anvendelse kan bulkseparatoren 80 bygges som en statisk separator, en roterende separator, eller på annen hensiktsmessig måte som er kjent i teknikken.

Den andre separator 82 kan være anbrakt innenfor kompressorhuset 50 som har et innløp 82A fluidmessig koplet til kompressorinnløpet 24 og et utløp 82b fluidmessig koplet til innløpet 54a (se figur 6) på det første kompressorhjul 54.1 eksemplarisk drift, kan den andre separator 82 være konfigurert til å lede alle gjenværende væsker i den hovedsakelige gassformige delen G generelt mot et væskeutløp 28 av kompressoren 16, hvor væskeutløpet 28 kan være fluidmessig koplet til væskereservoaret 14. I en eksemplarisk utførelse kan den andre separator 82 være en roterende separator som har en separasjonstrommel 84 montert på kompressorakselen 52. I alternative utførelser kan den andre separator 82 være bygget som en statisk separator med passende separasjons kanaler og / eller overflater.

Fortsatt refererende til figur 1, 2 og 5, kan fluidbehandlmgsinmetningen 10 videre ha en driver 70 operativt koplet til akselen 52 og konfigurert til å dreie akselen 52 om den sentrale akselen 53. Avhengig av bruk kan driveren 70 ha en elektrisk motor, en hydraulisk motor, en forbrenningsmotor, en gassturbin, eller enhver annen innretning som kan dreie akselen 52, enten direkte eller via en kraftkjede.

I eksemplarisk drift av fluidbehandlmgsinmetningen 10, kan en lavtrykks flerfase fluidstrøm F først passere gjennom bulkseparatoren 80 slik at majoriteten av væsken L blir separert fra fluidstrømmen F og kanalisert til væske reservoaret 14. Etter separering av væsken L fra flerfase fluidstrømmen F, kan den resterende hovedsakelig gassformige delen G kanaliseres inn i kompressoren 16 via kompressorinnløpet 24. Selv om den har passert gjennom bulkseparatoren 80, kan den hovedsakelig gassformige delen G likevel inneholde spor av væske L som kan fjernes av den andre separator 82. Enhver væske L som hentes gjennom den andre separator 82 kan kanaliseres til reservoaret 14 via væskeutløpet 28.

Restgassdelen G kan så strømme gjennom det ene eller de flere primære kompressorhjul 54 og tilhørende spredere 56 til gassen G oppnår et ønsket trykk av trykksatt gass Gp. Majoriteten av trykksatt gass Gp kan da bli kanalisert fra det siste trinnets primære kompressorhjul 54, gjennom kompressorutløpet 26, og til fluidutløpsledningen 18. Samtidig kan en del gp av den trykksatte gass Gp kanaliseres gjennom avlederpassasjen 64 og inn i det minst ene sekundære eller forsterkerkompressorhjul 56. I en eksemplarisk utførelse, kan forsterkerkompressorhjulet 56 bidra til å øke trykket i delen gp av trykksatte gass Gp, slik at det oppstår en "super-trykksatt" eller forsterket trykksatt gass Gs. Den forsterkede trykksatte gass Gs kan så bli kanalisert ut av kompressoren 16 via det sekundære gassutløpet 27 og til en ett-trinns ejektorpumpe 20, 19A (se figur 1 og 3) som er fluidmessig koplet til væskereservoaret 14.

Når den forsterkede trykksatte gassen Gs kommer inn i dysen 36 i ejektoren 20, 19A, kan gassen Gs bli akselerert til et punkt der væske L trekkes inn i ejektoren 20 fra væskereservoaret 14. Når den er ført inn i ejektor 20, 19A, er væsken L blandet med den nå akselererte gassen Ga for å generere en trykksatt strøm Lp, dannet hovedsakelig av væske L. Den trykksatte strømmen Lp kan da bli kanalisert fra ejektorpumpen 20, 19A, til fluidutløpsledningen 18, der den kan bli kombinert med den trykksatte gassen Gp som kommer utav kompressorutløpet 26, og dermed danner den ønskede trykksatte flerfase fluidstrømmen Fp.

I en alternativ utførelse, kan den forsterkede trykksatte gassen Gs bli kanalisert ut av kompressoren 16 via det sekundære gassutløp 27 og til første og andre dyser 36, 37 av en flerfase ejektorpumpe 20, 19B (se figur 2 og 4). Den første dyse 36 kan være fluidmessig koplet til væskereservoaret 14, mens den andre dysen 37 kan være konfigurert til å motta og videre behandle en trykksatt strøm Lp, som er generert delvis, gjennom den første dysen 36.1 eksemplarisk drift, går forsterket trykksatt gass Gs inn i den første og andre dyse 36, 37 og blir akselerert til å generere en akselerert gass Ga. Den akselerert gassen Ga i dem første dysen 36 kan skape et trykkdifferensial som tjener til å trekke inn væske L fra væskereservoaret som deretter blandes med den akselererte gassen Ga for å generere en trykksatt strøm Lp dannet hovedsakelig av væske L. Som et resultat av trykkdifferensialet opprettet i den andre dyse 37, kan den trykksatte strøm Lp da bli trukket der i hvor den kan være blandet med den akselererte gassen Ga fra den andre dysen 37, resulterende i en ny trykksatt fluidstrøm Lpn. Den nye trykksatte fluidstrømmen Lpn kan da bli kanalisert til utløpsledningen 18 der den kan kombinere eller blande seg med den primære delen av den trykksatte gass Gp som strømmer ut av kompressorutløpet 26, og dermed danner den ønskede trykksatte flerfasefluidstrøm Fp.

De viste utførelser av flerfase fluidbehandlmgsinmetningen 10 kan ha en rekke fordeler overfor typiske kompressorsammenstillinger, som generelt bruker en vanlig væskepumpe (for eksempel en sentrifugalpumpe) for tryldcsetningsbehandling av den separate væske. Da det sekundære eller forsterkerkompressorhjulet 56 er brukt for å trykksette den lille delen gp av den trykksatte gass Gp for ejektorpumpen 20, i motsetning til en sentrifugalpumpe for direkte å pumpe væske, kan den kraft som trenges for å drive kompressoren 16 reduseres vesentlig. Redusering av effektbehovet resulterer naturlig i en reduksjon i dreiemomentbelasting på akselen 52. Som sådan, blir energiforbruket for driveren 70 tilsvarende redusert, noe som øker effektiviteten til kompressorsammenstillingen 10. Videre er slitasje på aksellageret 60 og andre kompressorkomponenter redusert på grunn av lavere dreiemomentkrav for drivakselen 52.

Det foregående har beskrevet funksjoner i flere utførelser, slik at fagfolk på området bedre kan forstå den detaljerte beskrivelsen. Fagfolk på området vil forstå at de kan lett bruke denne oppfinnelsen som grunnlag for utforming eller modifisering av andre prosesser og konstruksjoner for å gjennomføre de samme formål og / eller oppnå de samme fordeler som utførelsene vist her. Fagfolk på området vil også innse at slike tilsvarende konstruksjoner ikke avviker fra omfanget av denne oppfinnelse, og at de kan gjøre ulike utskiftinger og endringer i denne uten å avvike fra omfanget av denne oppfinnelse.

Claims

1. Fluidbehandlmgsinmetning (10) for behandling av en flerfasefluidstrøm som har en blanding av minst en gass og en væske, hvor fluidbehandlmgsinmetningen omfatter: - minst en separator (12) konfigurert til å separere flerfasefluidstrømmen inn i en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformig del, - en kompressor (16) som har et innløp og et utløp, der innløpet til kompressoren (16) er fluidmessig koplet til et utløp av den minst ene separator (12) for å motta og trykksette den hovedsakelige gassformige del, og dermed avgi en trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren, karakterisert vedat fluidbehandlmgsinmetningen videre omfatter - et væskereservoar (14) som har et innløp og et utløp, hvor innløpet er fluidmessig koplet til den minst ene separator (12) slik at den hovedsakelige væskedel strømmer inn i væskereservoaret (14), - en ejektorpumpe (20) fluidmessig koplet til både kompressoren (16) og væskereservoaret (14), hvor ejektorpumpen (20) mottar en del av den trykksatte gassen fra kompressoren (16) for å trekke inn en strøm av den hovedsakelige væskedel fra væskereservoaret (14) og for å avgi en kombinert strøm av væske og trykksatt gass, og - en fluidtømmeledning (18) fluidmessig koplet til kompressorutløpet og konfigurert til å motta både den trykksatte gass fra kompressoren (16) og den kombinerte strøm av væske og trykksatt gass fra ejektorpumpen (20), og dermed danne en trykksatt flerfase fluidstrøm.

2. Fluidbehandlmgsinnretning ifølge krav 1, hvor ejektorpumpen (20) er en ett-trinns ejektorpumpe eller en flertrinns ejektorpumpe.

3. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 1, hvor ejektorpumpen (20) omfatter: - et hus som har et indre blandekammer og et sugeinnløp konfigurert til fluidmessig å kople væskereservoaret til det indre blandekammeret, - en dyse som har en innløp fluidmessig koplet til kompressoren og et utløp fluidmessig koplet til det indre blandekammeret, hvor dysen er konfigurert til å akselerere delen av den trykksatte gass fra kompressoren inn i det indre blandekammeret slik at en strøm av den hovedsakelige væskedelen fra væskereservoaret trekkes gjennom sugeinnløpet og inn i det indre blandekammeret og dermed blandes med den akselererte delen av den trykksatte gass som resulterer i en blandet fluidstrøm, og - en spreder som har et innløp fluidmessig koplet til indre blandekammeret og et utløp fluidmessig koplet til fluidutløpsledningen, hvor sprederen er konfigurert til å motta og trykksette den blandede fluidstrømmen og tømme den kombinert strømmen av væske og trykksatt gass inn i fluidutløpsledningen.

4. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 3, hvor dysen er konfigurert til å akselerere delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) til er supersonisk hastighet.

5. FMdbehandlmgsinnretning ifølge krav 1, hvor kompressoren (16) videre omfatter: - en mantel, - an aksel anbrakt roterbar inne i mantelen, - flere primære kompressorhjul montert på akselen, hvor hvert kompressorhjul har et innløp og et utløp, der innløpet av et første primære kompressorhjul er fluidmessig koplet til kompressorinnløpet, og utløpet av det andre primære kompressorhjul er fluidmessig koplet til kompressorutløpet slik at den trykksatte gassen strømmer til kompressorutløpet og - et sekundært kompressorhjul montert på akselen nærliggende det andre primære kompressorhjul og har et innløp fluidmessig koplet til utløpet av det siste trinns kompressorhjul slik at en del av den trykksatte gass som strømmer fra utløpet av det siste trinns kompressorhjul strømmer inn i innløpet av det andre kompressorhjul, hvor det sekundære kompressorhjul er konfigurert til å øke trykket i delen av den trykksatte gass.

6. Fluidbehandlmgsinnretning ifølge krav 5, hvor det sekundære kompressorhjulet omfatter et utløp fluidmessig koplet til ejektorpumpen (20), hvor det sekundære kompressorhjul tømmer delen av den trykksatte gass inn i ejektorpumpen (20) med et øket trykk.

7. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 6, hvor ejektorpumpen (20) har minst en dyse fluidmessig koplet til utløpet av det sekundære kompressorhjul slik at delen av den trykksatte gass med det økte trykk strømmer inn i den minst ene dyse.

8. FMdbehandlmgsinnretning ifølge krav 5, hvor kompressoren (16) videre omfatter en skillevegg mellom det andre primære kompressorhjul og det sekundære kompressorhjul, og minst en avlederpassasje gjennom skilleveggen er konfigurert til fluidmessig å koplet utløpsrøret av det andre primære kompressorhjul til innløpet av det sekundære kompressorhjul.

9. Fluidbehandlmgsinnretning ifølge krav 5, hvor det sekundære kompressorhjul er konfigurert til å øke trykket i deler av den trykksatte gass som strømmer fra utløpet av det andre primære kompressorhjul til mellom 50 psi (3,45 bar) og omkring 100 psi (6,9 bar).

10. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 5, videre omfattende en driver operativt koplet til akselen og konfigurert til å dreie akselen om en sentral akse.

11. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 10, hvor driveren omfatter en elektrisk motor, en hydraulisk motor, en forbrenningsmotor, eller en gassturbin.

12. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 1, hvor kompressoren (16) omfatter en mantel som tilveiebringer innløpet og utløpet av kompressoren og minst ett kompressorhjul anbrakt inn i mantelen, og den minst ene separator (12) omfatter: - en første separator med et innløp fluidmessig koplet til en fluidkilde og et utløp fluidmessig koplet til innløpet av kompressoren, og - en andre separator anordnet i huset og som har en innløp fluidmessig koplet til innløpet av kompressoren og et utløp fluidmessig koplet til det minst ene kompressorhjul.

13. Fluidbehandlmgsinnretning ifølge krav 12, hvor den første separatoren er en roterende separator.

14. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 13, hvor den andre separatoren er en statisk separator.

15. Fluidbehandlmgsinmetning (10) for behandling av en flerfase fluidstrøm med en blanding av minst en gass og en væske, hvor fluidbehandlmgsinmetning omfatter: - en separator (12) fluidmessig koplet til en flerfase fluidkilde og konfigurert til å separere den flerfasede fluidstrøm inn i en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformig del, - en kompressor (16) som har et innløp og et utløp, hvor innløpet på kompressoren (16) er fluidmessig koplet til den første separatoren (12) for å motta den hovedsakelige gassformige delen, hvor kompressoren (16) er konfigurert til å trykksette den hovedsakelige gassformige delen og tømme en trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren (16), karakterisert vedat fluidbehandlmgsinmetningen (10) videre omfatter - et væskereservoar (14) som har et innløp og et utløp, hvor innløpet er fluidmessig koplet til den første separatoren (12) slik den hovedsakelige væskedelen strømmer inn i væskereservoaret (14), - en første ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren (16) og væskereservoaret (14), hvor den første ejektorpumpen er konfigurert til å motta en del av den trykksatte gass fra kompressoren (16) for å dra inn en strøm av den hovdesakelige væskedel fra væskereservoaret (14) og tømme en første trykksatt væske, - en andre ejektorpumpe fluidmessig koplet til både kompressoren (16) og den første ejektorpumpe, hvor den andre ejektorpumpen er konfigurert til å motta en del av den trykksatte gass fra kompressoren (16) for å dra inn den første trykksatte væsken fra den første ejektorpumpe og for å tømme en andre trykksatt væske, og - en væskeutløpsledning (18) fluidmessig koplet til utløpet av kompressoren (16) og konfigurert til å motta både den trykksatte gass fra kompressoren (16) og den andre trykksatte væsken fra den andre ejektorpumpen, hvor en trykksatt flerfase fluidstrøm er resultatet.

16. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 15, hvor den første ejektorpumpen omfatter: - et hus som har et første indre blandekammer og et sugeinnløp konfigurert til fluidmessig å kople væske reservoaret til det første indre blandekammer, - en dyse med et innløp fluidmessig koplet til kompressoren (16) og et utløp fluidmessig koplet til det første indre blandekammeret, hvor dysen er konfigurert til å akselerere delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) inn i det første indre blandekammeret slik at strømmen av den hovedsakelige væskedel fra væskereservoaret trekkes gjennom sugeinnløpet og inn i det første indre blandekammeret, som dermed blandes med den akselererte delen av den trykksatte gass som resulterer i en første blandet fluidstrøm og - en spreder med et innløp fluidmessig koplet til det første indre blandekammeret og et utløp fluidmessig koplet til den andre ejektorpumpen, hvor sprederen er konfigurert til å motta og trykksette den første blandede fluidstrømmen og tømme den første trykksatte væske til den andre ejektorpumpe.

17. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 16, hvor den andre ejektorpumpen omfatter: - et hus som har et andre indre blandekammer og et sugeinnløp konfigurert til fluidmessig å kople den første ejektorpumpe til det andre indre blandekammeret, - en dyse som har et innløp fluidmessig koplet til kompressoren (16) og et utløp fluidmessig koplet til det andre indre blandekammeret, hvor dysen er konfigurert til å akselerere delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) inn i det andre indre blandekammeret slik at den første trykksatte væsken fra den første ejektorpumpen trekkes gjennom sugeinnløpet og inn i det andre indre blandekammeret, som dermed blandes med den akselererte delen av den trykksatte gass og resulterer i en andre blandet fluidstrøm, og - en spreder med et innløp fluidmessig koplet til det andre indre blandekammeret og et utløp fluidmessig koplet til fluidutløpsledningen, hvor sprederen er konfigurert til å motta og trykksatte den andre blandede fluidstrømmen og tømme den andre trykksatte væske inn i fluidutløpsledningen.

18. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 15, hvor kompressoren omfatter: - en mantel som har en aksel anbrakt roterbart inne i mantelen og som tilveiebringer et innløp og et utløp av kompressoren, - minst en kompressorhjul montert på akselen og anbrakt inne i mantelen, og - en andre separator anbrakt inne i mantelen og som har et innløp fluidmessig koplet til innløpet av kompressoren (16) og et utløp fluidmessig koplet til det minst ene kompressorhjul.

19. Fluidbehandlmgsinmetning ifølge krav 18, hvor dysen av den første ejektorpumpen og dysen av den andre ejektorpumpen er konfigurert til å akselerere delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) til en supersonisk hastighet.

20. Fremgangsmåte for behandling av en flerfase fluidstrøm av en blanding av en gass og væske, omfattende: - å separere flerfasefluidstrømmen inn i en hovedsakelig væskedel og en hovedsakelig gassformig del ved hjelp av en første separator (12), - å trykksette den hovedsakelige gassdelen i en kompressor (16) som har et innløp og et utløp, der innløpet til kompressoren (16) er fluidmessig koplet til den første separator, karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter - å føre den hovedsakelige væskedelen til et væskereservoar (14) fluidmessig koplet til den første separator (12), - å tømme en trykksatt gass gjennom utløpet av kompressoren (16), - å føre en del av den trykksatte gass fra kompressoren (16) til en ejektorpumpe (20) fluidmessig koplet til både kompressoren (16) og væskereservoaret (14), - å trekke inn en strøm av den hovedsakelige væskedel fra væskereservoaret (14) inn i ejektorpumpen (20), - å tømme en trykksatt væske fra ejektorpumpen (20), og - å motta inn i en fluidutløpsledning både den trykksatte gass fra kompressoren (16) og den trykksatte væske fra ejektorpumpen (20), hvor fluidutløpsledningen er fluidmessig koplet til både kompressorutløpet og ejektorpumpen (20), som dermed danner en trykksatt flerfaset fluidstrøm.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor kompressoren (16) omfatter: - en mantel som har en aksel anbrakt roterbart inne i mantelen, og mantelen tilveiebringer innløpet og utløpet av kompressoren (16), - minst et kompressorhjul montert på akselen og anbrakt inne i mantelen, og - en andre separator anbrakt inne i mantelen med et innløp fluidmessig koplet til innløpet av kompressoren (16) og et utløp fluidmessig koplet til det minst ene kompressorhjul.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor trinnet med å føre delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) til ejektorpumpen (20) videre omfatter: - å føre delen av den trykksatte gass fra kompressoren (16) til et sekundært kompressorhjultrinn med et innløp og et utløp, - å øke trykket i delen med den trykksatte gass i de sekundære kompressorhjultrinn, - å tømme delen av den trykksatte gass gjennom utløpet av det sekundære kompressorhjultrinn og inn i ejektorpumpen (20).

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor ejektorpumpen (20) er en ett-trinns ejektorpumpe eller en flertrinns ejektorpumpe.