TW200838605A - Fluid separator comprising a central body - Google Patents

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200838605 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種流體分離器，包括：一喉部系被穿置 在一漸縮型流體入口與一擴張型流體出口之間，該擴張型 流體出口部份包括一内主要出口及一外第二出口，該内主 要出口系供可壓縮之廢棄流體組成流過，該外第二出口則 用於可壓縮濃縮流體組成流過；以及一中央本體置於诗體 入口部之喉部的上游處，該中央本體被安裝在大致上與該 流體分離器中心轴I之同心軸的位置處。該流體分離器是 被用來讓主流容易通過漸縮型流體入口部份、喉部並直接 流向擴張型流體出口部份。 【先前技術】 WO03/029739A2描述一種旋風式流體分離器，包括一 官狀之喉部，流體可在該喉部被加速到約為超音速並且因 絕熱膨脹而迅速冷卻。該迅速冷卻可令流體中可壓縮的濃 縮物及/或固化物形成小水滴或是小顆粒。如果流體系來 自於天然氣產品槽之天然氣，那麼可壓縮物可包括水、碳 氮冷凝物、蠟和氣體水合物。這些分離器更包括在喉部的 务入口處的方疋流傳遞葉片組成’該葉片相對於喉部中心 轴呈傾斜或螺旋狀，並藉以在分離器中的液體產生旋渦運 動。由流體混合物的旋渦運動產生離心力將導致相當高密 度的凝固體及/或固化粒子以壓縮的旋轉到喉部内側及擴 張出口部份的外圓周，而很低密度氣化分子則被凝聚在分 離器中心軸附近。 6 200838605 該氣態分子隨後通過主要的中心出口管道從分離器中 排出，而該可壓縮的濃縮流體通過位於在擴張性出口部分 外圓周的第二出口從分離器中排出。 圖1所示為一旋風式慣性分離器，其包括一旋渦入口 裝置，該旋渦入口裝置包括一梨形中心本體丨，其上設有 一組旋流傳遞葉片2並以與分離器的中心軸〗同軸方式安 裝在分離器内’以使在中心本體丨和分離器之間產生環形 流程3。該中心本體i具有—大致為圓柱形的延伸尾部8。 如從圖1所示，中心本I#〗4办 奉體1貝牙旋風式慣性分離器的 。為了形成無阻的流程3 ’該中心本冑"皮嵌置於分 離器的入口’且在尾端，例如藉由流體矯正葉片91流： 是《。因未在其間設置托架裝置以支樓中心本體i，此 將阻塞流動。 :延伸尾端8—連接於中心本體卜被做為證保在環形 机耘中的流動平順及良好。如果沒有延伸尾 壞將發生在旋轉流體的旋轉中心疋渦破 T , ^ m 4凝轉中心將與中心軸 流旋渦破壞是一種非穩定流現象，其可能由於 的疋性產纟，該不穩定性由相對於軸的切向動量 的迅迷增加而產生和/或由流體傾斜的反壓力產生。里 在實施時，旋渦液流可能達到超音迷， 作用力於流體，該中心本體！和其延伸尾冑8可：二且 動。中心本體丨和其延伸尾端8的振 ：：；振 離器。為了奸L上4 匕曰才貝告流體分 置^ 振動，該中心本體1和其延伸尾部Μ皮壯 于'牛固。此外，預應力或預張力可 衣 3 1下用到中心本體 7 200838605 需要相當高的預應力或 1和其延長尾端8上以防止振動 預張力來防止不必要的振動。 以下將提供關於圖】的流體分離器和中心本體I更詳 細的描述。 事只上’將令心本體！和其延伸尾部8緊密後合，可 能需要以預應力/預應力來加以結合，此將因為需要複雜 的央子結構在中心本體！的外端和延伸尾◎上而變的很 累贅。此外，4 了將如此大的預應力，預張力從中心本體 1傳遞到分離器，需要在組件之間安裝很大的組合裝置， 將導致不必要的摩擦損失和流動擾動。 本"fx明之目的在提供-個0 八σσ ^ 個/瓜體分離器，該分離器至少 能克服以上述及的問題之一。 【發明内容】 根據此情況提供了一個流體分離器，包括： 一喉部係被裝置在一漸缩项、、*辨X . ，祈細型，瓜體入口與一擴張型流體 -中央本體置於流體入口部之喉部的上游處，該中央 本體被安|在大致上與該流體分離器中心軸ι之同心轴的 位置處， 出口之間，該擴張型流體出口部份包括—内主要出口及一 外 '二出Z ’該内主要出口系供可壓縮之廢棄流體組成流 過’该外第二出口則用於可壓縮滚縮流體組成流過；以及 該流體分離器是被用來讓主流容易通過漸縮型流體入 口部份、喉部並流向擴張型流體出口部份。該中央本體包 括-出口，其出口面向管狀的喉部並用來增加中央流流向 200838605 17疾邵。 在如本發明所提供之流體分離哭 部。因此，該中心本體和該 ：又置延伸尾 使盆大大μ , ^伸尾部的、组成長度減少了， 使，、大大的減少了不必要的振動 〜 部且具有延伸尾端的功能以 、机代了延伸尾 Α丨万止％渦被破壞。 【實施方式】

，圖1說明了流體分離 種旋風式流體分離器、 如實施例所示 在本文中可關於一 分離器。 器的縱剖面圖， 一種旋風式慣性 參看圖1，顯示了一種旌®守脖α 疋風式丨貝性分離器，包括一旋 渦入口裝置’該旋渦入口裝置 f置匕括一梨狀的中心本體1， 在其上設置一系列旋流傳遞荦 ^ I果片2，该些葉片2被以與分 每隹器的令心軸I同軸的方,&壯 式女衣在分離器内，以使在中心 本體1和分離器之間產生環形流程3。

、該壞體3的寬度被設計成旋流傳遞葉片2的環形逐漸 、、侣J的下游之截面，這樣，在使用中，環體中的流速逐漸 增加並且在旋流傳遞葉片的下游達到超音速。 该分離裔更包括一個管狀的喉部4，在使用中，旋渦 流體從中排出且進入#張型流體分離冑5，則廣張型流體 分離室5裝置有一中心的主要出口管道7和一外部的第二 出口管道6,該主要出口管道7供氣體使用，該第二出口 管道供可壓縮的濃縮液體使用。該中心主體丨具有一大致 為圓柱體的延伸尾端8，其中設有一系列的流體矯正葉片 9 !。該中心本體1具有的最大外部寬度或直徑2R〇 max，其 200838605 大於管狀的喉部4的最小 如圖1所示 述。 、的内部寬度或直徑2Rn 所不的旋風式流體分離器的各個部件將如 如下所

定義為： 2相對於中心轴I轉一個角度（α )， 机。該角度α在20度和60度之間。 入環形流體區域3。該區域的橫截面

Aa_lus = π (R〇u 2 _ R inner ) 後兩個為環體的外來似心+ & < a , w >/么to tf j xr千徑和内半徑，它們是可選擇的。 該環體的平均半徑定義為：

Rmean = V[1/2(U + Rinner2)] 在環體平均半徑的最大值Rmean，max處，該流體在 旋流傳遞葉片2之間以流速（u)流動，該些葉片成比例 的偏轉流體的流動方向成偏轉角（α )並且因此得到一切 線速度119 = u· sin (α)和一軸向速度ux =U. cos⑷。 在旋流傳遞葉片2下游的環形區域3，該旋渦流體增 加為高速，其中該平均環體半徑是從Rmean，max逐漸減少到

Rmean，min ° 在環形擴大過程中，被認為發生了兩個步驟： (1) 流體的熱度或熱焓隨Ah = - 1 /2 U2的數量而減少， 因此凝固該些流體組成首先達到相平衡。這導致在旋渦霧 流中含有小液體和固體顆粒。 (2) 該切向速度υφ的增長與平均環形半徑成反比，大 致符合公式： 200838605 u Φ，final U φ 5 initial

(R

/RT

Lin) mean, max7 AVmean, min ，其 這導致流體質點（a。）的離心加速度的強勁增長 將最終約等於·· a。 （U(p，finai /Rmean，min) 在管狀的喉部4中，流體可能會被進一步擴大到更高 的速度或大致保持在恒速。在第一種情況下，凝固是正在 進行的且粒子獲得質量。在後一種情況下，凝固將在一設

定之緩和時間後停止。在兩種情況下，離心運動使顆粒漂 浮到流體區域的外周鄰近於分離器外殼2〇的内壁，其被 稱為分離區域。顆粒漂浮到流體區域外周的時間週期決定 了官狀的喉部4的長度。可理解為該些顆粒可能包括固體 或凝固顆粒。 官狀的喉部4的下游，可壓縮的濃縮“濕的，，流體組 成趨=集中到擴張型流體分離室5的内表面附近且“乾 的”氣液組成凝結或接近於中心車由j，因此該濕的可壓縮 ^農:“濕的Ή組成通過一個或一組的槽被排入外部 $ - W體出π 6 ’而該“乾的”氣液組成被排入中心的主 要流體出口管道7。 該流體進一步減速， 在擴張型的主要流體管道7中 以使剩餘的動I# 耶里轉化成潛在的能量 葉片 該擴張型的主要出 9來恢復循環能量 管道可能裝備有大量的流體矯正 【實施方式】 圖2a顯示了根據一 貫施例的流體分離器的橫斷面圖。 200838605 相同的元件以與前面所述的_ 叮述的凡件採用相同編號。再次，一 梨形的中心本體10，其上农壯士 ^ 八上女裝有一組旋流傳遞葉片2。該 中心本體1 0被安裝與流Μ八 L篮刀離态内的中心轴I同軸的位置 上，以使一環形流程3形虑於士丄 σ 0曰。 %成於中心本體1 0和分離器之間 通過此環形流程進入流體分雜σ 、古 蔽刀離斋的流體將作為主流。戎々丨匕

體分離器更包括-管狀的喉部4，一擴張型流體分離室5, 該分離室被與-中心的主要出口管道7和一外部的第二出 口管道6相接’該主要出口管道7供氣體組成使用，該第 二出口管道6供可壓縮的濃縮液體組成流過。 根據本實施例’該中心本體1〇並不包括如圖（中的延 伸尾端8。取而代之的是，該中心本體1〇包括一出口 13, s亥出口 13 s史置在中心本體1〇的下游側，面向喉部4。該 出口 13的位置和方向與中心軸1大致一致。該出口 13用 來增加流入旋風式流體分離器丨之中心流。該出口 13同 時也可當做一個中心出口 13。 據此，本實施例，提供了 一流體分離器，包括·· 一喉部4係被裝置在一漸縮型流體入口與一擴張型流 體出口之間，該擴張型流體出口部份包括一内主要出口 7 及一外第二出口 6，該内主要出口係供可壓縮之廢棄流體 組成流過，該外第二出口則用於可壓縮濃縮流體組成流 過；以及 一中央本體10置於流體入口部之喉部4的上游處，該 中央本體10被安裝在大致上與該流體分離器中心軸丨之 同心轴的位置處； 12 200838605 该流體分離裔是被用來讓主流容易通過漸縮型流體入 口部份、喉部4並流向擴張型流體出口部份，其中該中央 本體10包括一出口 13’該出口面向管狀的喉部4並用來 增加中央流流向喉部4。 , 一輸送通道12可用來供應流向出口 13的流體流。以 下將蒼考圖8描述另一實施例。 在使用中，該中心流與中心軸Ϊ大致一致且被主流包 ⑩ 圍’该中心流可為旋滿流。 由出口 13所形成的中心流，可確保該主流通過流體分 離器時保持穩定。該中心流的功能與以上如圖丨中所述的 圓柱形延伸尾部8大致一致，該中心流防止主流在中心軸 時的旋渴破碎。 m , 既然該中心流不是固體物件（如尾部8 —樣）且與主 $之流動方向一致，所以中心流與主流之間的摩擦力是相 當低的。這有助於流體分離器的呑吐量。 • 根據一實施例，該流體分離器包括一旋流傳遞裝置2， 用於至少在流體分離器的某一部分形成主流的旋渦運動。 f樣的旋流傳遞裝置之實施例，係如圖2所示的旋流傳遞 葉片2和在前面所述圖丨中已經討論過。 。亥中〜本體丨在橫軸方向大致為環形且包括旋渦傳遞 衣置2的上游，其機頭部分的直徑逐漸增加，以致直徑增 長的辛度在下游方向逐漸減少，該中心本體1 0進一步包 括疋/瓜傳遞衣置的下游，其中機頭部分的直徑在下游方向 斬咸乂此即如圖2a所示，顯示了 一個大致梨形的中心 13 200838605 本體ίο。 該流體分離器可能包括一個外殼20,其中該中心本體 10設置在其内’因而在外殼2g的内表面和中心本體1〇的 外表面之間形成一環體3。 該流體分離器可能包括一出口 13，其包括一旋流傳遞 衣置：U更至V纟/现體分離器的某部分形A主流的旋渴運 動。此簡要的如圖2b所示，為中心本體1〇實施例的橫剖 面圖。流向中心流的渴流可能小於主流的渦流（如每秒旋 轉較少或每在中心軸方向走過的距離旋轉較少，以致不會 發生主流的旋渦破碎）。藉由增加主流的旋轉，在中心流 和主流之間的切線方向的傾斜率是減少的。 例如’在主流軸方向（如：縱軸）的進入速度是相當 低的，通常為和切向為2Gm/s，同時在此處，主 流速很南’儘管可能菩&立球 / j月匕疋亞曰速，例如軸向250m/s和切向 l〇〇m/S。然而，該主流可能在此處為超音速。 因此’該中心流動量將由外部主流動之軸向與切線方 向共同推動（像噴射泉/液體喷射器的工作原理）。現在， 習知技術中的延伸尾部8的作用（例如：為防止進一步切 線加速度導致旋渦破碎）被氣態的中心流取代。代替延伸 尾部8的邊界線處摩擦力的分散動力，主流動量的一部分 用於（如傳遞）推進中心氣流。 可選擇的’該中心流從滑動氣流中流出後進 縮出口流體的第二出口通道6。 ^體/辰 如另一實施例，該旋流傳遞裝置由若干個旋流傳遞葉 14 200838605 片14中的一個構成，該葉片14可 ^ , x , 疋渴輪，一正切入口 寺°例如正切入口可能由輸 切磕ϋ接屮 ^ 和出口 13之間的 連接構成。該正切連接可能以如 、音1 0尨丨、/ τ丄 卜万式形成’例如該it ^ 2係乂正切方式連接到該出口 13的 的圓週上因而令該中 心流形成涡旋。當秋，瀹·^讯罢 …、 了 5又置成如前所述旋流傳遞裝置 的組合。

該旋流傳遞裝置形成於出口 13處，為中心流提供旋渦 或與中心流同一方向的旋轉，也被看作是同流模式。 根據另一實施例，在該出口 n之旋渦傳遞裝置，可以 被用來為中心流提供旋渦或與中心流相反方向的旋轉，如 逆流型式。一種逆流模式被看作在主流驅散增多的切線動 量° 在外殼20和中心本體10之間可設有若干個輪輕物21 用以支在中心本體10上。為了更簡明，輪輻物21只顯示 在圖2、圖6和圖8中，但可理解為輪輻物21可出現在所 有的實施例中。圖6顯示了沿虛線VI-VI的橫剖面圖，顯 示了中心本體1 〇被分離器外殼20所包圍，在此處8個輪 輻安裝在中心本體1〇上。當然，可設置任何其他合適數 量的輪輻21，如4個、6個，7個或11個輪輻。 因此，在此提供了一個流體分離器包括外殼20，其内 具有中心本體1 〇，被若干個輪輻物21支撐。 根據一個實施例，輪輻21設在旋流傳遞裝置2的上游， 這樣該輪輻21對主流的影響較小。 根據另一個實施例，該旋渦傳遞裝置2和輪輻21組成 15 200838605 一單獨部分。 根據-個實施例’如圖3a所示，該中心流可能從氣· 液庫11中流出。該氣-液庫i i可能連接於流體分離器的第 二出口通道6且由其供給。 該第二出口料6為該氣”夜庫u提供可壓縮的濃縮 液體組成，且主要包括由旋風式流體分離器中分離出來的 液體及/或固體，該液體L被收集於氣-液庫Π中，而該第 _ 。出口通道6可能也包括氣體組成時，氣體組成g可能存 在於氣-液庫11中。同樣，該氣_液庫n中的液體L可能 瘵發形成氣體組成G，因此，該氣_液庫丨j可能配置用於 攸氣體餾分中分離液體餾分的裝置。適當的分離裝置包 括：旋渦管，霧墊，葉片形去霧器等。 流體分離器的另一種外部第二出口 6可以與氣-液庫i i 的橫截面圓周呈切線相連接，以便在氣液庫内部產生旋轉 流（旋渦）。由於慣性力，該擴張型流體被傳送到氣_液庫 馨 11圓周的徑向，在此處其在重力下進入所述氣液庫底部的 流體收集地帶。 因此，根據一實施例，該外部第二出口 6連接於氣_液 庫11，從此處流體進入出口 13形成中心流。這是一種形 成中心流的有效方式。 由第二出口通道6提供的流體可包括氣體組成，其應 该是由該主要出口通道7離出流體分離器的。同樣地，該 由第二出口通道6提供的液體L可包括由形成的液體中偶 然獲得的組成。該成分將主要為氣體成分（甲烷，乙烷， 16 200838605 丙烷）’其很容易蒸發自氣-液庫1 1的液體L.該蒸發成分 的餾分從氣液庫被導入入口 12且隨後通過出口 13進入流 體分離器，其可壓縮餾分將再次在喉部中被壓縮且在第二 實施例中被分離。 為了將在氣-液庫1 1中的液體L的很容易的氣化或溶 化凝固組成進入氣液庫，可設置一加熱裝置用於加熱氣_液 庫11中的物質。這樣既可將至少一部分存在於氣-液庫11 中的液體組成氣化成氣體組成，又可至少增加被提供到出 口 13的在氣-液庫11中氣體成分的總量。 因此提供一流體分離杰’其中該氣_液庫1 1是可被加 熱的。 在圖3中，描述了三個壓力標記：ρ〇，ρι和μ。p〇表 示中心本體的上游的壓力且通常大約為1〇〇巴。pi表示出 口 13位置上的壓力且通常低於p〇的5〇%且至少低於P2。 P2表示第二出口通道6的位置上的壓力且通常低於入口壓 力P〇的25%-50%。可以理解的是，壓力ρ〇，ρι，ρ2的值的 改欠取决於提供給流體分離器的壓力和流體分離器與中心 本體的目前狀態。因此，通常適用如下關係：ρ〇>ρ2>ρι。 因此，在使用中，該出口 13在第一壓力ρι下（如該 疋在第壓力p 1下提供中心流的空間）且該第二 出口通項：6在第二麼力下，該第一壓力ρι低於第二壓力 2 k確保了氣-液庫11中流體自動的從氣-液庫11中流 入出口 13並進入流體分離器。因此，不需要額外附加泵 或特別提供的高壓產生器。 17 200838605 圖4 a系思4田述了另一種實施例。根據此實施例，該中 心本體10具有一個大致面向上游方向的入口 1 5。從該入 口 15，流艨被導入出口 13來形成中心流。該入口 15設在 中心本體1 0的機頭部分。這是一個容易形成中心流的方 式。 其次，如圖4b所示，該出口 13可具有—旋流傳遞裝 置，例如圖2 b所述之旋流傳遞葉片14。 _ 圖5顯示了圖3和圖4a所描述的實施例的組合。 如圖1所述’根據該技術領域，流體矯正葉片9設置 在延伸尾部8。然而，在本實施例中，沒有延伸尾部8。 因此，/流體矯正裝置，如流體矯正葉片9,可安裝在 分離器外殼20上。此例如圖7所示。 如圖8所示，該輪輻件21中的一個或多個可為中空且 連接於流體入口 12 ’將流體導入出口 13。根據一實施例， 提供一流體分離斋，其中液流通過輸送管12被導入出口 φ 13，通過輸輻21中的至少一個進入中心本體1〇。根據圖 8，該液流從氣-液庫中流出，但可理解為該液流也可從其 他的來源。 如上所述，該中心流可從任何適合的源頭流出。因此， 根據一實施例，該流體分離器可被設置提供中心流，該中 心流包括吸收介質和冷卻介質中的至少一種。 因此，據此提供一種使用上述流體分離器分離流體混 合物的方法，該方法可包括： -提供一第一流體來形成主流； 18 200838605 -k供一弟一流體來形成中心流。 該第二流體可包括至少—種吸收介質和冷卻介質。一 吸收劑可被當作溶劑一樣進行選擇和配置，其被選擇來減 少相關氣化成分粒子的氣a…冷卻介質藉著將冷卻介質 與主供流體的⑧合，㈣冷卻介質被用於增加擴散流經喉 部4向上到擴張型流體分離冑5 &的總熱效應，擴展延伸 的全部熱效率。

進一步說明 以上實施例的情況記載於歐洲專利申請第8 號中’根據請求優先權說明如下。 07104888.8確定了流體混合物通過環形空間可高速流 動’該環形空間位於外殼内表面和中心本體的外表面之 間，可施加振動力於該外殼和中心本體上。 也可以將該中心本體流線型化，其中可包含配置該中 心主體，以使其具有水滴形前部和一延長之細長形尾部。 此尾部可長可短且可由外殼支撐，也可不由外殼支撐。該 中型主體的振動可能對流體和裝置的分離產生有害影響， 且可能損壞甚至導致該中心本體的故障。 b此目的是為了解決旋風式流體分離器中心本體的振動 問題。 *猎者延長該中心本體i具有一延伸尾部8，朝向旋渦 -體的中心軸的切向動量急劇增加’這樣的約束從而避免 了流體的不敎性（如旋渦破碎^具有延伸尾部8的中 心設置的水滴形中心本冑i的存在，有利於提供給超音速 19 200838605 旋風式分離器以高分離效率。高分離效率是通過最大化流 體的角動量而得到的。儘管角動量的增加受限於旋渦破碎 的發生。後者強烈減小了角動量。該水滴形中心本體1允 許橫截面流體的角動量的增加—相對於沒有中心本體的流 體區域一沒有旋滿破碎的發生。或者，該延長尾部提供= 約束力通過向如圖i"斤示的水滴形中心本體底部的縱向 開口（出口 13 )注入低壓流體而得到。

考慮到中心本體1包括一延長尾部8,位於圓柱形流 體輸送通道的中心，其内有流體通過。從原始徑向位置 r=(x〇，yO)到新的徑向位置r=(xl，yl)的極小地移動，當該中 心本體被移除時，將導致流體在部分流體橫截面中的加

速’且在中心本體"皮移走後’部分流體會在橫截面中減 速。很顯然由此產生的靜壓差將產生升力，其根據定義對 於中心本冑1的表面是正常的。該正交力將導致進一步的 寫曲度’到達一個新徑向位置r=(x2，y2)等。一方面，該最 終移動的大小是流通力（如正交力）的結果，3 —方面， 由中心本冑1的抗彎剛度所抵消（如每個單位移動的反作 用力）。如果該甲心本體的抗彎剛度非常高，該合力的方 向與移動的方向減，該用以支擇中心本體結構㈣為即 類似-種質量彈簧系統。如果該抗，彎剛度是不夠高，在位 移與令心本體1方向的合力將朝向外# 1G的邊界移動或 直到負載超出極限強度直到材料而破裂。該抗彎剛度僅僅 取決於·慣性運動（如中心本體形狀），材料（E )的彈 力係數和加諸於中心本體1上的預負荷。 20 200838605 在中心本體1上，由旋渦流體延伸處的力可如下推算。 考慮到中心本體1位於圓柱形流體輸送管的中心，但 其目則存在旋渦流體。從原始徑向和切向位置[r，φ〗=(χ〇,㈧） 到個新位置（Γ，φ ) = ( χί，y1)的極小地移動，將不但 導致正交於該中心本體表面的力，並在中心本體表面形成 们正切力，令其在切線方向造成一個位移。言亥中心本體 的切線位移沒有受其抗f剛度的約束_其僅作用於徑向方向 -因此導致中心本體的進行中的樞轉運動，為了避免樞轉運 動的增加，需要一緩衝機制來穩定中心本體。 旦所述，-個靜態穩定的中心本體！表現為—個質 里弹黃糸統且因此只要該液流存在於中心本體」中 在其自然頻率下的和譜模式下振動。相應的自由共振能量 的總量需從系統轉移（如需要被分散）。因此 二 ^機構來獲付動g穩定^另外，中心、本體結 度可被增加到—定程度，在此其自然頻率變的报二= 振頻相較於氣流停留時間而言小很多。在二 體不會在中心本體1上產生出升力，其自不會存二，該^ 該中心本體1的升力被徑向開口所抑制，其貫〜另外， 體的橫截面’平衡下側和上側之間的壓力。、牙5亥中心本 以一延伸尾部8來適當的支撐住水滴形之中 如以下所述的振動可因而被抑制住。 心本體1， 本體卜該旋流傳遞葉片2和非旋流葉片9伸 如圖9所述的實施例’該旋流傳遞葉 片9支持在管狀分離器外殼1〇中具有延伸尸广非旋流葉 本1if 1。該族痛信，说# ,i a > 8的中心 Λ到液流中 21 200838605 最好是將其安置在流體的低速區域（<200m/s )以避免不 必要的壓力流失。該三角形111，112和113顯示在如圖9 中所示的超音速旋風式分離器中，具有延伸尾部8的水滴 形中心本體如何在管狀分離器外殼1〇中被支持： 1) 一固定的支架111由旋流傳遞葉片2提供， 2) —徑向約束支架112由乾燥氣體出口通道7的間隔 肋114所提供，以及 ⑺ 3) 一固定的支架Π3在非旋流葉片9下游的乾燥氣 通道7中。 _ 通過對特定中心主體的幾何形狀選擇支架類型和支撐 位置，其模式的形成由其轉動慣量決定。該支撐點的數量 可為大於或等於2的任何數量，取決於超音速旋風式分= 為的具體幾何形狀。 藉由將一預負載（或預應力）作用在在具有延伸尾部 8的中心本體i上，該抗彎剛度增加（如靜止穩定增加） f因此其自然頻率增加。增加中心本體的自然頻率將提高 :際緩衝是可以理解的。預負荷能在中心本體1的尾部8的 毛、截面上犯夠增長到一個平均張應力5〇〇〇Mh。在預負荷 NOOOMPa的情況下，最好避免螺接。 圖丨〇所示為本發明的旋風式分離器的再一實施例，其 中如圖1和圖9中所示的分離器的延長尾部的功能被通過 中心本體1的中心開口 82 (出口 13)將一低壓流體80注 !旋屑81的中心所取代，流體通過分離器、的管狀外殼 ίο。旋渦運動可在注入通過中心開口 82<前被施以低壓 22 200838605 流體（如使用由許多旋流傳遞葉片14，一渦輪，一切向入 口中的一個形成的旋渦傳遞裝置）。該旋渦運動不是同流 就是逆流於該高壓流體的旋渦運動。 逆流模式可被看作是逐步分散主旋渦流的切向動量， 雖然同流模式通常為首選模式。 該低壓流體80 (中心流）的入口動量將低於通過沿中 心本體1的外表面的高壓流體81 (主流）的動量。廣泛的 φ 動量交換將發生在裝置的延長管狀流體分離部分4中，在 此處該低壓流80 (中心流）由高壓旋渦流81 (主流）推 進。同樣的中心本體1，高壓旋渦流81 (中心流）的切向 動量由管狀部分4中心的低動量流（中心流）的存在所限 制。當該旋渦高壓流81 (主流）將失去切向動量，該低壓 流80 (中心流）將得到切向動量。該低壓流8!(中心流） 最終將與旋渦高壓流8 1 (中心流）混合且在管狀分離部分 4中加速。 • 該核化和濃縮而成的液體將在管狀分離部分4中提供 足夠的停留時間，這些都在旋渦流到管子週邊中的分離。 該低壓流可為一個從環形濕氣消耗通道6流出的液態 可濃縮的“濕的”流體的一部份，其通過濕氣回收通道84 迴圈進入中心本體1中的開口 82(入口 13)。該濕氣回 收通道84配置有一控制閥85來控制低壓流速8〇 (中心 流）’以使其在高壓流81 (主流）的流速的5%_go%之間。 首選的是，該低壓流速80 (中心流）在高壓流速（主流） 的25%-60%之間。 23 200838605 在該旋風式流體分離器的實施例中，該中心本體包括 -切向開口（入口 13)，其具有一與中心軸大致一致的縱 :軸’該縱向開口被看作—輸送通道，在使用巾，一低壓 机、（中心流）注入到管狀外殼中，該低壓流通過外殼的大 致為圓柱形部分的喉部與流體混合，其位於喉部的下游且 該低壓流（中心流）的靜壓低於通過喉部進入外殼的大致 為圓柱部分的流體的靜壓。 在這種情況下，該管狀外殼可包括一尾部，其内設有 中心氣體濃縮流體出口，其被一環形液體濃縮流體出口所 包圍且在其中的環形流體濃縮流體出口和中心本體的切向 開口之間設有一再迴圈通道，用於回收液體濃縮流體，如 攸％形液體濃縮流體出口進入中心本體的切線開口的低壓 流體。 根據本發明可以安裝氣旋流體分離器的喉部，如此在 使用衧，该流體在喉部被加速到大致為音速或超音速，並 接著被冷卻如此可將一個或多種可壓縮成分濃縮到喉部 中。 參考本發明，亦可提供了 一種根據本發明的分離器分 離流體混合物的方法，其中該方法係用於自被污染含有固 體污“物之天然氣流體中得到純淨的天然氣流，該固體污 染物如沙粒及/或其他土粒及/或可壓縮污染物，如水，冷 凝物，二氧化碳，硫化氫和/或汞。 根據一實施例，提供了一種具有管狀外殼的旋風式流 體分離|§ ’在其中流體被加速且旋流傳遞裝置用於促使流 24 200838605 體通過位於外殼和外殼内& 士 、 14不r a又η的中心本體之間的環形空間而進 入方疋屑4中〜本體具有共振消除襄置，其中該中心本體 包括-水滴形部分，其具有大致與管狀外殼中心軸的對稱 縱軸同軸，這樣一環形漭辦—^ ^ L體槽形成於中心本體的外表面和 管狀外殼的内表面之間，在環形流體槽中，設置—系列的 旋流傳遞葉片，該旋流傳遞葉片設置於水滴形部分的大直 徑中間截面的周圍，且該環形流體槽具有-喉部，其設置 於中心本體截面的周圍’其外徑小於中心本體中間截面的 外徑。 根據一實施例，該中心本體包括一切線開口，其具有 -與中心軸完全-致的縱向車由，該縱向開口被設置為一輸 送通道，在使用時，一低壓流注入到管狀外殼中，該低壓 級通過外设的大致為圓柱形部分的喉部與流體混合，其位 於喉部的下游且該低壓流的靜壓低於通過喉部進入外殼的 大致為圓柱部分的流體的靜壓。 • 根據一實施例，該中心本體上的輸送通道包括旋流傳 遞葉片，用於促使該低壓流體相對於高壓流體的旋渦運動 的同流方向或逆流方向流入喉部。 根據又一實施例’該管狀外殼包括一尾部，其内設有 中心氣體消耗流體出口，其被一環形液體濃縮流體出口所 g圍且在其中的環形流體漠縮流體出口和中心本體的切向 開口之間設有一再迴圈通道，用於再迴圈液體濃縮流體， 如從環形液體濃縮流體出口進入中心本體的切向開口的低 壓流體。 25 200838605 根據本發明再一實施例’可設置一喉部，其在使用時， 該流體在喉部被加速到大致為音速或超音速，從而冷卻可 壓縮成分中的一種或多種被壓縮到喉部中。 根據本發明另一實施例，該氣旋流體分離器包括共振 消除裝置，其包括低壓流體80，其通過中在心本體丨上的 中心開口 82。

以上所述本發明之各項實施例並非對本發明加以限 制。緣是，任何在本領域技術人員來說明顯的修改，皆屬 於本發明專利範圍之技術範疇。 【圖式簡單說明】 在此所描述之圖式皆僅為對本發明之實施方式加以說 明，關於附圖其中相應的參考標記顯示相應的部件，其中： 圖1為旋風式分離器的縱剖面圖； 圖2a和圖2b為根據本發明一實施例的旋風式分離器

的橫剖面圖； W 圖3為根據本發明另一個實施例的旋風式分離器的产 剖面圖；. ^ 圖4a和圖4b為根據本發明一實施例的旋風八抑 的橫剖面圖； $ v刀離器 圖5為本發明再一實施例的橫剖面圖； 圖6為本發明一實施例的縱向橫剖面圖； 圖7為根據本發明進一步的實施例的分籬 剖面圖； |刀秧 圖8為根據本發明另一個實施例的旋風式分 U ^ 益的橫 26 200838605 蠓 剖面圖； 圖9為具有中心本體和其上具有延長尾端的旋風式分 離器的縱剖面圖；和 圖10為具有中心本體和其上具有中心開口，通過其注 入流體可禁止流體感應振動的旋風式流體分離器的縱剖面 圖。 【主要元件符號說明】 中心本體1 旋流傳遞葉片2 環形流程3 喉部4 擴張型流體分離室5 外部第二流體出口 6 中心主要出口管道7 延伸尾部8 _ 流體矯正葉片9 流體矯正葉片9’ 中心本體1 0 氣-液庫11 輸送通道12 出〇 13 旋流傳遞葉片14 入口 15 外殼20 27 200838605 12 輪輻21 低壓流80 高壓旋渦流8 1 中心開口 82 回收通道8 4 控制閥85 固定支架111 徑向約束支架 固定支架113 間隔肋11 4

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Claims (1)

1. 200838605 十、申謗專利範菌·· 1 · 一種流體分離器，包括： 一喉部（4)係被裝置在一漸縮型流體入口與一擴張型流 體出 '，間，前述擴張型流體出口部份包括一内主要出口⑺ ^-外第二出口⑹’前述内主要出口⑺係供可壓縮之廢棄 流體組成流過，前述外第二出口⑹則用於可麼縮濃縮流體 組成流過；以及 φ 中央本體（1〇)置於流體入口部之喉部（4)的上游處， 中央本體（1G)被*裝在大致上與該流體分離器中心轴I 之同軸心的位置處，該流體分離器是被用來讓主流容易通 過漸縮型流體入口部份、喉部並流向擴張型流體出口 份， 二其特徵在於：該中心本體（10)包括-個出口（13)， 丽述出口面向管狀的喉部（4)並用來增加流向喉部（4)的中央 流。 、 • 2·如申請專利範圍第1項所述的流體分離器，其中， 在使用時，該中心流與中心車由I大致同向並且被主流環繞。 3·如申請專利範圍第1或第2項所述的流體分離器， 其中該流體分離器包括一個旋流傳遞裝置（2 )，用於至 少在流體分離器的一部分形成主流的旋渦運動。 4·如申請專利範圍第3項所述的流體分離器，其中該 中心本體在橫軸方向為圓形且包括旋流傳遞裝置的上游， 其機頭部分的直徑逐漸增加以使直徑的角度在下游方向逐 漸減小，且該中心本體（10)更包括旋渦傳遞裝置的下游， 29 200838605 其剖面的直徑在下游方向^碑少 5.如申請專利範圍第1項/ 流體分離器包括一外咬（2〇)、斤述的流體分離器’其中該 以使編（2〇)的内表面和中其=中心主體（1。) 間形成一個環面。 。本體（10 )的外表面之 6·如申請專利範圍第丨 ώ π Γ 13λ ^ ^分 項所述的流體分離器，其中該 出口（ 13)包括一旋流傳遞裝

   的一部分形成主流的旋渴運動。，力i少流體分離器 請專利範圍f 6項所述的流體分離器，其中該 方疋渦傳遞裝置是由許多旋流 八" 線入口組成。 ^傳以片⑽…㈣和-切 8.如申吻專利乾圍第i項所述的流體分離器，其中外 部第二出口（6)與氣·液庫（"）連接，從此處流體進入 出口（13)形成中心流。 …9.如中請專利範圍帛8項所述的流體分離器，其中該 氣液庫（11 )可被加熱。 …10·如中請專利範圍第8項所述的流體分離器，其中該 氣液庫（11)包括分離裝置來將液體部分從氣體部分分離。 π·如申請專利範圍第8項所述的流體分離器，其中該 外部第二出口（6)與氣-液庫的圓周正切相連，以便在氣— 液庫内形成旋渦流。 12 ·如申请專利範圍第8項述的流體分離器，其中該出 口 （13)在使用時之第一壓力（ρι)，第二出口 （6)在 使用時之第二壓力（P2)下，該第一壓力低於第二壓力。 30 200838605 > 13 _如巾請專利範圍的第1項所述的流體分離器，其中 乂中。本體（10)1包括一第二入口（卜），其面向上游 方向’液流從其中進入出口（13)形成中心流。 j4.如申請專利範圍第13項所述的流體分離器，其中 口亥入口（ 1 5 )設在中心本體⑴的機頭部分。 七 •邪〒Μ專利範圍第1項所述的流體分離器，其中該 由許多輪輻支撐 *體刀離态包括-個外@ ( 20)，在其内的中心本體(10)

   由許多輪起*捲~ ^丨6.如申請專利範圍第5項所述的流體分離器，包括流 體矯正袈置，如流體矯正葉片（9，）言史置在分離器的外殼 上（20)。 17.如申請專利範圍第15項所述的流體分離器，其中 該液流經過輸送管（12)進入出〇 (13)，其進入中心本 體（1〇)經過至少一個輪輻（21)。 1 8·如申請專利範圍第1項所述的流體分離器，其中該 流體分離器用於提供一中心流，至少包括吸收介質和冷卻 介質申的一種。 19·如申請專利範圍第1項所述的流體分離器，其中該 流體包括固體顆粒。 2〇·—種分離液體混合物的方法，其使用如申請專利範 圍1 -19項中任—項所述之流體分離器。 21.如申請專利範圍第2〇項所述的方法，該方法包括： 提供一第一流體以形成主流； 提供一第二流體來形成中心流。 31 200838605

   22.如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該第二 流體至少包括吸收介質和冷卻介質中的一種。 十一、圖式： 如次頁 32