[發明專利]高效分相器

有效

• 申請號: 201080069306.2
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN103124587A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: M·R·阿卡迪姆
• 申請（專利權）人: FMC科技有限合伙公司
• 主分類號: B01D45/16
• 分類號: B01D45/16;B04C3/06;B04C5/107;B04C5/181
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明涉及一種用于將諸如石油和天然氣的混合物的多相流體分離成其重相組分和輕相組分的設備。特別地，本發明涉及一種分相器，所述分相器包括芯部穩定器，所述芯部穩定器用于在多相流體流中發生波動的情況下阻止輕相通過重相出口離開。

背景技術

在烴生產工業中使用分相器以將多相流體流分離成其不同的餾分或相。例如，分相器通常用于將采自烴井的生產流體分成石油和天然氣的單獨分離流，以便能夠單獨運送和處理這些組分。這些分相器通過旋轉多相流體以產生離心力的方式來運轉，所述離心力導致重相向流體流的徑向外部區域移動，并導致輕相在流體流的徑向內部區域中形成芯部。

在先前技術的分相器中，多相流體流中的流動波動可能會導致輕相芯部變得不穩定。這種不穩定性在輕相芯部的遠端附近尤為嚴重，并且能夠導致不理想的大量輕相通過重相出口離開分相器。結果，極大地降低了分相器的分離效率。

發明內容

通過提供一種用于將多相流體分離成相對輕相和相對重相的設備來克服先前技術中存在的這些和其它限制，所述設備包括分離器管，所述分離器管包括：流體入口，多相流體通過所述流體入口進入設備；重相出口，重相通過所述重相出口離開設備；和內徑表面，所述內徑表面限定了流動孔，所述流動孔在流體入口和重相出口之間延伸；渦旋元件，所述渦旋元件定位在流體入口下游處的流動孔中，并且致使多相流體旋轉并使重相與輕相分離，所述輕相形成細長的芯部，所述細長的芯部在重相的徑向內側從渦旋元件近側朝向重相出口軸向延伸通過流動孔；排放通道，輕相通過所述排放通道離開設備，所述排放通道流體連接到流動孔的徑向內區域；和芯部穩定器，所述芯部穩定器定位在渦旋元件和重相出口之間的流動孔中并且所述芯部穩定器結合輕相芯部的遠端，從而阻止輕相通過重相出口離開設備。

根據本發明的一個實施例，芯部穩定器包括圓筒形本體，所述圓筒形本體同軸地定位在分離器管內并且包括腔室，所述腔室包括上游開口、下游端部和內表面，所述內表面從上游開口至下游端部徑向向內收縮。內表面可以從上游開口至下游端部大體線性地收縮。例如，內表面可以以介于約15°和約45°之間的角度收縮。更加優選地，內表面可以以約25°和約35°之間的角度收縮。

在本發明的這個實施例中，本體可以包括介于分離器管的內徑的約65%和約85%之間的外徑。另外，上游開口可以包括介于分離器管的內徑的約50%和約70%之間的直徑。而且，腔室可以包括從上游開口至下游端部的軸向長度，所述軸向長度介于上游開口的直徑的約100%和約150%之間。而且，渦旋元件的下游端部和腔室的上游開口之間的軸向距離介于分離器管的內徑的約4倍和約5倍之間。

根據本發明的另一個實施例，可以通過支撐環將本體支撐在分離器管中，所述支撐環包括多個軸向孔，重相流動通過所述軸向孔?？商娲?，多個徑向翅片可以將本體支撐在分離器管中，所述徑向翅片在本體和分離器管之間延伸。

根據本發明的又一個實施例，排放通道可以軸向延伸通過渦旋元件，并且包括位于渦旋元件的下游端部中的排放口。

根據本發明的替代性實施例，設備包括排放體，所述排放體同軸地定位在分離器管中，并且包括：圓筒形部分；圓錐形部分，所述圓錐形部分包括基部，所述基部附接到圓筒形部分的上游端部或者與所述上游端部成一整體；和徑向肩部，所述徑向肩部形成在圓錐形部分和圓筒形部分之間，其中，芯部穩定器包括徑向肩部。

在本發明的這個實施例中，圓筒形部分可以包括介于分離器管的內徑的約70%和約90%之間的外徑。另外，徑向肩部可以包括介于圓筒形部分的外徑的約6%和約18%之間的半徑。而且，徑向肩部可以包括介于圓錐形部分的基部的外徑的約10%和約22%之間的半徑。此外，渦旋元件的下游端部和徑向肩部之間的軸向距離可以介于分離器管的內徑的約4倍和約5倍之間。

根據本發明的再一個實施例，排放通道軸向延伸通過排放體并且包括位于圓錐形部分的上游端部中的排放口。在這個實施例中，渦旋元件的下游端部和排放口之間的軸向距離可以介于分離器管的內徑的約2倍和約3倍之間。另外，圓錐形部分的軸向長度可以介于分離器管的內徑的約2倍和約3倍之間。

因此，本發明提供了一種芯部穩定器，所述芯部穩定器結合輕相芯部的遠端，并且阻止輕相通過重相出口離開分離器管，即使在流動通過流體入口的多相流體發生波動的情況下也是如此。結果，大大提高了分相器的分離效率。

參照附圖，從以下詳細描述中本發明的這些和其它目的和優勢將變得顯而易見。在附圖中，相同的附圖標記可以用于表示多種實施例中相似的部件。