CN105477905A - 流体处理设备 - Google Patents

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Abstract

流体处理设备(10)包括具有第一和第二流体室(14,16)的流体容器(12)。流体入口(26)设定用来将待处理的流体传送到第一流体室(14)。至少一个喷嘴组件(34)布置在第一和第二流体室(14,16)之间，以提供第一流体室(14)到第二流体室(16)的流体连通，其中，所述喷嘴组件(34)适于促进气体与所述流体的混合。

Description

流体处理设备
本申请是申请日为2009年4月22日，申请号为200980124891.9，名称为“流体处理设备”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及流体处理设备，尤其但非排它的是，涉及一种用于处理自地下含烃地层所产生的水的设备。本发明也涉及一种处理流体的方法。
背景技术
自地下储液池产生的流体通常是油、水、气体的混合物，通常混有一定量的泥沙。在生产的早期阶段，流体可能是“干的”，即容纳少量水或不含有水，但是随着生产的继续，通常会产生更大量的水。在成熟领域，所产生流体的水的比例可达到90％，并可能在95％左右。储液池并不总是产生大量的泥沙，但是一旦这样的时候，泥沙产量通常随着水产量的增加而增加。从储液池产生的水以术语“采出水”表示。
采出水可喷回到地层或者可***到环境中。例如，在近海区域，水可***到海中。然而，采出水必须彻底地处理，以便在***到环境之前大体上移除所有的油迹或气体，以便满足极度严格的环境法规。
在传统的生产操作中，来自储液池的采出流体被初步处理以将可销售的油和气体从不可销售的水和沙中隔离出来。然而，分离的水通常仍然包含不可接受量的油和气体，这样一来，通常会接受二次处理，进一步将碳氢化合物的浓度减低到可接受的水平，以便于***到环境或喷回到地层中。
被称为“浮选”的过程通常用来帮助移除油和来自水的其他污染物。浮选的原理在于：气体的泡沫被引入(例如，诱导气浮选)或容纳在(例如，溶解气浮选)包含污染水的容器中，其中，气泡将更大程度或更低程度低附连到污染物，比如油滴，并将它们拽到水的表面，使大量的水不再含有污染物，而较上层的水富含污染物。在后续的讨论中，气泡所增加或产生的用来隔离污染物的每一体积的水可称为“单元”或“浮选单元”。
浮选通常作为连续的过程操作，其中，污染水连续流入单元中，并且自单元的表面层抽吸的富含污染物的水连续流出，并且来自单元的去掉污染物的水以一定速率连续地流出，以便在容器中保持大体上不变的水位。
通常，漂浮到水表面的污染物以泡沫形式得以保持(当污染物以较高的浓度存在水表面时自然地形成，或在添加到流入流体的化学制品的作用下时)。有浮力的污染物，例如油滴，可以不需要发生泡沫以将其保持在表面处。
水表面上的污染物可以通过不同的方法移除，两种最普通的方法是围堰略微设置在水表面以下，使得富含污染物的表面层优选地流过它们，或者将富含污染物的表面层扫过堰的划桨略微设置在水表面的上方。多个漂浮撇取设备也是已知的，它的优势在于能比采用的前述固定堰方法容忍操作流体水平的更宽范围的变化。
在诱导气浮选(IGF)方法中，气泡通常通过喷射器或机械混合器添加到污染水中。IGF单元必须被混合以使气泡与污染物比如油滴亲密地接触，使得它们能被污染物分离，但是该混合具有副作用，它将使泡沫更难于升到表面，并且引起水包在单元中的驻留时间发生变化。尽管单元内的平均驻留时间可由单元的体积和水的流速确定，混合意味着部分水包以比好的分离所需时间少得多的时间穿越单元，并且相反地是，部分水包可在单元中驻留的时间比平均驻留时间长得多。
在单元中混合以接触气泡和污染物的必要性减少了单元内的分离效率。因为这个理由，IGF容器是普通的水平容器，其包含多个串联的IGF单元，典型地为4个，以便增加分离的总效率。这种类型的已知IGF***的示例在US4564457，US2006/0213840，US3972815，US3647069和US5348648中示出。
然而，在一些应用中，垂直的单级单元浮选元件是已知的，其具有简单的IGF单元，该IGF单元具有单元体积，因而稍微大点的驻留时间会在典型的水平IGF元件的四个单元中发现。这种IGF配置的示例在WO2004/112936和US5,011,597中示出。
应当理解的是，IGF元件需要流体驻留在容器内足够的周期，以允许油浮选和气体的分离。然而，增加的驻留时间会直接减少可获得的最大流体处理速率。可能通过增加IGF元件的尺寸来解决这个问题，但这不是期望的，因为受传统生产环境的可用空间限制。
期望减少安装在近海平台上的装备所占据的空间，以及装备的重量，并且因为这个原因，紧凑的浮选元件在现有技术中被提出，以便以最小的设备覆盖区处理采出水。例如，现有技术文献WO02/41965公开了垂直配置的容器，其经由切向配置的流体入口接收待处理的流体。以这种方式配置流体在容器内建立了流体的转动，这就有助于油和气泡的接合以及浮选到表面。容器可引入螺旋运动的导向叶，以增强流体转动。
在WO02/41965中，容器以低压操作，以允许溶解的气体自水相逐步形成，并在临近流体入口的区域内产生气泡，以模仿IGF元件的效果。然而，如果不够体积的气体存在于流体中，那么附加气体可添加到流体中。
EP1400492也公开了一种紧凑浮选元件，其包括垂直配置的具有一个或多个剪切流体入口的容器，以促进流体转动。在EP1400492中，容器也包括剪切配置的流体/喷射气体入口。这些入口将气化的水通入容器中。
通过使用气泡来处理流体的技巧包括重叠浮选技巧，其中，待处理的流体以重叠方式穿过喷射器进入容器中。这种技巧的示例在US1311919、US1380665和US4406782中得以公开。
US4,986,903公开了一种用于从水中分离油的浮选设备。所公开的设备包括分开的气化和脱气室。气化水经由气体喷射器被引入到气化室。待气化的流体有可能在脱气室和气化室之间通过再循环管路70和气体喷射器40再循环。
本发明的目标是消除或减轻现有技术中的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种流体处理设备，其包括：流体容器；限定在流体容器内的第一和第二流体室；用来将待处理的流体传送到第一流体室的流体入口；以及至少一个喷嘴组件，其提供从第一流体室到第二流体室的流体连通，其中，所述喷嘴组件适于促进气体与所述流体混合。
该至少一个喷嘴组件可利于气体夹带入所述流体。二者择一地或另外地，该至少一个喷嘴组件可便于喷射、混合或将气体送入所述流体。然而，为了简化本发明的发明内容，气体与待处理流体的混合或者将气体送入待处理流体的通常概念一般地表示为夹带。
该设备适于处理包含多个成分的流体，其中，成分可包括任何一种液体、气体和固体以及它们的组合。例如，流体可包括水/油混合物、水/油/气混合物或类似物。
第一流体室可适于接收待处理的流体，并将该流体与夹带气体分配到第二流体室，以在该室内处理流体。第一流体室因此可限定分配室，并且第二室可限定处理室。
第二处理室可适于容纳流体的分离处理。分离处理可适于影响流体成分的分离，比如不同浓度、化学特性、相位等等的成分。有利地是，夹带入进入第二室的流体可增强流体分离。本发明处理可包括浮选分离处理。
在一个实施例中，第二流体室可适于适应分离处理，以影响矿物油和任意的气体自水中的分离，比如由地下碳氢化合物储液池所产生的水。在此配置中，气体夹带入来自第一流体室的液体可有助于油的浮选。油可被撇开或者在第二流体室内自水的表面移除。另外地，从水中释放的气体可被收集。
有利地是，提供至少一个喷嘴组件以便于气体夹带入待处理的流体可消除提供外部设备的需求，比如与现有技术配置相关的气化器、混合器、泵、压缩机等等。然而，在本发明的实施例中，可能希望使用这种外部或附加设备。此外，至少一个喷嘴组件可适于将已经混合有气体的流体连通到第二流体室。因此，流体在第二室内的驻留时间可以大体上完整地用来处理流体，例如进行流体内成分的分离。因而，这不同于现有技术的配置。在现有技术中，驻留时间必须适应足够的气体/流体混合。
流体容器可垂直地配置。该配置可有助于最小化流体处理设备的覆盖区，这在近岸应用中尤其有利。可备选地，流体容器可水平地布置。进一步备选地是，流体容器可倾斜布置。
第一和第二流体室可在容器内布置成彼此相邻。可备选地是，第一和第二室可分隔地布置在容器内。第一和第二流体室可在容器内垂直地布置。就是说，一个室可至少部分地布置在另一个室的上方。在一个实施例中，第一室可至少部分地布置在第二室一部分的上方。这就可便于流体在室之间的重力自流进料。
二者择一地或另外地，第一和第二室可水平地布置在容器内。就是说，一个室可至少部分地布置在另一个室的旁边。
设备可包括适于至少部分地分隔第一和第二室的隔板。隔板可将容器分成至少第一和第二流体室。隔板可包括板或类似物，并且可具有任何适宜的形状，比如大体上圆形、环形、方形、长方形等等。隔板可紧固到容器的内表面，例如通过焊接、法兰连接、螺栓、干涉配合等等，或者它们的任何适宜组合。隔板可形成为单一部件，或可由多个部件形成。
隔板可限定壁部或第一和第二室的一个或多个的边界。隔板限定一个或两个室的底部。隔板可限定一个或两个室的顶篷或上部区域。在本发明的一个实施例中，隔板可限定第一室的底部或第二室的顶篷。
至少一个喷嘴组件可适于延伸通过隔板。该至少一个喷嘴组件可紧固到隔板，使得隔板为至少一个喷嘴组件提供支撑。
该至少一个喷嘴组件可包括限定流体端口的第一流体管路，该端口适于允许待处理的流体从第一流体室连通到第一流体管路。流体端口可设定在第一流体室的底部区域。可备选地是，流体端口可设定在相对于第一流体室的底部区域的凸起位置。在此布置中，流体端口的凸起位置可允许喷嘴组件仅在待处理流体的预定头部存在于第一流体室时是可操作的。该布置可有助于允许优选的流速以及第一和第二室之间获得的流动范围。第一流体管路可整个容纳在容器内。可备选地，第一流体管路的至少一部分可延伸到容器的外部。
该至少一个喷嘴组件可包括第二流体管路，该第二流体管路适于允许来自气源的气体连通到喷嘴组件的至少一部分。这样，来自气源的气体可夹带入待处理的流体。
气源可包括容纳在容器内的气体，并且可包括容纳在第一和第二流体室中的一个或两个中的气体。在此配置中，第二流体管路可限定对第一和第二流体室中的一个或两个的气体充满区域开口的流体端口。气体可包括自待处理流体释放的气体。可备选地，气体可包括自外部源提供的气体。
第二流体管路可直接联接到外部气源。
第二流体管路可整个包含在容器内。可备选地，第二流体管路的至少一部分可延伸在容器的外部。
至少一个喷嘴组件可包括与第一和第二流体管路中的一个或两个流体连通的***管。***管的至少一部分可有助于经由第一流体管路传送的流体与经由第二流体管路传送的气体混合或掺合。在此布置中，***管中的紊乱和混合可将气体配置成小气泡，并使这些气泡与来自第一室的流体密切地混合。因此喷嘴组件可将流体送入第二室，该第二室包含有利的气泡分布，以便于在第二室内进行后续的流体处理。
***管可限定对第二流体室开口的流体出口，以允许气体和流体混合物***到所述第二室。***管的流体出口可适于至少部分地浸没在第二流体室内。
***管可布置成将流体排入第二室的任何区域。在一个实施例中，***管可配置成将流体排入第二室的外部区域。
***管可定向成允许流体和气体混合物以预定方向***入第二室。该布置可有助于在第二流体室内建立优选的流体运动。在一个实施例中，***管可布置成在第二室内建立旋转流动。旋转流动可相对于第二室的中心轴线建立。第二流体室内的旋转流动可助于其内的流体处理。例如，旋转流动可助于待处理流体内的气泡的优选运动、排入到第二室的***区域的流体成分的优选运动等等。旋转运动可挤压已处理流体向出口的前向混合(就是说，待处理流体的未成熟***)，并可改进驻留时间分布。
***管可相对于第二室的中心轴线倾斜地(即非平行)布置。***管可倾斜地布置成将流体排入第二室的外部区域中，有利地是在所述第二室内启动旋转流动。***管可适于以平行第二流体室的第一速度分量***流体，以及以垂直于中心轴线的第二速度分量(即与容器中心轴线相一致的圆点的圆相切)***流体。
设备可包括多个喷嘴组件。多个喷嘴组件的至少一个可类似于上述的至少一个喷嘴组件。
喷嘴组件可相对于第一流体室以环形配置。然而，可使用其他配置。例如，喷嘴组件可布置成大体上符合容器的***外形，其可能不是圆。
各喷嘴可适于在第一流体室内以大体上相同的流体头部范围操作。例如，各喷嘴组件可包括适于允许与容纳在第一流体室内的流体相连通的流体端口，其中流体端口可相对于第一流体室的底部区域以大体上相同的高度布置。因此，当第一流体室内的头部即流体水平降落在流体端口的水平之下时，所有的喷嘴将归为无效，直至足够的头部被重新建立为止。
可备选地，多个喷嘴组件的至少一个可适于在第一流体室内以不同于多个喷嘴组件的至少另一个的流体头部操作。例如，至少两个喷嘴组件可包括各自的流体端口，其适于允许与容纳在第一流体室内的流体连通，其中，流体端口可相对于第一流体室的底部区域以不同的相对高度布置。因此，在此布置中，如果第一流体室内的流体头部开始下降，例如通过入口的流速降低，喷嘴组件继而将根据各自流体端口的高度被归为无效。因此可使用该布置来维持通过喷嘴组件进入第二流体室的流体的优选速度范围。可根据第二流体室内的所需流动来选择优选速度范围。在此布置中，在整个速度范围为提供一定程度的控制可有助于在第二室内维持优选的流动模式(例如，转动的)，这就减少了通过入口到第一室的流量变化效果。
也可选择优选的速度范围以维持夹带在流体内的气体的比例以及它们的混合，而这种混合以预定值发生在***管内。
设备可选地包括置于第二室内的偏转器装置。偏转器装置可配置成最小化第二室内的流体的前向混合。偏转器装置可置于第二室的壁表面附近。偏转器装置可位于至少一个喷嘴组件的区域内。偏转器装置可配置成使附带在壁面的流体自喷嘴组件偏移。
偏转器装置可在感兴趣的区域限定连续的流体挡板。可备选地，偏转器装置可限定离散的挡板。这可允许固体颗粒以及可聚集在偏转器装置上的类似物释放。偏转器装置可包括孔或类似物。一个或多个孔可限定在偏转器装置的表面内。一个或多个孔可限定在偏转器装置的边缘表面和第二室的壁面之间。
偏转器装置可被调整为大体上垂直于第二室的壁面。偏转器装置可相对于第二室的壁面倾斜地对齐。
流体通道可设定在第一和第二室之间以允许流体在两室之间连通，优选地在两个方向上连通。流体通道可容纳在容器内。可备选地或另外地，流体通道的一部分可延伸在容器的外部。流体通道可适于允许流体在第一和第二室之间与气体连通。在一个实施例中，流体通道可适于允许流体与从第二流体室进入第一流体室的气体连通。该气体可包括自第二室内的正被处理的流体释放的气体。可备选地或另外地，气体可包括从外部源供应的气体。流体通道可备选地或另外地适于与第一和第二流体室之间的气体、固体或类似物连通。
流体通道可与容器中心地或同中心地设置。可设定单个流体通道，或者设定多个流体通道。流体通道可延伸通过分隔第一和第二室的隔板。流体通道可由自隔板的表面延伸的壁限定。在此布置中，壁可限定具有第一流体室的内壁表面的环形区域，其中所述环形区域适于接收自容器流体入口来的待处理流体。至少一个喷嘴组件可置于环形区域内。
第一流体室可包括分配器组件，该分配器组件适于接收经由流体入口进入第一室的流体。分配器组件可适于驱散引入流体的动量。分配器组件可适于将流体分散到至少一个喷嘴组件，同时最小化紊流。分配器组件可包括适于接收来自流体入口的流体的箱形结构。箱形结构可包括允许流体自所述结构连通的穿孔区域。
设备可包括一个或多个流体出口以允许处理后的流体或流体成分自容器排出。流体出口可设定在第一和第二流体室中的一个或两个内。在一个实施例中，设备可包括第一流体出口，该第一流体出口适于允许第一流体(比如液体)成分的主要部分，例如水排出。第一流体出口可置于第二室内，并可置于第二室的下部区域内。
设备可进一步包括第二流体出口，该第二流体出口适于允许第二流体(比如液体)成分的主要部分，例如油排出。第二流体出口可置于第二流体室之内，并且第二流体出口可置于第二室的上部区域内，或者可备选地或另外地置于流体室的下部区域内，并且/或者置于下部区域和上部区域之间的任何位置。
设备可进一步包括第三流体出口，该第三流体出口适于允许第三流体(比如气体)成分的主要部分，例如烃气排出。第三流体出口可置于第一流体室之内，并且可置于第一室的上部区域内。
至少一个流体出口可包括装置，该装置适于大体上消除或至少最小化流过该装置的涡流。
设备可进一步包括撇沫装置，该撇沫装置适于从正被处理的流体表面撇去成分。撇去的成分可包括油。可使用传统的撇沫装置。
第二流体室可适于从第一流体室接收流体。因此，在此布置中，整个体积的待处理流体流过第一流体室。可备选地，第二流体室可适于从另一个源接收流体。
被处理流体在第一和第二流体室之间的连通可通过至少一个喷嘴组件专有地获得。可备选地，流体连通可另外通过其他方法获得。
至少一个喷嘴组件可允许流体处理剂的添加物进入被处理的流体，该流体处理剂可包括PH中和器、凝聚剂或类似物。
至少一个喷嘴组件可包括喷射器。
该容器可包括含有第一和第二流体室的单容器。容器可包括闭合容器。可备选地，容器可包括敞口容器，例如顶部开口，使得容器的至少一部分可暴露于环境大气下。
设备可包括适于从第二流体室接收流体以用于进一步处理的第三流体室。从第二流体室到第三流体室的流体连通可经由至少一个喷嘴组件提供。
根据本发明的第二方面，提供一种处理流体的方法，所述方法包括如下的步骤：限定第一和第二流体室；将待处理的流体送入第一流体室；通过适于将所述流体与气体混合的至少一个喷嘴组件从第一流体室流出流体；并且将流体自至少一个喷嘴组件***入第二流体室，以便在第二流体室内进一步处理。
流体可在第二室内处理，并随后从该室排出，其中气体在至少一个喷嘴内与流体的混合便于或有助于在第二流体室内的后续处理。浮选处理可设定在第二流体室内。
用来执行方法的设备可设定在根据第一方面的设备内，并且操作所述设备的方法应当理解为应用到根据本发明的本发明的方法。
根据本发明的第三方面，提供了一种流体处理设备，其包括：第一流体室；第二流体室；用于将待处理流体传送入第一流体室的流体入口；以及延伸在第一和第二流体室之间的至少一个喷嘴组件，以提供第一流体室和第二流体室之间的流体连通，其中，所述喷嘴组件适于促进气体与所述流体的混合。
第一流体室和第二流体室可设定在单容器内。容器可被关闭或者可备选地可向空气敞开。可备选地，第一和第二流体室可限定在各个容器内。至少其中一个容器可被关闭。至少其中一个容器可向大气敞开。
根据本发明的第四方面，提供一种流体处理设备，其包括：适于从流体源接收待处理流体的流体处理容器；设定在流体处理容器和流体源之间的至少一个喷嘴组件，其中，来自流体源的流体适于在进入流体处理容器之前流过至少一个喷嘴组件，并且其中，至少一个喷嘴组件适于将气体与流体混合。
因此，整个体积的流体在进入流体处理容器之前与气体混合。因而，流体在流体处理容器内的驻留时间可整个用来处理流体。这和在流体处理容器内执行气体混合的现有技术装置是不同的。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于将待处理流体分布在第一流体室和第二流体室之间的喷嘴装置，所述喷嘴装置包括：第一喷嘴组件，其包括延伸在第一和第二流体室之间的第一流体管路，其中第一流体管路包括提供与第一流体室连通的第一流体端口；以及第二喷嘴组件，其包括延伸在第一和第二流体室之间的第二流体管路，其中第二流体管路包括提供与第一流体室连通的第二流体端口；其中，第一和第二流体端口相对于第一流体室的底部具有不同的高度，以便于在所述第一流体室内以不同的流体头部范围操作第一和第二喷嘴组件。
该布置从而可允许分配到第二流体室的流体的优选速度范围，而不管进入第一流体室的液体的流速。
第一和第二喷嘴组件可适于促进气体与所述流体的混合。第一和第二喷嘴组件可促进气体传送入所述流体。
第一和第二喷嘴组件的每一个都可包括进一步的流体管路，该流体管路适于允许来自气源的气体连通到各喷嘴组件的一部分。
第一和第二喷嘴组件的每一个都可包括限定到第二流体室的流体出口的***管。第一和第二喷嘴组件的***管可布置成在第二室内建立旋转流动。
应当理解的是，尽管已经描述了本发明的不同方面，涉及一个方面的特征可应用到一个或多个其他方面。
附图说明
本发明的完整而能够实施的公开，包括对本领域技术人员的最佳模式，在说明书的剩余部分尤其得到提出，包括参考附图，其中：
现在将参考附加图形描述的示例描述本发明的这些和其他方面，其中：
图1是根据本发明实施例的流体处理设备的纵向横截面试图；
图2是上室区域内的设备的横向横截面试图；
图3是图1所示的设备的入口区域的放大试图；
图4是图1的设备内的预期流动模式的图形表示；
图5是根据本发明一个实施例的喷嘴组件的横截面视图，该喷嘴组件适于用在图1的设备中；
图6是根据本发明备选实施例的喷嘴组件的横截面视图，该喷嘴组件适于用在图1的设备中；以及
图7是根据本发明备选实施例的流体处理设备的图形表示。
具体实施方式
首先参考图形中的图1和图2，其中示出了根据本发明实施例的流体处理设备的横截面视图，其一般地以参考数字10表示。设备10在图1中以纵向横截面表示，在图2中以横向横截面表示。流体处理设备10可用于多个应用中。然而，在本实施例中，设备10用来处理自包括油和气的地下储液池产生的水。如下文进一步所描述的那样，设备10适于通过浮选隔离将油和气自采出水分离。设备10因而可被描述为紧凑浮选元件(CFU)。
设备10包括垂直布置的大体上圆柱形容器，其限定第一或上流体室14和第二或下流体室16。上和下流体室被紧固到容器12的内壁表面的隔板18所隔开。隔板限定上室14的底部以及下室16的顶篷。
流体通道20延伸在上和下室14、16之间，并由自隔板18直立的壁部22限定。壁部22与容器12的内壁表面一起在上室14内限定大体上环形的区域或通道24。如下文进一步详细讨论的那样，流体通道20允许气体在上和下室14、16之间连通。
流体入口形成在容器12的侧壁内，并在使用中将待处理的采出水送入上流体室14，并且尤其是环形区域24。分配器组件28设定在上室14内并布置成接收经由入口24进入的采出水。在图2中并在图3的放大视图中最清楚地显示的分配器组件28具有由隔板18、壁部22、容器12的内壁部、多孔侧板30和实心盖(仅在图3中示出)所限定的箱的形式。因而，经由入口26进入上室14的采出水将首先容纳到分配器组件28，然后通过多孔侧板30分配到圆形区域24。分配器组件28用来驱散引入采出水的动量，并以最小的扰动将这些分配到环形区域4，防止或最小化水通过通道20疏忽喷洒或泄漏到下室16的风险。
设备10进一步包括多个喷嘴组件或喷射器34，该喷嘴器34为来自上室14的环形区域24的采出水到下室16提供流体连通。因而，上室14经由流体入口26接收采出水，并继而通过喷嘴组件34将其分配到下室16。采出水然后在下室16内经受浮选处理。因此，上流体室14可限定分配室，并且下流体室可限定处理室。
各喷嘴组件34便于气体夹带入流过喷嘴组件的采出水。气体自上室14的头部区域36夹带入，并且各喷嘴组件34内的紊乱和混合将夹带气配置成小气泡，并使这些气泡在采出水***到下室16之前与采出水密切地配合。因而，喷嘴组件34将采出水以有利得气泡分布送入下室16，以便后续的流体处理。这是由其有利的，因为水在下室16内的后续驻留时间可专有地使用，以便于浮选处理以及将油和气体自水中分离。这和现有技术的装置明显不同，在现有技术装置中，气体的混合发生在浮选室内，因而驻留时间必须适应气体混合和浮选分离。
喷嘴组件34的形式将在下文进行更详细的讨论。
一旦采出水进入下室16，水和油将自然地开始分离，油趋于漂浮到水的表面。气泡在采出水内的良好分布增强了该分离效果，因为气泡粘附到水内的油滴，并有助于油的接合和浮选。一旦到达水的表面，气泡将释放到下室16的上部区域90，并且随后通过通道20流入上室14的头部区域36。因此，自采出水释放的气体可补充头部区域36，以维持足够体积的气体，以通过喷嘴34夹带入引入的采出水中。
设备10进一步包括第一出口38，其形成在下室16的下部区域内并适于促进处理水的排放。挡板40和防涡器42也存在于下室16的下部区域内，并适于防止气泡与处理水一起***通过第一出口38。如图1所示，挡板40同中心地置于容器12上，并且具有大约为容器12的内直径的80％至95％的直径。
撇沫设备44设定在下室16的上部区域内，并适于从水的表面撇开油。撇沫油通过管46排出，并最终通过形成在容器的侧面内的隔板18之上的第二出口48排出。容器12被有利地维持在略微大于大气压力的压力值，以驱动撇沫油向上地通过管46，朝向第二出口48。油然后可按需求进行收集和处理。在备选配置中，管46可自撇沫设备44向下地延伸，并通过容器12的下部区域内的出口***，例如从挡板40下的底部区域排出。
撇沫设备44是自平衡的，使得上部撇沫区域50被保持在相对于下室16内的水面/油面的预定位置，以保持油的有效撇沫。
第三出口52设定在上室14的上部区域内，并允许头部区域36内的气体自容器12排出。气体可被收集、闪烧、再循环等等。出口52也可起入口作用，以允许气体供应到容器12。
在本实施例中，喷嘴34包括***管54，该***管54部分地浸没在下室16内的采出水内，并以共用方向布置，以相对于容器12向下滴并周向地排出采出水。该布置影响水在下室16内的转动，这就有利地助于其内的流体处理，在流体内提供优选的气泡运动，并将油漂浮到撇沫设备44。同样，采出水的转动助于防止水穿过下室16，而不会允许用于气泡和油滴的足够时间，以从水中分离。
以环形挡板55形式存在的偏转器装置可在喷嘴组件34的***管54下的区域内任意地紧固在下室16的壁上或与下室16的壁一体形成。在使用中，挡板55使流体的向下速度分量最小化，以助于流体的前向混合最小化。
尽管未能示出，挡板55包括多个布置成允许任何固体物质(可聚集在挡板的上表面)释放的孔。
现在参考图形中的图4，该图示出了容器12内的预期流动模式的图形表示。示出在图2中的容器12的左手侧图示了预期的水二次流样式，并且右手侧示出了下室16内的预期气泡轨迹。应当理解的是，为了清楚，在图4中没有描述流体绕容器12的纵向轴线的主旋转运动。此外，图1所示的可选择性环形挡板55在图4中未被示出。
横向循环回路60(回路1)由自喷嘴组件34排出的快速升到表面的大气泡62驱动。循环回路60确信液体表面上的流动朝向撇沫组件44，使得分离的油64可在此方向上携带。纵向循环回路66(回路2)由挡板40上的液体边界层68内的内向流动驱动。循环回路66捕获小气泡70(在主要的水流之外具有向下的轨迹)，并将小气泡拥向中心，然后向上地朝向表面以被循环回路60捕获。因而，小气泡70必须穿过循环回路60，以最终到达表面，和/或结合到更大的气泡。
喷嘴组件34形状的详细描述将参考图5进行描述，其中，喷嘴组件34示出了截面视图。组件34包括第一流体管路72，该管路72向上延伸并限定流体入口端口74。第一管路的较低末端紧固到倾斜的***管54。第一流体端口74允许环形区域24内的采出水(见图1)流入第一管路72，从而进入***管54。凸缘78紧固到第一流体管路72并允许喷嘴组件34紧固到分隔上、下室14、16的隔板18(见图1)。
组件34也包括延伸通过第一流体管路72的第二流体管路80。第二流体管路80限定向头部区域36敞开的上流体端口82(见图1)。第二管路80的较低末端在***管54的区域内是敞开的。
因此在使用中，流过第一流体管路72的水将使气体从头部区域36从第二流体管路80夹带入，并继而在***管54内混合，从而在通过出口48排入下室16之前建立好的气泡分布。
第一流体管路72的流体端口74的高度将指示环形区域24内的流体头部，这是喷嘴组件34操作所需要的。该可操作的头部可以变化，并通过紧固到或与第一流体管路72一体形成的所需长度的延伸管86的提供而被预选择。例如，喷嘴组件34的可操作头部可在400-500毫米的区域内。
在本发明的一个实施例中，可操作的头部可对于所有设定在设备内的喷嘴组件34是等同的。然而，在备选实施例中，通过在不同的高度上布置各自的流体端口74，一个或多个喷嘴组件34可具有不同的操作头部。因而，在此布置中，如果上室14的环形区域24内的流体头部或水平开始下降，例如因通过入口26的流速减低而引起的，喷嘴组件34继而将根据各自的流体端口74的高度而归为无效，直至穿过减少数目的操作喷嘴组件34进入第二室16的流动匹配自入口26进入环形区域24的流动为止。从而，该配置可用来维持***流体(通过***管54的出口84进入第二流体室16)的优选速度范围。优选的速度范围可根据第二流体室16内的所需流动而进行选择。例如，流体***速度的范围可必需要建立和维持下室内的转动流动。也可选择优选的速度范围以维持夹带在流体内的气体的比例，并且维持优选值内的发生在***管内的流体和气体的混合。
可用于图1中首先所示的设备10的喷嘴组件34a的备选实施例在图6中示出，现在参考图6。图6的组件34a类似于图5中的组件34，如此一来，相同的部件共享相同的参考数字，但后面跟着字母“a”。如所注意的，喷嘴组件34a类似于组件34，因此包括限定流体端口74a的第一流体管路72a和限定流体端口82a的第二流体管路80a。然而，在此实施例中，第二流体管路80a的流体端口82a向下室16的头部区域90内敞开(见图1)。因而，来自头部区域90的气体可在经由出口84a排入下室16之前由***管54a内的采出水夹带并与其混合。尽管未被示出，喷嘴组件34a可包括延伸管，其类似于图5所示示例的管86。
根据本发明的备选实施例的流体处理设备将参考图7进行描述。一般地以参考数字110表示的流体处理设备类似于图1中首次显示的设备10，同样地，相同的特征共享相同的参考数字，并增加100。
因而设备110包括容器112，在这种情况下，容器112是水平布置的。由隔板118隔离的第一和第二流体室114、116被限定在容器12内。流体通道120设定在第一和第二流体室114、116之间，以允许气体在它们之间的通过。流体入口126将采出水送入第一室114，并且多个喷嘴组件134设定用来允许来自第一室114的采出水连通，并送入第二室116。喷嘴组件134便于气体在第一室114的头部区域136内或第二室116的头部区域90内夹带入采出水中。因而，该布置在采出水被排入第二室116之前在采出水内提供气泡的良好混合和分布。
采出水然后可在第二室116内驻留一段时间，使得水内的气体和油可漂浮到水的表面，同时水以大体上左-到-右的方向移动。穿孔挡板92，优选地至少两个，设定在第二室116内，以抑制水的逆向混合。
明显减少了气体和油含量的处理水可经由第一出口138排出。漂浮油可通过撇沫组件144自水的表面撇开，并随后经由第二出口148排出。自水中释放的气体可经由第三出口152排出。
应当理解的是，本文所描述的实施例是示例性的，并且可在不脱离本发明范围的情况下做出不同的改进。例如，上述的本发明的特征可用于在单独的容器中设定第一和第二室的情况。在此布置中，通过将待处理的水穿过喷嘴组件，以便在水排入第二流体室用于处理之前在水内获得好的混合和气泡分布，仍然可获得本发明的好处。在其他实施例中，第一室可无需流体，并且自源头来的流体可直接供应到至少一个喷嘴组件，以便被排入流体处理室。
此外，在所描述的实施例中，不同的管路和通道设定并位于容器的内部。然而，这种管路和通道可整个或至少部分地在容器内延伸。
另外，设备可包括第三流体室，该第三流体室适于从第二流体室接收流体，以便进一步的处理。从第二流体室到第三流体室的流体连通可经由至少一个喷嘴组件提供。
此外，被待处理的流体夹带的气体可由外部源提供。
容器可向大气敞开。
尽管喷嘴组件布置成将气体夹带入被处理的流体，在备选实施例中，喷嘴组件的至少一个可适于允许气体喷射到或传送到待处理的流体中。

Claims (32)

1.一种流体处理设备，包括：
流体容器；
限定在流体容器内的第一和第二流体室；
用来将待处理的流体传送到第一流体室的流体入口；以及
至少一个喷嘴组件，其提供第一流体室到第二流体室的流体连通，其特征在于，所述喷嘴组件适于促进气体与所述流体混合。
2.根据权利要求1所述的流体处理设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴组件利于气体夹带入所述流体。
3.根据权利要求1或2所述的流体处理设备，其特征在于，第二流体室可适于容纳其内的流体的分离处理。
4.根据权利要求1、2或3所述的流体处理设备，进一步包括适于至少部分地分隔第一流体室和第二流体室的隔板。
5.根据权利要求4所述的流体处理设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴组件适于延伸通过隔板。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴组件包括限定流体端口的第一流体管路，该流体端口适于允许待处理的流体从第一流体室连通到第一流体管路。
7.根据权利要求6所述的流体处理设备，其特征在于，所述流体端口设定在相对于第一流体室的底部区域的凸起位置。
8.根据权利要求6或7所述的流体处理设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴组件包括第二流体管路，该第二流体管路适于允许来自气源的气体连通到喷嘴组件的一部分。
9.根据权利要求8所述的流体处理设备，其特征在于，所述气源包括容纳在容器内的气体。
10.根据权利要求8或9所述的流体处理设备，其特征在于，所述气源包括自待处理流体释放的气体。
11.根据权利要求8或9或10所述的流体处理设备，其特征在于，所述气源包括自容器的外部提供的气体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴组件包括***管，该***管限定向第二流体室开口的流体出口开口。
13.根据权利要求12所述的流体处理设备，其特征在于，所述***管可配置成在第二室内建立旋转流动。
14.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，包括多个喷嘴组件。
15.根据权利要求14所述的流体处理设备，其特征在于，所述多个喷嘴组件的至少一个可适于在第一流体室内以不同于多个喷嘴组件的至少另一个的流体头部操作。
16.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，进一步包括第一和第二室之间的流体通道，以允许流体在两室之间连通。
17.根据权利要求16所述的流体处理设备，其特征在于，所述流体通道适于允许气体从第二流体室进入第一流体室的流体连通。
18.根据权利要求16或17所述的流体处理设备，其特征在于，所述流体通道延伸通过分隔第一和第二室的隔板。
19.根据权利要求18所述的流体处理设备，其特征在于，所述流体通道由自隔板的表面延伸的壁限定。
20.根据权利要求19所述的流体处理设备，其特征在于，所述壁限定第一室的壁部。
21.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，进一步包括分配器组件，该分配器组件适于接收经由流体入口进入第一室的流体。
22.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，进一步包括一个或多个流体出口，以允许处理后的流体或流体成分自容器排出。
23.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，其特征在于，所述第二流体室适于仅从第一流体室接收流体。
24.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，其特征在于，被处理流体在第一和第二流体室之间的连通可通过至少一个喷嘴组件专有地获得。
25.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理设备，进一步包括置于第二室内的偏转器装置，以便助于最小化被处理流体的前向混合。
26.一种处理流体的方法，所述方法包括如下的步骤：
限定第一和第二流体室；
将待处理的流体送入第一流体室；
通过适于将所述流体与气体混合的至少一个喷嘴组件从第一流体室流出流体；以及
将流体自至少一个喷嘴组件排入第二流体室，以便在第二流体室内进行进一步的处理。
27.一种用于将待处理流体分布在第一流体室和第二流体室之间的喷嘴装置，所述喷嘴装置包括：
第一喷嘴组件，其包括延伸在第一和第二流体室之间的第一流体管路，其中第一流体管路包括提供与第一流体室连通的第一流体端口；以及
第二喷嘴组件，其包括延伸在第一和第二流体室之间的第二流体管路，其中第二流体管路包括提供与第一流体室连通的第二流体端口；
其特征在于，第一和第二流体端口相对于第一流体室的底部具有不同的高度，以便于在所述第一流体室内以不同的流体头部范围操作第一和第二喷嘴组件。
28.根据权利要求27所述的喷嘴装置，其特征在于，所述第一和第二喷嘴组件适于促进气体与所述流体的混合。
29.根据权利要求27所述的喷嘴装置，其特征在于，所述第一和第二喷嘴组件促进气体夹带入所述流体。
30.根据权利要求26至28中任一项所述的喷嘴装置，其特征在于，所述第一和第二喷嘴组件中的每一个都包括进一步的流体管路，该流体管路适于允许来自气源的气体连通到相应喷嘴组件的一部分。
31.根据权利要求26至29中任一项所述的喷嘴装置，其特征在于，所述第一和第二喷嘴组件的每一个都包括限定到第二流体室的流体出口的***管。
32.根据权利要求30所述的喷嘴装置，其特征在于，所述第一和第二喷嘴组件的***管配置成在第二室内建立旋转流动。
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