DE1619836B1

DE1619836B1 - Vorrichtung zum Scheiden von Flüssigkeits-Gas-Gemischen

Info

Publication number: DE1619836B1
Application number: DE1967B0091341
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Mcminn
Original assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Current assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Priority date: 1966-03-03
Filing date: 1967-02-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: AT282785B; FR1516392A; BE694720A; US3385031A; GB1127886A; NL154672B; NL6702539A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Scheiden von Flüssigkeits-Gas-Gemischen, insbesondere von Wasser, Erdöl und Gasen, in ihre einzelnen Be- ' standteile mit einem langgestreckten, im wesentlichen horizontalen Behälter mit einem Strömungsejnlaß und in axialem Abstand von diesem angeordneten -Auslässen für Flüssigkeiten und Gase und mit einer Mehrzahl von in dem Behälter in Längsrichtung axial zwischen Einlaß und Auslässen angeordneten Platten.

Der horizontale Typ von Gas-Flüssigkeits-Scheidem wird seit längerer Zeit zum Trennen der gasförmigen Phase von der flüssigen Phase in.Rohölströmen verwendet. Diese Scheider weisen im allgemeinen im Inneren eines Behälters flache Niederschlagsplatten der einen oder anderen Form auf, au denen von einem Gasstrom mitgeführte Flüssigkeitsteilchen und von einem Flüssigkeitsstrom mitgeführte Gasteilchen sich niederschlagen, wodurch die Trennung erreicht wird.

Scheider dieser Art sind zwar wirksam für den Zweck der Phasentrennung, sie haben aber keine ausreichende Festigkeit in den Plattenabschnitten. Meistens sind die Niederschlagsplatten relativ lang und bestehen aus dünnem Material, um bei einem bestimmten Behälterdurchmesser eine möglichst große Strömungsfläche zu erhalten. Wegen Durchbiegens einzelner Platten wird die Arbeitsweise dieser Scheider beeinträchtigt, da sie im allgemeinen nur mit ihren Enden am Behälter befestigt sind. Auch neigea die Platten dazu, sich gegeneinander während der Handhabung vor der Installation zu verschieben.

Wenn der Erdölstrom einen hohen Anteil an schwerem Paraffin oder hoehschmelzenden Substanzen hat, sammeln sich diese Substanzen an den Niederschlagsplatten, bis ein solcher Belag auf den -Platt.35 ten erreicht ist, daß eine Reinigung des Scheiders erforderlich wird. In einem solchen Fall muß der Scheider abgesperrt und mittels Dampf oder in anderer Weise gereinigt werden, um die angesammelten Substanzen zu entfernen. Während der Reinigungsoperation rinnt das Paraffin, oder andere zusammengebackene Substanzen der Schwerkraft folgend von den Platten ab, wobei an den Platten längs der $$* hälterwandung ausgebildete Dränagekanäle verstopft werden, wodurch die Reinigungsoperation sehr erschwert wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, daß die Platten wenigstens teilzylindrisch geformt und im Abstand voneinander konzentrisch zueinander angeordnet sind, wodurch ringf örmige Strömungskanäle zwischen den Platten gebildet sind, und daß Halter zur Befestigung der Platten in dem Behälter sowie ein Ablauf im untersten Bereich jeder Platte vorgesehen sind.

Durch die wenigstens teilzylindrische Ausbildung der Platten wird eine größere Steifigkeit der Platten erreicht, so daß ein Durchbiegen oder Ausbeugen vermieden wird. Ferner können die Platten außerhalb des Behälters gruppenweise vormontiert und dann mittels der Träger in den Behälter eingesetzt und am Behälter befestigt werden.

Wenn die Platten vollzylindrisch sind, wird jeglicher Schaum in dem Einlaß-Strom gebrochen. Wenn der Einlaß-Strom voneinander zu trennende Gase und Flüssigkeiten sowie hocnschmelzende Materia- 6s lien aber wenig Schaum enthält, können die Platten halbzylindrisch ausgebildet und im oberen Teil des Behälters angebracht sein.

Wenn der Einlaß-Strom jedoch nur einen normalen Gasanteil, aber "wenigstens zwei unmischbare flüssige Phasen wfe 01 Uftd Wasser enthält, die voneinander zu trentietj, skid, sind die Platten vorzugsweise annähernd halbzylindrisch ausgebildet und im unteren Teil des Behälters angeordnet und befestigt und haben einen Abfluß an ihrem unteren Teil, wodurch das Niederschlagen und Trennen der mitgeführten unmischbaren Flüssigkeitsteilchen in getrennte Flüssigkeitsphase bewirkt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dej Beschreibung von Ausführungsbeispielen an, Hand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Behälterwandung teilweise ausgebrochen ist, um das Innere zu zeigen;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 in

g;

Fig. 3 zeigt in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel;

F i g. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist in gleicher Weise eine dritte Ausführungsformund

Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 5.

Der als Ganzes mit 10 bezeichnete Scheider nach dem Fig. 1 und 2 weist einen zylindrischen, horizontalen Behälter 12 mit einem Einlaß 14 an einem Ende" auf. Im Bereich des Einlasses 14 ist eine Prallplatte 16 angeordnet und unterhalb des Einlasses im Zentrum des Behälters ist eine horizontale Dispersions-Leitfläche 18 angeordnet.

Innerhalb des Behälters sind drei Gruppen von glatten Platten 20 in Längsrichtung des Behälters und konzentrisch zueinander zu diesem angeordnet, wodurch ringförmige Strömungswege 22 zwischen den Platten gebildet sind.

An dem dem Einsatz 14 gegenüberliegenden Ende des Scheiders sind ein Auslaßrohr 24 für die flüssige Phase und ein Auslaßrohr 26 für die gasförmige Phase vorgesehen. Am Ausläßende ist eine perforierte Prallplatte 28 am unteren Teil des Separators vorgesehen, um die Strömung der Flüssigkeit zu beruhigen, so daß herkömmliche Flüssigkeitsstands-Kontrolleinrichtungen zur Steuerung der Arbeitsweise des Scheiders verwendbar sind.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Platten von Trägern30 gehalten, welche an die Enden der Platten angeschweißt und innerhalb des Behälters 12 befestigt sind. Die Platten 20 können aus jedem passenden Material gebildet sein, welches für die Niederschlagswirkung glatt ist und eine passende Dicke aufweist, um eine für das zu behandelnde Flüssigkeitsvolumen ausreichende- Anzahl von Platten unterzubringen. Durch Verwendung von mehreren Gruppen von Platten kann das Gewicht jeder Plattengruppe zwecks Erleichterung der Handhabung herabgesetzt werden.

Am untersten Teil jeder Platte ist ein Dränagekanal in Form einer oder mehrerer länglicher Öffnungen ausgebildet, um einen durchgehenden, senkrechten Kanal 32 zu bilden, durch welchen angesammelte Flüssigkeit zum Boden des Behälters abfließen kann.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform eines Scheiders 10 ähnelt der Ausführungsform nach Fig. 1, im Unterschied zu dieser sind die Gruppen von Platten 34 jedoch von annähernd halb-

zylindrischer Konfiguration, die übereinstimmen mit und angeordnet sind im oberen Teil des Behälters 12. Horizontale Leitbleche 36 sind unterteilt bzw. im Abstand angeordnet und längs der unteren Kanten der Platten und der inneren Wandung des Behälters 12 vorgesehen, um die gasförmige und die flüssige -Phase getrennt voneinander zu halten. Quer im unteren Behälterteil kann eine Staüplatte38 zum Beruhigen des Flüssigkeitsspiegels zwecks Hüssigkeitsstand'Steuerung vorgesehen sein. Eine Abzugsleitung 40 für die Flüssigkeit verläuft durch eine Öffnung 42 in der Stauplatte 38 hindurch, um Flüssigkeit aus dem Scheider abzuziehen. Sich an den Platten 34 niederschlagende Flüssigkeit tropft der Schwerkraft folgend auf die Leitbleche 36 und fließt von diesen zwischen den einzelnen Leitblechen auf den Boden des Be- ■-. hälters.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen Fi g. 5 und 6, bei dem halbzylindrische Platten 44 im unte-— ren Teil des Behälters 12 angebracht sind. Wiederum sind horizontale Bleche 36 zum Halten der Platten 44 und zur Aufrechterhaltung der Trennung von Flüssigkeit und Gas angeordnet. Wie die Fig. 6 zeigt, haben die halbzylindrischen Platten 44 je einen länglichen Dränagekanal, wodurch ein durchgehender vertikaler Kanal 32 gebildet ist.

Im Betrieb eines Scheiders nach den Fig. 1 und 2 tritt ein Gas und Flüssigkeiten enthaltender Rohölstrom durch das Einlaßrohr 14 in den Scheider 10 ein. Schwere Flüssigkeitsmassen prallen von der Platte 16 ab und fallen auf den Boden des Behälters. Die Strömung fließt dann längs der Strömungskanäle 22, wobei schwerere Flüssigkeitsteilchen absinken und das leichtere Flüssigkeitspartikel mitführende Gas in Kontakt mit den Platten 20 und der inneren Behälterwandung kommt, wobei sich die Flüssigkeitsteilchen niederschlagen. Die Länge und Anzahl der Platten in dem Scheider sind so gewählt, daß während der Durchflußzeit eine wirksame Entfernung der flüssigen Partikel aus dem Gasstrom stattfindet. An den Platten 20 gesammelte Flüssigkeit fließt der Schwerkraft folgend dem Kanal 32 zu und von diesem auf den Boden des Scheiders, wo. die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslaß abgezogen werden kann.

Die vollzylindrischen Platten gemäß Fig. 1 und 2 sind besonders geeignet für die Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen in einem Rohölstrom mit schweren Paraffinen oder hoch schmelzenden Rohölprodukten, wobei der Rohölstrom in dem Behälter zur Schaumbildung neigt. Die Platten 20 erstrecken sich in dem unteren Teil des Behälters 12 und brechen somit jeglichen Schaum. Wenn sich an den Platten 20 Material ansetzt, können sie wirksam und schnell durch Hindurchleiten von Dampf oder einer anderen Reinigungssubstanz durch den Scheider gereinigt werden, wobei das angesetzte Material entfernt und fortgewaschen wird. Der Dampf tritt dabei in jeden ringförmigen Strömungskanal 22 ein und schmilzt das abgesetzte Material, welches sodann längs der Platten in den Kanal 32 fließt, wo es dann als Flüssigkeit abgezogen werden kann.

Wenn der Rohölstrom voneinander zu scheidende Gase und Flüssigkeiten und schwere Paraffine oder hochschmelzende Substanzen jedoch wenig Schaum enthält, kann vorteilhaft die Ausbildung nach den F i g. 3 und 4 verwendet werden. Die halbzylindrischen Plätten 34 arbeiten ähnlich wie die Platten gemäß den Fig. 1 und 2, sie brechen jedoch keinen in dem Ström vorhandenen Schaum,

Wenn der Rohölstrom nur einen normalen Gasgehalt, aber wenigstens zwei unmischbare, voneinander zu trennende Flüssigkeiten wie Öl und Wasser enthält, kann die Ausführung nach den F i g. 5 und 6 mit bemerkenswertem Erfolg verwendet werden, selbst wenn der Rohölstrom schwere Paraffine oder hochschmelzende Substanzen enthält. Das Gas in dem Rohölstrom fließt längs des oberen Teiles des Scheiderbehälters 12 und wird durch den Gasauslaß 26 abgezogen,

Wenn die zwei flüssigen Phasen als Öl oder Petroleum und Wasser vorliegen, ist das Öl in einer Vielzahl von Tropfen in dem Wasser dispergiert, während das Öl oder Petroleum eine Vielzahl von Wassertröpfchen enthält. Beim Durchströmen der Kanäle 22 kommen die Wassertröpfchen in dem Öl in Kontakt mit .den Platten 44, schlagen sich an diesen nieder und werden schwer genug, um durch den Dränagekanal 32 hindurch nach unten in die Wasserphase zu tropfen. In gleicher Weise schlagen sich die Öltröpfchen nieder, erhalten genug Auftrieb oder gewinnen genug Oberflächenspannung, um längs der Platten 44 nach oben in die Ölphase zu steigen. Der Flüssigkeitsauslaßrohrstutzen 24 kann höheneinstellbar sein, um wahlweise Wasser oder Öl abzuziehen, oder es kann ein zusätzlicher Flüssigkeitsauslaß vorgesehen sein, um gleichzeitig beide flüssige Phasen abzuziehen.

Die horizontalen Leitbleche 36 gemäß Fig. 3 und 6 halten die Trennung der flüssigen und gasförmigen Phasen aufrecht und verhindern ein Mitreißen oder Wiedermitreißen von Flüssigkeit in die gasförmige Phase. ' -,

Der Behälter 12 kann vollzylindrische Platten, teilzylindrische Platten oder irgendeine Kombination dieser Ausbildungen haben, um eine wirksame Trennung des jeweiligen Rohölstromes in seine verschiedenen Phasen zu erreichen. Ferner kann die Dicke, Länge, der Durchmesser und die Anzahl der für den jeweiligen Scheider erforderlichen Niederschlagsplatten zur Erreichung einer wirksamen Trennung gemäß dem jeweiligen Rohölstrom gewählt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Scheiden von Flüssigkeits-Gas-Gemischen, insbesondere von Wasser, Erdöl und Gasen, in ihre einzelnen Bestandteile mit einem langgestreckten, im wesentlichen horizontalen Behälter mit einem Strömungseinlaß und in axialem Abstand von diesem angeordneten Auslassen für Flüssigkeiten und Gase und mit einer Mehrzahl von in dem Behälter in Längsrichtung axial zwischen Einlaß und Auslässen angeordneten Platten, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (20, 34, 44) wenigstens teilzylindrisch geformt und im Abstand voneinander konzentrisch zueinander angeordnet sind, wodurch ringförmige Strömungskanäle zwischen den Platten gebildet sind, und daß Halter (30) zur Befestigung der Platten in dem Behälter (12) sowie ein Ablauf (32) im untersten Bereich jeder Platte (20,34, 44) vorgesehen sind.

2. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (20) vollzylindrisch aus-

gebildet sind und daß der Ablauf (32) im unteren Teil jeder Platte wenigstens eine Öffnung aufweist.

3. Scheider nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (44) im wesentlichen halbzylindrisch ausgebildet sind und im unteren Teil des Behälters konzentrisch zu diesem angebracht sind, wobei der Ablauf (32) im untersten Teil jeder Platte wenigstens eine Öffnung aufweist.

4. Scheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (32) in Form eines Längsschlitzes längs jeder Platte (20,44) ausgebildet ist.

5. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (34) bei im wesent-

liehen halbzylindrischer Form im oberen Teil des Behälters konzentrisch in diesem angeordnet sind, wobei der Ablauf (32) von dem Raum zwischen den unteren Kanten der Platten gebildet ist.

6. Scheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (20, 34, 44) in mehreren Gruppen angeordnet sind, wobei die Platten jeder Gruppe konzentrisch zueinander und die Gruppen untereinander in axialem Abstand voneinander angeordnet sind.

7. Scheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (30) sich radial erstreckend an den Stirnenden jeder Platte (20, 34, 44) und an der Wandung des Behälters (12) befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen