DE3206416A1

DE3206416A1 - Mehrphasenabscheider

Info

Publication number: DE3206416A1
Application number: DE19823206416
Authority: DE
Inventors: Jacob Krommenie Pielkenrood
Original assignee: Pielkenrood Vinitex Beheer BV; Pielkenrood Vinitex BV
Current assignee: Pielkenrood Vinitex Beheer BV; Pielkenrood Vinitex BV
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1982-02-23
Publication date: 1982-09-16
Also published as: MY8600724A; NO160688B; SG9886G; US4435196A; DE8204957U1; NL8100955A; NO160688C; GB2093718A; NO820624L; CA1188631A; FR2500760A1; FR2500760B1; GB2093718B

Description

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"Mehrphasen-Abscheider"

In verschiedenen Industriezweigen, z.B. für Förderung und Verarbeitung von Mineralöl, werden oft Flüssigkeitsgemische von mehr oder weniger unvermischbaren Substanzen, wie verschiedene Flüssigkeiten, Base und manchmal auch feste Teile, gefördert, und solche Gemische erhält man manchmal unter Überdruck.

Das Entmischen eines solchen Gemischs kann natürlich erfolgen durch einfaches Stehenlassen für einige Zeit, und die nichtgelösten Gase und möglichen Dämpfe νση flüchtigen Bestandteilen können dann aufgefangen werden, während die vermischbaren Flüssigkeiten sich in verschiedenen Seichten absetzen und die festen Teile sich setzen.

Bei großem Anfall ist ein solches Verfahren natürlich ungeeignet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, in der die verschiedenen Bestandteile eines solchen Gemischs kontinuierlich getrennt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß

ein gasdichter und insbesondere druckfester Tank mit einer im wesentlichen waagerechten Achse vorgesehen ist, mit einem Zufuhranschluß für die zu behandelnde Flüssigkeit in der Nähe des einen Endes und mit mehreren Auslaßanschlüssen für die verschiedenen getrennten Phasen, daß ferner ein Plattenabscheider mit parallelen, gewellten Platten mit einer quer zur Längsachse des Tanks verlaufenden Neigung angeordnet ist, welcher Tank für Querstromabscheidung ausgelegt und mit einem Einlaßfenster versehen ist, das so konstruiert ist, daß die Flüssigkeit gezwungen ist, durch die Durchlässe zwischen den Platten zu fließen, und daß ein den normalen Flüssigkeitsspiegel im Tank bestimmendes Überlaufwehr angebracht ist, wobei die Auslaßanschlüsse so liegen, daß die verschiedenen im Tank abgeschiedenen Bestandteile für sich getrennt entfernbar sind.

Da ein Querstromabscheider einen horizontalen Durchfluß des Flüssigkeitsstroms gestattet und die leichteren und schweren Bestandteile dann in transversaler Richtung aus dem Hauptstrom ausgeschieden werden, können Mehrphasen-Gemische als solche in einem kontinuierlichen Fluß behandelt werden. Die Gase sammeln sich im oberen Teil

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über dem vom Überlaufwehr bestimmten Flüssigkeitsspiegel. Außerdem kann eine leichtere Flüssigkeit auf der Flüssigkeitsmasse schwimmen und mit geeigneten Überlaufrinnen abgeleitet werden, mährend die schweren Bestandteile, insbesondere eine schwere Flüssigkeit oder feste Bestandteile unterhalb des Abscheiders gesammelt und gesondert abgeleitet werden können.

Bei einem unter Überdruck stehenden System muß die Auslaßvorrichtung natürlich mit geeigneten Uentilen versehen sein, die von Zeit zu Zeit geöffnet werden können, um die oben erwähnten Teile abzuleiten. üJenn nötig, können innerhalb des TankB getrennte Sammelgefäße untergebracht werden, um das Ausleiten zu erleichtern.

Solche Tanks werden oft große Abmessungen aufweisen und insbesondere bei Druckkesseln im allgemeinen eine zylindrische Form haben mit einem Schließdeckel an wenigstens einem Ende. Solche Kessel werden im allgemeinen von Spezialfirmen hergestellt und müssen auf Stärke und Dichtigkeit geprüft werden. Der Abscheider

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wird dann am besten spMter darin untergebracht. Dies verlangt einen teuren Enddeckel mit schweren Flanschen; außerdem kann man EinwMnde gegen das Öffnen und Schließen eines solchen Deckels zum Einbringen eines Plattenabscheiders erheben.

Nach der Erfindung wird daher vorwiegend ein Querstromabscheider verwendet, der aus mehreren Einheiten besteht, die durch ein einziges Loch in einer Tankwand, insbesondere einer Enduand oder einem Enddeckel eingebracht werden können; die Einheiten können innerhalb des Tanks nebeneinander, hinter- und/oder übereinander untergebracht werden.

Auf diese Weise wird es möglich, zuerst den Tank bei einer Spezialfirma herzustellen/ind ihn auf Stärke und Dichtigkeit prüfen zu lassen, ihn dann in geschlossenem Zustand zum Bestimmungsort zu transportieren, wo nur das Einstieglach geöffnet wird, um das Innere des Tanks fertigzustellen und den Abscheider und die dazugehörigen Elemente zu installieren.

Insbesondere werden hierfür Stützen verwendet, auf denen die Einheiten festgehalten werden können; außerdem können diese Stützen als Teile von TrennprallwMnden dienen, die

bestimmte Räume zum Sammeln der zwischen den Platten abgeschiedenen Bestandteile bilden.

Insbesondere können dieae Platteneinheiten paarweise nebeneinandergestellt uierden mit entgegengesetzter Neigung der Platten, wobei die aneinanderstoßenden welligen Längskanten der Platten von zwei nebeneinanderliegenden Einheiten dann wegen ihrer liJellungen Öffnungen begrenzen, durch die leichtere Teile einschließlich Gase, die zwischen den Platten abgeschieden werden und an den Platten entlang weggleiten, den betreffenden Sammelraum erreichen können.

Die ganze Plattenanordnung liegt insbesondere zwischen zwei Längswänden und begrenzt so seitlich den Abscheideraum; die Räume außerhalb dieser LJände können, wenn sie vom Hauptraum des Tanks getrennt sind, auf Wunsch als Sammelräume für abgeschiedene Bestandteile verwendet werden.

Zwischen den Endprallblechen der Plattenanordnung können noch zusätzliche Stützprallbleche vorgesehen werden, die eventuell besondere Sammelkammern für abgeschiedene Bestandteile begrenzen können, die man mit getrennten Aus-

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laßanschlüssen versehen kann; es können ebenfalls vertikale Prallbleche vorhanden sein, die verhindern, daß der Flüssigkeitsstrom außerhalb der AbscheidedurchlMsse und um die Plattenanordnung herum fließt.

Außerdem kann ein eng- oder weitmaschiges Gitter vorgesehen werden zwischen Paaren von über- und/oder hintereinander
angebrachten Platteneinheiten, um zu verhindern, daß Platten einer angrenzenden Einheit in die Räume zwischen den Platten der anderen Einheit eindringen; diese Gitter verteilen außerdem das Gewicht einer darauf gelegten Einheit gleichmäßig
und verhindern kurzgeschlossene Flüssigkeltsströme zwischen diesen Einheiten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer Platteneinheit des Querstrnmabscheiders dieser Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht dieses Plattenabscheiders,

Fig. k einen schematischen Teilquerschnitt in einem vergrößerten Maßstab nach Teil IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine vereinfachte schematische Darstellung eines aus mehreren Platteneinheiten bestehenden Abscheiders für eine solche Vorrichtung.

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Ein in Fig. 1 gezeigter Tank 1 ist an seinem linken Ende mit einem Zufuhranschluß 2 für die zu behandelnde Flüssigkeit ausgerüstet. Diese Flüssigkeit besteht zum Beispiel aus Wasser mit darin suspendiertem Öl, schwerer Flüssigkeit ader festen Teilchen und einem nicht löslichen Gas ader einer flüchtigen Flüssigkeit, die durch Verdampfen getrennt werden kann.

Das andere Ende des Tanks ist durch eine Endwand 3 mit einem Einstiegloch k mit Deckel verschlossen. Wenn nötig, können an der Oberseite des Tanks weitere Einstieglöcher k' angebracht werden. Ein Überströmwehr 5 reicht über die ganze Breite und bestimmt den normalen Flüssigkeitsspiegel 6 in dem Teil zwischen Zulauf und Überlauf 5. in dem anderen Teil zwischen Überlauf 5 und Endwand 3 ist ein Auslaß B mit einem Ventil7 für die über das Überströmuiehr 5 laufende Flüssigkeit 9 vorgesehen, womit diese Flüssigkeit entfernt werden kann. Über der Flüssigkeit ist ein Basraum 10 vorhanden, in dem aus der Flüssigkeit entweichendes Bas aufgefangen werden kann. Dieses Bas kann über eine Leitung 11 mit einem Ventil 12 abgeleitet werden.

Zwischen zwei Prallblechen 13, die über den Flüssigkeits-

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spiegel 6 hinausreichen, ist eine Anordnung 14 van Wellblechen angebracht; diese Platten liegen parallel zueinander und hauptsächlich parallel zur Längsachse des Tanks 1, die LJellungen verlaufen quer zu dieser Längsachse. Außerdem uird diese Anordnung 14 zwischen den Prallblechen 13 VDn einem Zmischenblech 15 geträgen - natürlich kann auch mehr als ein Zuischenblech 15 vorgesehen werden und ziüischen diesen Prallblechen 13 und 15 liegen Hammern 16, von denen jede mit einer Leitung 18 mit einem Ventil 17 in Verbindung steht. Übrigens ist es auch möglich, Zuischenbleche 15 zu verwenden, die nur als Stütze dienen, so daß dann ein einziger Auslaß genügt.

Das gezeigte Gerät ist für eine vier-Phasen-Abscheidung ausgelegt, bei der eine leichtere Flüssigkeit in Abscheider 14 von der Trägerflüssigkeit getrennt uiird und dann zwischen den Blechen 13 schwimmt und auf dem Flüssigkeitsspiegel 6 eine Schmebeschicht 19 bildet. Eine Überlaufrinne 20 dient zum Ableiten dieser Schwebeschicht; Die Rinne steht über eine Leitung 21 mit einem vom Flüssigkeitsstrom getrennten Sammelkessel 22 in Verbindung, der mit einer nach außen führenden Leitung 23 mit

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Ventil Zk verbunden ist. Kessel 22 ist so aufgestellt, daß schon vor dem Abscheider '\k schwebende Teile direkt über die Kante des Kessels fließen können. Es ist auch möglich, die Züjischenbleche 15 nach oben über den Abscheider hinaus zu verlängern und so den Schideberaum darüber in Teilräume aufzuteilen, wenn dies für die Abscheidung günstig ist, und diese Teilräume mit besonderen Auslaßvorrichtungen für die Schtüebeschicht zu versehen.

In der zwischen dem Überströmuiehr 5 und dem hinteren Prallblech 13 liegenden Kammer 25, in der die durch Anordnung Ik geflossene Flüssigkeit gesammelt uiird, ehe sie über das Überströmwehr 15 abfließt, kann eine Nachabscheidung durch Ausfällung, z.B. einer schwereren Flüssigkeit, stattfinden und deren Ableitung dann über Leitung 27 mit Ventil 26 erfolgen; diese Leitung läuft insbesondere in eine im Boden von Tank 1 gebildete Sammelkuppel 26.

Hat die durch die Plattenanordnung Ik geflossene Flüssigkeit ein kleineres V/olumen als die leichtere Schwebaflüssigkeit, kann die erstere z.B. durch Leitung 27 abgeleitet werden und die leichtere Flüssigkeit kann dann

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über -Wehr 5 fließen; in diesem Fall muB allerdings das hintere Prallblech 13 niedriger gehalten werden.

Denn die Plattenanordnung 14 in einem solchen Tank installiert werden soll, nachdem dieser hergestellt und in geschlossenem Zustand geprüft worden ist, kann es nachteilig sein, die Enduiand 3 wieder zu entfernen. Nach der Erfindung wird daher am besten eine Plattenanordnung 14 verwendet, die aus mehreren Teileinheiten zusammengesetzt ist, die einzeln durch das Einstiegsloch k eingebracht werden können.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt einer solchen Einheit 29, die aus mehreren durch Spannbolzen und Distanzstücke 31 miteinander verbundenen Wellblechen 30 besteht, die dann ein zusammenhängendes Ganzes bilden. Die Außenplatten 29' sind etwas kürzer als die anderen, aber nicht zu kurz, so daß deren Oberfläche zu klein wird, aber so, daß zwei Eckteile 32 des die Platteneinheit begrenzenden Rechtecks nicht gefüllt sind.

Solche Einheiten können in der in Fig. 3 gezeigten Weise nebeneinander gelegt werden, wobei die Seitenplatten 33 die

Einheit abgrenzen. Die Einheiten 29 ruhen auf wenigstens zwei Bodenstützen 3k mit einem mittleren Vorsprung 35 in der Form von zuiei miteinander verbundenen Kanteneinsparungen der benachbarten Einheiten 29. Über diesen Einheiten liegt eine obere Platte 3S mit zwei Eckausladungen 37, die in die Eckenaussparungen 32 dieser Platteneinheiten hineinpassen. Zusammen bilden die Platten 3k und 36 ein Prallblech 13. Auch das andere Prallblech 13 kann aus solchen Stützplatten zusammengesetzt werden; dies gilt auch für die Zwischenbleche 15, und wenn nötig, kann ein solches Zuiischenblech auch auf nur einer Seite vorgesehen uierden.

Je nach Größe des Tanks und gewünschtem Abscheidungseffekt können verschiedene Einheiten dieser Art installiert werden, und zwar hintereinander und, wenn nötig, auch übereinander.

Fig. k zeigt, wie die Platten dieser Einheiten sich in der Anordnung von Fig. 3 aneinanderfügen. An der unteren Seite berühren die Oberseiten 36 der verschiedenen aufeinandergelegten Platten Seitenwand 33. Die Täler 39 bleiben dann in einigem Abstand von dieser Wand, so dal3 dort durch die Täler gleitendes Sediment an der Seiten-

iuand 33 entlang nach unten gleiten kann. Es ist auch, uüe rechts in Fig. k gezeigt, möglich, zusätzliche Bleche kO zu vertuenden, die die Oberseiten erfassen, so daß zwischen diesen zusätzlichen Blechen Auslaßkanäle für schuiere Teile entstehen.

An der oberen Seite erfassen die Täler der entsprechenden Platten beider Einheiten einander, so daß jetzt Durchlässe zwischen den Oberseiten 38 entstehen, durch die leichtere Bestandteile nach oben entweichen können. Wenn nötig, können auch zwischen zwei nebeneinanderliegenden Einheiten vertikale, den Blechen kD entsprechende Bleche eingebaut werden.

übrigens können derartige Einheiten auch mit den Unterseiten aneinanderstoßend eingebaut werden;,dann bewegen sich die leichten Teile nahe den Seitenwänden 33 nach oben; dies hängt natürlich von der Eigenart des Mehrphasengemisches und den daraus abzuscheidenden Bestandteilen ab.

Außerdem ist klar, daß Anzahl und Lage der verschiedenen Auslaßanschlüsse von der Eigenart des Mehrphasengemischs abhängen. Manchmal kann es ratsam sein, die Anschlüsse in einer Ausbauchung des Tanks anzubringen, in der die betreffenden Bestandteile, wie z.B. bei 28 gezeigt, gesammelt werden.

Wird das zu behandelnde Gemisch unter Druck zugeführt, muß natürlich ein Druckkessel verwendet werden und das Uentil muß dann von Zeit zu Zeit geöffnet werden, und man muß natürlich aufpassen, daß der Druck hinreichend gedrosselt wird.

Außerdem kann man den Raum zwischen den Seitenwänden und der Tankwand als Auslaß- oder Lagerraum für abge» schiedene Teile benutzen.

Ein wichtiger Vorteil solcher aus mehreren kleineren Einheiten bestehenden Plattenanordnungen, die durch ein Einstieglach k eingebracht werden können, ist, daß man die Plattenanordnungen erst dann einbauen kann, wenn alle anderen Arbeiten, einschließlich der Prüfung des Tanks, erledigt sind. Die Einheiten können leicht zum Reinigen und Reparieren ausgebaut werden, und man kann später weitere Einheiten einbauen, wenn die Kapazität vergrößert werden soll. Dies kann ein besonderer Vorteil bei off-shore-Anlagen sein, wo es schwierig und oft unmöglich ist, die Endwand 3 zu entfernen.

Sollen mehrere Einheiten aufeinander gestapelt oder in axialer Richtung nebeneinandergestellt werden, ist oft

είπε gsnügendE Kontinuität dar betrsffEndEn DurchlässE zwischen dsn Wellblechen benachbartsr EinhEitEn sshr schiuer zu erzielen.

Bei in axialsr Richtung nebEnBinandergESEtztsn Einhsitsn bildsn die Wsllungen benachbarter EinhEitsn selten sine

kontinuierliche üJeIIs, und ωεηπ dia Platten dsr sinsn Einhsit in diE Durchlässe zuiischen dEn Plattsn dsr anderen Einheit eindringen, warden die Durchlässe verengt und können durch dort angehäuftEs Sediment leicht verstopft werden.

Bei aufEinandergslagten Einheiten müssen diE Platten der oberen von der unteren getragen usrden, und da die Plattan nicht unbedingt gsnau fluchtsn, müssen zu ihrsr Stützung zusätzlichß Uorrichtungen vorgesehen werden. LSBt man einen kleinen Abstand zwischen diesen Einheiten, werden längsverlaufende Flüssigkeitsstrüme die Übertragung der abgeschiedenen Teile stören, die an den Platten der einen Einheit zu der anderen Einheit gleiten.

Diese Schwierigkeiten können in beiden Fällen vermiedsn wsrdsn, wsnn man zwischen zwei beiEinandErliegsnde Plattenanordnungsn ein fein- oder grobmaschiges Gitter aus flachen Streifen legt, die winklig zu den Wellblechen der bsnachbartEn Einheiten verlaufen; die Streifen WErdEn mit diesen Platten in Berührung gebracht. Diese Gitter können aus wenigstsns Einem Satz parallelBr Streifen bestehen, insbesonders absr aus ζωεΐ einander

in einem LJinkel van am besten 90 schneidenen Sätzen bestehen. Diese Gitter verhindern, daß die Wellbleche in die Durchlässe der benachbarten Einheit eindringen, außerdem sichern sie einen glatten Fluß von Flüssigkeit ader abgeschiedenen Bestandteilen aus einer Einheit zur anderen. Im zuieiten Fall verteilen diese Gitter das Geuiicht der oberen Einheit auf der unteren und verhindern außerdem axial gerichtete Ströme am Fließen durch die Ziuischenräume zwischen den Einheiten.

Fig. 5 zeigt schematisch Gitter kl zwischen zwei aufeinanderliegenden Einheiten 29 und Gitter kZ zwischen zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Einheiten.

so

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

1. Mehrphasen-Abscheider, gekennzeichnet durch einen gasdichten Tank (1) mit einer im uesentlichen

horizontalen Achse; dieser Tank hat einen Zufuhranschluß (2) für die zu behandelnde Flüssigkeit in der Nähe eines Endes und mehrere Auslaßanschlüsse (11,23,27) für die verschiedenen gasförmigen, flüssigen oder festen Phasen, und durch einen Plattenabscheider (1*0 innerhalb von Tank (1) mit geneigten, parallel laufenden Wellblechen (3D) zur Querstromabscheidung; der Abscheider (14) ist mit einem EinlaSfenster versehen, so daß die Flüssigkeit gezuungen ist, durch die Durchlässe zwischen den Platten (3G) zu fließen, ferner durch ein Überstromtuehr (5) an der anderen Seite des Abscheiders (14) zur Bestimmung des normalen Flüssigkeitsspiegels (6) in Tank (1); die Auslaßan-

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Schlüsse liegen so, daß die verschiedenen im Tank (1) und im Querstromabscheider (1*t) abgeschiedenen Bestandteile getrennt voneinander abfiihrbar sind.

2. Abscheider nach Anspruch 1, geeignet für die Behandlung eines unter Überdruck stehenden Flüssigkeitsgemischs, dadurch;-gekennzeichnet, daß die Auslaßanschlüsse (11,23,27) mit Ventilen (12,26,24) versehen sind.

3. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Tanks (1) verschiedene SammelgefMße (16,22,2B) zum getrennten Sammeln abgeschiedener Bestandteile eingebaut sind, die an eine dazugehörige Auslaßleitung (27) mit einem Ventil (26) angeschlossen sind.

k. Abscheider nach Anspruch 3 mit einer Überlaufrinne (20) zum Sammeln von auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmenden Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Sammelrinne (20) verbundenes Sammelgefäß (22) vor dem Plattenabscheider angeordnet ist und mit einer

Überlaufkante versehen ist, so daß sie Teile sammeln kann, die schon vor dem Plattenabscheider (14) schweben.

5. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis it, bei dem der Tank (1) mit wenigstens einem Einstiegloch (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenabscheider aus Einheiten (29) besteht, die nebeneinandergestapelt, hinter- und übereinandergestapelt sind; die Abmessungen einer solchen Einheit sind so bemessen, daß sie durch ein Einstiegloch Ck) eingebracht werden kann.

6. Abscheider nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Stützen (13,15) in Tank (1), die der Form einer Einheit (29) angepaßt sind und die zusammen mit benachbarten Teilen ein Trennblech zum Begrenzen eines Abscheiderraums bilden.

7. Abscheider nach Anspruch 5 oder G, dadurch gekennzeichnet, daß die Platteneinheiten (29) in Paaren mit Neigungen in entgegengesetzter Richtung nebeneinanderliegen, so daß zwischen angrenzenden Teilen von Platten verschiedener Einheiten (29) Durchlässe für

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zuiischen den Platten abgeschiedene Bestandteile frei bleiben.

8. Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenanordnung zuischen zwei LSngsuMnden (33) angebracht wird, die den Abscheideraum seitlich begrenzen; der Raum außerhalb dieser Wände ist vom Hauptraum des Tanks getrennt.

9. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zusätzliche Stützbleche (15) für die Plattenanordnung, zuischen denen getrennte Sammelkammern (16) für abgeschiedene Bestandteile begrenzt werden, die mit besonderen Auslaßvorrichtungen versehen sind.

10. Abscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch Gitter (41,42) zwischen Paaren von Platteneinheiten (29), die über oder hintereinander aufgebaut sind.