JP2002537968A - 三相分離器 - Google Patents
三相分離器Info
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Abstract
Description
質液体および重質液体の三相に分離する三相分離器に関する。このような分離器
はガス/液体/液体分離器とも呼ばれている。石油業界では、炭化水素、即ちガ
スおよびオイルと水との混合物をガス、オイルおよび水の構成成分に分離する三
相分離器が使用されている。 この種の分離器の具体例はUS−A−3469373や‘Surface P
roduction Operations,Design of Oil−H
andling Systems and Facilities’、第1巻、
第2編、K ArnoldおよびM Stewart,Gulf Publis
hing Company,1998,135頁以下に記載されている。
する通常水平の容器からなり、該容器は、供給原料入口を備えた入口端部空間お
よび該三相用の別個の出口を備えた出口端部空間を有し、更に入口ダイバーター
(diverter)形の入口装置を有するものである。 通常の操作中、ガスと液体との混合物からなる供給原料は、この入口から容器
内に導入される。原料は入口ダイバーターと衝突し、この急激な運動量の変化に
よりガスと液体との最初の分離が起こる。ガスはガス空間に入り、液体は液体分
離空間に入り、ここで液体は、重力の影響を受けて軽質液体相と重質液体相とに
分離される。ガスおよびこれらの液体相は、容器の出口から別々に除去される。
公知の三相分離器の入口ダイバーターは、液体分離帯の中まで伸びた垂直板であ
る。この方法では、ダイバーターは、液体が充満した液体分離空間に液体を強制
的に導入させる。 公知分離器の欠点は、分離能力が低いことである。
上のガス空間を形成する通常水平の容器からなり、該容器は供給原料入口を備え
た入口端部空間および該三相用の別個の出口を備えた出口端部空間を有し、更に
前記ガス空間中に配置された主分離器と、該主分離器の下のガス空間中に配置さ
れ、トレー下端と入口端部壁との間に通路が形成されるように、該下端が容器の
入口端部壁の近くに位置する傾斜リターントレーとからなる入口装置を有するも
のである。 出願人は、本発明の分離器により高度の分離能力が得られることを見い出した
。以下の理論に限定されるのを決して望むものではないが、出願人は、液体が分
離器の入口端部壁により液体分離空間に案内されるため、分離能力が向上したも
のと考える。液体流をこのように案内することにより、従来の装置に比べて液体
相での撹乱が少なくなる。撹乱の減少により、液体−液体相は更に効率的に安定
化し、こうして分離効率が向上する。
器3は、液体分離空間5および該液体分離空間5の上のガス空間7を形成してい
る。 容器3には、入口端部壁13を有する入口端部空間11、および出口端部壁1
7を有する出口端部空間15がある。入口端部空間11は、供給原料入口21を
備えている。出口端部空間15は、容器3の幅いっぱいに(over)伸びた堰
22形の液体分離システムを備えている。更に、出口端部空間15は、ガス、重
質液体および軽質液体の三相用の別個の出口25、26および27を備えている
。
ガス空間7中に配置され、使用中、前記ガス空間7において下向きの排出液体流
を生じるものであれば、いかなるガス−液体分離器でもよい。使用可能な分離器
の具体例は、複数の渦巻き管または半開きのパイプを有する分離器である。他の
具体例は、WO−A−9823351に記載されるような翼パック(vane
pack)分離器である。主分離器は翼型分離器が好適で、ガス空間中に配置さ
れる。この翼型分離器は、図1に示すような、いわゆるショーペントーター(S
choepentoeter)入口装置35が好適である。GB−A−1119
699には、好ましいショーペントーター入口装置が例示されている。この好ま
しいショーペントーター入口装置35は、供給原料入口21と流動可能に連通す
る入口36を有する。入口36は、頂部板36”と底部板36’との間に、互い
に等間隔で配置された多数の垂直翼37を有する。各翼37は、外向き偏向用(
deflecting)部分を有する。 通常の操作中、ガスと液体との混合物は、供給原料入口21に供給される。次
いで、この混合物は、ショーペントーター装置35の入口36を通って流れる。
入口36では、流路の両側に配列された翼37が混合物を外向きに偏向させる。
この流れ方向の変化によってガス−液体の分離が生じる。
板38形の傾斜リターントレーを有する。傾斜案内板38の下端39は、該下端
39と入口端部壁13との間に通路41が形成されるように、容器3の入口端部
壁13の近くに位置している。傾斜案内板38の寸法は、少なくとも主分離器の
寸法と同じである。 通常の操作中、ガスと液体との混合物からなる供給原料は、入口21から容器
3内に導入される。翼形分離器35で最初の分離が行われる。即ち、ガスはガス
空間7に入り、そこから出口25を通って除去され、一方、液体は翼形分離器3
5から翼37の方に出て来て下降する。 液体は案内板38形の傾斜リターントレー上に落下し、この傾斜案内板38に
より通路41の方に案内される。液体は、この通路を通って液体分離空間5に入
る。液体分離空間5で液体は、重力の影響下に軽質液体相43と重質液体相44
とに分離される。重質液体相44は液体分離空間5の下部に定着し、一方、軽質
液体相43は重質液体相44の上に浮く。両相の界面を符号45で示す。 出口端部空間15は、堰22形の液体分離システムを備えている。軽質液体は
堰22を越えて収集空間46に流れ、ここから出口27を通って除去される。重
質液体は、出口26を通って液体分離空間5から除去される。この方法でガス相
および液体相は容器3から別々に除去される。
、ここで撹乱が生じる結果、両液体相の混合が起こる。このような混合は、三相
分離器の分離性能に悪影響を与える。更に、液体は主分離器の長さいっぱいに排
出される。これは、効果的な分離空間の損失となる。また、液体空間中にガスを
同伴する。更に、主分離器、特に翼型分離器35から流出するガスは、容器3の
壁により下向きに配向されるので、ガス空間中に渦巻きが発生する。これらの渦
巻きは、液体分離空間5に存在する液体中に渦巻きを発生させ、これにより分離
効率に悪影響を与える更なる混合が生じる。しかし、傾斜リターントレー38は
、ガス空間7と液体分離空間5とを分離させるので、ガス−液体混合および液体
−液体混合とも減少する。更に、液体は入口端部壁13近くの通路41を通って
液体分離空間5に導入されるので、傾斜リターントレーは液体分離空間5を拡大
する。拡大された液体分離空間5は、一定寸法の容器3の分離能力を向上する。
の代替配列により図示するものである。図3において、構成要素は図1および図
2で使用した符号で言及した。この実施例で主分離器35の向きは、通常の操作
中、主分離器35を通過する流体流の向きが傾斜案内板38上を流れる流体の向
きと同じになるようにした。 この三相分離器は更に、液体分離空間5中に配列した垂直な液体分配板49(
図3参照)を持っていてもよい。このような分配板は、開口部を備えた板である
。この分配板により、分配器下流の液体空間に更に均等に分配された液体流が得
られる。この分配板の正味自由面積は10〜30%が好ましい。開口部の直径は
、0.005〜0.025mが好ましい。 傾斜リターントレーは、主分離器から出て来る液体の少なくとも大部分を捕獲
するように設計しなければならない。このためリターントレーは、好適には容器
3の幅いっぱいに伸びた傾斜案内板38であってよい。この実施例は、主分離器
から出て来る液体を容器の幅いっぱいに均等に分配する場合に特に好適である。
した複数個の重複するトラフ50形の傾斜リターントレーを示す。図5は、複数
個の隣接するトラフ51および液体をこれらのトラフ51に向ける複数個の傾斜
案内板52形の傾斜リターントレーを示す。図4および図5に示すリターントレ
ーの利点は、軸方向のガス流を邪魔しないようにガス流に対し開放的なことであ
る。トラフ50、51および傾斜案内板52は、図の平面に対し垂直方向に傾斜
している。
主分離器の下のリターントレーの部分は殆ど液体を受けない。こうしてガス流に
対して開放的なリターントレーは、主分離器の下のリターントレー中に縦方向の
割れ目を作ることにより、同様に得ることができる。このリターントレーは、容
器の両側面に配列した2枚の傾斜板からなる。 傾斜リターントレーの長さは、好適には主分離器の長さと同じである。傾斜リ
ターントレーの傾斜角は、好適には5°〜15°である。 図1に関連して論じた実施例では、液体分離システムは、容器3の幅いっぱい
に伸びた堰22である。しかし、代替可能な液体分離システムも幾つかあり、例
えば堰22は、軽質液体相用の出口27の上に配置した同じ高さのシリンダーで
置換できる。
分離システムの代替配列により図示したものである。この実施例では液体分離シ
ステムは、トラフ53および堰54からなる。ここでトラフ53、堰54の両方
とも容器3の幅いっぱいに伸びている。通常の操作中、軽質液体相43はトラフ
53内に流入し、一方、重質液体相は堰54を越えて収集空間55内に流入する
ように、トラフ53の壁は、堰54よりも高くなっている。 軽質液体は出口導管56から取り出され、一方、重質液体は出口導管57から
取り出される。 液体空間は、該空間中の液体相の分離を促進する手段を備えることが好ましい
。前述のように、入口端部壁近くの液体空間では撹乱が少なくてすむので、液体
空間の大部分には、これらの分離促進手段を備えることができる。好ましい分離
手段を図7および図8に示す。
進手段58を備えている。分離促進手段58は、垂直方向に間隔をおいた複数の
傾斜板60からなる層59を少なくとも2つ備え、且つ各層の片側には垂直収集
路61が存在し、これに向かって該層の複数の板が下向きに傾斜し、同層の反対
側には、垂直収集路62が存在し、これに向かって該層の両板が上向きに傾斜す
るように、配置されている。これら層の上の空間は、軽質液体相43用の収集室
63となり、一方、これら層の下の空間は、重質液体相44用の収集室64とな
る。液体−液体の分離中、軽質液体相43は収集路62を通って上向きに移動し
、一方、重質液体相44は収集路61を通って下向きに移動する。このような分
離促進手段は、更にUS−A−3563389に例示されている。
、液体分配板49およびスラッグトレー66を示している。図8は、好ましい実
施例で、翼型分離器35の下に第二の傾斜リターントレー67が存在する。この
第二傾斜リターントレーは、第一のトレー38と平行に、且つ前記第一傾斜トレ
ーの下端と液体分配板49の頂端との間の第二の通路の下端に該第二通路が形成
されるように、配置されている。ガス分配板65は、入口端部壁近くのガス空間
と残部のガス空間とに分割している。ガス分配板65は、好適には開口部を備え
ている。ガス分配板65は、該板65の下流でガス流をいっそう均等に分配する
のを促進する。分配板65は更に、スラッグ流により大量の液体が急激に三相分
離器1に入る時は波破壊機となる。入口装置31とガス分配板65との距離は、
供給原料入口21の直径の1〜3倍が好ましい。このような分配板65の正味自
由面積は10〜30%が好ましい。開口部の直径は、0.005〜0.025m
が好ましい。
レー67とガス分配板65との間にスラッグトレー66を備えることが好ましい
。スラッグトレー66は、下端がガス分配板65の近くに位置するように傾斜し
ている。このスラッグトレー66は、使用中、スラッグが入口端部壁13から遥
かに離れた所の液体分離相に案内されるように配置される。これにより、入口端
部壁13近くの液体相での撹乱が少なくなる。スラッグトレー66の上端は、傾
斜案内板38または、存在すれば、第二傾斜トレー67の上端で止まっているこ
とが好ましい。スラッグトレー66の下端は、液体分離空間7に存在し、且つガ
ス分配板65の近くの液体の通常の液体高さの丁度それ以下の所で止まっている
ことが好ましい。 液体分配板49は、入口端部壁13にいっそう近い所に配置できるので、図8
に示すような分離促進手段58用の更に大きい空間が得られる。層59は、液体
分配器49から液体分離システム、即ち堰22まで伸びていることが好ましい。
液体−液体分離には更に長い容器が使用できるので、分離能力は更に増大する。
示す。
Claims (14)
- 【請求項1】液体分離空間および該液体分離空間上のガス空間を形成する通
常水平の容器からなる三相分離器であって、該容器は供給原料入口を備えた入口
端部空間および該三相用の別個の出口を備えた出口端部空間を有し、更に前記ガ
ス空間中に配置された主分離器と、該主分離器の下のガス空間中に配置され、ト
レー下端と入口端部壁との間に通路が形成されるように、該下端が容器の入口端
部壁の近くに位置する傾斜リターントレーとからなる入口装置を有する前記三相
分離器。 - 【請求項2】前記傾斜リターントレーが、容器の幅いっぱいに伸びている請
求項1に記載の三相分離器。 - 【請求項3】前記傾斜リターントレーが、ジグザグ状に配列した複数個の重
複するトラフからなる請求項1または2に記載の三相分離器。 - 【請求項4】前記傾斜リターントレーが、複数個の隣接するトラフおよび通
常の操作中は液体を該トラフに向ける傾斜案内板からなる請求項1または2に記
載の三相分離器。 - 【請求項5】前記傾斜リターントレーが、容器の両側面に配列された2枚の
傾斜板からなる請求項1に記載の三相分離器。 - 【請求項6】前記傾斜リターントレーの長さが、前記主分離器の長さと同じ
である請求項1〜5のいずれか1項に記載の三相分離器。 - 【請求項7】前記傾斜リターントレーの傾斜角が5°〜15°である請求項
1〜6のいずれか1項に記載の三相分離器。 - 【請求項8】前記主分離器が、供給原料入口と流動可能に連通する入口を有
し、該入口は頂部板と底部板との間に、互いに均等間隔で配置された多数の垂直
翼を有し、該翼は外向き偏向用部分を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載
の三相分離器。 - 【請求項9】前記ガス空間中に開口部付き板が、前記入口端部壁近くのガス
空間と残部のガス空間とに分割して存在する請求項1〜8のいずれか1項に記載
の三相分離器。 - 【請求項10】前記入口装置と開口部付き板との距離が、主分離器と流動可
能に接続した前記供給原料入口の直径の1〜3倍である請求項9に記載の三相分
離器。 - 【請求項11】前記入口端部壁近くのガス空間内であって、且つ前記傾斜リ
ターントレーと開口部付き板との間に、下端が開口部付き板の所に位置するよう
に傾斜したスラッグトレーが存在する請求項9〜10のいずれか1項に記載の三
相分離器。 - 【請求項12】前記傾斜リターントレーの下の液体分離空間中に垂直分配板
が、入口端部壁近くの液体空間と残部の液体分離空間とに分割して存在する請求
項1〜11項のいずれか1項に記載の三相分離器。 - 【請求項13】前記残部の液体分離空間が、垂直方向に間隔をおいた複数の
傾斜板からなる層を少なくとも2つ備え、且つ各層の片側には垂直収集路が存在
し、これに向かって該層の複数の板が下向きに傾斜し、同層の反対側には、垂直
収集路が存在し、これに向かって該層の両板が上向きに傾斜するように配置され
ている請求項12に記載の三相分離器。 - 【請求項14】ガス、オイルおよび水の混合物をガス、オイルおよび水の構
成成分に分離するための請求項1〜13のいずれか1項に記載の三相分離器の使
用。
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