[发明专利]旋风分离器和用于分离固体颗粒、液体和/或气体混合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将包含固体颗粒、液体和/或气体的混合物分离成重组分和轻组分的旋风分离器。本发明还涉及分离这种混合物的方法。

背景技术

为了分离例如油气混合物的混合物，已知使用旋风分离器，其中利用形成混合物的不同部分之间的比重差。旋风分离器通常包括其中布置有流动主体的管。在流动主体上设置有导向叶片，导向叶片使进入管的加压混合物旋转。作为由于旋转产生的离心力的结果，混合物中相对较重的组分(例如油)向外甩出，而混合物中相对较轻的组分(例如气体)在流动主体周围的区域中流动。通过将排放装置设置在适当的位置上，分离的轻组分或重组分可以被排出。

旋风分离器应用于各种情况。入口旋风分离器在重力分离容器中使用，其中对要分离的混合物执行一些预处理。入口旋风分离器连接到重力分离容器的入口，并且设置有用于重组分的出口和用于轻组分的出口，两个出口排入用于进一步分离混合物的重力分离容器内部。EP-A-1187667A2中公开了入口旋风分离器的实例。

另一种旋风分离器是所谓的管线内分离器，其中进入混合物和至少一部分排出混合物流过管线，分离器基本上与管线对准。管线内旋风分离器可以细分为两种不同的类型。

在第一种类型(在本领域中还称作脱气装置)中，分离器从液体中分离出气体。WO01/00296A1中公开了脱气装置的实例。在该脱气装置中，液体连续流通过多个产生漩涡的导向叶片开始旋转。由于气体和液体之间的密度差和初始离心力场的原因，气体被迫进入分离器的中心，表示气体的稳定核心。利用位于旋风分离器中心的气体出口布置去除气体核心。该布置具有许多开口，其位于产生漩涡的导向叶片的下游。由于分离器的几何结构，沿径向进行气体去除。

第二种管线内旋风分离器是还称作脱液器的装置，其中气体连续流通过许多引发漩涡的导向叶片开始旋转。在这种情况下，脱液器从气体中分离出液体。

液体受迫推向管壁，产生朝气体出口方向移动的稳定液膜。在出口区域，气体和液体在固定的流向(streamwise)位置分离。气体出口为圆柱形开口管，其安装在分离器的流动空间中。WO02/056999A1描述了脱液器的实例。

WO02/056999A1还公开了位于第一导向叶片下游和重组分出口下游的附加导向叶片(防转元件)附加导向叶片用于减少剩余混合物(即，在该情况下为气体)的旋转，以便恢复对混合物流的压力。

但是，实际上已经证明，很难确定位于剩余混合物到达叶片的位置处的附加导向叶片的精确几何结构(即，精确的角度和形状)。如果附加导向叶片的几何结构不与混合物的局部流动精确匹配，将很大程度上阻碍压力的恢复。未对准可能引发导致能量损耗的边界层干涉，甚至可能导致被分离相的重新夹带，产生大压力降和旋风分离器降低的分离性能。

而且，现有旋风分离器需要位于漩涡引发元件下游的分离室和位于分离室下游的压力恢复部分，其中消除了剩余混合物流的旋转。这导致现有旋风分离器相当庞大。

发明内容

本发明的目标是提供分离混合物的旋风分离器和方法，其中消除了现有旋风分离器的上述缺陷。

本发明进一步的目标是提供旋风分离器和分离方法，其具有增强的分离特征和跨越分离器的减小的压力降。

本发明更进一步的目标是提供具有至少相同的分离性能的更紧凑的旋风分离器。

根据本发明的第一方面，这些目标中的至少一个由用于将包含固体颗粒、液体和/或气体的混合物分离成重组分和轻组分的旋风分离器实现，所述分离器包括：

界定流动空间的外壳，所述混合物穿过所述流动空间流动；

布置在流动空间中的流动主体，要分离的混合物可以沿所述流动主体输送；

布置在流动主体和外壳之间的至少一个旋流元件，所述旋流元件界定了近端区、中间区和远端区，其中在近端区，所述旋流元件适合于使进入混合物逐渐产生旋转运动以便将混合物分离成重组分和轻组分，其中在远端区，旋流元件适合于逐渐减少混合物的旋转运动以便恢复压力。