[发明专利]用于分离混合物的系统及入口装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统，该系统把包含至少一种气体和至少一种液体的混合物分离为主要包含液体的较重部分和主要包含气体的较轻部分。本发明还涉及一种入口装置，该入口装置用于预处理包含至少一种气体和至少一种液体的、将被分离为较重部分和较轻部分的混合物。

背景技术

在油和气行业，人们知道，分离器用于将供应的液体(油和/或水)和气体的混合物分离为基本上气流束和基本上液流束。众所周知，有多种分离器用于分离这种气液混合物。

WO 03/074156 A1告知了一种由直立圆柱(直立罐)构成的分离器，该分离器为待分离的混合物提供了一个入口，并提供了第一个和第二个出口，分别用于排出已分离的混合物的较重部分和较轻部分。在这种已知的分离器中，进来的混合物分三个阶段被分离。

在第一分离阶段，第一液/气分离通过一个与入口相连接的预处理单元来实现。已知的预处理单元是一个叶片式入口装置，入口装置放置在分离罐的入口管接头上，并装有许多曲刃，可以均匀地吸收进入的气液流的动量。然后，曲刃引导气液流横向地进入分离罐的下部隔仓。气液混合物的这种受控流入的结果是，液体的第一部分已被分离，由此，安装在下游的凝聚单元和分离器上的液体负载减少了相当数量。

在第二分离阶段，混合物被迫通过一个水平的“除雾器”或“聚结器”，比如以金属丝网或“丝网衬垫”的形式，除雾器设置在罐下部和罐上部之间。如上所述，液体的一部分在供应的过程中已被预处理装置从混合物中分离出来。已分离的液体积聚在下部隔仓的底部。然后，气液混合物的剩余部分被引入聚结器。引向金属丝网的混合物中的液滴与金属丝相碰撞，于是生长为液层。如果供应的气液混合物的速度充分低，那么来自液层的液体会在重力的影响下滴落到下部隔仓中，落入已出现在此的液体中。

在第三分离阶段，混合物被引入一个或多个旋流器，旋流器设置在上部隔仓中凝聚单元的下游，用于进一步将混合物分离为充分包含液体的混合部分和充分包含气体的混合部分。进入旋流器的混合物被设置为旋转运动，由此，存在着相对较大数量液体的较重部分被抛向旋流器的外壁，并经由侧壁上的孔穴排出，从而实现了较重部分和较轻部分的进一步分离。

已知一些旋流器具有很高的分离效率，如EP 1154862A中所披露的，可以认为这里引述了其内容。这里描述的是一种装置，其中，多个装有高效率轴向再循环旋流器的盒子设置在罐的上部隔仓中。

与上文提及的叶片式入口装置有所不同，分离过程的第一阶段可以由一个或多个旋流式预处理装置来完成。进入分离罐的入口管嘴的气液混合物被引向一个旋流器，使用包括一个或多个导向叶片的涡旋元件，或者对旋流器主体使用切向入口，使得混合物在此处被设置为旋转状态。混合物的较重部分被抛向旋流器主体的外壁，与此同时，较轻部分集中到旋流器流动主体的中心。气体通过一条设置在旋流器流动主体内部的通道向上逃逸。

传统的设计是，液体浸没了入口旋流器的底部，即入口旋流器的较重部分出口。这是因为一个事实，要有必需的液体落差，以防止气体从旋流器的底部逸出。应用时，可用的液体落差过于缺乏，以致不能使用这种类型的旋流式入口装置。这是因为，如果气体从旋流器的底部逸出，那么当气体加入包围旋流器的液体时，就有可能大量液体被向上提升。继而这些液体可能使安装在入口旋流器下游的第二阶段分离单元承受过重的负担。

如果要安装的入口旋流器没有(部分地)浸没在下部隔仓的液体中，就可能会出现以下问题。在某些情况下，会有很多气体从入口旋流器的液体出口逸出。如果从这个液体出口逸出的气体太多，那么当这些气体从液体出口离开旋流器的底部之后，可能会有足够的速度向上带走液体。还有，离开底部液体出口的气体的数量可能太多，以至于它会影响液面。这可能导致液体从液面处被带走，从而恶化分离效率。

另一个问题是，来自分离罐内部的气体可能经由旋流器的液体出口被吸入入口旋流器。这种情况可能发生，其原因是，归因于旋转的流体，入口旋流器内部有一个低压带。如果气体通过液体出口被吸入入口旋流器，就会阻碍液体完全流出。其结果是液体不得不跟随气体经由流动主体内的通道和入口旋流器的气体出口向上流动。这是最糟糕的一种设想，因为液体的分离效率几乎变成了零。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种入口装置和系统，解决上述已确认的问题。本发明进一步的目标是提供一种具有改良的分离特性的入口装置和系统。