Разделительное устройство

Разделительное устройство для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включающее в себя емкость или секцию трубопровода, имеющую вход для входящего потока,выход для газа и выход для жидкости; распределитель потока для приема входящего потока от входа и приведения его в движение к пористому трубчатому корпусу, установленному в емкости, проходящему по направлению к выходу газа и предназначенному для приема всего или части входящего потока, при этом часть входящего потока проходит через канал трубчатого корпуса к выходу газа, а остальная часть входящего потока проходит через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, образованное между пористым трубчатым корпусом и стенкой емкости или секции трубопровода и открытое для газового потока в направлении выхода газа. В другом варианте выполнения разделительное устройство для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включает в себя вертикально установленную емкость с круглым сечением, имеющую вход для входящего потока, выход для газа в верхней части емкости и выход для жидкости в нижней части емкости; закручивающий элемент,предназначенный для приема входящего потока от входа и приведения его во вращательное движение вокруг вертикальной оси емкости; пористый трубчатый корпус, установленный в емкости над закручивающим элементом и вокруг него, проходящий по направлению к выходу газа и предназначенный для приема всего или основной части вращающегося входящего потока, при этом часть вращающегося потока проходит через канал трубчатого корпуса к выходу газа, а остальная часть вращающегося потока проходит через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, образованное между пористым трубчатым корпусом и стенкой емкости и открытое по направлению вверх к выходу для газа. Фредхейм Арне Олав, Гертсен Ларс Хенрик, Рустен Бернт Хеннинг,Аустрхейм Тронд, Готаас Йонсен Сесилие (NO) Медведев В.Н. (RU) Предпосылки к созданию изобретения Настоящее изобретение относится к отделению жидкости из потока текучей среды, который главным образом содержит газ. Более конкретно, изобретение относится к разделительному устройству, приспособленному для отделения последней фракции жидкости от газового потока при высоком давлении и высоких расходах. Предпосылки создания изобретения и предшествующий уровень техники Циклонный сепаратор, иногда называемый как центробежный сепаратор, действует приведением жидкости во вращательное движение так, что центробежные силы могут действовать с целью разделения жидкости на тяжелую часть и более легкую часть. Жидкость будет обычно проходить по спиральной траектории, и тяжелые части, фазы или компоненты будут собираться на выходящем конце спиральной траектории в то время, как более легкие части, фазы или компоненты будут собираться вдоль продольных осей. На практике часто используют гравитационные силы разделительных устройств вместе с вращательным движением, где тяжелые компоненты могут отводиться или стекать посредством гравитационных сил, в то время как более легкие компоненты могут подниматься. Центробежная сила является силой, которая вводит жидкость в движение по спиральной траектории. Центробежная сила пропорциональна массе, так что фазы или компоненты будут с трудом перемещаться по спиральной траектории, что объясняет причины сбора тяжелых компонентов на выходном конце спиральной траектории. Центробежная сила, однако, также пропорциональна скорости в квадрате,которая является скоростью перемещения по траектории в метрах в секунду или угловой скоростью. Более высокая скорость перемещения обеспечивает более эффективное вращательное движение и соответственно лучшее разделение. В связи с вышеупомянутым для специалиста в данной области техники общеизвестным является, что эффективность разделения увеличивается с расходом. Однако было показано,что эффективность разделения иногда является существенно сниженной по сравнению с предполагаемой. Сниженная эффективность разделения наблюдается, в частности, при высоком давлении и высоких расходах. В авторских свидетельствах СССР 1445763 А 1, 837369 раскрыты разделительные устройства, которые частично решили указанные выше проблемы и обеспечивают фильтрацию жидкостей от газового потока. Фильтры выполнены в виде рукавов, и газовые потоки через фильтры отсутствуют, при этом объем вне фильтров не является открытым по направлению к выходу газа, и разделительные блокиимеют только узкий операционный диапазон, в котором эффективность разделения является особенно хорошей. Таким образом, целью настоящего изобретения является создание разделительного устройства с высокой эффективностью разделения в широком диапазоне операционных условий, включая относительно высокое давление и высокие расходы. Сущность изобретения Указанная цель достигается разделительным устройством для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включающим в себя емкость или секцию трубопровода, имеющую вход для входящего потока, выход для газа и выход для жидкости, распределитель потока для приема входящего потока от входа и приведения его в движение к пористому трубчатому корпусу, установленному в емкости, проходящему по направлению к выходу газа и предназначенному для приема всего или части входящего потока, при этом часть входящего потока проходит через канал трубчатого корпуса к выходу газа, а остальная часть входящего потока проходит через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, образованное между пористым трубчатым корпусом и стенкой емкости или секции трубопровода и открытое для газового потока в направлении выхода газа. Пористый трубчатый корпус может быть выполнен в виде конической трубчатой секции с минимальным диаметром в верхнем конце по направлению к выходу газа. В разделительном устройстве минимум 80% газового потока может направляться через канал пористого трубчатого корпуса и максимум 20% газового потока может направляться через стенку пористого трубчатого корпуса. Распределитель потока может сам являться разделительным устройством, предпочтительно в виде газоотделителя. В разделительном устройстве внутри пористого трубчатого корпуса могут отсутствовать поверхности, на которые может наноситься пленка жидкости, и пористый трубчатый корпус может иметь открытую пористость полностью по направлению к его внутренней поверхности. Разделительное устройство может содержать проволочный мат, размещенный в выходе газа и/или между верхним концом пористого трубчатого корпуса и стенкой емкости или секции трубопровода. Разделительное устройство может содержать несколько пористых трубчатых корпусов, установленных параллельно в емкости или секции трубопровода и несколько закручивающих элементов, каждый из которых выполнен в форме газоотделительной структуры и расположен на входном конце каждого пористого трубчатого корпуса. Разделительное устройство может содержать перегородку, размещенную между верхней и нижней частями емкости или секции трубопровода, при этом пористый трубчатый корпус расположен в верхней части, а закручивающий элемент размещен в нижней части. Пористый корпус может иметь изменяющуюся пористость, которая является наибольшей в нижней части корпуса, обеспечивая наименьшее сопротивление проходящему потоку в нижней части корпуса. Разделительное устройство может содержать регулирующее/контрольное средство, расположенное в выходном конце пористого трубчатого корпуса. Согласно другому варианту выполнения разделительное устройство для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включает в себя вертикально установленную емкость с круглым сечением, имеющую вход для входящего потока, выход для газа в верхней части емкости и выход для жидкости в нижней части емкости, закручивающий элемент, предназначенный для приема входящего потока от входа и приведения его во вращательное движение вокруг вертикальной оси емкости,пористый трубчатый корпус, установленный в емкости над закручивающим элементом и вокруг него,проходящий по направлению к выходу газа и предназначенный для приема всего или основной части вращающегося входящего потока, при этом часть вращающегося потока проходит через канал трубчатого корпуса к выходу газа, а остальная часть вращающегося потока проходит через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, образованное между пористым трубчатым корпусом и стенкой емкости и открытое по направлению вверх к выходу для газа. В вышеописанных распределительных устройствах кольцевое пространство имеет траекторию потока для газа, проходящую из кольцевого пространства к выходу газа, и кольцевое пространство является полностью открытым или в основном открытым по направлению к выходу газа так, что газ протекает через стенку трубчатого корпуса. Это является отличием от ранее упомянутых авторских свидетельств. В результате, как указано выше, разделительное устройство может содержать проволочный мат. Газ может альтернативно направляться от кольцевого пространства к выходу газа через соответствующую линию,которая может направлять газ непосредственно к выходу газа или, например, к нижней по потоку стороне закручивающего элемента. С использованием отдельной линии для направления газа из кольцевого пространства к выходу газа, непосредственно или косвенно, кольцевое пространство может, кроме того,быть заблокировано по направлению к выходу газа. Кроме того, также обеспечивают путь потока для газа из кольцевого пространства к выходу газа из емкости и путь потока для жидкости из кольцевого пространства к выходу жидкости из емкости. Емкость может быть вертикальной (прямостоящей) или горизонтальной (лежащей) или разделительное устройство может быть установлено в колонну/трубу, где емкость может быть секцией трубопровода. Термины "емкость" и "секция трубопровода" используют взаимозаменяемо, где это представляется подходящим. Несколько трубчатых емкостей могут быть параллельно или последовательно установлены в емкость или секцию трубопровода, причем емкость или секция трубопровода могут содержать несколько или все полые/трубчатые корпуса или отдельные емкости, или секции трубопровода могут быть установлены вокруг каждого трубчатого корпуса. Распределители потока могут устанавливаться отдельно для каждого трубчатого корпуса или в нескольких трубчатых корпусах. Кольцевое пространство в большинстве вариантов осуществлений изобретения может быть выполнено в форме кольца, но могут быть варианты осуществления с кольцевым пространством,состоящим из параллельно расположенных пространств нескольких трубчатых корпусов. Кольцевое пространство принимает газ, проходящий через пористую стенку трубчатой емкости, и полученный газ проходит непосредственно или посредством других путей из кольцевого пространства и через газовый выход из емкости или секции трубопровода. Разделительные устройства могут быть расположены последовательно или параллельно, причем параллельное расположение может быть предпочтительным для труб или емкостей с большим поперечным сечением. Термины, такие как "вертикальный", "круговой","осевой" или "вертикальный", "прямостоящий", не являются интерпретируемыми литературно или определенно, в них возможны отступления при условии, что поддерживается заданная функция. Разделительное устройство предпочтительно устанавливают так, что большая часть газового потока или входящего потока направляется через центральное отверстие секции трубопровода (трубчатой емкости), в то время как меньшая часть газового потока направляется через пористую стенку в секции трубопровода. Газовый поток через трубчатую стенку, капиллярные силы и отсутствие поверхностей для образования жидкой пленки будут направлять жидкость, накапливающуюся на внутренней поверхности трубчатого корпуса, в трубчатый корпус, и из-за ограниченного газового потока через трубчатую стенку жидкость будет направляться через трубчатую стенку вниз в нижнюю часть емкости, в то время как газ будет протекать в выходу газа. Разделительное устройство предпочтительно выполнено так, что минимум 80% газового потока будет направляться через центральное отверстие в секции трубопровода, в то время как максимум 20% газового потока будет направляться через пористую стенку в секции трубопровода. Таким образом, унос или повторный разрыв уже отделенной жидкости минимизирован. Желаемое распределение потока через трубчатый корпус и поток через трубчатую стенку могут контролироваться конструкционными или контролирующими средствами. Пористый трубчатый корпус предпочтительно выполнен в виде конической секции трубопровода по меньшей мере с одним отверстием в верхней части по направлению к выходу, и размер отверстия является важным для контроля распределения потока через отверстие или стенку трубчатого корпуса. Предпочтительно могут устанавливаться клапан, диск заслонка или другое контролирующее устройство в верхней части секции трубопровода, а именно, в верхнем окончании или окончании вниз по потоку вдоль направления газового потока для регулировки части газового потока, проходящего через стенку пористого корпуса. Предпочтительно также обеспечивают средства контроля в выходе для газа из емкости, которые также способствуют контролю части газового потока, протекающего через стенку в пористом корпусе. Полная внутренняя поверхность пористого трубчатого корпуса предпочтительно выполнена так,что жидкая пленка не наносится на ней, и она не имеет поверхностей, где жидкая пленка может наноситься. Пористость в пористом трубчатом корпусе является предпочтительно так называемого открытого типа, а именно со сквозными, соприкасающимися отверстиями. Преимущественно пористый трубчатый корпус имеет открытую пористость до его внутреннего пространства. В одном осуществлении пористость преимущественно изменяется вдоль длины пористого корпуса, предпочтительно так, что пористость является наибольшей или устойчивость к сквозному потоку является наименьшей в нижней части пористого корпуса. Как указано выше, распределитель потока может иметь много различных форм, но преимущественно является закручивающим элементом и наиболее предпочтительно является сам по себе разделительным устройством, предпочтительно в форме так называемого газоотделителя. Газоотделитель является сам по себе разделительным устройством для разделения жидкой фазы и любых других компонентов от потока текучей среды, который главным образом содержит газ, причем газоотделитель содержит впуск для текучей среды, тангенциально ориентированный к внутренней стенке разделительного устройства или оборудованный отражающей пластиной так, что входящая текучая среда является выровненной тангенциальной горизонталью или с некоторым направленным вниз наклоном вдоль внутренней стенки разделительного устройства, при этом входящая текучая среда проходит по траектории в нижнем направлении по спирали внутрь разделительного устройства, вдоль его внутренней стенки от уровня выше или на одной линии с впуском до уровня на одной линии с или вблизи выхода для жидкости, с отверстием для выхода газа вдоль траектории по направлению к центру разделительных устройств, так что вся жидкость,которая была направлена по траектории, направляется через всю длину траектории, за исключением выделенного газа. Элементы газоотделителя раскрыты в Норвежском патентом документе NO 320957 и в соответствующей международной патентной публикации WO 2004/030793. Разделительное устройство может в некоторых осуществлениях предпочтительно содержать дополнительный распределитель потока, например дополнительный закручивающий элемент, и предпочтительно у входа пористого трубчатого корпуса и, в особенности, для осуществлений с низкими расходами для улучшения или поддержания вращательного потока. Емкость может быть разделена на верхнюю часть, в которой размещена труба или трубчатый корпус, и нижнюю часть, в которой размещен закручивающий элемент для обеспечения направления всего потока газа в трубчатый корпус, в котором траекторию потока для отделения жидкости предпочтительно обеспечивают от верхней части к нижней части. Измерительная аппаратура и средства контроля известного типа могут быть прикреплены к разделительному устройству. Разделительное устройство согласно изобретению содержит предпочтительно один или несколько упомянутых выше элементов в любой комбинации для улучшения технической эффективности. Настоящее изобретение иллюстрируется посредством фигур, на которых изображено следующее: фиг. 1 иллюстрирует разделительное устройство согласно изобретению; фиг. 2 иллюстрирует другой вариант разделительного устройства согласно изобретению; фиг. 3 иллюстрирует проблему, решаемую изобретением; и фиг. 4 иллюстрирует эффективность разделительного устройства согласно изобретению по сравнению с обычным осевым циклонным сепаратором. Подробное описание На фиг. 1 показано разделительное устройство 1 согласно изобретению. Разделительное устройство 1 содержит в основном вертикально установленную емкость 2 в основном круглым сечением, выход 3 для газа в верхней части емкости, выход 4 для жидкости в нижней части емкости и вход 5 для потока,который в основном содержит газ. Кроме того, емкость 2 содержит закручивающий элемент 6, расположенный в конце входа 5, так что входящий поток приводится во вращательное движение вокруг вертикальной оси емкости. Пористый трубчатый корпус 7, выполненный в виде секции трубопровода, установлен в емкости 2, вокруг и выше закручивающего элемента, при этом часть вращающегося потока в трубчатом корпусе проходит через канал трубчатого корпуса к выходу 3 для газа, а остальная часть вращающегося потока проходит через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство 8,образованное между корпусом 7 и стенкой емкости 2 и открытое по направлению вверх к выходу 3 для газа. В проиллюстрированном варианте разделительное устройство также содержит проволочный мат 9(проволочный сетчатый брызгоуловитель), установленный между верхним концом трубчатого корпуса 7 и стенкой емкости 2. Фиг. 2 иллюстрирует другой вариант разделительного устройства согласно изобретению. В частности, емкость содержит секцию 2 трубопровода и пористый трубчатый корпус 7, являющийся конически суживающимся или сжимающимся. Для сбора жидкости из кольцевого пространства 8 выполнен внут-3 020191 ренний выступ в секции 2 трубопровода. Выступ 10 и выход 4 для жидкости предпочтительно выполнены так, чтобы предотвратить текучесть жидкости и облегчить сбор и сток жидкости из кольцевого пространства. Все позиции элементов данного варианта, в общем, относятся к идентичным или эквивалентным элементам, как для фиг. 1. Фиг. 2 иллюстрирует действующее разделительное устройство, которое может быть приспособлено и сконструировано согласно трубопроводному принципу. Пористый трубчатый корпус является наиболее важным для достижения предполагаемого эффекта. Не обращаясь к теории, принимают, что неожиданная низкая эффективность разделения известных сепараторов, в особенности оборудования для отделения малых количеств жидкости от газа, при условиях высокого давления и высокой скорости, связано с аккумулированием жидкой пленки на стенку сепаратора, ее легким уносом газовым потоком при высоком давлении и высоких скоростях. Данный эффект усиливается сниженным пограничным поверхностным натяжением между газом и жидкостью при повышенном давлении, пограничное поверхностное натяжение является на практике приближающимся к 0 при высоком давлении, так что только одна фаза будет существовать при высоких давлениях. Основная проблема изобретения иллюстрируется посредством фиг. 3, которая показывает степень эффективности разделения циклонного для общего осевого поточного циклонного сепаратора, так называемого Verlaan-циклона, с расходом жидкости, равным 45 л/ч в циклон. По оси у указана степень разделительной эффективности в %, по оси х указана скорость газа в метрах в секунду в сепараторе (поверхностная скорость газа). Измеренные данные относятся к использованию азота в качестве газовой фазы иExxol D60 в качестве жидкой фазы, так же как поточная система природного газа, содержащего метан,этан и пентан. Из фиг. 3 понятно, что эффективность разделения снижается с увеличением давления и с увеличением скорости. На фиг. 4 показано сравнение данных для общего осевого циклонного сепаратора и разделительного устройства согласно изобретению с содержанием жидкости, равным 0,022-0,030 об.%. По осям указаны соответствующие параметры, как для фиг. 3. Из фиг. 4 понятно, что эффективность разделительного устройства согласно изобретению является в значительной степени большей для всего тестового диапазона, в частности, посредством увеличения скорости, причем кривая, полученная для разделительного устройства согласно изобретению, является в значительной степени более высокой по отношению к степени эффективности разделения. Принимают, что преимущества и различие будут увеличиваться еще больше при увеличении давления. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Разделительное устройство для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включающее в себя емкость или секцию трубопровода с входом для входящего потока, выходом для газа и выходом для жидкости в нижней части емкости или секции трубопровода; поточный коллектор для приема и перемещения входящего потока по направлению от входа к образующему канал пористому трубчатому корпусу, расположенному в емкости или секции трубопровода, проходящему к выходу для газа и принимающему весь или в основном весь входящий поток, при этом между пористым трубчатым корпусом и стенкой емкости или секцией трубопровода имеется кольцевое пространство, так что часть входящего потока может проходить через трубчатый корпус к выходу для газа, в то время как остальная часть входящего потока может проходить через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, которое выполнено открытым для газового потока в направлении выхода для газа. 2. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что пористый трубчатый корпус выполнен в виде конической трубчатой секции с минимальным диаметром в верхнем конце по направлению к выходу газа. 3. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что минимум 80% газового потока направляется через пористый трубчатый корпус, в то время как максимум 20% газового потока направляется через стенку пористого трубчатого корпуса. 4. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что поточный коллектор сам является разделительным устройством, предпочтительно в виде так называемого газоотделителя. 5. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри пористого трубчатого корпуса отсутствуют поверхности, на которые может наноситься пленка жидкости, и пористый трубчатый корпус имеет открытую пористость полностью по направлению к ее внутренней поверхности. 6. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит проволочный мат (проволочный сетчатый брызгоуловитель), установленный на выходе для газа и/или между верхним концом трубчатого корпуса и стенкой емкости. 7. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит закручивающий элемент в форме газоотделительной структуры и закручивающий элемент в каждом входном конце трубчатого корпуса, при этом несколько трубчатых корпусов установлены параллельно в емкости. 8. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит перегородку, размещенную между верхней и нижней частями емкости так, что пористый трубчатый корпус расположен в верхней части, а закручивающий элемент размещен в нижней части. 9. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что пористый корпус имеет изменяющуюся пористость, так что пористость является наибольшей в нижней части корпуса, где устойчивость по отношению к сквозному потоку, таким образом, является наименьшей. 10. Разделительное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит регулирующее/контрольное средство в верхнем конце трубчатого корпуса. 11. Разделительное устройство для отделения жидкости из входящего потока, в основном содержащего газ, включающее в себя вертикально стоящую емкость с круглым сечением, имеющую выход для газа в верхней части емкости, выход для жидкости в нижней части емкости и вход для входящего потока,отличающееся тем, что оно дополнительно содержит закручивающий элемент, принимающий входящий поток и придающий ему вращательное перемещение вокруг вертикальной оси емкости, образующий канал пористый трубчатый корпус, проходящий к выходу для газа и принимающий весь или почти весь вращающийся входящий поток, при этом между трубчатым корпусом и стенкой емкости имеется кольцевое пространство, так что часть вращающегося входящего потока может проходить через трубчатый корпус к выходу для газа, в то время как остальная часть входящего потока может проходить через пористую стенку трубчатого корпуса в кольцевое пространство, которое выполнено открытым в направлении вверх к выходу для газа. Циклонная разделительная эффективность для исходного поточно осевого циклона при расходе жидкости 45 л/ч в циклон Фиг. 3 Сравнение исходного поточно осевого циклона и нового пористого защищенного от пленкообразования при жидкой загрузке 0,022-0,030 об.%