多流体注射混合器制造技术

一种多流体注射混合器，其用于向流过管道的气体和／或液体中注射用作混合流体的气体和／或液体，并将混合流体和管道流体均匀地混合，所述注射混合器构成了管道的一部分，其特征在于包括：至少一个接触元件，该接触元件具有至少一个面向某些管道流体流并与之偏离的接触表面，并且该接触元件构成了相对于管道横截面的收缩部，从而管道流体流被加速，并且在所述表面附近流动的流体被偏转，从而沿着表面流动直到表面在尖缘处终止，其中所述尖缘位于产生最大收缩部和流速的点处；至少一个注射元件，其被设置成与接触元件的所述表面构成流体相连，从而混合流体能够被注射到所述表面上，并沿着所述表面被尖缘上流动的管道流体带走，不过对于成形为收缩管道部分的接触元件来说，应提供至少两个注射元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对流经管道的流体进行注射、混合和调节。更确切地说，本专利技术涉及一种多流体注射混合器、一种混合器以及含有这种多流体注射混合器的组件，其适用于多种混合、注射和调节操作，特别是涉及用于生产精细化学制品的碳氢化合物处理和嵌入式(in-line)反应器处理。
技术介绍
流体处理是一广泛的
，在大多数工业中已经获得应用。对管道中流动的流体进行处理通常涉及根据后续用途的流体含量的相位分离和以指定的性质传送经过分离的成分。例如，碳氢化合物井中的液流被分离成石油、气和水，进行相处理并清除污染物直到满足规定。所述处理通常包括对诸如化学制品、溶剂等的流体进行注射或萃取流体以提高分离和处理设备的效应。最常见的注射流体(混合物)的总结如下清除剂/不可逆溶剂(用于除去酸性成分如H2S，水银，硫醇的液体)防腐剂，水合物抑制剂，水垢抑制剂，防蜡剂减阻剂，脱盐剂，破乳剂，脱油剂，去沫剂，防污物质絮凝剂(提高分散相的聚结速率)冷凝物/碳氢化合物(萃取流体)气体(浮选或塞流的缓和)水(远离其临界值的多项流混合物的含水量的脱盐或处理)各混合流体通常被分别引入到处理设备上游的管道流，如分离器的上游。流体可以是气体和一种或多种液体的任何多相混合物，单独一种气体或气体的组合，任何液体、可混合液体成分或不可混合成分的混合物，如碳氢化合物液体和水。因此，所述流体例如可以是未加工的井内液气流、油田采出水、经过处理的油水两相流、经过处理的气流、被分散的和溶解的碳氢化合物污染了的油田采出水、被碳氢化合物液体污染了的经过处理的水流，或者是除去气体组分(如脱氧)的水流。可以显著改变表面张力、粘度、压力和温度的范围，此外，另外的流体或混合物类型也是相关的。尽管上述和下面将要描述的内容主要涉及碳氢化合物的处理，但是在诸如生产食品(如生产乳状液)、药物、化学制品(含有活化剂或试剂的反应流)、纸张(纸浆的精制/处理)、熔融物(合金)的加工工业或其它工艺的其余部分中，流体的混合也是一项基本的单元操作。这些工艺通常涉及采用大容器的批量生产，其中在所述大容器里，可利用搅拌器将不同的流体混合。由于投资、操作成本、生产的弹性化、安全性和产品质量，有理由相信采用管流混合来替代容器中的搅拌是具有吸引力的。通常，与体积流速例如多相流的体积流速相比，注射到管道中的混合物的流速相当小。因此供给混合物的难题与下述内容相关，所述内容即获得稳定的非振动注射速率、安全的轴向混合以及同时实现混合物均匀分散并分布在相关多相流的管道横截面上(径向混合)。因此，分散注射的混合物的液滴尺寸分布受到所涉及的混合器设计、流体特性和流速的影响。注射筒管(quills)是最常见的混合物注入设备，但是注射筒管无法将化学制品有效地分布成多相流。在需要实现稳态注入速度的情况下，使混合物的流速降低也会受到限制。与筒管相比，喷嘴通常能够更好地将注射流体分布成连续相。但是，其缺点在于限制了液滴的二次碎裂，混合物流速的可操作范围很窄(降低)，并且机械强度受到限制。而且较大管道尺寸按比例增加也是不可靠的。对于Sulzer混合器和类似的静态混合器，混合物被注射到混合器的上游。混合器是以串联安装的平板或挡板为基础的，以便使多相流反复受到高剪切力从而最终获得可接受的注射流体的混合物和连续液相。通常这需要相当大的压降(相当于高能量消耗，限制了生产量或生产率)和较长的混合器安装单元。当仅有部分混合物受到处于挡板或者平板表面上的高剪切力时，对于静态混合器的实际长度而言，这种混合器产生了相当不均匀的注射混合物的液滴分布。一次通过的混合器如扼流圈(choke)或文丘管使流入的多相流暴露于一个相当短的混合器中获得的高剪切区域。对于这些混合器，被注射流体预先注射到混合器设备的上游，所述注射流体以大部分为连续相的方式被带走。因此注射流体通常不会暴露于混合器中高剪切力的部分；即混合器壁的附近区域。为了对此进行补偿并确保注射流体的碎裂(与高剪切力区域中“流体元件”的拉伸相关；流体速度中的较大梯度)，需要对混合器施加高的压降。美国罗得岛州布里斯托尔的Westfall Manufacturing Company提供了一种静态混合器，其适于配置在包含流体流的管道中，该静态混合器包括一环绕的凸缘，所述凸缘从管道内表面沿径向向内延伸，并且还具有至少一对从其上延伸出来、且沿流体流方向倾斜的相对的薄片(flap)。专利公开号为US 5839828的文献中描述了这种静态混合器，这里将该文献作为参考。静态混合器的操作导致层流和湍流结合(第一栏，第36-39行)。更进一步，可在薄片下游侧通过喷射端口添加化学制品(权利要求4，图10和7，第3栏，第21-33行和59-62行)。在该设备中，化学制品从平板(亦即薄片)的后面成点状注射，而不是被注射成使化学制品均匀地分布在连续相中。这里面没有任何关于尖缘的描述。通过被命名为C100的PorPure注射混合器的专利技术，如专利申请号为EP 01947618.3的文献中所述，发展了用于混合和注射的技术。喷射混合器C100包括一成形为收缩管的接触元件(其中流动着气流)，以及一注射元件，所述注射元件包括一配置成在收缩管内部圆周的周围形成液体环的液体入口，一位于收缩管端部的尖缘以及该尖缘的管道部分下游。下游管道部分优选为一扩散管，用以恢复收缩部分下降的压力。在专利申请号为EP 01947618.3的文献中描述了喷射混合器C100如何将液体分布到气流中，从而通过使气流接触带有用于选定气体成分的溶剂或试剂的液体，从气流中吸收选定的气体成分、从天然气中清除H2S、在天然气中有选择地，优先于CO2来清除H2S、同时从天然气流中清除酸性气体成分，还原水、为天然气脱水，以及如何与现有的萃取塔(column)相结合来改变已有的设备以适应供给条件的变化。此外该文献描述了注射混合器在无化学制品注射的情况下，如何被用作再混合流体流中的相的混合器。该文献还描述了几个注射混合器如何能串联或者并联组合，通过在每个混合器中注射一种化学制品来注射几种液体(比较EP 01947618.3的权利要求15，16，图10a和10b)。在EP 01947618.3中没有考虑几种混合流体在一个注射混合器中注射的情况，这可能是因为同时注射几种混合流体被认为效率较差。例如，气体和粘性液体一起注射被认为效率较差，这是由于密度、表面张力和粘性等流体特性的巨大差异，因此混合流体没有被期望密切混合。这样，结合所涉及的流速和由此产生的注射管道上的压力梯度，可能导致用于至少一个注射混合流体的振动注射流速。由于没有对不同实施例或用于改进技术效果的可能性的暗示，基于EP01947618.3的教导，本领域技术人员将只考虑把液体注射到气流中，将只考虑一个注射元件和仅仅一个成形为收缩管的接触元件。尽管C100注射混合器具有一定优点，但仍然存在使用一个注射混合器注射几种化学制品或混合物来简化工艺的需求，从而减少压降和注射混合器的数量。还要求针对混合流体的混合，特别是针对多流体注射、混合物在管内壁上的沉积以及注射混合器的可选结构，来改善C100注射混合器的技术效果，这被证实对于特定的应用具有优势，例如改进已有设备来提高技术效果。要求注射混合器在宽范围的流动条件下、较窄的液滴/气泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多流体注射混合器，其用于向流过管道的气体和／或液体中注射作为混合流体的气体和／或液体，并将混合流体和管道流体均匀地混合，所述注射混合器构成了管道的一部分，其特征在于该注射混合器包括：至少一个接触元件，该接触元件具有至少一 个面向一些管道流体流并与之偏离的接触表面，并且该接触元件形成相对于管道内横截面的收缩部，使得管道流体流加速，并且在所述表面附近流动的流体被偏转，以便沿着所述表面流动直到所述表面在最大收缩部和流速的点的尖缘处终止，至少一个注射元件，其 被设置为与所述接触元件的所述表面流体相连，使得混合流体能够被注射到所述表面上，并沿着所述表面被尖缘上流动的管道流体带走，但是对于形成为收缩管道部分的接触元件来说，应提供至少两个注射元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H林戈，FP尼尔森，R阿比旺，BH卡尔格拉夫，
申请(专利权)人：普罗普里公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]