ES2863001T3

ES2863001T3 - Distribuidor de flujo

Info

Publication number: ES2863001T3
Application number: ES13776313T
Authority: ES
Inventors: Scott Gordon Doig
Original assignee: Process Development Centre Pty Ltd
Current assignee: Process Development Centre Pty Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: MX2014011426A; BR112014024794B1; MX361181B; US10465829B2; AP2014008000A0; EP2836291A4; PH12014502249A1; KR102269568B1; EP2836291A1; JP2015517902A; EA201401125A1; CA2870355C; CN104220153B; US20150047714A1; EA029748B1; CL2013000757A1; AU2012202150B1; PE20181030A1; AU2013201824A1; PT2836291T

Abstract

Un sistema de distribución de flujo (10) para una corriente de fluido de múltiples fases, comprendiendo el sistema: una tubería de entrada (14) una entrada (12) para recibir una corriente de fluido de múltiples fases de una tubería de entrada (14); una pluralidad de salidas (16) cada una para suministrar una porción de la corriente de fluido de múltiples fases a una respectiva tubería de salida (18); un alojamiento hueco (20) que forma una cámara interna (22) en comunicación fluida con la entrada y la pluralidad de salidas, el alojamiento tiene un eje longitudinal central (28), en el que la cámara interna tiene una primera porción de cámara (30) dispuesta más cerca de la entrada que la pluralidad de salidas, y una segunda porción de cámara (32) adyacente a la pluralidad de salidas; un desviador de flujo no plano (24) posicionado dentro de la cámara a fin de definir una canal de flujo de área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal central del alojamiento, en el que la primera porción de cámara tiene un área de sección transversal dentro del canal de flujo que es menor que un área de sección transversal de la segunda porción de cámara dentro del canal de flujo, y en el que un área de sección transversal de la entrada (12) y una sección de la tubería de entrada (14) próxima a la entrada es menor que el área de sección transversal de la primera porción de cámara (30), en el que la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de al menos 45º a 135º a medida que esta se desplaza desde la entrada hasta la pluralidad de salidas, caracterizado porque la pluralidad de salidas está radialmente dispuesta alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento.

Description

DESCRIPCIÓN

Distribuidor de flujo

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un distribuidor de flujo para la distribución de un fluido de múltiples fases o suspensión coloidal desde una tubería de entrada a una pluralidad de tuberías de salida.

Antecedentes

Es común en las industrias del sector químico, minero, energético e industrias relacionadas procesar una corriente de fluido de múltiples fases o una suspensión coloidal. Es a menudo conveniente y/o eficiente procesar la corriente de fluido de múltiples fases o suspensión coloidal mediante el uso de una pluralidad de módulos de unidad de procedimiento dispuestos en un grupo. La cantidad de los módulos de unidad de procedimiento dispuestos en el grupo puede estar en un intervalo desde dos (2) hasta tanto como treinta (30) unidades o posiblemente más. Tales módulos de unidad de procedimiento pueden incluir, a manera de ejemplo, un separador para separar una fase sólida de una fase gaseosa, o para separar partículas sólidas de diferentes tamaños o de densidad diferente de una fase líquida.

Es conocido en la técnica el uso de distribuidores de flujo convencionales que tienen una entrada dispuesta para recibir una corriente de entrada de fluido desde un ducto común y una pluralidad de salidas para proporcionar una porción del fluido a cada pluralidad de los módulos de unidad de procedimiento dispuesta en un grupo determinado. Sin embargo, los problemas se pueden presentar cuando la corriente de entrada es una corriente de múltiples fases o suspensión coloidal, porque la fase sólida se separa en capas bajo la influencia de la gravedad lo que conduce a una carga desproporcional del flujo de la fase sólida a cada una de la pluralidad de salidas, por lo tanto, reduciendo la eficiencia de los módulos de unidad de procedimiento en el grupo y el desgaste incrementado en las paredes internas del distribuidor de flujo. La corriente de entrada puede ser pulsante lo que puede inducir un flujo desigual a cada salida que deriva en la pérdida de eficiencia de los módulos de unidad de procedimiento que reciben el fluido de múltiples fases o suspensión coloidal. Los distribuidores de flujo convencionales por lo general comprenden una cámara cilíndrica que tiene un área de sección transversal mucho mayor que el área de sección transversal de la entrada lo que promueve la sedimentación y acumulación de los sólidos retenidos dentro de la cámara de tales distribuidores de flujo convencionales a medida que el fluido de múltiples fases o suspensión coloidal se desplaza desde la entrada hacia la pluralidad de salidas.

Es un objeto de la presente invención al menos superar de manera parcial los problemas mencionados anteriormente asociados con la técnica anterior o proveer una alternativa a los mismos.

El documento US 2010/313585 (Parker Christian y col.) desvela un conjunto de expansión-distribución de fluido para mezclar y distribuir un refrigerante. No obstante, tal conjunto obtura el fluido refrigerante.

El documento WO 03/073021 (Huelle y col.) desvela un sistema de distribución de flujo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un procedimiento de distribución de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 17.

Sumario de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se provee un sistema de distribución de flujo de acuerdo con la reivindicación 1.

Mediante el uso de esta disposición, la tasa de flujo de la corriente de fluido de múltiples fases varía a medida que esta pasa a través del canal de flujo mediante lo cual se estimula la mezcla turbulenta de la corriente de fluido de múltiples fases en la cámara interna.

En una forma, la primera porción de cámara tiene un área de sección transversal constante y la segunda porción de cámara tiene un área de sección transversal constante que es mayor que el área de sección transversal de la primera porción de cámara. En una forma, la primera porción de cámara es troncocónica. En una forma, el alojamiento hueco es simétrico alrededor de su eje longitudinal central. En una forma, el eje longitudinal central del alojamiento coincide con o es paralelo al eje longitudinal central de la entrada.

En una forma, el sistema de distribución de flujo comprende, además, un medio de montaje para montar el desviador de flujo al alojamiento o a una cubierta de acceso utilizada para cerrar un primer extremo del alojamiento. En una forma, el medio de montaje es accionado para elevar o descender la posición del desviador de flujo a fin de ajustar la distancia entre el desviador de flujo y la entrada. En una forma, el medio de montaje es accionado para mover el desviador de flujo de manera lateral o radial relativo al eje longitudinal central del alojamiento mediante lo cual el eje longitudinal central del desviador de flujo es desplazado del eje longitudinal central del alojamiento. La pluralidad de salidas está dispuesta de forma radial alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento en el que la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de (i) al menos 45 a 135, (ii) al menos 60 a 120, o (iii) al menos 90 grados, a medida que esta se desplaza desde la entrada hacia la pluralidad de salidas.

En una forma, el desviador de flujo o una porción del desviador de flujo es troncocónico, cilíndrico, abovedado, semiovalado, semiesférico o en forma de huevo. En una forma, el desviador de flujo incluye una tercera porción de desviador en forma de disco dispuesta entre la primera porción de desviador y la segunda porción de desviador y en el que el área de sección transversal más amplia de la tercera porción de desviador es mayor que el área de sección transversal de la primera y segunda porciones de desviador. En una forma, la tercera porción de desviador está posicionada en la primera porción de cámara o la segunda porción de cámara. En una forma, el desviador de flujo incluye una porción de punta del desviador.

En una forma, cada salida está espaciada de manera uniforme alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento de manera que cada una de las salidas es equidistante de la entrada y equidistante de cada otra salida. En una forma, cada salida es un reductor concéntrico o excéntrico.

En una forma, el sistema de distribución de flujo tiene una primera orientación por medio de la cual la entrada está más cerca del suelo que la pluralidad de salidas de manera que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza en sentido vertical en dirección ascendente a través de la cámara interna. De manera alternativa, el sistema de distribución de flujo tiene una segunda orientación por medio de la cual la pluralidad de salidas está más cerca del suelo que la entrada con el resultado de que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza en dirección descendente a través de la cámara interna.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se provee un procedimiento de distribución de flujo un de fluido múltiples fases.

En una forma, el desviador de flujo tiene una primera porción de desviador posicionada dentro de la primera porción de cámara y una segunda porción de desviador posicionada dentro de la segunda porción de cámara, en la que el área de sección transversal del canal de flujo es menor en una primera porción de cámara que en una segunda porción de cámara generando una región de presión baja o negativa adyacente a la segunda porción de desviador. En una forma, el procedimiento comprende, además, la etapa de montar el desviador de flujo al alojamiento o a una cubierta de acceso utilizada para cerrar un primer extremo del alojamiento. En una forma, el procedimiento comprende, además, la etapa de accionar el medio de montaje para elevar o descender la posición del desviador de flujo a fin de ajustar la distancia entre el desviador de flujo y la entrada. En una forma, el procedimiento comprende, además, la etapa de accionar el medio de montaje para mover el desviador de flujo de manera lateral o radial relativo al eje longitudinal central del alojamiento por medio del cual el eje longitudinal central del desviador de flujo es desplazado del eje central longitudinal del alojamiento.

En una forma, el procedimiento comprende, además, la etapa de disponer el sistema de distribución de flujo en una primera orientación por medio de la cual la entrada está más cerca del suelo que la pluralidad de salidas de tal manera que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza en sentido vertical en dirección ascendente a través de la cámara interna. De manera alternativa, en una forma, el procedimiento comprende, además, la etapa de disponer el sistema de distribución de flujo en una segunda orientación por medio de la cual la pluralidad de salidas está más cerca del suelo que la entrada con el resultado de que la corriente de fluido de múltiples fases viaja en dirección descendente a través de la cámara interna.

Descripción de los dibujos

Con el fin de proveer un mejor entendimiento de la presente invención se describirán ahora las realizaciones, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, para los cuales los números de referencia similares se refieren a partes similares, en los cuales:

la Figura 1 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de un distribuidor de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 2 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 3 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 4 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 5 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 6 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 7 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 8 es una vista en plano esquemática en sección transversal del distribuidor de la Figura 7;

la Figura 9 es una elevación lateral esquemática en sección transversal de una realización alternativa de un distribuidor de acuerdo con la presente invención; y

la Figura 10 es una vista en plano esquemática en sección transversal del distribuidor de la Figura 9.

Descripción detallada de las realizaciones

La presente invención puede ser entendida de manera más clara con referencia a la siguiente descripción detallada de la invención tomada en relación con los dibujos adjuntos, las cuales forman parte de la presente divulgación. Se debe entender que la presente invención no está limitada a los dispositivos, procedimientos, condiciones o parámetros específicos que se describen y/o muestran en el presente documento, y que la terminología que se utiliza en el presente documento es para fines de describir realizaciones particulares a manera de ejemplo solamente y no tiene la intención de limitar la invención reivindicada. De igual manera, tal como se utiliza en la memoria descriptiva incluyendo las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular “un”, “una” y “el/la” incluyen los plurales, y la referencia a un valor numérico particular incluye al menos el valor particular, a menos que el contexto claramente especifique lo contrario. Los intervalos se pueden expresar en el presente documento desde “alrededor” o “aproximadamente” un valor particular y/o hasta “alrededor” o “aproximadamente” otro valor particular. Cuando se expresa tal intervalo, otra realización incluye desde el un valor particular y/o hasta el otro valor particular. De manera similar, cuando los valores son expresados como aproximaciones, mediante el uso del antecedente “alrededor” se entenderá que el valor particular forma otra realización.

Desde el inicio hasta el final de la presente memoria descriptiva, el término “fluido” se utiliza para describir un gas o un líquido. El término “fluido de múltiples fases” se utiliza para hacer referencia a una mezcla de una fase sólida con un gas o una fase sólida con un líquido. El término “fluido de múltiples fases” puede de igual modo hacer referencia a una mezcla de un líquido con un gas o una mezcla de una fase sólida con un gas y un líquido. El término “suspensión coloidal” se refiere a una fase sólida insoluble mezclada con un fluido o un gas. Una suspensión coloidal es de esta manera un ejemplo de un fluido de múltiples fases. El término “no plano” se refiere a un objeto tridimensional que tiene una anchura, una altura y una longitud a diferencia de los objetos planos que sustancialmente ocupan un solo plano geométrico.

Una primera realización de un sistema de distribución de fluido para la homogenización de una corriente de fluido de múltiples fases se describirá ahora con referencia a la Figura en la cual el sistema de distribución de flujo es generalmente designado por el número de referencia 10. El sistema 10 incluye una entrada 12 para recibir una corriente de fluido de múltiples fases desde una tubería de entrada 14 y una pluralidad de salidas 16 cada una para suministrar una porción de la corriente de fluido de múltiples fases a una tubería de salida 18 respectiva. El sistema 10 incluye un alojamiento hueco 20 que forma una cámara interna 22 en comunicación fluida con la entrada 12 y la pluralidad de salidas 16. Un desviador de flujo no plano 24 está posicionado dentro de la cámara 22 a fin de definir un canal de flujo 26 de área de sección transversal variable para la aceleración o desaceleración de la corriente de fluido de múltiples fases a medida que esta pasa a través de la cámara interna para estimular la mezcla turbulenta dentro de la corriente de fluido de múltiples fases a medida que esta pasa desde la entrada a la pluralidad de salidas. Cuando la corriente de fluido de múltiples fases se encuentra con el desviador de flujo 24, el flujo es desviado alrededor del desviador de flujo 24 y hacia el canal de flujo 26. Mediante el uso del procedimiento y sistema de la presente invención, el objetivo principal de la generación de turbulencia es asegurar que las fases presentes dentro de cada porción de la corriente de fluido de múltiples fases sean tan homogéneas como sea posible a medida que las mismas ingresan en cada salida. El área de sección transversal del canal de flujo 26 conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal 28 del alojamiento 20 varía para generar áreas de presión diferencial dentro de la cámara interna que fomentan la mezcla y de esta manera la homogenización del fluido de múltiples fases a medida que este pasa a través del sistema de distribución de flujo. De esta manera, las características de la porción de la corriente de fluido de múltiples fases suministrada a cada salida son más uniformes, lo que conduce a mejoras en el desempeño de los módulos de unidad de procedimiento (no mostrados) que están conectados a cada tubería de salida respectiva. Para los mejores resultados, la corriente de fluido de múltiples fases es previamente homogenizada corriente arriba de la entrada.

Con referencia a la Figura 1, la cámara interna 22 tiene una primera porción de cámara 30 que está más cerca de la entrada 12 que la pluralidad de salidas 16 y una segunda porción de cámara 32 adyacente a la pluralidad de salidas 16. La primera porción de cámara 30 tiene un área de sección transversal medida dentro del canal de flujo 26 que es menor que el área de sección transversal de la segunda porción de cámara 32 medida dentro del canal de flujo 26. En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 1 y 2, el desviador de flujo no plano 24 tiene un área de sección transversal constante y de este modo se crea el canal de flujo de área de sección transversal variable 26 variando las áreas de sección transversal de las porciones de cámara primera y segunda 30 y 32, respectivamente, para generar la mezcla de la corriente de fluido de múltiples fases a medida que esta pasa a través de la cámara interna 22 y es desviada por el desviador de flujo 24. En la Figura 1, la primera porción de cámara 30 tiene una primera área de sección transversal que permanece constante y la segunda porción de cámara 32 tiene una segunda área de sección transversal mayor que igualmente permanece constante. La velocidad de flujo de la corriente de fluido de múltiples fases inicialmente cae cuando ingresa en la primera porción de cámara 30 debido a que el área de sección transversal de la primera porción de cámara 30 es mayor que el área de sección transversal de la entrada 12. En una realización alternativa que se ilustra en la Figura 2, la primera porción de cámara 30 es troncocónica con el resultado de que la primera área de sección transversal varía de forma progresiva conforme se mide en un plano que es ortogonal al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20. La segunda porción de cámara 32 tiene una segunda área de sección transversal que permanece constante.

Cuando el alojamiento hueco 20 tiene un espacio cilíndrico tal como se ilustra en la Figura 1, las porciones de cámara primera y segunda 30 y 32, respectivamente son ambas cilíndricas. El alojamiento hueco puede de igual manera tener un espacio rectangular, cuadrado, triangular, hexagonal, octogonal, oval o poligonal. Para los mejores resultados, el alojamiento hueco 20 es simétrico alrededor del eje longitudinal central 28 y el eje central longitudinal 28 coincide con el eje longitudinal central 34 de la entrada 12.

Una cubierta de acceso 38 se provee para cerrar un primer extremo 40 del alojamiento hueco 20 en tanto que la entrada 12 se provee en un segundo extremo opuesto 42 del alojamiento 20. El desviador de flujo 24 está mecánicamente acoplado a la cubierta de acceso 38 utilizando un medio de montaje 44, que ventajosamente permite que el desviador de flujo sea adaptado a un distribuidor de flujo existente si se desea. En la realización que se ilustra en la Figura 7, el desviador de flujo 24 está asegurado a la cubierta de acceso 38 por un medio de montaje 44 que comprende tres pernos asegurados por medio de tuercas y sellos del fluido. Se debe entender que se pueden utilizar igualmente otros medios de montaje adecuados.

En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 1 y 2, el desviador de flujo no plano 24 tiene una primera porción de desviador 46 posicionada dentro de la primera porción de cámara 30 y una segunda porción de desviador 48 posicionada dentro de la segunda porción de cámara 32. Es fácilmente aparente a partir de las Figuras 1 y 2, que el área de sección transversal del canal de flujo 26 es menor en la primera porción de cámara 30 que en la segunda porción de cámara 32 generando una región de presión baja o negativa adyacente a la segunda porción de desviador 48 que estimula la mezcla de la corriente de fluido de múltiples fases en un área del canal de flujo que es adyacente a la pluralidad de salidas 16. De esta manera, el desviador de flujo está posicionado dentro de la cámara interna a fin de definir un canal de flujo de área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje central longitudinal del alojamiento a fin de causar cambios en una o más de la velocidad, presión o tasa de flujo de la corriente de fluido de múltiples fases a medida que esta pasa a través del canal de flujo.

En una realización alternativa que se ilustra en la Figura 3, la primera porción de desviador 46 es troncocónica y la segunda porción de desviador 48 es cilíndrica. En otra realización alternativa que se ilustra en la Figura 4, la primera porción de desviador es abovedada, semiovalado o semiesférica y la segunda porción de desviador es cilíndrica. Incluso en otra realización alternativa que se ilustra en la Figura 5, el desviador de flujo 24 es en forma de huevo. En todas estas realizaciones, el desviador de flujo es tridimensional de manera que el canal de flujo 26 tiene un área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal central del alojamiento.

En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 6, 7 y 9, el desviador de flujo 24 tiene una primera porción de desviador 46 posicionada dentro de la primera porción de cámara 30 y una segunda porción de desviador 48 posicionada dentro de la segunda porción de cámara 32. En cada una de estas realizaciones, la primera porción de desviador 46 es troncocónica y la segunda porción de desviador 48 es cilíndrica. El desviador de flujo 24 es provisto además con una tercera porción de desviador en forma de disco 52 dispuesta entre la primera porción de desviador 46 y la segunda porción de desviador 48. El área de sección transversal más amplia de la tercera porción de desviador 52 es mayor que el área de sección transversal de las porciones de desviador primera y segunda. La tercera porción de desviador 52 puede ser posicionada dentro de la primera porción de cámara 30 tal como se ilustra en la Figura 9 o dentro de la segunda porción de cámara 32 tal como se ilustra en las Figuras 6 y 7. El fin de proveer la tercera porción de desviador más amplia 52 es generar una región de presión baja o negativa en un área 53 adyacente a y corriente abajo de la segunda porción de desviador 48 para estimular la mezcla de la corriente de fluido de múltiples fases en un área del canal de flujo 46 que está muy próxima de o adyacente a la pluralidad de salidas 16. Al igual que todas las otras realizaciones, el desviador de flujo es posicionado dentro de la cámara interna a fin de definir un canal de flujo de área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje central longitudinal del alojamiento.

En la realización que se ilustra en la Figura 7, el desviador de flujo 24 es provisto además con una porción de punta de desviador 54 para mitigar el riesgo de daño al desviador de flujo proveniente del desgaste asociado con el impacto de la corriente de alimentación de múltiples fases cuando esta primero encuentra el desviador de flujo 24 en uso. La porción de punta puede ser fabricada a partir de un material resistente al desgaste y puede ser removida para su reemplazo para extender la vida del desviador de flujo si se desea. En este sentido, la velocidad de la corriente de alimentación de múltiples fases es mayor hacia el eje longitudinal central 34 de la entrada 12 donde son menores las pérdidas por fricción debido al contacto entre la corriente de fluido de múltiples fases y las paredes internas de la tubería de entrada 14. A fin de prolongar además la vida del desviador de flujo, algunas o todas las superficies externas del desviador de flujo pueden ser recubiertas con un material resistente al desgaste.

En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 6 y 7, la primera porción de desviador 46 es troncocónica y la segunda porción de desviador 48 es cilíndrica, tal como se indicó anteriormente. En una realización de la presente invención, la primera porción de cámara 30 puede igualmente ser troncocónica de manera que el área de sección transversal de la primera porción de cámara 30 varía de forma progresiva conforme se mide en un plano que es ortogonal al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20, en tanto que la segunda porción de cámara 32 tiene una segunda área de sección transversal que permanece constante. En este ejemplo, el ángulo (a) de la primera porción de cámara 30 conforme se mide paralelo al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20 es diferente al ángulo (p) de la primera porción de desviador 46 conforme se mide paralelo al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20. De esta manera, el área de sección transversal del canal de flujo 26 varía a medida que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza desde la entrada 12 a la pluralidad de salidas 16. Se deberá entender que si los ángulos a y p son el mismo entonces el área de sección transversal del canal de flujo permanecerá constante a medida que la corriente de fluido de múltiples fases pasa la primera porción de desviador 46. Sin embargo, la velocidad de la corriente de fluido de múltiples fases disminuirá debido a las altas pérdidas por fricción asociadas con el contacto que ocurre entre la corriente de fluido de múltiples fases y las superficies internas del desviador de flujo 24 y el alojamiento 20. Utilizando el procedimiento y sistema de la presente invención, el desviador de flujo debe ser dimensionado relativo al alojamiento de tal manera que asegure que el área de sección transversal del canal de flujo así definido tiene una área de sección transversal variable conforme se mide en un plano que es ortogonal al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20 para homogenizar la corriente de fluido de múltiples fases antes de que se permita que una porción de la corriente de fluido de múltiples fases ingrese en una salida.

Para los mejores resultados, cada salida 16 está espaciada de forma uniforme alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento 20, tal como se muestra en las Figuras 8 y 10. Por medio del uso de esta disposición, cada una de las salidas 16 es equidistante de la entrada 12 y equidistante de cada otra salida. El número de salidas puede variar en función del trabajo requerido a ser desempeñado por el sistema de distribución de flujo. A manera de ejemplo, la pluralidad de salidas puede estar en el intervalo de 2 a 30 salidas. En la realización que se ilustra en la Figura 8, el sistema de distribución de flujo incluye 12 salidas mientras que en la realización que se ilustra en la Figura 10, el sistema de distribución de flujo incluye solamente seis salidas. Se debe entender que el número de salidas puede ser impar en lugar de par y no existe un requisito para que las salidas sean equidistantes una de la otra.

En función de los requerimientos operativos, una o más de la pluralidad de salidas puede ser sellada o bloqueada de forma temporal, por ejemplo, debido al mantenimiento de un módulo de unidad del procedimiento corriente abajo o de forma permanente, por ejemplo, para acomodar la expansión opcional posterior. A manera de ejemplo adicional, la mitad de las salidas se puede utilizar para servir un primer banco de módulos de unidad de procedimiento en tanto que las salidas remanentes pueden ser utilizadas para servir un segundo banco de módulos de unidad de procedimiento. En una realización de la presente invención, la posición del desviador de flujo 24 dentro de la cámara interna 20 puede ser controlada para permitir el movimiento paralelo o transversal al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20 para ajustar el área de sección transversal del canal de flujo 26 para compensar situaciones en las cuales una o más de las salidas está permanente o temporalmente sellada o bloqueada en uso. En la realización que se ilustra en la Figura 6, el medio de montaje 44 es accionado para permitir que el desviador de flujo 24 sea elevado o descendido a fin de ajustar la distancia entre la primera porción de desviador 46 y la entrada 12. De manera alternativa o adicional, el medio de montaje 44 es accionado para mover el desviador de flujo 24 de forma lateral o radial relativo al eje longitudinal central 28 del alojamiento 20 por medio de lo cual el eje longitudinal central 60 del desviador de flujo 24 es desplazado del eje longitudinal central 28 tal como se ilustra en la Figura 3. La posición del desviador de flujo 24 puede igualmente ser ajustada para proveer una distribución más uniforme para el flujo de porciones de la corriente de fluido de múltiples fases a una pluralidad de salidas 16 en un sistema de distribución de flujo que tiene salidas que no son equidistantes.

Tal como se mencionó anteriormente, para mejores resultados, el eje longitudinal central 34 de la entrada 12 está dispuesto paralelo al eje longitudinal 28 del alojamiento 20. En una realización preferida de la invención, el eje longitudinal central 28 del alojamiento coincide con el eje longitudinal central de la entrada 12. Esta disposición es utilizada de forma ventajosa para evitar la generación de una fuerza centrífuga que de otra manera podría ser generada si la tubería de entrada estuviera dispuesta tangencialmente. Una fuerza centrífuga podría estimular la separación de las fases densas de las fases ligeras dentro de la corriente de fluido de múltiples fases. Para los mejores resultados, la corriente de fluido de múltiples fases pasa a través del canal de flujo 22 bajo la influencia de la gravedad con los cambios en las presiones y tasas de flujo del fluido siendo controlados por medio de la forma y posicionamiento del desviador de flujo no plano 24. Mientras la entrada 12 está dispuesta para yacer paralela al eje longitudinal 28 del alojamiento 20, la pluralidad de salidas 16 para el suministro de una porción de la corriente de fluido de múltiples fases a cada una de las respectivas tuberías de salida 18 está radialmente dispuesta alrededor del perímetro del alojamiento 20. De esta manera, la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de al menos 45 a 135, al menos 60 a 120 o al menos 90 grados a medida que esta se desplaza desde la entrada hacia la pluralidad de salidas. Mediante el uso de esta disposición, se fomenta además la homogenización de la corriente de fluido de múltiples fases en un área que es adyacente a la pluralidad de salidas 16 debido al cambio de dirección del flujo de cada porción de la corriente de fluido de múltiples fases a través de un ángulo de al menos 90 grados a medida que esta ingresa en cada una de la pluralidad de salidas.

En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 1, 2, 3 y 6, cada salida 16 tiene un área de sección transversal constante. En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 4, 5, 7 y 9, cada salida está en forma de un reductor 62 dispuesto para estimular la aceleración progresiva de la porción de la corriente de fluido de múltiples fases que ingresa en cada salida. Un reductor es un aditamento que tiene diferentes diámetros en cada abertura y transiciones de un diámetro al otro, generalmente en un modo lineal. En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 4 y 5, el reductor es un reductor concéntrico 64. Un reductor concéntrico tiene diferentes diámetros en cada abertura y la línea central de la abertura más pequeña coincide con la línea central de la abertura más grande. En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 7 y 9, el reductor es un reductor excéntrico 66. Un reductor excéntrico tiene diferentes diámetros en cada abertura y la línea central de la abertura más pequeña está desplazada de la línea central de la abertura más grande.

En las realizaciones que se ilustran en las Figuras 1 a 5 y 7 a 10, el sistema de distribución de flujo 10 se muestra en una primera orientación según la cual la entrada 12 está más cerca del suelo que la pluralidad de salidas 16 con el resultado de que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza en sentido vertical en dirección ascendente a través de la cámara interna 20. En la realización que se ilustra en la Figura 6, el sistema de distribución de flujo 10 se muestra en una segunda orientación según la cual la pluralidad de salidas 16 está más cerca del suelo que la entrada 12 con el resultado de que la corriente de fluido de múltiples fases se desplaza en dirección descendente a través de la cámara interna 20. La función del desviador de flujo 24 permanece la misma para ambas orientaciones primera y segunda. El sistema de distribución de flujo 10 de la presente invención puede ser provisto ya sea en la primera orientación o en la segunda orientación para cualquier realización.

El procedimiento de uso y operación del distribuidor de flujo de la presente invención se describirá ahora a manera de ejemplo utilizando la realización de las Figuras 7 y 8. Los distribuidores de flujo de las otras realizaciones funcionarán de manera similar, aunque puede haber diferencias específicas que serán aparentes a una persona experta debido a las diferencias específicas en la estructura de estos distribuidores. Una corriente de fluido de múltiples fases que fluye a través de la tubería de entrada 14 es dirigida mediante la entrada 12 hacia la cámara interna 22. Es preferible, pero no esencial, que la corriente de fluido de múltiples fases sea previamente mezclada u homogenizada corriente arriba de la entrada 12. Conforme el fluido de múltiples fases ingresa en la primera porción de cámara, la velocidad del flujo disminuye porque la primera porción de cámara tiene un área de sección transversal mayor que el área de sección transversal de la entrada. La corriente de fluido de múltiples fases es luego desviada alrededor del desviador de flujo de manera que esta ingresa al canal de flujo. De esta manera, el desviador de flujo ocasiona que la corriente de fluido de múltiples fases cambie de dirección, lo que genera turbulencia y de este modo la mezcla de la corriente de fluido de múltiples fases. La mezcla adicional de la corriente de fluido de múltiples fases es estimulada variando el área de sección transversal efectiva del canal de flujo conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal central del alojamiento. Para los mejores resultados, el desviador de flujo es provisto con una segunda porción adyacente a la pluralidad de salidas cuya segunda porción tiene un área de sección transversal más pequeña que una primera porción del desviador de flujo que está más cerca de la entrada. Esto genera un área de presión baja o negativa que estimula la mezcla turbulenta de la corriente de fluido de múltiples fases. Conforme el fluido se desplaza entonces a través de cada reductor 62, la disminución en el área de sección transversal incrementará la velocidad de flujo del fluido que ingresa en cada tubería de salida. El resultado es una distribución más consistente de sólidos dentro de cada porción de la corriente de fluido de múltiples fases que es recibida en cada salida.

El desviador de flujo puede ser hecho o revestido con cualquier material adecuado - tales como materiales poliméricos, como PVC, PTFE, un fluoroelastómero (tal como un fluoroelastómero que está comercialmente disponible bajo la marca comercial VITON), caucho, silicona, polietileno o poliestireno; o materiales metálicos tales como aluminio, níquel, cobre o titanio o sus aleaciones, hierro fundido, acero dulce o acero inoxidable. De manera alternativa, la superficie externa del desviador de flujo puede ser revestida con una composición de revestimiento duro, tal como STELLITE o CERAMIC. El alojamiento puede ser hecho de cualquier material adecuado - por lo general metales o plásticos, tales como aquéllos que se mencionaron anteriormente. La superficie interna puede ser revestida con una composición de revestimiento duro, tales como aquéllas mencionadas previamente.

Resultará evidente para un experto habitual en la materia de la invención que se pueden realizar modificaciones y variaciones a las realizaciones descritas sin apartarse de los conceptos inventivos básicos. En una variación, el desviador de flujo puede ser provisto con una boquilla de dispersión en la porción de punta, de tal manera que un agente, como por ejemplo un floculante o agente de recubrimiento, puede estar disperso en la corriente de fluido de múltiples fases. Todas las modificaciones y variaciones tienen el fin de caer dentro del alcance de la presente invención, cuya naturaleza será determinada a partir de la descripción antes mencionada y de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de distribución de flujo (10) para una corriente de fluido de múltiples fases, comprendiendo el sistema:

una tubería de entrada (14)

una entrada (12) para recibir una corriente de fluido de múltiples fases de una tubería de entrada (14);

una pluralidad de salidas (16) cada una para suministrar una porción de la corriente de fluido de múltiples fases a una respectiva tubería de salida (18);

un alojamiento hueco (20) que forma una cámara interna (22) en comunicación fluida con la entrada y la pluralidad de salidas, el alojamiento tiene un eje longitudinal central (28), en el que la cámara interna tiene una primera porción de cámara (30) dispuesta más cerca de la entrada que la pluralidad de salidas, y una segunda porción de cámara (32) adyacente a la pluralidad de salidas;

un desviador de flujo no plano (24) posicionado dentro de la cámara a fin de definir una canal de flujo de área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal central del alojamiento, en el que la primera porción de cámara tiene un área de sección transversal dentro del canal de flujo que es menor que un área de sección transversal de la segunda porción de cámara dentro del canal de flujo, y en el que un área de sección transversal de la entrada (12) y una sección de la tubería de entrada (14) próxima a la entrada es menor que el área de sección transversal de la primera porción de cámara (30),

en el que la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de al menos 45° a 135° a medida que esta se desplaza desde la entrada hasta la pluralidad de salidas,

caracterizado porque la pluralidad de salidas está radialmente dispuesta alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento.

2. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con la reivindicación 1, en el que el desviador de flujo tiene una primera porción de desviador (46) posicionada dentro de la primera porción de cámara (30) y una segunda porción de desviador (48) posicionada dentro de la segunda porción de cámara (32), en el que el área de sección transversal del canal de flujo es menor en una primera porción de cámara que en una segunda porción de cámara generando una región de presión baja o negativa adyacente a la segunda porción de desviador.

3. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con la reivindicación 1, en el que la primera porción de cámara (30) tiene un área de sección transversal constante y la segunda porción de cámara (32) tiene un área de sección transversal constante que es mayor que el área de sección transversal de la primera porción de cámara.

4. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con la reivindicación 1, en el que la primera porción de cámara (30) es troncocónica.

5. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el alojamiento hueco (20) es simétrico alrededor de su eje longitudinal central (28).

6. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el eje longitudinal central (28) del alojamiento es paralelo o coincide con el eje longitudinal central (34) de la entrada.

7. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el sistema comprende, además, un medio de montaje (44) para montar el desviador de flujo (24) al alojamiento o a una cubierta de acceso (38) utilizada para cerrar un primer extremo del alojamiento.

8. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con la reivindicación 7, en el que el medio de montaje (44) es accionado para: (a) elevar o descender la posición del desviador de flujo (24) a fin de ajustar la distancia entre el desviador de flujo (24) y la entrada (12); y/o (b) mover el desviador de flujo (24) en sentido lateral o radial relativo al eje longitudinal central (28) del alojamiento por medio de lo cual el eje central longitudinal del desviador de flujo (60) es desplazado del eje central longitudinal (28) del alojamiento (20).

9. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de salidas (16) están radialmente dispuestas alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento y en el que la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de (i) al menos 45 a 135, o (ii) al menos 60 a 120, a medida que esta se desplaza desde la entrada (12) hasta la pluralidad de salidas (16).

10. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desviador de flujo (24) o una porción del desviador de flujo es troncocónico, cilíndrico, abovedado, semiovalado, semiesférico o en forma de huevo.

11. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el desviador de flujo (24) incluye una tercera porción de desviador en forma de disco (52) dispuesta entre la primera porción de desviador y la segunda porción de desviador y porque el área de sección transversal más amplia de la tercera porción de desviador es mayor que el área de sección transversal de las porciones de desviador primera y segunda.

12. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con la reivindicación 11, en el que la tercera porción de desviador (52) está posicionada en la primera porción de cámara (30) o la segunda porción de cámara (32).

13. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desviador de flujo (24) incluye una porción de punta de desviador.

14. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada salida (16) está separada de manera uniforme alrededor del perímetro o circunferencia del alojamiento de manera que cada una de las salidas es equidistante de la entrada (12) y equidistante de cada otra salida.

15. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada salida (16) es un reductor concéntrico (64) o excéntrico (66).

16. El sistema de distribución de flujo (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desviador de flujo no plano se extiende hacia la entrada, pero termina a una distancia de la misma, de manera que ninguna parte del desviador de flujo no plano ocupa ninguna parte de la entrada.

17. Un procedimiento de distribución de un flujo de fluido de múltiples, comprendiendo el procedimiento:

proveer una corriente de fluido de múltiples fases desde una tubería de entrada (14) a una entrada (12);

proporcionar una porción de la corriente de fluido de múltiples fases a una tubería de salida (18) respectiva mediante cada una de la pluralidad de salidas (16), en la que la corriente de fluido de múltiples fases es desviada a través de un ángulo de al menos 45° a 135° a medida que esta se desplaza desde la entrada hasta la pluralidad de salidas;

proveer un alojamiento hueco (20) que forma una cámara interna en comunicación fluida con la entrada y la pluralidad de salidas (16), teniendo el alojamiento un eje longitudinal central, en el que la cámara interior tiene una primera porción de cámara dispuesta más cerca de la entrada que la pluralidad de salidas, y una segunda porción de cámara adyacente a la pluralidad de entradas;

posicionar un desviador de flujo no plano (24) dentro de la cámara a fin de definir un canal de flujo de área de sección transversal variable conforme se mide en un plano ortogonal al eje longitudinal central del alojamiento en el que la primera porción de cámara tiene un área de sección transversal dentro del canal de flujo que es menor que un área de sección transversal de la segunda porción de cámara dentro del canal de flujo, y en el que un área de sección transversal de la entrada (12) y una sección de la tubería de entrada (14) próxima a la entrada es menor que el área de sección transversal de la primera porción de cámara (30),

18. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, en el que el desviador de flujo (24) tiene una primera porción de desviador (46) posicionada dentro de la primera porción de cámara (30) y una segunda porción de desviador (48) posicionada dentro de la segunda porción de cámara (32).

19. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, que comprende, además, la etapa de montar el desviador de flujo (24) al alojamiento o a una cubierta de acceso (38) que se usa para cerrar un primer extremo del alojamiento.

20. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 19, que comprende, además, la etapa de accionar un medio de montaje (44) para (a) elevar o descender la posición del desviador de flujo (24) a fin de ajustar la distancia entre el desviador de flujo y la entrada (12); y/o (b) mover el desviador de flujo (24) en sentido lateral o radial relativo al eje longitudinal central del alojamiento por medio del cual el eje longitudinal central (60) del desviador de flujo es desplazado del eje longitudinal central (28) del alojamiento (20).

21. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, que comprende, además, la etapa de posicionar el desviador de flujo no plano (24) dentro de la cámara de manera que se extienda hacia la entrada, pero termine a una distancia de la misma, de manera que ninguna parte del desviador de flujo no plano ocupe ninguna parte de la entrada.