气体凝结器的制作方法

专利名称：气体凝结器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从易挥发的液体如液相的碳氢化合物，凝结气体/蒸汽，例如气相的碳氢化合物的装置，该装置下面简称为气体凝结器。
当向例如一储罐装载碳氢化合物液体时，该储罐可能被部分充装有相同的或者类似的液体，该被充装的液体将代替储存罐中的气体/蒸汽，以及从储存罐的液体蒸发的潜在的气体/或蒸汽，该气体/或蒸汽通常被释放到周围的大气中。
已有技术在运输，储存或者装载例如原油，可能是原油产品时，其在常压或接近常压的标准状态下以液相存在，通常在给定的最大压力下将蒸发的气体/蒸汽直接释放进入周围的大气中，该液体/气体的该容器/罐被设置有一个或者多个压力阀，所谓的排气阀，其在一给定的最大压力下打开并且释放该气体/蒸汽。
另外，并且结合储存和运输冷却的液态的气体，有几种用于凝结气体的方法，装置和/或系统，包括NO305525涉及一种“用于储存和运输液化的天然气的方法和装置”；US2,784,560涉及一种“用于储存和处理液化气的方法和装置”；而US3,733,838涉及一种“用于重复地液化一种液化气的提取物的系统”。
上述的方法，装置和/或系统包括用于处理从冷藏的液化气中蒸发的气体的负压和凝结装置和其它一些装置。
另外，US3,921,412代表的现有技术涉及一种“采用一种凝结分配器喷嘴的蒸汽回收装置”，当液体充入一个容器中时，该分配喷嘴凝结蒸汽/气体被排放，该分配器喷嘴被放置在该容器的填充孔中。
现有技术的缺点将一种碳氢化合物的气体释放到例如周围的大气中的实质缺点，包括该排放对于周围环境是潜在有害的。而且，保留该容器或罐中较佳的是碳氢化合物液体中尽可能多的碳氢化合物气体是有经济利益的，因为碳氢化合物气体是有价值的并且可以用于工业的目的。
不利的是，根据NO305525，US2,784,560和US3,733,838的现有技术涉及用于凝结气体/蒸汽以及储存和运输冷藏的液化气的方法，装置和/或系统，并且因此不设置与储存，运输，装载，和卸载例如原油或者原油产品相关的气体/蒸汽的凝结，其中该原油或者原油产品在大气或者接近大气的标准状态下以液相存在。另外，NO305525，US2,784,560和US3,733,838描述的技术方案很复杂，并且昂贵。US3,921,412中描述的技术方案限定在气体/蒸汽的凝结在将液体充入容器中时被替换，并且不是关于在运输或者储存期间从液体蒸发的气体/蒸汽的凝结。
因此，现有技术中的解决方案没有用于使来自易挥发的液体例如液相的碳氢化合物的气体/蒸汽例如气相的碳氢化合物凝结，并且使较大容积的这样的气体/蒸汽简单而有效地凝结。
发明的目的本发明的目的是提供一种气体凝结器，使来自易挥发的液体例如液相的碳氢化合物的气体/蒸汽例如气相的碳氢化合物凝结，该气体凝结器使较大容积的这样的气体/蒸汽简单而有效地凝结。
本发明的另一目的是提供一种气体凝结器，如果需要，该气体凝结器可以直接或者间接地适应流动气体/蒸汽凝结的需要，鉴于相对于这样的气体/蒸汽的蒸发和/或排放的增加/减小，凝结的需要可以增加/减少，以及该气体凝结器可能可以连接到其它必要的设备，装置和/或用具，从而在使用气体凝结器期间，例如控制/调整流经该气体凝结器的流体的流动参数，或是还为了预处理和/或后处理，例如去除流经该气体凝结器的流体中的空气或者空气组分。
如何实现发明目的根据本发明通过采用一个或者几个气体凝结器来达到该目的，下面描述一简化的方式，只采用一个气体凝结器，采用几个气体凝结器只是提供较大的气体/蒸汽凝结量，与只采用一个气体凝结器相比没有操作方式的不同。
一种液体的挥发性表示一种液体蒸发的容易程度。一种具有低沸点和高的蒸发压力(相对于环境条件)的液体表示在一种液体中的挥发性。就此而论，一种液体例如一种碳氢化合物可以包括几种液体组分，该液体组分相对于其它组分，并且特别是相对于在罐/容器内的覆盖在上面的气体容积，更易挥发或者更不易挥发。在某一压力和温度条件下，各液体组分具有单独的沸点和汽压，具有最低的沸点和最高汽压的液体先蒸发。因此，各种气体组分的混合物可以在例如储存罐中逐渐蒸发出来。
在储存在罐中的易挥发的液体例如一种碳氢化合物液体的蒸发时，该蒸发通常但不总是受下面的参数和以下列方式的影响当该液体的气体暴露表面面积(液体表面面积)增加时，蒸发增加；当液体容积增加(提供的液体表面面积同时增加)时，蒸发增加；当罐内的气体容积/液体容积比增加时，蒸发增加；当液体外界压力提高，蒸发减少；当液体环境温度增加时，蒸发增加；当液体在罐中的储存时间增加时，蒸发增加；该蒸发依赖于液体组分构成而变化，并且以此当液体组分的沸点升高时，蒸发减少，并且当液体组分的汽压升高时，蒸发增加。
在例如在罐中原油运输期间，搅拌装置，所谓的搅拌器时常被用于搅拌在罐底层的原油。这是为了防止原油大范围的分凝，从而防止最重的和粘度最大的原油组分沉到罐的底部，并且通过这样的进行将妨碍原油后来的卸载。此原油的搅拌还有利于该原油中最易挥发的液体组分的蒸发的增加，并且因此需要将搅拌限定到最小。而且，在这样的一个罐中存在所谓的惰性气体会导致从原油的蒸发增加。
在这样一种易挥发的液体的运输，储存，装载或者卸载时，然而，一些参数如液体表面面积，在罐中的液体储存时间和液体组分构成可以例如在原油在罐内的运输期间的一个时间段保持不变，或者接近不变。但是其它参数可以或多或少地改变，例如液体温度和/或压力可以依赖于波动的气候条件而变化，在例如原油的油罐的洲际油船装运期间。罐中的气体容积/液体容积的比值可以改变，例如在岸上的石油储存罐，易挥发液体的排泄和充装频繁进行，造成罐内气体容积/液体容积的比频繁变化。在其它方面，液体组分构成也可以变化，例如原油的油船装运，每次运输的原油类型可能不同。因此，这样的易挥发的液体的蒸发相对于上述的参数变化可能变化很大。
另外，在例如一种碳氢化合物液体的充装/卸载中，随着增加液体的充装速度时，罐中气体/蒸汽的排放量可能增加，该气体/蒸汽通常被直接地释放到周围的大气中。
气体/蒸汽下面用一种气体表示，从这样的一种易挥发的液体中蒸发的气体被引导到气体凝结器，其中该气体被引导进入液体流，该流动的液体优选但不是必须包括易挥发的液体，该气体从该液体蒸发，在该液体中，通过一种所谓的气泡凝结过程，使该气体凝结成气体凝结物，然后气体凝结物返回到液体中，并且优选的是到液体的底层，那里的液体的静压最大。将凝结物返回到液体的底层对于蒸发的减小是有利的，相关的静压引起凝结物大都保持溶解在液体中。经过时间，并且由于例如比原油低的比重，凝结物将上升到液体的表面，当将凝结物返回到液体的底部时，造成凝结物使用更多时间，并且比返回到液体的浅层的凝结物遇到更大量的液体。该气体凝结器优选的是位于液体容器/罐的附近或者在其外侧，这对于保养或者维修气体凝结器是有利的。另外，基于安全和操作的考虑，气体凝结器必须在需要的地方设置有压力密封连接，使气体凝结器的工作令人满意。
在下面描述气体凝结器的操作方式中，给出了主要部件的相互关系的相关位置，一个气体凝结器被放置在垂直的操作位置。另外，这样的一个气体凝结器可以用在非垂直的位置，达到这样的程度即考虑重力对流动的流体的影响，并且依据压力进行校正。原则上，气体凝结器包括或者设置有下列主要部件至少一个气体供给管或者至少一个气体供给管道，下面称作气体供给管；一个气体腔被定位在气体凝结器内的中部，气体供给管连接到气体腔，优选的是在气体腔的下部；在气体腔壁上有适合数量的开口，优选的是在气体腔的上部并且或是在中部；一个壳体/容器围绕该气体腔，下面称作壳体；至少一个液体供给管/管道，下面称作液体供给管，或是液体供给支管连接到壳体上，优选的是在壳体的上部；一个凝结腔，优选的是设置在壳体的下部；至少一个喷管部位于液体供给管或是液体供给支管，与凝结腔之间，该喷管部同时包括气体腔壁与壳体壁之间的狭窄的通道或者通道容积，当向下游方向看该狭窄通道时，包括连续被收缩的流道横截面积，其汇流地构成所述狭窄通道；至少一个格栅位于该凝结腔中，优选的是其上部并紧接喷管部的下游；和至少一个出口管，下面称作液体出口管，用于包括被供给的液体和凝结的气体的混合物，该液体出口管优选的是连接到凝结腔的下部。
从易挥发液体中蒸发气体，该气体将自然地上升并且聚集在罐中液面的上方，由于储存和运输原油和一些原油产品通常发生在高于大气压力的情况下，此超大气压被用于例如将气体逼到并进入气体凝结器的气体供给管。因此，该气体被优选地引导进入位于中部的气体凝结器的气体腔的下部，并且通过该气体腔壁的开口。开口优选地设置有适合的喷嘴，通过喷嘴气体被引导进入气体凝结器的喷管部。同时，并且借助于至少一个泵装置，将一种气体可混溶的液体引导经过液体供给管和或是通过一个液体供给支管，这里的液体以大于气体腔中气体的静压的静压流动。一个可能的液体供给支管被优选地用于均匀地分配液体流到喷管部的入口开口，并且特别是当液体流被均匀地分配在纵向延伸的入口开口。在所述的静压下，液体连续流动，在下游方向进入喷管部的入口开口。
同时，该气体从气体腔经过气体腔壁中的所述开口，可能是气体腔壁中的喷嘴，在下游方向被引导，然后与喷管部的流动液体混合在一起。此流动过程预先假定，气体从较高静压流动到较低静压，因此可以断定在喷管部的液体必须设置有一个相对于紧接所述开口的出口，或是喷嘴的静压的静负压。该负压通过采用液体流中的公知的热力平衡(能量守恒)原理得到，参见伯努利方程，通过保持流体的静压和动压的总和不变，将平衡保持在流路中，除了由于磨擦和紊流引起的静压损失。如果流体，在此情况下是液体，在流路中的一个区域例如在喷管部招致速度增大，这意味着液体的动压增大，同时相应地液体的静压减小。如果液体在流路中的另一个区域例如在凝结腔中招致速度减小，从而液体的动压减小，同时相应地液体的静压增大。根据伯努利方程，液体的动压和静负压的增大或减小，与液体流速的平方成正比(自乘平方)。
在这样的液体管路中，气体凝结物的供给量未考虑在内，该液体流率(每单位时间的液体量)在随意的位置通过流道横截面积是不变的，例如在喷管部的流道横截面积。在流体通道中两个随意的但是不同的位置，此流体关系可以由下列方程表示 其中q1＝V1·A1；和q2＝V2·A2；使得V1·A1＝V2·A2；或者 其中q1代表流路中的上游位置1处的液体流率(m3/s)，V1代表流路中的上游位置1处的液体流速(m/s)，和A1代表流路中的上游位置1处的液体流道横截面积(m2)，q2代表流路中的下游位置2处的液体流率(m3/s)，V2代表流路中的下游位置2处的液体流速(m/s)，和A2代表流路中的下游位置2处的液体流道横截面积(m2)。
因此，如果A2＜A1，并且因此(A1/A2)＞1，则V2＞V1。而且，根据上述方程，V2增大与V1成正比。因此，并且假设(A1/A2)＞1，液体在喷管部内的静压总是小于在喷管部的上游入口处液体的静压。
例如，如果上游位置1是在喷管部入口的位置，并且下游位置2是沿喷管部的下游随意的位置，则上述方程总可以如下表示 和 其中q入口代表喷管入口处的液体流率(m3/s)，V入口代表喷管入口处的液体流速(m/s)，和A入口代表喷管入口处的液体流道横截面积(m2)，而q喷管代表沿喷管部的一给定的下游位置处的液体流率(m3/s)，V喷管代表沿喷管部的一给定下游位置处的液体流速(m/s)，和A喷管代表沿喷管部的一给定下游位置处的液体流道横截面积(m2)。
从方程 和 其中(A入口/A喷管)＞1，很明显沿喷管部的一给定位置的液流速度和液体的静负压可能受影响，通过使可变参数q入口，V入口，A入口和A喷管以适合流动气体凝结的需要，并且该需要可以随外部影响因素而改变，例如压力和温度，被凝结的气体的特性，和所需的气体凝结器的凝结能力。通过增大液体流率q入口，例如通过增大一个可能的上游泵的液体泵率，以增大液体流率q入口，即液体流速V喷管，和液体的静负压在喷管部的一给定位置处增大。通过这样做，在此部分液体的气体吸收能力增加。相反，例如通过保持不变的液体流率q，通过减小流道横截面积A喷管，液体流速V喷管可以达到同样的增大。
实际上，当上述参数可以调整/控制时，可以达到使用者的最高度适应性和气体凝结器的最高效率。因此，液体和/或气体的液体管路，气体凝结器的上游和/或下游，可以设置或设计有流量控制装置，例如一个或几个泵，阀和/或收缩/扩张部，以便达到相对于气体凝结需要最佳的流动特性。
另外，由于液流的紊流和流动的液体与邻接的气体腔和壳体的壁之间的磨擦，沿喷管可能发生液体压力的损失。例如，由于气泡形状的气体被引导进入到液流中，和/或由于流动的液体与例如喷管部突出的喷嘴之间的可能的磨擦，这样的紊流可以发生在紧接下游附近的开口的出口。另外，当气体被引导通过开口，或是喷嘴时，可能发生气体压力的损失。所有这样的静压损失降低了气体腔与喷管部之间的压差，造成气体凝结器的凝结能力降低。
液体压力的损失可以由几种方式限制，例如通过围绕气体腔和壳体壁的光滑的形状，产生很小的液体磨擦力，和/或通过采用喷嘴，利用其设计，产生很小的液体磨擦力，和/或例如通过将气体腔壁的喷嘴倾斜地放置在下游方向，和/或通过放置气体腔壁各开口，可能是喷嘴，使得气体流经的影响最小，在可能的下游开口，或是喷嘴，例如由一个开口，或是喷嘴，或一排开口，或是一排喷嘴中流动的走向相对于一个或几个下游的开口，喷嘴，开口排或喷嘴排为平行排放。
考虑气体凝结器的形状，大小，能力和流动特征，以及被处理的气体的量和被凝结的气体类型，该气体压力损失可以通过采用例如产生的气流摩擦最小的喷嘴来降低。
当计算上面提到的可变参数的量值和相互的配合时，这样的液体和气体压力损失必须考虑，主要目的是确保在已经考虑所述压力损失的情况下，沿喷管的负压足够大，以使能够驱动气体从气体腔进入流动的液体中。
被吸入气体凝结器的喷管部的气体的类型应当是容易地溶解在流动的液体中。一种气体的例子是一种碳氢化合物气体，从一种放置在岸上的储存罐或者油罐中的碳氢化合物液体蒸发的，该气体在适合的温度和压力条件下凝结和储存，当流体已经混合以后，其可以成为易于溶解的，并且保持被溶解在相关的碳氢化合物液体中。其中气体溶解在液体中的能力依赖于当该气体被混合到该液体中时的包括该气体的现有气体组分的液体饱和度。在高的液体饱和度时，气体可以基本上不溶解在液体中。这可以由例如气体暴露在，和溶解在一增大的液体流动容积来补偿，预先假定一较大的液体流率，比具有一较低饱和度的液体所需的液体流率大。另外，流动的液体和气体的混合物，气体以气泡形式存在流体中，可以被引导通过下游，可能是被猛冲到例如一个有孔的板或者一个格栅。以此，各气泡被冲破成几个更小的气泡，总起来说，比原来的气泡提供更大的表面积，从而提高气泡与周围液体的接触面积。因此，实现热力平衡的较快的调整，从而提高气体凝结的速率。而且，借助于现有技术，该气体在被引导到液体流之前和/或之后可以被致冷，从而增大气体凝结器的凝结能力。另外，并且借助于现有技术，通过提高液体和/或气体的静压可以提高凝结能力。
但是必须强调，上述增加溶解性，和因此增加在可共存的液体流中的气体凝结率/凝结能力的方法，也可以用于现有气体组分的饱和度较小的液体，该方法优选地被用于与相对低的液体流率结合。在例如原油在油罐中运输的情况下，其中例如一种来自原油表面层的碳氢化合物液体被用于在气体凝结器中凝结气体，以此碳氢化合物液体与溶解的气体凝结物的混合物被引导到油罐储存罐的底部，有利的是以低的液体流率将该混合物泵送到原油中，液体流率低造成液体在罐中的搅拌较小，并且因此液体的大多数易挥发的液体组分的挥发较少。如果气体的有效的凝结需要在气体凝结器中有一较高的液体流率，比在罐中的液体流率高，则流出气体凝结器的该液体可以在下游分支并且被引导到罐的不同位置。
当液体和气泡的混合物从喷管部继续流到下游，进入凝结腔的上部时，流道截面积在此部分增大，优选的是通过逐渐增加混合物在下游方向的该截面积，此扩大的流道截面下面称作扩张部分。在扩张部分的截面积增加，造成混合物流速以及混合物动压降低，从而增加混合物的静压，参见热力平衡的伯努利方程。在扩张部分的静压增大，混合物的静压将逐渐超过紧接上游的开口或是喷嘴的流入气体的静压。扩张部分的任何位置与扩张部分下游的位置一起招致较高的静压，比紧接上游开口可能是喷嘴的出口的静压高，因此相对于此气体压力是超静压。由于超静压，开口，或是喷嘴，位于沿着受到超静压的流动部分可以在混合物中引起不希望有的影响，因此可以流过开口，可能是喷嘴，并且进入到气体腔，而不经凝结腔的液体出口管流出。
在所述的超静压下，在液流中的气泡可以开始凝结成气体凝结物，所谓的气泡凝结，并且然后溶解在液体中。如上所述，此溶解效果被进一步加强，通过例如气泡和液体的混合物经过可能是被猛冲到例如一个有孔的板或者一格栅，从而增加流入的气泡与周围的液体的接触面积，以此气体凝结率增加。带孔的板或者该格栅优选地被放置在扩张部，可能是紧接下游的地方。
气体凝结器的一个适合的结构特征包括开口，可能是喷嘴，在气体腔中被放置在沿喷管部的位置，可能还在沿扩张部的位置，并且优选的是在其上游部分，那里存在一个流动的混合物的静负压，相对于紧接上游的开口可能是喷嘴的出口的气体的静压有足够大的负压。但是，很明显，开口，可能是喷嘴应当被放置在适合的，可能是变化的操作条件，并且以此该液体在这些操作条件期间不能流入到气体腔中。
为了使气体凝结器能在不同的操作条件下满意地工作，该气体凝结器可以被设置成，液体可能是气体的流动参数是可调的，并且因此气体凝结器的凝结能力是可调的。通过气体凝结器的喷管部，还可能是下游扩张部被设置有可调的流道截面积，这很容易做到。此调节的可能性可以结合外部调节装置或方法，以便调节/适应操作参数和气体凝结器的流体，例如通过在液体和/或气体的流路，气体凝结器的上游和/或下游，加入一个或者几个泵装置，阀，收缩部分/扩张部分，和/或其它所需的设备，例如一个或几个制冷和/或压缩装置，为了调节/适应流动的液体和/或气体的流率，流速，流道截面的面积，温度和/或静压力，可能通过采用一个或几个净化器和/或过滤装置，用于例如从流动的流体中分离不需要的组分例如空气，空气组分或者其它气体。
在混合物流动方向上看去，喷管部和可能还有扩张部包括连续的流道截面区域，其总起来说构成狭窄的通道容积，混合物在该容积流过。任何一个气体凝结器可以形成有一个永久设置的狭窄的通道容积，最佳地适合于主要的操作状态和操作需要。另一方面，气体凝结器可以设置成适合并且从而改变狭窄的通道容积的形状，以此狭窄的通道容积在任何时间可以最佳地适合通用的操作状态和需要。例如，这是可以实现的，即通过沿着所述部分调节/改变/适应狭窄的通道容积的形状，通过根据需要调节/改变/适应狭窄的通道的开口的/开口外形，保持不变例如垂直于流动方向的狭窄通道的容积范围，和平行于壳体和气体腔的壁。例如，并且沿着狭窄的通道向下游方向看，狭窄通道的开口，并且特别是喷管部的狭窄通道的开口可以因此逐渐减小或者逐渐增加，可能是这些的结合，以此狭窄的通道的容积的形状，和沿所述部分的流体的流速和静压力最好地适合于通用的操作状态和需要。另一方面，或者另外，狭窄通道可以增大或者减小垂直于流动方向，和平行于壳体和气体腔的壁的范围。以此，沿所述部分的狭窄的通道可以被调节/改变/适应例如一个特定的开口度，和/或一特定的开口外形，而狭窄通道的纵向范围可以依赖于流动的气体凝结需要而增加或减小。
通过采用一气体凝结器，使之设置成相对于通用的操作状态的气体凝结需要，适应和因此改变狭窄通道容积的形状，该气体凝结器可以设置在不同的方式，包括a)可以设置气体凝结器的围绕的壳体和/或气体凝结器的气体腔，例如设置有一个沿喷管部可能还沿扩张部和/或在喷管部入口开口的可调节的形状。在这/这些部分，壳体和/或气体腔的壁可以设置有板或者壁部，可能有垂悬片，例如借助于一个或者几个铰接装置，联接件，轨道或者滑动装置，可以转动和/或相对于邻近的板，壁部和/或垂悬片被推动。这些板，壁部和/或垂悬片之间的相对移动增加或减小沿喷管部，扩张部和/或在喷管部入口开口的狭窄通道的开口，以此沿这/这些部分的狭窄通道容积可以在本实施例规定的参数内调节/改变/适应。此实施例的凝结器假设在需要的范围内，可转动的和/或可移动的面，壁部和/或垂悬片借助于压力密封连接件连接在一起，从而防止液体和/或气体的泄漏，和/或防止将不需要的压力分布引入到气体凝结器中。这样一种气体凝结器在下面的实施例中示出。
b)另一方面，或者在上述实施例以外，该气体腔，可能是壳体，可以被设置成，可以相对于共同操作和静止的部件(壳体或者气体腔)升高和落下，从而增大或者减小沿流动截面的狭窄通道的容积。
c)在另一例中，或者另外，气体腔壁可以设置有数个可调整的开口，可能是喷嘴，根据需要，其被制造成允许气体流过，例如借助于适当的致动器装置，通过推动该开口，可能是喷嘴上方的一个可移动的板或者一个可移动的盖，从而停止或者限制气体流过。沿着和垂直于液体流动方向看去，开口，可能是喷嘴，还可以沿着气体腔壁布置成一排或几排或图案。
为了相对于邻近的板或者壁部转动/推动该可转动/可移动的板，壁部和/或垂悬片，或者为了相对于共同操作和静止的部件(壳体或者气体腔)升起或者落下气体腔，可能是壳体，或者可能为了推动开口可能是喷嘴上方的一个板或者盖，该可移动的板，壁部，垂悬片和可移动的板或者盖必须设置有一适当的致动器装置，以提供相对运动。这样一个致动器装置可以包括一液压缸，一个电机，和/或一机械装置。该致动装置优选地设置成遥控致动和控制，并且优选地是与装置例如记录气体凝结器的流动参数，并且监测，控制和运转的任何其它的装置/用具，例如一个泵装置，和需要的其它设备结合一起。
另外，壳体，气体腔，和板，垂悬片，盖和气体凝结器装备的类似的设备可以具有不同的几何形状，该适当的形状基本上与流动的气体量和用户工作区的气体凝结需要相关。优选的是，根据本发明的气体凝结器的目的在于提供一种凝结装置，将相当大量的气体凝结，并且优选的是，但不是必要的，采用相对低的液体流率。
例如，并且垂直于气体凝结器的纵向看去的垂直剖面，优选的是，该壳体可以整体形成或者局部作为容器，在其操作位置，下部或底部是矩形的或者正方形，上部或者顶部可以包括倾斜壁，其向上汇聚在一点/尖端，壳体的底部和顶部可以包括纵向延伸的板，并且优选的是在气体凝结器的水平方向，参见下面提到的实施例。由于布置成这样的形状，因此壳体必须设置端壁，底部和顶部的壁与端壁一起形成一个内部开放的容积。而且，见相应的垂直剖面，相关的气体腔包括纵向的倾斜的壁，向上汇聚在一点/尖端，该倾斜的壁倾斜的角度与周围的壳体的倾斜壁或多或少地互补。从气体凝结器的纵向看，壳体上部与气体腔壁之间的开口，当组装好的时候，可以包括两个纵向的喷管部，一个喷管部位于顶部的每一侧。壳体和气体腔的互补形状的任何偏差可以构成各喷管部的流道截面的所需的改变。在同样的垂直剖面看，气体腔的一个中心部分可以形成垂直侧壁，并且还可能向下倾斜和侧壁在底部汇聚。通过这样，壳体侧壁与中心侧壁和气体腔的底部之间可以构成两个纵向扩张部分，在气体凝结器的纵向延伸，其中一个扩张部位于气体腔的每一侧。为了进一步有利于气体凝结，还为了在经过一个或几个液体出口管引导出气体凝结器之前，收集凝结物/液体的混合物，壳体的底部可以设置一个凝结腔。参见下面的实施例，根据本发明的气体凝结器的此几何形状(实施例)可以是挠性的并且可以容易地被设置以凝结相当大的可变量的气体，同时采用相对低的液体流率。
在另一实施例中，壳体和气体腔的上部都可以给出一个圆锥形，并且气体腔的下部可以相反方向的圆锥形，壳体的下部可以是圆柱形。类似于前面的实施例，壳体和气体腔的上部可以成形为一个点/尖端，成一个角度，相对于周围的壳体的形状或多或少地互补。壳体和气体腔的互补形状的任何预定的偏差可以构成各喷管部的流道截面的所需的改变。同样，壳体下部和气体腔之间的开口可以构成气体凝结器的扩张部。在水平剖面看，根据本发明的气体凝结器几何形状是只设置有一个环形喷管部和扩张部，并且因此其挠性比前面的实施例小，此实施例被设置成优选地凝结较小量的气体，并且还被设置成在气体的供给量中控制较小偏差。
在又一个实施例中，周围壳体和气体腔都包括圆柱形和/或锥形的管，作为内管(气体腔)和/或周围的管(壳体)到一需要的角度，可以设置有变化的管直径，从而形成喷管部和一扩张部，从而液体和气体可以以上述的方式流过。在水平剖面看，并且类似于前面的实施例，根据本发明的气体凝结器几何形状是只设置有一个环形喷管部和一个扩张部，并且因此其挠性比首先提到的实施例小，此实施例被设置成优选地凝结较小量的气体，并且还被设置成在气体的供给量中控制较小偏差。
完成气体凝结以后，溶解的气体(凝结物)和易挥发的液体的混合物通过一个或几个液体出口管被引导出气体凝结器，并且返回例如一个储存罐，优选的是回到储存罐中液体的底层，其中造成最大的静压，从而气体凝结物保持溶解在液体中。另一方面，在气体凝结器的流动位置的上游和/或下游，混合物，可能是气体可以进行一个预处理和/或后处理，其中潜在的其它气体，在液体中是可不断溶解的或不可溶解的例如空气，氮气和/或CO2，可以借助于现有技术除去，不包括在本发明中。另外，气体凝结器内部可以设置有肋/凸片，板或垂悬片，其造成在混合物和可能的分支流的流动中有利的压力损失减小，从而被引导到一个或几个流体出口管。另外，液体出口管，和/或可能的流路的其它部分可以设置有压力调节装置，例如阀和/或收缩部，例如在气体凝结器和储存罐之间保持一定的反压。
本发明的效果借助于该气体凝结器，提供一种用于凝结气体/蒸汽，优选的是凝结一种碳氢化合物的液体如原油，柴油和汽油的技术解决方案，该气体凝结器被设置成使大量的这样的气体/蒸汽能够简单和有效的凝结。
从而，这样的蒸发气体的流出/排出可以被避免，可能是被实质地降低，并且因此避免可能是实质地降低对周围环境的潜在的危害。
而且，这样的气体时常易燃和易爆的，并且较少地或者没有排放因此显示了安全的优点。
而且，这样的气体通常是有经济和工业价值的，并且因此避免这样的排放是理想的，是气体凝结器全部或部分的贡献。
本发明的另一个优点是，气体凝结器可以借助于一个或几个调节装置来调节/改变/适应相对于当前凝结需要的凝结能力，该需要相对于这样的一种气体/或蒸汽的蒸发和/或排放的增加/减少而增加/减小。
另外，根据其物理设计和/或在气体凝结器中的位置，负面影响，如与紊流或流动摩擦相关的压力损失的形式，在气体凝结器的液流上游的行程和通过气体凝结器，该气体凝结器设置成，使得一个可能的调节装置可以设置在气体凝结器上，或者不设置调节装置。例如，一个调整支撑/杆连接到气体凝结器的上部，以使升高和落下该气体腔可以引起不需要的流体压力损失，形式是增大的流动摩擦和紊流，该支撑/杆被放置在气体凝结器的液体供给管/管道。
有利的是，气体凝结器可以与储存，运输，装载和卸载例如液体状态下的原油或原油产品结合应用，但不受此限制，并且这样的液体可以存在在例如静止的岸上储存罐中或者在船上或汽车上的可移动的储存罐。
但是，所有的图都是示意的，并且可能有大小和长度的失真。
气体4从储存罐经一气体供给管道8引向气体凝结器2，并进入其下部。在气体凝结器2的内部，气体供给管道8设置有一个内部可伸缩地移动的延伸管10，其借助于适合的压力密封垫12，可移动地连接到气体供给管道8。延伸管10的上部可连接地设置到气体腔16的向下凸的底部14，在平面图中该气体腔16是矩形的和纵向延伸的。气体4经延长的管部10被引导到气体腔16的开口中。在垂直的视图中，例如图2和图3中，气体腔16的一个中部18包括垂直的侧壁20和22，和一个倾斜壁26和28的上部24，其向上汇聚成尖部30，以及两个端壁32和34，各位于纵向延伸的气体腔16的端部。
气体腔16在图7的平面图中由矩形的纵向延伸的壳体36围绕，其中该腔16设置在中心。在图2和图3的垂直图中，壳体36包括一个底板38，和在下部40的垂直侧壁42和44，和在上部46的倾斜壁48和50，其向上汇聚到一液体供给支管52，该壳体还包括两个端壁54和56，各位于纵向延伸的壳体36的端部。另外，在两个实施例中，并且在延伸管10的各侧，气体腔16设置有两个垂直的、合作的液压缸58和60，各液压缸58和60的上部被连接到气体腔16的底部14，各液压缸的下部被连接到围绕的壳体36的底板38，参见图6。借助于合作的液压缸58和60，气体腔16可以相对于围绕的壳体36被升起(升起位置)或者下落(下落位置)。
在两个实施例中，气体腔16的倾斜的壁26被放置成平行于并且离开壳体36的倾斜壁48一段距离，气体腔16的倾斜的壁28被放置成平行于并且离开壳体36的倾斜壁50一段距离。在气体腔16的上部24与壳体36的上部46之间有两个纵向的槽，其中的一个槽，位于气体凝结器2的纵向中心轴线的任一侧，该槽在下面用喷管部62和喷管部64表示。在上游和上部中，喷管部62和64设置有其自己的入口开口66和68，经该开口液体6可以流入。
带有气体4的共存物被引导到气体腔16中，其静压力高于气体腔16中的气体4的压力，液体6经过一个液体供给管70被引向，并通过该液体供给支管52。在这些实施例中，该液体供给支管52设置有两个支管腔72和74，各支管腔72和74的内部分别设置有几个液体分配肋片72′和液体分配肋片74′，它们在气体凝结器2的纵向均匀地分配液体6，参见图6。
然后，均匀分布的液体流在下游方向被引导到入口开口66和68中，之后向前流经喷管部62和64。该喷管部62和64被设置有较小的流道截面的面积，该面积比例如位于其上游的入口开口66和68的流道截面积小，因此该液体6流入喷管部62和64，带有增加的速度，但是比入口开口66和68处的静压力低。此静压力小于气体腔16中的气体4的静压力，因此在喷管部62和64提供静负压。在气体凝结器2中，此负压通过在气体腔16的倾斜壁26和28上，还有可能是在气体腔1 6的上部垂直侧壁20和22上设置气体4可以流入的喷嘴76而被利用并且借助于液体6而被引导。在该实施例中，喷嘴76被设置成沿气体腔16的水平排。在第一实施例中，参见图2和图3，沿着倾斜的壁26，三个水平排喷嘴78，80和82被放置在一起，三个对应的水平排喷嘴78′，80′和82′被放置在沿着倾斜壁28。但是，在第二优选实施例中，参见

图1和图4-7，气体腔16的垂直侧壁20和22的每一个的上部设置有两个水平排的喷嘴84和86，和84′和86′。在两个优选实施例中，所有的喷嘴76被倾斜地放置，进入液体6的下游方向，从而减小液流中的紊流。
另外，在第一实施例中，参见图2和图3，气体腔16的垂直侧壁20和22被定位在离开壳体36的倾斜壁48和50的下部一段距离，并且离开壳体36的垂直侧壁42和44的上部一段距离，从而产生两个纵向扩张部分88和90，其中的一个扩张部分88或90位于气体凝结器2的纵向中心轴线的任一侧，并且扩张部分88和90的流道截面积在下游方向增加。当包括气泡形式的气体4，和液体6的混合物92流经扩张部分88和90时，混合物92流速逐渐降低，因此静压力逐渐增加，从而气泡逐渐开始凝结，并且溶解在液体6中。为了增加气泡向围绕的液体6的接触表面，并且从而增加气体凝结率，混合物92被引导经过两个格栅94和96，格栅94和96被设置在气体腔16，并且一个格栅94或96被放置在各扩张部分88或90，该扩张部分88和90包括凝结腔98的上部。继而，混合物92流到凝结腔98的下部，此下部包括壳体36的底板38与扩张部分88和90之间的容积。在此下部中，混合物92经液体出口管100流出，并且回到储存罐。当借助于液压缸58和60，气体腔16升起，因此气体腔16接近围绕的壳体36时，沿喷管部62和64的流道截面积减小。通过这样做，液体6的流速将增加，并且静压力将减小，因此增加气体4从气体腔16流出的流率。另一方面，当气体腔16降低时，在同样的流率时，沿喷管部62和64的流道截面积将增加。通过这样做，液体6的流速将降低，并且静压力将增大，因此降低气体4从气体腔16流出的流率。在这些流动过程中，流经喷管部分62和64的液体6的流率不变。但是，如果液体6的流率增加，来自气体腔16的气体4的流率也会增加，以此可以使较大量的气体在气体凝结器2中凝结。但是，以这个新的流体流率和采用一种相应的方式，仍然可能升高或降低气体腔16的高度。
另外，在第二实施例中，参见图1和图4-7，气体凝结器2的设置如在第一实施例中所描述的。但是，该壳体36的倾斜壁48和50各还设置有一个垂悬片102或104，各垂悬片102和104的上部由其各自的铰接装置106和108可转动地设置到其各自的倾斜壁48或50。铰接装置106和108面对气体腔16的倾斜壁26和垂直侧壁20之间的过渡部分以及面对气体腔16的倾斜壁28和垂直侧壁22之间的过渡部分而连接于壳体36，参见图4和图5。同时，并且借助于压力密封连接，各垂悬片102和104的上部靠着其自身的倾斜壁48和50，因此只引导气体腔16和垂悬片102和104之间的混合物92。而且，垂悬片102的下部的各侧设置有支撑件110和110′，垂悬物104相应地设置有支撑件112和112′，参见图7。支撑物110和110′在一端部可转动地设置到垂悬片102，并且在另一端部可转动地设置到气体腔16的垂直侧壁20，支撑件112和112′相应地可转动地设置到垂悬片104，和气体腔16的垂直侧壁22上。与第一实施例相反，此实施例的气体凝结器设置有两个较小的格栅94′和96′，该格栅94′和96′设置到气体腔16的垂悬片102和104的下游侧。
在升起的位置，支撑件110和110′和支撑件112和112′指向下并且从气体腔16倾斜出，垂悬片102和104被放置在垂直的或者接近垂直的位置。在实际中，气体腔16和垂悬片102和104之间的狭窄的通道包括喷管部62和64的下游延长部，或喷管延长部114和116，因此保持其不变的流道截面积。为此，两排水平的喷嘴84和86，和84′和86′已被放置在喷管延长部114和116的上游段，参见图4。
在落下的位置，支撑物110和110′和支撑物112和112′指向水平或者接近水平并且从气体腔16伸出，垂悬片102和104指向下并且相对于垂直位置倾斜出，因此气体腔16与垂悬片102和104之间的距离在下游方向增加。在此实施例中，这使得沿喷管部62和64以及喷管延长段114和116的流道截面积变化，图5示出了喷管部62和喷管延长段114之间的一个收缩的部分118，和喷管部64和喷管延长段116之间的一个收缩的部分120。在一个未公开的实施例中，当气体腔在落下位置时，试图在喷管部62和64保持不变的流道横截面积，同时试图增加沿喷管延长部114和116的下游方向的流道横截面积，所述的铰接装置106和108借助于轨道或者滑动装置，可以移动地设置到壳体36的倾斜的壁48和50上，从而使得垂悬片102和104除了可以转动外，还可以借助于例如一个致动器，沿着倾斜壁48和50被推动。如果需要，可以避免形成收缩部118和120。
通过调节/改变支撑件110和112的长度，和/或通过将支撑件110和110’，以及支撑件112和112’沿着气体腔16的中心部分18放置在不同的垂直位置，很明显，通过采用垂悬片102和104，沿着喷管延长部114和116的流道截面积可以得到进一步调节，因此更适应流经气体凝结器2的混合物92的流量和压力的运行。
权利要求
1.用于凝结来自易挥发液体例如液相的碳氢化合物的气体/蒸汽(4)，例如气相的碳氢化合物的装置，该装置下面称作一气体凝结器(2)，该气体凝结器(2)被设置成一流路，例如在气体凝结器(2)和一储存罐之间，其将气体/蒸汽(4)和一与气体共存的液体(6)，优选的是所述易挥发液体引导到气体凝结器(2)，气体凝结器(2)的流路上游和/或下游，可能设置有设备，装置，用具和/或配置，例如一个泵装置，和可能是阀和/或收缩/扩张部，以调整/适应液体(6)和/或气体/蒸汽(2)的流经气体凝结器(2)的流率，流速，流道截面的面积，温度和/或静压力，也可能有其它设备，用于记录，监测和/或控制所述设备，装置，用具和/或配置，还可能是致冷和压缩装置，可能是净化器和/或过滤装置，用于预处理和/或后处理该流动的流体，以便例如从流动的流体中分离出空气，空气组分或者其它气体，其特征在于该气体凝结器(2)包括a)至少一个气体供给管/管道，下面称作气体供给管(8)；b)一个气体腔(16)被定位在气体凝结器(2)内的中央，气体供给管(8)连接到气体腔(16)；c)在气体腔(16)的壁部(20，22，26，28)有适合数量的开口，该开口优选的是设置有喷嘴(76)；d)一个壳体/容器围绕该气体腔(16)，该壳体/容器在下面称作一个壳体(36)；e)至少一个液体供给管/管道，下面称作液体供给管(70)，而且或是液体供给支管(52)，该液体供给管(70)，或是该液体供给支管(52)连接到壳体(36)上；f)一个凝结腔(98)，其上部可能包括一个或几个扩张部(88，90)；g)至少一个喷管部(62，64)位于液体供给管(70)，可能是液体供给支管(52)，与凝结腔(98)之间，一喷管部(62，64)包括一个气体腔(16)的壁部(20，22，26，28)与壳体(36)的壁(42，44，48，50)之间的狭窄的通道，也称作狭窄通道容积，喷管(62，64)的上部设置有一个入口开口(66，68)；和h)至少一个液体出口管(100)连接到凝结腔(98)。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，开口，或是喷嘴(76)，或者一个或几个排的开口，或是喷嘴排(78，80，82，84，86)定位成相对于一个或几个下游开口，或是喷嘴(76)，或者开口排，或者是喷嘴排(78，80，82，84，86)相互平行。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，喷嘴(76)在沿喷管部(62，64)的下游方向倾斜地设置，或是还沿所有的或部分的一个或几个扩张部分(88，90)。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，气体凝结器(2)设置有一个或几个可调节的喷管部(62，64)，或是一个或几个可调节的扩张部分(88，90)，气体凝结器(2)被设置有一个或几个调节装置，以便调节/改变/适应喷管部(62，64)的狭窄通道容积，或是扩张部(88，90)，和因此相关的流道截面面积。
5.根据权利要求1或4的装置，其特征在于，壳体(36)的壁(42，44，48，50)和/或气体腔(16)的壁部(20，22，26，28)沿着喷管(62，64)或还沿着该扩张部(88，90)和/或入口开口(66，68)设置有可调整的板，壁部和/或垂悬片(102，104)，设置有一个或几个适合的致动器装置，例如一个液压缸，一个电机，和/或一机械装置。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，垂悬片(102，104)的上部借助于一个或几个铰接装置(106，108)，连接件，导轨和/或滑动装置可转动地和/或可移动地连接到壳体(36)的壁部(42，44，48，50)，而垂悬片的下部借助于一个或几个支撑件(110，110′，112，112′)可转动地连接到气体腔(16)的壁部(20，22，26，28)。
7.根据权利要求1，4，5和6中的一个或几个的装置，其特征在于，气体腔(16)借助于一个或几个适合的致动装置，如一个电机，一个机械装置和/或一个或几个液压缸(58，60)被设置成可升高或可落下。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于，用于升高或落下气体腔(16)的致动装置包括一个或几个液压缸(58，60)，其一端连接到壳体(36)以及另一端连接到气体腔(16)，气体供给管(8)一端设置有一可伸缩的可移动的延伸管(10)，其连接到并且被导入到气体腔(16)。
9.根据权利要求1-6中的一个或几个的装置，其特征在于，凝结腔(98)的一个或几个上游流道截面积，优选的是在扩张部(88，90)，设置有至少一个带孔的板，或是至少一个格栅(94，94′，96，96′)，多个带孔的板，或是多个格栅(94，94′，96，96′)，放置在合适的垂悬片(102，104)的下游位置。
全文摘要
用于凝结从易挥发液体(6)蒸发出来的气体/蒸汽(4)的气体凝结器(2)。该易挥发的流液体被储存在例如一储存罐中。该气体/蒸汽(4)被引导到气体腔(16)中，该气体腔(16)设置有开口，可能是喷嘴(76)，该气体腔(16)被放置在周围壳体(36)中。然后，气体/蒸汽(4)被吸入到至少一个喷管(62，64)，其中液体(6)的流动相对于流动的气体/蒸汽是例如带有一个静负压。经过至少一个扩张部(88，90)，气体/蒸汽(气泡)(4)和液体(6)的混合物流到一个凝结腔(98)，通过凝结腔，液体(6)的静负压增大，并且气体/蒸汽(4)被凝结。然后，混合物(92)被引导返回例如储存罐。借助于安装到该气体凝结器(2)的一个或几个调整装置，喷管部(62，64)的狭窄通道容积的形状，可能还有扩张部(80，90)的狭窄通道的容积的形状和因此通过它/它们的压力可以最佳地调节/改变/适合于当时的操作条件和流动的气体凝结需要。
文档编号B01D5/00GK1443291SQ01813117
公开日2003年9月17日 申请日期2001年7月23日 优先权日2000年7月26日
发明者黑尔格·鲁宾·哈尔瑟 申请人:文图里亚联合股份有限公司