AT517984B1 - Trennbehälter - Google Patents

Abstract

Ein Trennbehälter (10) zum Trennen einer Verunreinigung von einem verunreinigten Fluid. Eine Reihe von nebeneinander angeordneten miteinander verbundenen Kammern (100) mit einer Reihe von Leitplatten stellen eine umlaufende Fluidströmung in jeder Kammer bereit, um die Strecke zu maximieren, die die Verunreinigungen zurücklegen, damit sie sich von dem Fluid trennen. Die miteinander verbundenen Kammern (100) können in einer End-zu-End-Beziehung oder in einer Seite-an-Seite-Anordnung nebeneinander angeordnet sein.

Description

Beschreibung

PHASENTRENNUNGSTANK GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Behälter/Tanks zum Trennen von Verunreinigungen oder unerwünschten Phasen von Fluiden wie etwa erzeugtem Wasser während Brunnenbohrarbeiten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Sekundärphasentrennungsbehälter/-tanks werden verwendet, um unerwünschte Sekundärphasen oder Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffe von erzeugtem Wasser zu trennen, und funktionieren im Allgemeinen so, dass sie ein Aufsteigen der unerwünschten Phase(n) oder Verunreinigungen zu der Oberfläche des erzeugten Wassers ermöglichen oder erleichtern. Die unerwünschten Phasen oder Verunreinigungen können dann durch Abschöpfen der Oberfläche des erzeugten Wassers entfernt werden.

[0003] Beispiele für Sekundärphasentrennungsbehälter/-tanks sind: [0004] - API-Separatoren, die schwerkraftbasierte Trenntechniken verwenden; [0005] - Vorrichtungen für induzierte Gasflotation (IGF), die injizierte Gasblasen verwenden, um bei der Trennung von Phasen und Verunreinigungen zu helfen; und [0006] - Vorrichtungen für induzierte statische Flotation (ISF), die ebenfalls Gasblasen verwenden, um bei der Trennung von Phasen und Verunreinigungen zu helfen.

[0007] Eines der Probleme bei den beiden letztgenannten Typen von Sekundärphasentren-nungsbehältern/-tanks besteht darin, dass sie nicht genügend Zeit ermöglichen, nämlich Zeit für eine wirksame Verteilung der Gasblasen innerhalb des kontaminierten Fluids und Zeit, um zu ermöglichen, dass sich solche Gasblasen durch natürliche Agglomeration an Verunreinigungen oder unerwünschten Phasen anheften, um dann solche Verunreinigungen oder unerwünschte Phasen durch Flotation zur nachfolgenden Entfernung durch Abschöpfen an die Oberfläche zu führen oder zu bringen.

[0008] Insbesondere werden bei den beiden letztgenannten Typen von Sekundärphasentren-nungsbehältern/-tanks typischerweise Gasblasen über ein Rohr (als Einblasrohr und ein Einblasprozess bezeichnet) in die Mitte einer Kammer eingeleitet oder mechanisch mittels motorgetriebener Paddel erzeugt. Solche Verfahren zum Einleiten von Gasblasen in die Mitte der Kammer verringern die Wahrscheinlichkeit des Kontakts von Gasblasen mit Verunreinigungen, die sich vielleicht nicht in der Mitte der Kammer befinden.

[0009] Darüber hinaus sind vorhandene Tanks des Standes der Technik typischerweise dazu ausgelegt, zu ermöglichen, dass die Verunreinigungen aufgrund unterschiedlicher spezifischer Dichte von beispielsweise Öl und Wasser an die Oberfläche des Tanks geschwemmt werden, und/oder eine Agglomeration von Gasblasen an Verunreinigungen zu ermöglichen, die bewirkt, dass solche Verunreinigungen an die Oberfläche des Tanks steigen. Beide Techniken ermöglichen dann ein Abschöpfen der Verunreinigungen von der Oberfläche des Tanks und eine daraus resultierende Reinigung der verbleibenden Flüssigkeiten (wobei die sauberste Flüssigkeit in einem unteren Bereich des Tanks/Behälters zurückbleibt). Jedoch transferieren beide Technologien ferner Fluid von dem unteren Bereich der Kammer (d. h. das sauberste Fluid in der Kammer, das sich in dem unteren Bereich der Kammer befindet), wenn ein solches Fluid zur Wiederholung des Prozesses und zur nachfolgenden Reinigung in eine weitere nachfolgende Kammer transferiert wird, und zwar in einem Prozess, der als "Unterbereich-zu-Unterbereich"-Strömung bezeichnet werden kann. Bei der Unterbereich-Strömung ist problematisch, dass dann, wenn ein solches Fluid in einen Unterbereich einer nachfolgenden Kammer transferiert wird (nämlich in einen Bereich, in dem in einer solchen nachfolgenden Kammer das sauberste

Fluid sein sollte), ein "Kurzschluss" ermöglicht wird, der es zulässt, dass dieses Wasser von der nachfolgenden Kammer wieder in eine noch weitere nachfolgende Kammer gelangt (d. h. Un-terbereich-zu-Unterbereich-Strömung), und zwar ohne ausreichende Verweilzeit innerhalb jeder Kammer, um die Entfernung von Verunreinigungen daraus durch Gasflotationstrennung oder Trennung nach spezifischer Dichte zu ermöglichen.

[0010] Ebenfalls problematisch bei solch einer "Unterbereich-zu-Unterbereich-Strömung" ist der sogenannte "Verdünnungs"-Effekt, und zwar dass beim Injizieren von gereinigtem Fluid (d. h. dem saubersten Fluid) aus einer ersten Kammer in eine zweite nachfolgende Behandlungskammer (wobei dieses sauberste Fluid aus dieser ersten Kammer effektiv das am stärksten kontaminierte Fluid in der zweiten Kammer ist) dieses Fluid in den unteren Bereich der zweiten Kammer injiziert wird, wo sich typischerweise das sauberste Fluid befindet. Dieser "Verdün-nungs"- Effekt beseitigt also zu einem gewissen Grad die bereits erreichte Phasentrennung und erhöht die erforderliche Verweilzeit, um eine weitere Trennung zu bewirken.

[0011] US 5766584 lehrt einen Tank mit einer Einlassleiste und stellt in Fig. 1 davon ein Abschöpfmittel 30 und Staumittel zum Abschöpfen und Sammeln von Verunreinigungen von der Oberfläche oder alternativ einfach nur ein Wehr zum Sammeln von Verunreinigungen von der Oberfläche bereit. Jedoch lehrt US 5766584 keine Vorrichtung und kein Verfahren, das leicht an eine sukzessive Behandlung über eine Reihe von Kammern hinweg angepasst werden kann, da diese Offenlegung lediglich einen Behandlungstank lehrt, bei dem sowohl das Einleiten als auch das Entfernen von Fluid auf der gleichen Seite des Tanks stattfindet, was bei einer Verwendung beim Herstellen einer kompakten nebeneinander angeordneten Reihe von Kammern für die sukzessive Behandlung von Fluiden problematisch ist.

[0012] Dementsprechend sind verbesserte Trennungsbehälter/-tanks erforderlich, die das Kurzschlussproblem und das damit verbundene "Verdünnungsproblem" vermeiden, die einen besseren Kontakt zwischen Verunreinigungen und Gasblasen in einem zu behandelnden Fluid ermöglichen und die eine kompakte Anordnung von Kammern für eine sukzessive Behandlung von Fluiden ermöglichen.

[0013] Die DE 19647512 A1 betrifft eine mobile Klärvorrichtung mit einer zustromseitigen Abwasser-Zuleitung und einer abstromseitigen Klarwasser-Ableitung, in der Abwasser in mehreren Aufbereitungsstufen gereinigt wird.

[0014] Die DE 69113804 T2 offenbart eine Abwasseraufbereitungsanlage, bei der zunächst flüssige und feste Bestandteile des Abwassers durch Absetzung getrennt werden, die Biomasse im Abwasser anschließend durch Mikroorganismen, die auf Drehschützen abgestützt sind, die die Biomasse periodisch der Luft aussetzen, aufgeschlossen wird und schließlich das Abwasser einer zweiten Absetzung zur Abtrennung der verbleibenden Feststoffe unterzogen wird.

[0015] Die US 4132652 A betrifft einen Strombrecher zur Verwendung in einem Öl-Wasser-Trennbehälter mit einem senkrechten festen Abschnitt und einem geneigten Schlitzabschnitt, der sich nach unten und innen in Strömungsrichtung von der unteren Kante des senkrechten festen Abschnitts aus erstreckt, wobei der Schlitzabschnitt mindestens drei Reihen von nach unten hin auseinander liegenden Schlitzen aufweist, die sich seitlich über den Schlitzabschnitt erstrecken, und wobei die oberste der Reihen einen Durchschnitt von 1/2 bis 2 Schlitzen pro seitlichem Meter aufweist und jede der unteren Reihen davon mindestens 25% mehr Schlitze aufweist.

[0016] Die US 4340487 A offenbart ein Verfahren zur Entfernung von Schwebstoffen aus einem Abwasserstrom, der aus einer Nassentschwefelungsanlage, einer Zentrifugalentschwefelungsanlage und/oder einer Soleaushärtungsanlage austritt, bevor der Strom in ein öffentliches Kanalnetz gelangt.

[0017] Die US 5900154 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung einer Flüssigkeit, bei der die Flüssigkeit durch andere Flüssigkeiten oder Feststoffe verunreinigt ist, wobei das Verfahren die Zugabe einer oder mehrerer Chemikalien zu der Flüssigkeit in einer Flockungseinrichtung, die eine oder mehrere Rohrschleifen mit eingebauten Rührwerken aufweist, die Turbulenzen erzeugen und eine steckerartige Strömung durch die Schleife erzeugen, umfasst.

[0018] Die US 6048376 A offenbart einen Abscheidebehälter zur Ölabscheidung aus einem Gas-Öl-Gemisch besteht aus einer unteren Kammer zum Sammeln des aus dem Gas-Öl-Gemisch entnommenen Öls, einer Zwischenkammer über der unteren Kammer und einer oberen Kammer über der Zwischenkammer.

[0019] Die US 2007114183 A1 offenbart einen Behälter und ein Verfahren zum Entfernen von nicht mischbarem Fluid aus verunreinigtem Wasser.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0020] Die vorliegende Erfindung soll einen Trennungstank zum Entfernen einer Verunreinigung aus einem Fluid oder zum Trennen einer Phase von einem mehrphasigen Fluid, das in den Tank eingespeist wird, bereitstellen, der die oben erwähnten "Kurzschluss-" und Verdünnungsprobleme verringert oder vermeidet und den Kontakt und die Agglomeration von Gas und Verunreinigungen besser ermöglicht.

[0021] Dementsprechend umfasst die vorliegende Erfindung in einem ersten allgemeinen Aspekt einen Trennungstank zum Entfernen einer Verunreinigung aus einem Fluid oder zum Trennen einer Phase von einem mehrphasigen Fluid, das in den Tank eingespeist wird, wobei der Tank umfasst: einen Boden, der einen unteren Bereich des Tanks definiert, und abhängige Wände, die die Seiten des Tanks definieren; mehrere miteinander verbundene Kammern innerhalb des Tanks, um das Fluid sukzessive zu behandeln; einen Einlass in Fluidverbindung mit einer ersten Kammer der mehreren Kammern zum Einspeisen eines Fluids, das eine Verunreinigung oder mehrere Phasen umfasst, in die erste Kammer; und einen Auslass in Fluidverbindung mit einer letzten Kammer der mehreren benachbarten Kammern zum Ausgeben von Fluid, das eine verringerte Verunreinigung oder im Wesentlichen nur eine einzige Phase aufweist, wobei der Auslass in der Nähe eines unteren Bereichs der letzten Kammer der mehreren benachbarten Kammern angeordnet ist; ein abgeschrägtes Wehr innerhalb eines oberen Bereichs jeder der Kammern, um eine Drehströmung des Fluids in jeder der Kammern zu induzieren; eine Abschöpfölwanne, die in Zusammenhang mit mehreren miteinander verbundenen Kammern steht und von einem Inneren der mehreren Kammern durch ein Abschöpfwehr getrennt ist, wobei das Abschöpfwehr in einem oberen Bereich jeder der Kammern im Wesentlichen gegenüber des Ortes des abgeschrägten Wehrs in den mehreren Kammern liegt, wobei die Drehströmung des Fluids entlang einer oberen Oberfläche der Kammer vorliegt, was eine Bewegung des Fluids von dem abgeschrägten Wehr in Richtung der Abschöpfölwanne bewirkt; und einen Verbindungskanal, der eine Fluidströmung von im Wesentlichen einem unteren Bereich von mindestens einer Kammer zu einem oberen Bereich einer benachbarten Kammer und in Richtung des abgeschrägten Wehrs in der benachbarten Kammer ermöglicht, wobei der Verbindungskanal innerhalb der mindestens einen Kammer so angeordnet ist, dass eine Fluidströmung von der mindestens einen Kammer zu dem Verbindungskanal nicht in einer Richtung der Drehströmung des Fluids in der mindestens einen Kammer ist.

[0022] In bevorzugten Ausführungsformen ist der Verbindungskanal dazu ausgelegt, Fluid von der mindestens einen Kammer in einen oberen Bereich einer benachbarten Kammer auszugeben, um dadurch eine "Unterbereich -zu-Unterbereich"-Strömung zu vermeiden und somit die vorgenannten "Kurzschluss"-Probleme zu vermeiden.

[0023] Ein Gaseinlass, der in Fluidverbindung mit dem Verbindungskanal der mindestens einen Kammer steht, ist vorzugsweise vorgesehen, um ein Gas in das Fluid, das von der einen Kammer über den Verbindungskanal zu der benachbarten (danebenliegenden) Kammer transferiert wird, einzuleiten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der mehrere Verbindungskanäle zwischen Paaren benachbarter (nebeneinanderliegender) Kammern vorhanden sind, ist der Tank ferner mit einem Gaseinlass versehen, der mit jedem der Verbindungskanäle der Kammern in Verbindung steht, um Gas in das Fluid, das über den Verbindungskanal von einer Kammer in die benachbarte Kammer transferiert wird, einzuleiten.

[0024] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungskanal im Querschnitt schmaler als die Kammern, um ein höheres Gas-zu-Fluid-Verhältnis in der Verbindungskammer bereitzustellen als dann, wenn das Gas direkt in eine der Reihe von benachbarten Kammern eingeleitet würde.

[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Einlassende jedes (oder des) Verbindungskanals im Wesentlichen unterhalb des abgeschrägten Wehres einer entsprechenden Kammer und nahe einem unteren Bereich davon angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Einlassende des Verbindungskanals zwischen mindestens einer Kammer und einer benachbarten Kammer in der mindestens einen Kammer an einer Wand davon angeordnet, wobei die Wand in der Nähe einer gegenüberliegenden Seite davon das abgeschrägte Wehr, das in einer nachfolgenden benachbarten Kammer enthalten ist, aufweist, wobei die Fluidströmung zu dem Verbindungskanal nicht in einer Richtung der Drehströmung, die in der mindestens einen Kammer induziert wird, ist.

[0026] Um zu vermeiden, dass die Fluidströmung zu dem Verbindungskanal in einer Richtung der in der mindestens einen Kammer induzierten Drehströmung liegt (um dadurch "Kurz-schluss'-Probleme zu vermeiden oder zu reduzieren), ist vorzugsweise eine Schirm zum teilweisen Blockieren des Einlassendes des Verbindungskanals vorgesehen, um zu bewirken, dass Fluid in einer Richtung quer zu der Drehströmung oder zumindest in einer anderen Richtung als die Drehströmung strömt.

[0027] Jede Kammer, außer möglicherweise die letzte Kammer, aus der das behandelte Wasser entfernt wird, ist mit einer Abschöpfölwanne versehen, die mit der Kammer in Verbindung steht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abschöpfölwanne eine gemeinsame Abschöpfölwanne, die mit mehreren oder allen Kammern in Verbindung steht.

[0028] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Trennungstanks der vorliegenden Erfindung ist der Tank in einem Versandbehälter enthalten, um Transportfähigkeit und Transportfreundlichkeit zu bieten.

[0029] In einer Ausführungsform sind die mehreren miteinander verbundenen Kammern in nebeneinanderliegender Anordnung angeordnet, wobei ein Einlassende des Verbindungskanals im Wesentlichen unterhalb des abgeschrägten Wehrs der einen Kammer in der Nähe eines unteren Bereichs jeder der Reihe von benachbarten Kammern angeordnet ist.

[0030] In einer weiteren Ausführungsform sind die mehreren miteinander verbundenen Kammern in einer End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet, wobei ferner ein Schirm enthalten ist, der in den mehreren Kammern unterhalb des Abschöpfwehrs angeordnet ist, um das Einlassende des Verbindungskanals teilweise zu blockieren, wobei der Verbindungskanal an einer Stelle unterhalb des Schirms angeordnet ist und eine Fluidströmung von im Wesentlichen einem unteren Bereich mindestens einer Kammer an der Stelle zu einem oberen Bereich einer benachbarten Kammer und in Richtung des abgeschrägten Wehrs in der benachbarten Kammer ermöglicht.

[0031] In einer weiteren Ausführungsform sind die mehreren miteinander verbundenen Kammern in End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet und sind ferner nebeneinanderliegender Anordnung angeordnet. Auf diese Weise können aufeinanderfolgende Kammern, die in einer End-zu-End-Weise ausgerichtet sind, sukzessive ein Fluid behandeln, wobei weitere Kammern in einer danebenliegender Position angeordnet sind, um in ähnlicher Weise weitere Einlassströme sukzessive zu behandeln.

[0032] Schließlich kann der Phasentrennungstank in einer weiteren Ausführungsform in einem unteren Bereich mindestens einer der Kammern ein Filtermedium enthalten, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform das Filtermedium ein nicht fixiertes körniges Medium wie etwa granulierte Pellets oder Walnussschalen ist, um eine Filterung des zu behandelnden Fluids zu ermöglichen.

[0033] Innerhalb des Filterbettes können mehrere radiale Düsen angeordnet sein. Die radialen Düsen können unter Verwendung eines Gases oder einer Flüssigkeit das Filtermedium während eines Rückspülzyklus dispergieren, um eine ausreichende Turbulenz und ein Rühren der Filtermedienkörner zu bewirken, um die eingefangenen Verunreinigungen freizusetzen, ohne hohe Flüssigkeitsdurchflussraten zu benötigen. Die Anzahl der Düsen und ihre Platzierung innerhalb des Filterbettes hängen von Faktoren wie Größe und Form des Filterbehälters und der Art des zu reinigenden Filtermediums ab, ähnlich wie bei der Konfiguration und Positionierung von radialen Düsen, wie sie in dem kanadischen Patent 2689487 gelehrt und offenbart sind.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0034] Die begleitenden Zeichnungen zeigen eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollen nicht so ausgelegt werden, dass sie die Erfindung auf diese gezeigten Ausführungsformen beschränken. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und dienen einfach dazu, die in der vorliegenden Erfindung eingeschlossenen Konzepte zu veranschaulichen.

[0035] Fig. 1A ist eine schematische Darstellung einer vorderen isometrischen Ansicht eines Sekundärphasentrennungstanks der vorliegenden Erfindung, und zwar der sogenannten "VSL"-Ausführungsform, bei der die äußere Wand entfernt worden ist, um die Betrachtung der inneren Kammern zu ermöglichen; [0036] Fig. 1B ist eine schematische Darstellung der Ausführungsform des Sekundär phasentrennungstanks von Fig. 1A, wobei die äußere Wand an Ort und Stelle ist; [0037] Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Ausführungsform des Sekundär phasentrennungstanks von Fig. 1A, 1B, wobei die Komponenten des Tanks durchsichtig sind, um eine Ansicht der verschiedenen Komponenten zu ermöglichen; [0038] Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Ausführungsform des Sekundär phasentrennungstanks von Fig. 1A, 1B, die die hintere Seitenansicht des Tanks zeigt; [0039] Fig. 4 ist ein Strömungsdiagramm, das zeigt, wie ein Fluid durch den Sekundär phasentrennungstank, der in Fig. 1A, 1B gezeigt ist, fließt; [0040] Fig. 5A ist eine schematische Darstellung eines Sekundärphasentrennungstanks wie in Fig. 1A, 1B gezeigt, der innerhalb eines transportfähigen Versandcontainers angeordnet ist; [0041] Fig. 5B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Sekundärphasentren nungstanks wie in Fig. 1A, 1B gezeigt, der innerhalb eines transportfähigen Versandcontainers angeordnet ist; [0042] Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer vorderen isometrischen Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Sekundärphasentrennungstanks der vorliegenden Erfindung, nämlich der sogenannten "VS"-Ausführungs-form, wobei die äußere Wand entfernt worden ist, um eine Ansicht der inneren Kammern zu ermöglichen; [0043] Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer hinteren linksseitigen isometri schen Ansicht der Ausführungsform eines in Fig. 6 gezeigten Sekundärphasentrennungstanks, wobei die äußere Wand entfernt worden ist, um eine Ansicht der inneren Kammern zu ermöglichen; [0044] Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer hinteren rechtsseitigen isometri schen Ansicht der Ausführungsform eines in Fig. 6 gezeigten sekundären Phasentrennungstanks, wobei die äußere Wand entfernt wurde, um eine Ansicht der internen Kammern zu ermöglichen; [0045] Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer linken Seite der Ausführungsform eines in Fig. 6 gezeigten Sekundärphasentrennungstanks, wobei die äußere Wand entfernt worden ist, um eine Ansicht der inneren Kammern zu ermöglichen; [0046] Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer rechten Seite der Ausführungs form eines in Fig. 6 gezeigten Sekundärphasentrennungstanks, wobei die äußere Wand entfernt worden ist, um eine Ansicht der inneren Kammern zu ermöglichen; [0047] Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer rechten Seite einer anderen

Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der in Fig. 10 gezeigten, wobei die äußere Wand entfernt worden ist, um eine Ansicht der inneren Kammern zu ermöglichen; [0048] Fig. 12 & 13 sind Strömungsdiagramme, die ein Fluid zeigen, das durch den Sekun därphasentrennungstank, der in Fig. 6 und Fig. 11 gezeigt ist, fließt; [0049] Fig. 14&15 sind schematische Beispiele eines Sekundärphasentrennungstanks, wie er in Fig. 6 und Fig. 11 gezeigt ist, der innerhalb eines transportfähigen Versandcontainers angeordnet ist; [0050] Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform des

Sekundärphasentrennungstanks der vorliegenden Erfindung, wobei aufeinanderfolgende Kammern in einer End-an-End-Weise angeordnet sind, um ein Fluid sukzessive zu behandeln, wobei weitere Kammern in danebenliegender Position dazu angeordnet sind, um dadurch mehrere Einlassströme sukzessive zu behandeln (hiernach die sogenannte sukzessive Mehrfachversion oder "SPV"-Version); [0051] Fig. 17 ist eine Schnittansicht entlang einer Ebene ’R'-'R' von Fig. 16, und zwar entlang einer Längsebene 'R'-'R' durch eine Reihe von längs angeordneten aufeinanderfolgenden Kammern; [0052] Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Se kundärphasentrennungstanks und eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, die weiterhin Filtermittel aufweisen, die ein nicht fixiertes Filtermaterialbett umfassen können und es in der gezeigten Ausführungsform umfassen; und [0053] Fig. 19 ist eine ähnliche Querschnittsansicht einer leicht abgewandelten Form der in Fig. 18 gezeigten Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG EINIGER BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

[0054] In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist ein Sekundärphasentrennungstank 10 zum Entfernen von Verunreinigungen einschließlich einer unerwünschten Phase aus einem eingespeistem Fluid wie etwa erzeugtem Wasser vorgesehen. Der Trennungstank 10 umfasst einen Boden und Wände, die im Allgemeinen den Tank definieren. Innerhalb des Tanks sind eine Reihe von Kammern durch Trennelemente eingeteilt. In Verbindung mit jeder Kammer steht eine Abschöpfölwanne, in die Verunreinigungen oder die unerwünschte Phase abgeschöpft werden. Die Abschöpfölwanne ist von der Kammer durch ein Abschöpfölwehr getrennt, über das die Verunreinigungen oder die unerwünschte Phase gelangen, wobei sie dann in der Abschöpfölwanne eingefangen werden. Das Fluid, das in den Tank eingespeist wird, fließt von einer Kammer in eine benachbarte Kammer, während die Verunreinigungen allmählich entfernt werden. In jeder Kammer erzeugt ein abgeschrägtes Wehr eine Längsdrehströmung, die im Allgemeinen den Weg (und damit die Verweilzeit) des Fluids in jeder Kammer, bevor das Fluid in die benachbarte Kammer gelangt, erhöht. Die Strömung fördert auch, dass Verunreinigungen, die leichter als das Fluid sind, an die Oberfläche steigen, wo sie über das Abschöpfölwanne abgeschöpft und entfernt werden. Wenn Fluid von einer Kammer in eine benachbarte Kammer geleitet wird, wird es aus einem unteren Bereich der ersten Kammer entfernt und zu einem oberen Bereich der benachbarten (nachfolgenden) Kammer geleitet.

[0055] In verschiedenen Ausführungsformen des Trennungstanks haben die Kammer und das abgeschrägte Wehr eine geeignete Orientierung und einen geeigneten Abstand, um eine Drehströmung innerhalb der Kammer zu erzeugen, die eine längere horizontale Komponente als vorherige Entwürfe oder eine längere horizontale Komponente als eine vertikale Komponente aufweist. Durch Erhöhen der horizontalen Bewegung des Fluids und der Partikel und Erzeugen eines längeren Weges für die Partikel, haben aufsteigende unerwünschte Partikel somit länger Zeit, um zur Entfernung zur Oberfläche zu gelangen, und die unerwünschten Verunreinigungen werden dadurch beim Abschöpfen effektiver aus dem Fluid entfernt. Genauer gesagt gibt der längere Weg den Partikeln eine längere tatsächliche Verweildauer in einer Kammer sowie erhöhte Chancen (durch den längeren Weg und dadurch, dass sie an die Oberfläche gebracht werden), um mit einer Blase in Kontakt zu kommen und daran zu haften, um dadurch getrennt zu werden. Das Erhöhen der horizontalen Komponente der Drehströmung kann beispielsweise durch Ändern des Verhältnisses der Länge der Kammer und der Höhe des abgeschrägten Wehrs erreicht werden. Darüber hinaus vermeidet ein Injizieren des gereinigten Wassers von dem unteren Bereich der Kammer und ein Injizieren in den oberen Bereich der benachbarten nachfolgenden Kammer das "Kurzschluss"-Problem oder reduziert es zumindest deutlich.

[0056] Um das Aufsteigen der unerwünschten Phase oder der Verunreinigungen an die Oberfläche weiter zu fördern, kann Gas in Kammern eingeleitet werden. Wie erkannt werden wird, dispergiert das Gas, etwa Methan, Luft oder Stickstoff, typischerweise in dem Fluid und bildet Blasen oder Mikroblasen, die an der Verunreinigung haften, wodurch diese leichter als das Fluid wird und an die Oberfläche befördert wird. Das Gas, das leichter als das Fluid ist, steigt in Richtung der Oberfläche des Fluids, während es an der Verunreinigung haftet. Wiederum sind die Blasen oder Mikroblasen durch Erhöhen der horizontalen Komponente der Drehströmung wirksamer bei der Beförderung von Verunreinigungen an die Oberfläche des Fluids zur Entfernung, da die Verweilzeit erhöht wird. Ferner wird aufgrund der induzierten Drehströmung innerhalb jeder Kammer ein hydraulischer Schub induziert, der bei der Abschöpfung hilft, wodurch möglicherweise die Notwendigkeit einer mechanischen Abschöpfvorrichtung, um ein derartiges Abschöpfen zu erreichen, vermieden wird und dadurch vermehrte Kosten für mechanische Abschöpfmittel, deren Wartung und deren möglicher mechanischer Ausfall, der zu einer Verunreinigung oder einer Sekundärphasenwiedereinbindung führt, vermieden werden.

[0057] Alle Kammern, mit möglicher Ausnahme der letzten Kammer in der Reihe von Kammern, die lediglich einen Auslass aufweist, um das behandelte Fluid zu entfernen, sind über einen Verbindungskanal zwischen jeweiligen Kammern verbunden. Das Fluid aus einer Kammer gelangt über den Verbindungskanal zu einer benachbarten Kammer. Zur weiteren Beförderung von saubererem oder weniger verunreinigtem Fluid zu der nächsten benachbarten Kammer ist der Einlass der Verbindungskanäle in der Nähe des unteren Bereichs der Kammer angeordnet, wo die Reinigungsflüssigkeit dazu neigt, wobei das sauberere Fluid dadurch tendenziell Fluid mit weniger Verunreinigung einfängt, da die Verunreinigung innerhalb der Kammer an die Oberfläche steigt . Das Fluid wird dann zur weiteren Dekontamination/Phasentrennung in die benachbarte Kammer geleitet. Da das in die benachbarte Kammer transferierte Fluid im Allgemeinen mehr verunreinigt ist als das Fluid in der benachbarten Kammer, kann die Verbindungskammer das Fluid in einen oberen Bereich der benachbarten Kammer einleiten, in dem die Verunreinigungskonzentration höher ist als ein einem unteren Bereich oder Bodenbereich der benachbarten Kammer.

[0058] Um die Haftung des Gases an den Verunreinigungen oder der Sekundärphase weiter zu fördern, um deren Trennung von dem Fluid (typischerweise Wasser) zu bewirken, ist die Kontrolle über die gerichtete Strömung und den Ort der Injektion des Gases wichtig. Insbesondere ist es wahrscheinlicher, dass das Gas an der Verunreinigung haftet, wenn die Geschwindigkeit und die Richtung der Einlassströmung des Gases der Geschwindigkeit und der Richtung der Strömung des Fluids ähnlich ist. Deshalb sind frühere Vorrichtungen und Verfahren, die keinen Versuch machen, die Fluidströmung an der der Gasinjektion auszurichten, und die beispielsweise lediglich das Gas in den mittleren Bereich der Kammer einleiten, unterlegen. Dementsprechend wird, um das Anhaften des Gases an die Verunreinigungen oder die Sekundärphase zu fördern und den Fließweg des Gases so zu beeinflussen, dass er dem des Fluids ähnlicher ist, in der vorliegenden Erfindung und insbesondere in der hier beschriebenen VSL-Ausfüh-rungsform das Gas in einen Verbindungskanal zwischen zwei benachbarten parallelen Kammern eingeleitet, der in der ersten Kammer unten liegt, wo diese Gas- und Gasblasen dann beim Wandern in die zweite Kammer mit der Fluidströmung darin an die Oberfläche aufsteigen können und an der Oberfläche an Verunreinigungen und/oder Sekundärphasen anhaften können, und damit verhindern, dass diese sich mit der umlaufenden zirkulären Strömung in der zweiten Kammer bewegen, der dann danach nach unten wandern würde, und somit zum Abschöpfen an der Oberfläche bleiben. Die Ausrichtung der in das Fluid injizierten Gasströmung und des Fluids und der Verunreinigungen und/oder der sekundären Phase darin bewirkt dass die Gasblasen eine größere Fähigkeit haben, dann an solchen Partikeln, Verunreinigungen oder der Sekundärphase innerhalb dieses Fluids zu haften und diese an der Oberfläche zu halten. Es ist wünschenswert, dass das Gas an einer solchen Stelle parallel zu der Fluidströmung strömt, um die Haftung an Verunreinigungen und/oder der Sekundärphase zu fördern.

[0059] Wie ersichtlich ist, kann das Gas in allen oder einigen der Verbindungskanäle eingeleitet werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Verbindungskanäle im Querschnitt ähnlich oder im Querschnitt kleiner als die Kammern selbst sind und ferner können die Verbindungskanäle von Kammer zu Kammer verschiedene Größen, Formen oder Ausrichtungen aufweisen. Ferner können mehrere Gasinjektionsstellen in jeder Kammer einschließlich der Verbindungskanäle verwendet werden. Ferner kann der Auslass der Verbindungskanäle in geeigneter Nähe zu dem abgeschrägten Wehr der benachbarten Kammer liegen, um dem aus dem Verbindungskanal austretenden Fluid eine Drehströmung zu verleihen.

[0060] Beispiel 1 - Erste Ausführungsform ("VSL") [0061] In einer Ausführungsform, die am besten in Fig. 1A, 1B, 2, 3 gezeigt und im Folgenden als "VSL"-Ausführungsform bezeichnet ist, ist ein Sekundärphasentrennungstank 10 zum Entfernen von Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffen, Bohrfluiden und/oder Frackingfluiden vorgesehen, die somit Fluide mit anderem spezifischem Gewicht, anderer Viskosität und anderer Mischbarkeit im Vergleich zu Wasser enthalten können. Der Trennungstank 10 umfasst einen Boden 50 und daran hängende Wände 40, die eine Reihe von Kammern 100 definieren, wobei jede Kammer 100 von einer benachbarten Kammer durch ein Trennelement 105 getrennt ist. Es versteht sich, dass, obwohl der in Fig. 1A bis Fig. 5B gezeigte Tank 10 vier Kammern 100 enthält, der Tank 10 weniger oder mehr Kammern 100 umfassen kann und der Trennungstank 10 nicht auf nur vier Kammern 100 beschränkt sein soll.

[0062] In Verbindung mit jeder Kammer befindet sich ein Abschöpfölwehr 70, das neben seiner Rolle als Wehr ferner dazu dient, eine Abschöpfölwanne 60 von jeder Kammer 100 zu trennen. Die Oberflächenverunreinigung in jeder Kammer 100 wird durch Abschöpfen über das Abschöpfölwehr 70 in die Abschöpfölwanne 60 entfernt, in der sie dann unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren und Mitteln wie gewünscht eingefangen und/oder entfernt werden kann. Das in den Ausführungsformen von Fig. 1A bis Fig. 5B gezeigte Abschöpfölwehr ist eine gemeinsame Abschöpfölwanne 82, bei der eine einzelne Abschöpfölwanne an alle Kammern des Tanks 10 angrenzt.

[0063] Um einen Längsdrehströmung in jeder Kammer 100 zu induzieren, weist jede Kammer 100 ein abgeschrägtes Wehr 90 auf. Die Natur des abgeschrägten Wehrs 90 verleiht dem Fluid innerhalb jeder Kammer 100 eine Drehströmung. Die Drehströmung des Fluids in den Kammern 100 ist in dem in Fig. 4 gezeigten Strömungsdiagramm ersichtlich.

[0064] Die Verbindung jeder Kammer 100 ist ein Verbindungskanal 80. Der Verbindungskanal 80 weist einen Einlassabschnitt, der in Fluidverbindung mit einem unteren Bereich einer Kammer 100 steht, und einen Auslassabschnitt, der in Fluidverbindung mit der benachbarten Kammer steht, auf. In der dargestellten Ausführungsform weist der Verbindungskanal 80 den Auslass in einem oberen Bereich der benachbarten Kammer in der Nähe des abgeschrägten Wehrs 90 der benachbarten Kammer angeordnet auf, um dem Fluid, das in die benachbarte Kammer 100 eingespeist wird, eine Drehströmung zu verleihen. Ferner weist der Verbindungskanal 80 den Auslassabschnitt in dem oberen Bereich der benachbarten Kammer angeordnet auf, da das Fluid im Allgemeinen in jeder Kammer in Richtung der Oberfläche eine höhere Konzentration an Verunreinigungen aufweist und in Richtung des Bodens weniger verunreinigt ist. Durch Entfernen von Fluid aus der Kammer 100 an oder nahe dem Boden der Kammer 100 und Einspeisen des Fluids in einen oberen Bereich der benachbarten Kammer wird ein Fluid mit einer niedrigeren Konzentration an Verunreinigungen in die benachbarte Kammer in den Bereich der höchsten Verunreinigung dieser Kammer geleitet. Dies verringert oder beseitigt sogenannte "Kurzschlüsse" und erleichtert auch das Entfernen von Verunreinigungen oder der Sekundärphase über das Abschöpfölwehr 70.

[0065] Der Trennungstank 10 enthält zudem einen Fluideinlass 20, der mit der ersten Kammer der Reihe von miteinander verbundenen Kammern 100 in Verbindung steht, um unbehandeltes Fluid, wie z. B. erzeugtes Wasser, das typischerweise Kohlenwasserstoffe als Verunreinigung enthält, in den Tank 10 einzuleiten. Um dekontaminiertes Fluid aus dem Tank 10 zu entfernen, wird ein Auslass 30 verwendet, der mit einem unteren Abschnitt der letzten Kammer des Tanks 10 in Verbindung steht. Da das Fluid, das näher an dem Boden jeder Kammer 100 liegt, im Allgemeinen eine geringere Konzentration an Verunreinigungen enthält, wird vorgeschlagen, dass der Ausgang 30 in einem unteren Bereich der letzten Kammer angeordnet ist.

[0066] Wie in Fig. 1B & 2 gezeigt enthält der Trennungstank 10 Gaseinlässe 120 zum Einleiten eines Gases in die Verbindungskanäle 80. In der ersten Kammer 100 kann Gas mit dem Eingang 20 oder angrenzend mit den Eingang 20 eingeleitet werden. An nachfolgenden Injektionsstellen kann das Gas in die Verbindungskanäle 80 injiziert werden. Durch Injizieren von Gas wie etwa Luft oder Stickstoff in die Verbindungskanäle 80 wird wahrscheinlicher, dass das Gas an Verunreinigungen in dem Fluid haftet. Es wird angenommen, dass dies der Fall ist, weil das Fluidvolumen, das durch die Verbindungskanäle 80 hindurchtritt, niedriger als das Volumen in der Kammer 100 ist und daher das Volumenverhältnis von Gas zu Fluid in dem Verbindungskanal 80 viel höher ist als dann, wenn das Gas direkt in jede Kammer 100 injiziert würde. Zusätzlich ist die Strömung des Fluids durch den Verbindungskanal 80 im Allgemeinen in einer gleichmäßigen Richtung und daher nimmt die Gasströmung ein ähnliches Strömungsmuster an wie das Fluid, das den Verbindungskanal 80 durchläuft. Es ist wahrscheinlicher, dass das Gas an den Verunreinigungen in dem Fluid haftet, wenn das Strömungsmuster des Gases und der Flüssigkeit ähnlich sind. Zusätzlich wird durch Einleiten des Gases in die Verbindungskanäle 80 eine dichte Packung von Blasen anstelle der Verteilung der Blasen, wie sie beim Einleiten des Gases direkt in die Kammer beobachtet werden würde, erzeugt, was eine höhere Wahrscheinlichkeit des Kontakts von Verunreinigungen oder der Sekundärphase mit einer Gasblase ergibt. Alles Fluid, das aus einer jeweiligen Kammer 100 austritt und in die nächste Kammer 100 gelangt, durchläuft diese gepackte Zone von Gasblasen, wohingegen das Gas, wenn es ansonsten zentral in die Kammer 100 eingeleitet wird, über ein größeres Volumen an Fluid verteilt wird, was Partikeln eine geringere Wahrscheinlichkeit der Anhaftung an eine Gasblase gibt.

[0067] Wie in Fig. 1A gezeigt enthält der Trennungstank 10 auch ein Ablassloch 110 in dem unteren Bereich der Trennelemente 105, um bei dem Ablassen des Tanks 10 zu helfen, falls dies erforderlich ist.

[0068] Die Verweilzeit in dem Trennungstank 10 kann auf der Basis des Ausmaßes der Verunreinigungen im Zulauf, des gewünschten Dekontaminationsgrades, der Anzahl der Kammern, der Durchflussgeschwindigkeit des Fluids usw. wie gewünscht angepasst werden.

[0069] Der Tank 10 kann in einem transportfähigen Versandcontainer angeordnet sein, wie er beispielsweise in Fig. 5A & 5B gezeigt ist. um den Transport des Trennungstanks 10 zu erleichtern. Wie in Fig. 5B gezeigt können die zugehörigen Pumpen, Rohrleitungen und Zusatzkomponenten des Tanks, die zum Einspeisen und Ausgeben von Fluid wie beispielsweise Gas notwendig sind, auch in dem transportfähigen Versandcontainer enthalten sein, wie es bei 140 gezeigt ist.

[0070] Beispiel 2 - zweite Ausführungsform ("VS") [0071] Eine alternative Ausführungsform eines Phasentrennungstanks ist unter Bezugnahme auf Fig. 6-15 gezeigt und ist allgemein bei 200 gezeigt. Im Gegensatz zu dem VSL-Entwurf des Trennungstanks 10, der unter Bezugnahme auf Fig. 1A bis 5B gezeigt ist, besteht der VS-Tank 200 aus einer Reihe von Kammern 210, die in einer End-zu-End-Beziehung angeordnet sind. Wiederum ist der Tank 200 durch einen Boden 320 und daran hängende Wände 310 definiert. Jede Kammer 210 ist durch ein Trennelement 220 getrennt. Ebenso enthält jede Kammer 210 ein abgeschrägtes Wehr 230, um die Drehfluidströmung in jeder Kammer zu induzieren. Das Strömungsmuster des Eingangsfluids ist in Fig. 11 & 12 ersichtlich.

[0072] Ferner ist jede Kammer 210 mit der benachbarten Kammer über einen Verbindungskanal 205 verbunden. Der Verbindungskanal 205 ist jedoch durch einen Spalt an der Basis jedes Trennelements 220 und dem Boden 320 definiert, durch den Fluid hindurchtreten kann. Eine Trennplatte 290 trennt die Kammer 210 von dem Trennelement und dient dazu, einen Einlass in die Verbindungskammer 205 zu definieren. Fluid wird über die Trennplatte 290 und durch den Spalt an der Basis der Trennwand geleitet, bevor es über den Rücken und dann die Oberseite des abgeschrägten Wehrs 230 der benachbarten Kammer in die benachbarte Kammer gelangt.

[0073] In einer Variante dieser Ausführungsform, die am besten in Fig. 6-10 gezeigt ist, weist jede Kammer 210 eine einzelne Abschöpfölwanne 240 auf, die von der Kammer durch ein in die Abschöpfölwanne 240 eingebautes Abschöpfölwehr 250 getrennt ist. Ein Verunreinigungsauslassrohr 300 in Fluidverbindung mit jeder der Abschöpfölwannen 240 ermöglicht ein Entziehen der gesammelten Verunreinigungen in jeder Abschöpfölwanne 240. Es versteht sich, dass jedes geeignete Mittel verwendet werden kann, um Verunreinigungen aus den Abschöpfölwannen 240 zu entfernen.

[0074] In einerweiteren Variante der in Fig. 11 (Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer rechten Seite der "VS"-Konfiguration, bei der die Außenwand entfernt worden ist, um die Betrachtung der inneren Kammern 210 zu ermöglichen) gezeigten "VS"-Konfiguration, verwendet eine solche Ausführungsform eine gemeinsame Sammelwanne 252 zum Sammeln von Verunreinigungen oder einer getrennten Phase aus jeder Kammer 210 und eine derartige Sammelwanne 252 steht in Fluidverbindung mit jeder Abschöpfölwanne 242 für jede Kammer210.

[0075] Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal des Tanks 10 besteht darin, dass der Verbindungskanal 205 Fluid an einem Einlassbereich sammelt, der im Allgemeinen nicht nach der Drehströmungsrichtung des Fluids ausgerichtet ist, da Fluid an dem Boden der Kammer gegenüber dem abgeschrägten Wehr 230 eintritt. Um zu verhindern, dass Fluid aus dem oberen Bereich eintritt und direkt hinter der Trennplatte 290 in dem Drehströmungsmuster geleitet wird, wird eine Ablenkplatte 330 verwendet, um die Öffnung an der Oberseite der Trennplatte 290 teilweise zu blockieren. Dies erhöht die Verweilzeit des Fluids in jeder Kammer 210 und erhöht die Wirksamkeit des in die Kammer eingeleiteten Gases beim Haften an den Verunreinigungen und beim Befördern der Verunreinigungen an die Oberfläche zur Entfernung über das Abschöpfölwehr 250. Ähnlich wie bei dem in Fig. 1A bis Fig. 5B gezeigten Tank 10 ist ein Gaseinlass 280 in dem Verbindungskanal 205 angeordnet, um ein Gas wie etwa Luft oder Stickstoff in den Verbindungskanal 205 zum Mischen mit dem Fluid, wenn dieses durch den Verbindungskanal 205 hindurchtritt, zu injizieren. Wie oben beschrieben wird eine bessere Steuerung der Strömung des Gases durch Einleiten des Gases in den Verbindungskanal 205 erreicht, da das Volumen des Fluids in dem Verbindungskanal 205 im Vergleich zu der Kammer 210 verringert ist. Durch Einleiten des Gases in den Verbindungskanal 205 neigt das Gas eher dazu, einem ähnlichen Strömungsmuster zu folgen wie das Fluid, sobald es in die benachbarte Kammer eingeleitet wird, und daher wird die Wirksamkeit des Gases beim Anhaften an den Verunreinigungen in dem Fluid erhöht.

[0076] Während des Betriebs wird Fluid in die erste Kammer an dem Fluideinlass 270 in einen oberen Bereich der Kammer 100 eingespeist und wird aus einem unteren Bereich der letzten Kammer 100 des Tanks 10 an einem Auslass 260 ausgegeben.

[0077] Wie in Fig. 6-10 gezeigt hat jeder Verbindungskanal 205 einen Gaseinlass 280 zum Injizieren von Gas in jeden der Verbindungskanäle 205. Gas kann in dem Eingang 270 oder benachbart dazu in die erste Kammer injiziert werden.

[0078] Wenn Fluid von einer Kammer in die benachbarte Kammer gelangt, steigen die Verunreinigungen an die Oberfläche und werden über das Abschöpfölwehr 250 entfernt. Fluid in Richtung der Unterseite jeder Kammer 210 weist eine geringere Konzentration an Verunreinigungen als Fluid in Richtung der Oberseite jeder Kammer 210. Da der Verbindungskanal 205 Fluid aus dem unteren Bereich der Kammer 210 entzieht, hat das Fluid, das aus der Kammer in die benachbarte Kammer fließt, eine geringere Konzentration an Verunreinigungen als die Kammer, aus der es kam. Auf diese Weise wird das Fluid allmählich dekontaminiert, während es durch die Verbindungskanäle 205 von einer Kammer in die benachbarte Kammer übergeht, wobei Gas injiziert wird und an Verunreinigungen in dem Fluid haftet. Das Fluid durchläuft die Kammern 210 auf der Vorderseite des Tanks und gelangt dann in die hintere Kammer, die als dritte Kammer in der Folge von Kammern gezeigt ist, wobei das Fluid dann zu der Vorderseite des Tanks zurückkehrt und die verbleibenden Kammern durchläuft.

[0079] Die hintere Kammer ist in Fig. 8-11 deutlicher gezeigt, wo man sehen kann, dass, weil das Fluid die Richtung zurück in Richtung der Vorderseite des Tanks 200 wechselt, der Verbindungskanal 205 keine Trennplatte 290 umfasst, sondern das Fluid stattdessen unter einem falschen Boden 295 und unter dem Trennelement, das die hintere Kammer von der benachbarten Kammer trennt, fließt, wo dann Gas in den Verbindungskanal 205 injiziert wird. Ferner umfasst die hintere Kammer kein Ablenkelement 330, da dies im Hinblick auf die Ausrichtung und Einlassform und -position des Verbindungskanals 205 nicht erforderlich ist. Das Fluidströmungsmuster durch den Tank 200 einschließlich der hinteren Kammer ist in Fig. 11 & 12 gezeigt.

[0080] Es versteht sich, dass, obwohl der Tank 200 mit fünf Kammern 210 (am besten in Fig. 6-8 ersichtlich) gezeigt ist, der Tank 200 wie gewünscht oder erforderlich weniger oder mehr Kammern 210 aufweisen kann.

[0081] In einer zu der in Fig. 6-10 gezeigten alternativen Ausführungsform und wie in Fig. 11 gezeigt (Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer rechten Seite der Ausführungsform eines Sekundärphasentrennungstanks, der in Fig. 6 gezeigt ist, wobei die Außenwand entfernt worden ist, um eine Betrachtung der inneren Kammern zu ermöglichen), kann eine gemeinsame Abschöpfölwanne 252 verwendet werden und in der Mitte des Tanks 10 positioniert sein, um Verunreinigungen aus Abschöpfölwannen 242 für zugehörige benachbarte Kammern 100 zu sammeln. Die Kammer 100 an dem hinteren Ende des Tanks 200, die in der gezeigten Ausführungsform als dritte Kammer dargestellt ist, benötigt dennoch im Allgemeinen eine eigene Abschöpfölwanne 242.

[0082] Wie bei dem oben unter Bezugnahme auf Beispiel Idargelegten Tank 10 kann der Tank 200 auch in einem transportfähigen Versandcontainer 350 angeordnet sein, wie es in Fig. 14 & 15 gezeigt ist, um den Transport des Tanks 200 zu erleichtern. Wie in Fig. 14 & 15 gezeigt können die zugehörigen Pumpen, Rohrleitungen und Zusatzkomponenten des Tanks, die zum Einspeisen und Ausgeben von Fluid wie beispielsweise Gas notwendig sind, auch in dem transportfähigen Versandcontainer enthalten sein.

[0083] Es versteht sich, dass, obwohl der Begriff "dekontaminiert" hier verwendet wird, die Verwendung dieses Begriffs eine Verringerung der Konzentration oder der Menge an Verunreinigungen in dem Fluid von dem Punkt, an dem Fluid eingespeist wird, zu dem, an dem Fluid aus dem Tank ausgegeben wird, reflektieren soll und nicht andeuten soll, dass alle Verunreinigungen entfernt werden. Spurenmengen oder sogar geringe Menge an Verunreinigungen können in dem Fluid verbleiben. Die Verunreinigungsreduktion kann von der Verweilzeit, der Anzahl der Kammern in dem Tank, der Durchflussrate usw. abhängen.

[0084] Obwohl die abgeschrägten Wehre 90, 230 der Tanks 10 im Allgemeinen in jeder Kammer 100, 210 der Tanks 10 an einer ähnlichen Stelle angeordnet sind, können die abgeschrägten Wehre 90, 230 davon in verschiedenen Tiefen und/oder Ausrichtungen innerhalb jeder Kammerangeordent sein.

[0085] Fig. 16 und die in Fig. 17 gezeigte Querschnittsansicht entlang der Ebene 'R'-'R' von Fig. 16 zeigen eine Ausführungsform des Tanks 10 der vorliegenden Erfindung mit: [0086] - mehreren ersten miteinander verbundenen Kammern 210a, 210'a und 210"a; [0087] - mehreren zweiten miteinander verbundenen Kammern 210b, 210'b und 210"b; [0088] - mehreren dritten miteinander verbundenen Kammern 210c, 210'c und 210"c; [0089] - mehreren vierten miteinander verbundenen Kammern 210d, 210'd und 210"d; [0090] - mehreren fünften miteinander verbundenen Kammern 210e, 210'e und 210"e und [0091] - mehreren sechsten miteinander verbundenen Kammern 210f, 210'f und 210"f, [0092] wobei jedes der drei Elemente der jeweiligen mehreren miteinander verbundenen Kammern in einer End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet sind. Jeder dreielementige Satz von miteinander verbundenen Kammern ist ferner in einer Seite-an-Seite-Beziehung zu einem benachbarten Satz von miteinander verbundenen Kammern angeordnet.

[0093] Auf diese Weise können mehrere aufeinanderfolgende Kammern 210, 210' und 210" (in diesem Fall drei) nacheinander mehrere Einlassströme a, b, c, d, e & f behandeln, die in diesen Tank 10 über jeweilige Einlassanschlüsse 270 an einem Einlassverteiler "IM" eintreten.

[0094] Der gereinigte Fluss, von dem mindestens eine Phase getrennt worden ist, verlässt den Tank 10 über jeweilige Austrittsanschlüsse 260a-f, die in den gemeinsamen Austrittsverteiler "'EM" führen. Eine gemeinsame Wanne 277 kann entlang einer Seite des Tanks 10 vorgesehen sein, um eine getrennte Sekundärphase zu sammeln, die aus jeder der Abschöpfwannen 240a-f, 240'a-f und 240"a-f gemeinsam gesammelt wird.

[0095] Fig. 17 zeigt einen Querschnitt entlang der Ebene 'R '-' R' von Fig. 16 und insbesondere einen Längsschnitt durch die mehreren zweiten miteinander verbundenen Kammern 210b, 201'b und 210"b. An der jeweiligen Stelle der Verbindungskanäle 205, 205' sowie an dem Austrittsanschluss 260b sind Schirme 290b, 290'b und 290"b sowie 330b, 330'b und 330"b vorgesehen, um dafür zu sorgen, dass eine Fluidströmung zu jedem jeweiligen Verbindungskanal 205, 205' und dem Austrittsanschluss 260b nicht in einer Richtung der Drehströmung, die in den jeweiligen Kammern 210b, 210'b und 210"b induziert wird, verläuft, um den "Kurzschluss" der Strömung zu reduzieren, wie es weiter oben erörtert worden ist.

[0096] Fig. 18 zeigt einen modifizierten Trennungstank 1000 der vorliegenden Erfindung, der die in Fig. 18 gezeigte einzelne Kammer 210 oder eine Reihe solcher Kammern 210 in Fluidverbindung (aufeinanderfolgend miteinander verbunden) zur sukzessiven Behandlung eines Fluids umfassen kann. In dem unteren Bereich der Kammer 210 ist ein Filtermittel in Form eines nicht fixierten Mediums wie eines pelletisierten Granulats oder schwarzer Walnussschalen 370 vorgesehen. Das abgeschrägte Wehr 230 verleiht dem zu behandelnden Fluid eine Drehrichtung in Richtung des dargestellten Pfeils. Behandeltes Wasser, bei dem eine Sekundärphase von dem Wehr 240 abgeschöpft worden ist, wird durch die Filtermittel 370 entnommen und dann aus dem Austrittanschluss 260 entfernt, und wird möglicherweise an einen anderen ähnlichen abgewandelten Tank 1000 zur nachfolgenden weiteren Behandlung dieses Fluids geliefert.

[0097] Schließlich zeigt Fig. 19 zeigt einen ähnlichen Trennungstank 1000 mit Filtermitteln in dem unteren Bereich der Kammer 201. Die Filtermittel 370 liegen in Form eines nicht fixierten

Mediums wie etwa eines pelletierten Granulats oder schwarzer Walnussschalen 370 vor. In der gezeigten Ausführungsform empfangen mehrere radiale Düsen 372 ein Spülfluid über die Druckleitung 374, die während eines Rückspülzyklus für einen solchen Trennungstank nützlich ist, um Verunreinigungen, die die Filtermittel 370 verstopft haben könnten, neu zu verwirbeln, um diese einem weiteren Abschöpfen zu unterziehen, um solche Verunreinigungen während eines Rückspülzyklus des Tanks 1000 zu entfernen. Nach Beendigung des Rückspülzyklus und der Zufuhr eines Spülfluids zu den radialen Düsen 372 kann der frühere Prozess des Induzie-rens einer Drehströmung beim Einleiten von Fluid in die Kammer 210 über das abgeschrägte Wehr 230 wieder aufgenommen werden, um den Behandlungsprozess fortzusetzen.

[0098] Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, können selbstverständlich zusätzliche Rohrleitungen, Pumpen und Betriebszubehörteile, die üblicherweise verwendet werden und bekannt wären, benötigt werden, um die hier offenbarten Tanks zu betreiben. Diese zusätzlichen Komponenten sind berücksichtigt und ihre Verwendung und Einbeziehung liegen im Rahmen der Erfindung. Weitere Abwandlungen und Änderungen, die für Fachleute offensichtlich sind, können an den hier offenbarten Tanks vorgenommen werden, und solche Abwandlungen und Änderungen fallen unter den Schutzbereich und den Gedanken der offenbarten Erfindung.

Claims (15)

1. Patentansprüche

   1. Trennungstank (10) zum Entfernen einer Verunreinigung aus einem Fluid oder zum Trennen einer Phase von einem mehrphasigen Fluid, das in den Tank eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass derTank(10): einen Boden (50), der einen unteren Bereich des Tanks definiert, und abhängige Wände (40), die die Seiten des Tanks (10) definieren; mehrere miteinander verbundene Kammern (100) innerhalb des Tanks, um das Fluid sukzessive zu behandeln; einen Einlass (20) in Fluidverbindung mit einer ersten Kammer der mehreren Kammern (100) zum Einspeisen eines Fluids, das eine Verunreinigung oder mehrere Phasen umfasst, in die erste Kammer; und einen Auslass (30) in Fluidverbindung mit einer letzten Kammer der mehreren benachbarten Kammern (100) zum Ausgeben von Fluid, das eine verringerte Verunreinigung oder im Wesentlichen nur eine einzige Phase aufweist, wobei der Auslass (30) in der Nähe eines unteren Bereichs der letzten Kammer der mehreren benachbarten Kammern (100) angeordnet ist; ein abgeschrägtes Wehr (90) innerhalb eines oberen Bereichs jeder der Kammern, um eine Drehströmung des Fluids innerhalb jeder der Kammern zu induzieren; eine Abschöpfölwanne (60), die in Zusammenhang mit mehreren miteinander verbundenen Kammern steht und von einem Inneren der mehreren Kammern durch ein Abschöpfwehr (70) getrennt ist, wobei das Abschöpfwehr (70) in einem oberen Bereich jeder der Kammern im Wesentlichen gegenüber des Ortes des abgeschrägten Wehrs (90) in den mehreren Kammern liegt, wobei die Drehströmung des Fluids entlang einer oberen Oberfläche der Kammer vorliegt, was eine Bewegung des Fluids von dem abgeschrägten Wehr (90) in Richtung der Abschöpfölwanne (60) bewirkt; und einen Verbindungskanal (80), der eine Fluidströmung von im Wesentlichen einem unteren Bereich mindestens einer Kammer zu einem oberen Bereich einer benachbarten Kammer und in Richtung des abgeschrägten Wehrs (90) in der benachbarten Kammer ermöglicht, wobei der Verbindungskanal (80) innerhalb der mindestens einen Kammer so angeordnet ist, dass eine Fluidströmung von der mindestens einen Kammer zu dem Verbindungskanal (80) in einer Richtung der Drehströmung des Fluids, die verschieden von der Drehströmung des Fluids in der mindestens einen Kammer ist, umfasst.
2. 2. Phasentrennungstank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (80) dazu ausgelegt ist, Fluid von der mindestens einen Kammer in einen oberen Bereich einer benachbarten Kammer auszugeben.
3. 3. Phasentrennungstank (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrennungstank (10) ferner einen Gaseinlass (120) umfasst, der in Fluidverbindung mit dem Verbindungskanal (80) der mindestens einen Kammer steht, um ein Gas in das Fluid, das von der einen Kammer über den Verbindungskanal (80) zu der benachbarten Kammer transferiert wird, einzuleiten.
4. 4. Phasentrennungstank (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (80) im Querschnitt schmaler als die Kammern ist, um ein höheres Gas-zu-Fluid-Verhältnis in der Verbindungskammer bereitzustellen als dann, wenn das Gas direkt in eine der Reihe von benachbarten Kammern (100) eingeleitet würde.
5. 5. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassende des Verbindungskanals (80) im Wesentlichen unterhalb des abgeschrägten Wehres (90) der einen Kammer nahe einem unteren Bereich jeder der Reihe von benachbarten Kammern (100) angeordnet ist.
6. 6. Phasentrennungstank (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrennungstank ferner einen Schirm zum teilweisen Blockieren des Einlassendes des Verbindungskanals (80) umfasst.
7. 7. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassende des Verbindungskanals (80) in der mindestens einen Kammer an einer Wand davon angeordnet ist, wobei die Wand nahe einer gegenüberliegenden Seite davon das abgeschrägte Wehr (90), das in einer nachfolgenden benachbarten Kammer enthalten ist, aufweist und ferner einen Schirm nahe dem Fluideinlass aufweist, um sicherzustellen, dass die Fluidströmung zu dem Verbindungskanal (80) in einer Richtung der Drehströmung ist, die verschieden von der Drehströmung des Fluids ist, die in der mindestens einen Kammer induziert wird.
8. 8. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer eine Abschöpfölwanne umfasst, die mit der Kammer in Verbindung steht.
9. 9. Phasentrennungstank nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschöpfölwanne (60) eine gemeinsame Abschöpfölwanne (60) ist, die mit mehreren oder allen Kammern in Verbindung steht.
10. 10. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (10) in einem Versandcontainer enthalten ist.
11. 11. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren miteinander verbundenen Kammern (100) nebeneinander in Seite-an-Seite-Anordnung zueinander angeordnet sind und wobei ein Einlassende des Verbindungskanals (80) im Wesentlichen unterhalb des abgeschrägten Wehrs (90) der einen Kammer nahe einem unteren Bereich jeder der Reihe von benachbarten Kammern (100) angeordnet ist.
12. 12. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren miteinander verbundenen Kammern (100) in einer End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet sind, wobei der Phasentrennungstank (10) ferner einen Schirm () umfasst, der in den mehreren Kammern unterhalb des Abschöpfwehrs (70) angeordnet ist, um das Einlassende des Verbindungskanals teilweise zu blockieren, wobei der Verbindungskanal an einer Stelle unterhalb des Schirms angeordnet ist und eine Fluidströmung von im Wesentlichen einem unteren Bereich mindestens einer Kammer an der Stelle zu einem oberen Bereich einer benachbarten Kammer und in Richtung des abgeschrägten Wehrs (90) in der benachbarten Kammer ermöglicht.
13. 13. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren miteinander verbundenen Kammern (100) in End-zu-End- Anordnung zueinander angeordnet sind; und die mehreren miteinander verbundenen Kammern (100) ferner nebeneinander in Seite-an-Seite-Anordnung zueinander angeordnet sind.
14. 14. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrennungstank (10) ferner in einem unteren Bereich mindestens einer der Kammern ein Filtermedium umfasst.
15. 15. Phasentrennungstank (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrennungstank (10) ferner ein Filtermedium darin aufweist, wobei das Filtermedium ein nicht fixiertes körniges Medium ist. Hierzu 20 Blatt Zeichnungen