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L'invention concerne un procédé et un appareil pour la rec- tification d'hydrocarbures, c'est-à-dire pour briser les émulsions qui en existent, en produisant la coalescence de sa teneur d'eau et en effectuant progressivement la séparation do ses composants : hydrocarbure, cires, gommes, eau et les crasses, de façon à pro- duire un hydrocarbure pratiquement exempt d'eau, cires, gommes et crasses.
A divers stades dans les opérations sur les champs pôtroli- fères, dans la production d'huiles brutes, et dans le raffinage, l'entreposage et le transport de celles-ci, les hydrocarbures sont souillés avec de l'eau, des cires, des gommes, des crasses et autres
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corps -dangers nuisibles à l'équipement de traitement et distri- @ution, à 1 équipement final dans lequel ces hydrocarbures sont utilisés, et diminuant souvent sensiblement l'efficacité de cet équipement.
En résumé, l'invention propose d'enlever les souillures liquides et solides par un traitement progressif par étapes de l'hydrocarbure, avec ses souillures, afin d'enlever celles-ci d'une façon pratiqueront complets L'invention prévoit d'enlever d'abord les particules grossières qui se déposeront par gravité ou qui subiront la coalescence sans traitement spécial, de faire passer ensuite l'hydrocarbure par une autre zone de traitement pour produire la coalescence et agrandir les petites particules, et de répéter cette opération jusqu'à ce que pratiquement toutes les souillures soient enlevées.
Dans le traitement des hydrocarbures il a maintenant été découvert que beaucoup de particulessolides, comprenant princi-. paiement les cires et gommes, formées autour d'un noyau constitué par une particule minuscule d'oxyde de fer ou rouille, peuvent être éliminées par le passage à travers un lit d'épuration de conception spéciale qui sera décrit ci-après d'une façon détail- lée. Les particules venant de ce lit présentent apparemment des surfaces gluantes ou collantes, de telle façon qu'en les mettant en contact on les fait adhérer les unes aux autres pour former des particules plus grandes, habituellement de structure semblable à de longs poils.
Il a également été découvert que la coalescence de liquides et l'aggle @eration ou l'accroissement par contact desmatières solides pour former de plus grandes particules peut s'opérer en faisant passer ces souillures par un orifice de dimensions rédui- tes, de façon qu'elles soient soumises a un changement sensible tant en pression qu'en vitesses, Cela peut s'effectuer, soit en faisant passer l'hydrocarbure par uns ouverture du genre Venturi,
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soit en le faisant passer par une zone à chicanage brutal.
En outre, l'invention concerne aussi un appareil spécial combinant plusieurs des susdits effets dans une structure unitaire, afin de réaliser un équipement capable d'effectuer un traitement pratiquement complet de ces hydrocarbures.
A simple titre d'exemple, l'invention sera décrite ci-après avec référence aux dessins annexes, dans lesquels:
La figure 1 est une vue d'élévation latérale d'un rectifi- ' cateur réalisant les objets de l'invention,
La figure la est un schéma montrant les zones successives de traitement pour l'enlèvement par étapes des souillures.
La figure est une vue d'élévation frontale du rectifica- teur selon la Fig. 1,
La figure 3 est une vue à plus grande échelle, en coupe verticale axiale suivant la ligne 3-3 de la Fig. Z, le dôme supérieur du rectificateur étant arraché,.
La figure 4 est une vue, à plus petite échelle, en coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3,
La figure 5 est une vue, à plus petite échelle, en coupe horizontale suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3,
La figure 6 est une vue, à plus petite échelle, en coupe horizontale suivant la ligne 6-6 de la Fig. 3,
La figure 7 est une vue, à plus petite échelle, en coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la Fig. 5,
La figure 8 est une représentation isométrique du bloc de coalescence et de filtration montré en coupe verticale dans la moitié supérieure de la Fig.
3,,
La figure 9 est une vue fragmentaire en coupe verticale d'un des éléments de filtration et de coalescence du bloc de filtration et de coalescence,
La figure 10 est une-vue en coupe transversale d'un type préféré d'élément de mise en contact, et
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La figure 11 est une vue en coupe transversale d'un autre type d'un élément de mise en contact.
Dans ses grandes lignes, la forma d'exécution préférée du rectificateur illustre dans les dessins annexés comprend une colonne cylindrique désignée d'une façon générale par A, pourvue d'un bloc d'épuration designé d'une façon générale par B; un dispositif hydraulique de mise en contact désigné d'une façon générale par C; une chambre de dépôt au repos désignée d'une façon générale par D; un bloc de filtration et de coalescence communiquant avec la chambre de dépôt D et désigné d'une façon générale par E; une chambre de dépôt au repos agencée pour recevoir du filtrat ayant subi la coalescence, provenant du bloc E, et désignée d'une façon générale par F ; un deuxième dispositif épurateur disposé au-dessus de l'extrémité supérieure du blocF et designé d'une façon générale par G ;
une chambre au repos de dépôt/désignée d'une façon générale par H ; un dessicateur designé d'une façon générale par J et un amortisseur de choc hydraulique disposé au-dessus du dessicateur H et designé d'une façon générale par K.
L'examen de la Fig. 3 qui illustre ce mode de construction montrera qu'en gênerai chacun des blocs ou assemblages subsidiai- res est dispose, par rapport au précédent, 'de telle façon qu'une séparation par gravité des phases respectives de la matière traitée peut s'effectuer à mesure que la matière parcourt le bloc. il convient également de noter que cette relation entre les blocs peut être maintenue sans qu'il soit nécessaire de les incorporer dans une colonne unique, tant que parties intégrantes de celle-ci.
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G2LOI'Tipà. A.
Tel qu'il ressort le plus clairement des figures 1, 2 et 3, la colonne A comprend une partie inférieure cylindrique 1 pour- vue d'un fond en forma'de cuvette et supportée par une base cylindrique 3 qui y est soudée. Une tubulure 4 pour l'évacuation
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de bières solides et d'eau est soudée au fond 2. Uno partie intermediaire 5, à section horizontale on forme de U, comme [{un- tré dans les figure. 6 et 7, est boulonnée à l'extraite supérieu- re du cylindre 1. Sur l'extremite supérieure de la partie 5 est fixée une partie cylindrique supérieure 6, à l'extromite supérieu- re de laquelle est boulonné un dôme 7.
EPURATEUR B.
Tel que montré le plus clairement dans la Fig. 3, l'épura - teur 13 comprend un collecteur d'alimentation 8 qui traverse le cylindre 1 et est fixe à celui-ci. Des tubes transversaux sont soudés au collecteur 8, cecollecteur 8 et les tubes étant pourvus d'orifices de sortie 11 dirigés vers le haut, indi- qués le plus clairement dans la Fig. 4. Un écran perfore 1 forme voûte au-dessus du collecteur 8 et repose sur les tubes , et sur cet écran repose une couche ou masse 13 de remplissage ou de garniture ' de tour agissant pour provoquer la déformation, l'épuration, la dilatation, la distorsion, etc., des bulles et des solides, et utilisant, par exemple de la garniture INTALOX de 3/4 de pouce, des selles BERL ou des anneaux de RASCHIG, qui sont tous disponibles sur le marché.
Un tuyau 14 à bride est connecté à la face latérale du cylindre, immédiatement au-dessus , du niveau de ladite garniture. Toute cette partie du bloc fonc- tionne complètement immergée dans l'eau.
Ladite garniture doit normalement avoir une épaisseur comprise entre 6 et 12 pouces (environ 15 à 30 cm) afin d'assurer un maxi- mum d'efficacité, mais cette épaisseur variera pour différentes alimentations d'hydrocarbures. Si la garniture est trop épaisse, elle opposera trop de résistance à l'écoulement de l'hydrocarbure à travers cette garniture et l'hydrocarbure s'accumulera sous la plaque, en formant une couche massive d'hydrocarbure sur toute la section du récipient. Par ailleurs, si le lit de garniture n'est pas assez épais, on n'obtiendra pas la pleine valeur do son
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action épuratrice.
Le liquide s'écoulant des sorties 11 doit monter à faible vitesse afin de permettre que les bulles qui. ont pu se former soient maintenues dans cet état et ne soient pas désintégrées sous l'effet de la vitesse du liquide. Le dessin montre des sorties 11 dirigées vers le haut, mais elles pour- raient tout aussi bien être dirigées horizontalement ou vers le bas. Dans les climats froids où il existe un danger de congé- lation de la couche d'eau, il peut être fait usage de dispositifs de chauffe immergés dans cette partie du bain. Le grand volume du bain agit comme un excellent accumulateur de chaleur, pouvant supporter des fluctuations dans l'alimentation avec un dispositif de chauffe de dimensions réduites. Il est important d'éviter que des cristaux de glace ne soient entraînés vers le bloc de @ltration E qu'ils pourraient colmater.
DISPOSITIF DE MISE EN CONTACT HYDRAULIQUE C.
Le bloc de mise en contact C, comme montré dans les figures 3,10 et 11, fait partie intégrante du cylindre 1 et comprend une bague 15 soudée à l'intérieur de celui-ci et un tronc de cône 16 (Figures 3 et 10) dont l'extrémité inférieure est sou- dée au bord intérieur de la bague 15. Une cloison 17 est bou- lonnée à l'extrémité supérieure bridée- du cylindre 1 et ferme cette extrémité pour servir de fond an bloc de coalescence et de filtration E qui sera décrit ci-après d'une façon détaillée.
Une bague déflectrice 18 coaxiale au tronc de côn-eest soudée sur la face inférieure de la cloison 17, le bord inférieur 19 de la bague 18 se trouvant sensiblement au niveau du bord supérieur 21 du tronc de cône 16. Au lieu de ce tronc de cône 16 on peut employer n'importe quel autre dispositif qui produira un changement suffisamment rapide de la vitesse et de la pression du liquide qui le traverse. La figure 11 montre un cylindre 16a qui a produit les mêmes effets que le tronc de cène 16, mais pas aussi efficacement.
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G''IVA111ff3F DE I)Ll't7T D.
La Fig. 3 montre que la chambre de dépôt D est délimitée par les parois du cylindre 1, la bague 15, le tronc de cône 16, la cloison 17 et la bague 18. La bague 15 présente un certain nombre de trous espacés 22 répartis sur sa periphérie, un tuyau
23 communiquant avec chacun de ces trous et s'étendant vers le bas et à travers la couche de garniture 13 jusqu'au-dessous du collecteur 8. Un tronçon de tuyau 24 est soudé à l'extrémité inférieure de chaque. tuyau 3 et s'étend vers le bas et vers l'intérieur jusqu'à proximité de l'entrée de la tubulure 4.
Une chambre cylindrique 2 communiquant avec la chambre D est scellée au cylindre 1 immédiatement au-dessus de la bague
15 et sert à contenir un dispositif 26 de contrôle intersuper- ficiel automatique actionné par flotteur, qui flotte sur la surface de l'eau (niveau L) dans le récipient et qui, dans cette 'forme d'exécution, ouvre ou ferme la vanne 4a pour maintenir le niveau de l'eau à une position pratiquement constante. La façon dont la vanne est commandée n'est pas montrée dans le dessin, mais cela peut se faire à l'aide d'un dispositif automatique quel- conque convenant à cet effet ou à l'aide d'une liaison mécanique appropriée.
Un tube en verre 27 indiquant la niveau de l'eau est monté en circuit fermé avec l'extrémité supérieure de la chambre D et l'extrémité inférieure du dispositif de mise en contact hy- draulique C, ledit tube étant pourvu d'une vanne 28 à son extré- mité- supérieure, et à son extrémité inférieure, d'un robinet 9 et d'une vanne 28a.
Plusieurs conduits inclinés 31 répartis circulairement sont fixés à la cloison 17 qu'ils traversent, ces conduits communi- quant avec l'extrémité inférieure de la chambre de dépôt D, le extrémités inférieures de ces conduits étant, de préférence,! décalés latéralement par rapport aux trous 22.
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UoRir.Li -ïotitrt- é-VM ]un i'i '#'# = '> .1, U lu bloc do fil- tration et de conlesccuoe J eat logo druvi le tronçon u de la colonne, qui prose vite une section traiv:?cï\:jJ.-3 en forma de Us tel qu'il rensor-i;. clairement de'.3 :LÍt:Ur c-t 7
Des brides ci et:'-;3 sont prévues aux extrémité supérieure et. inférieure du tronçon 5 pour boulonner celui-ciaux tronçons voisins de la colonne, tandis que des nervures de raidis sage 34
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sont prévues le long des faces antér; ,-:;3.
Jan cadre rectangu- laire 35 est soudé à la face ouverte du tronçon 5 et un cadre rectangulaire ?6 est boulonné sur la. face extérieure du cadre 35.
Une plaque rectangulaire 37 à fentes verticales (figures 3 et 8) est fixée a la face intérieure du cadre 36 et plusieurs cadres verticaux à feuilles de filtration 38, réticulés et espacés latéralement, sont supportés par la plaque 37, en porte-à-faux à l'aide de tiges 37a.
Les cadres à feuilles de filtration 38 sont prévus pour remplir deux fonctions, n premier lieu, ils enlèvent le res- tant des souillures solides qui peuvent être éliminées par fil-
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tration et, en second lieu9 ils produisent la coalescence des l l( 1Uf.HJ fines gouttelettes/ restantes en formant des gouttelettes plus grandes précipitables. Les cadres 38 sont recouverts par une
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en* ;sa filtrante lamellaire 39 (i'if> 5).
La couche extérieure de la chausse, telle qUl.m'3 feuille de C,;!.ÜS'l'7.S ou de chanvre sisal 41a, sert d'élégant filtrant usuel pour retenir les matières
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étrangères et est suivie d'une couve;'ure de bourres de coton il d'une épaisseur appréciable, approxÍ.t1B.tiveriJent comprise autre 1/4 et Il4s pouce (environ G63G et I,;i7 CM). Carrière les bourres de coton se trouvent plusieurs couches de matière fil'r(1Uf<3 fine, tel que des fibres de verre, pour produire la coalescenco
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du liquide restant. Lh couverture de bourres de coton et caneV;3 se trouve J.10I'I.'1'Üef'Ynt, en compression lorsque l'appareil est en
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service, à cause de la pression de l'hydrocarbure dans le récipient.
Lorsque l'appareil est arrêté et la pression est relâ- chée, il se produit une dilatation des bourres de coton et cane- vas, le mouvement qui en résulte produisant le détachement des souillures qui.se sont déposées sur la feuille de canevas 41a.
Il est important de disposer de cette couverture plutôt épaisse pour produire les deux fonctions consistant à 1) protéger les agents coalescents et 2) agir comme un soufflet pour détacher les matières solides du canevas 41a. Cela permet d'allonger la vie efficace de l'élément filtrant avant que sont remplacement soit nécessaire. Lorsque l'appareil est arrêté l'élément fil- trant peut encore être nettoyé en abaissant le niveau de l'eau dans le bas du bloc, en provoquant ainsi un reflux de liquide à travers l'élément filtrant. Grâce à cela et au dit effet de déta- chement, on obtient un bloc très efficace et de longue durée.
Une série de fausses parois 44 disposées verticalement sont soudées à l'intérieur du tronçon 5 et servent à enivrer de plus près les éléments de filtration et de coalescence dé- orits ci-dessus.. Plusieurs trous 45 sont formés dans la cloi- son horizontale 17, à l'extérieur des fausses parois 44, pour établir la communication entre la chambre de dépôt D (Fig. 3) et les éléments de filtration et de coalescence.
CHAMBRE DE DEPOT F.
Une boîte rectangulaire 46 est soudée au cadre 36 et une cloison perforée 47 s'étend à travers cette boîte à proxi- mité de son extrémité supérieure. La partie de la boîte 46, qui se trouve sous la cloison 47, sert de chambre de dépôt F. Tel que montré le plus clairement dans la Fig. 8, cette \.;, @bre communique directement avec Pintérieur des éléments de filtra... tion et de coalescence constitués par les chausses 39,, à l'aide des fentes 48a dans la plaque 37, de sorte que l'hydrocarbure et l'eau passant par les chausses.peut s'écouler vers l'avant
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et vers le bas dans la chambre de dépôt F.
Une cuvette 48 pour l'eau et les crasses est attachée à l'un des coins infé- rieurs de la chambre F et communique avec celle-ci, cette cuvette étant pourvue d'une vanne 49. Plusieurs cloisons verticales
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51 espacées latéralement sont soudées à la boîte., à l'intérieur de celle-ci, ces cloisons présentant une extrémité inférieure arquée 52 pour permettre à l'eau et aux crasses de s'écouler latéralement dans la cuvette 48.
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L.::ïlXILif Ûl-ti.TEÜl G.
Gomme montré dans les figures 3 et 8, l'extrémité supérieu- re de la boîte 46, qui se trouve au-dessus de la cloison perfo-
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rée 47, sert de logement au bloc épuratt.u G. Dans ce logement se trouve une couche ou masse 53 de remplissage ou de garniture de tour semblable à celle formant la couche 13 décrite ci- dessus. Une plaque 54, dont le bord intérieur est boulonné au cadre 36, recouvre l'extrémité supérieure de la boîte 46 et est soudée à celle-ci.
On comprendra dès lors que le bloc de filtration et de coalescence , la chambre de dépôt F et l'épurateur G forment un ensemble constructif unitaire qui peut être rapidement enlevé du tronçon5de la colonne, en enlevant simplement les boulons qui assemblent les deux brides 35 et-36 entre lesquelles est intercalé un joint d'étanchéité usuel 55.
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CHill,#RJ m DiiPi# H.
;Une cloison inclinée 56 servant de plafond du bloc .9 et de Tond au bloc H s'étend à travers l'extrémité supérieure du tronçon de la colonne b en forme de U et est soudée aux trois côtés de celui-ci. Tel que montré le plus clairement dans la Fig. 3, le bord de droite 57 de la cloison 56 est soudé au cadre intérieur 35. Deux déflecteurs 58 arqués vers le haut et espacés latéralement sont disposés immédiatement au-dessus de la cloison 56, mais à une faible distance de celle-ci, chacun de
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ces déflecteurs étant réuni par son extrémité de droite, comme montré dans la fig. 3, à un tuyau 59 qui s'étend vers le bas à travers l'épurateur G et la chambre de dépôt F jusqu'à l'extrémi- té inférieure de celle-ci.
Les tuyaux 59 sont soudés ou fixés d'une autre façon aux parties inférieure et supérieure du cadre
36 et les déflecteurs 58 sont supportés en porte-à-faux par l'ex- trémité supérieure des tuyaux 59. Les déflecteurs 58 peuvent avantageusement être'formés en coupant diagonalement des tronçons de tuyau, de façon à obtenir des organes arqués et effilés, tel qu'il ressort clairement des figs. 7 et 8. 11 convient de noter que les déflecteurs 58 et les tuyaux 59 sont solidaires des blocs
E, F et G et peuvent donc être enlevés avec l'ensemble de ceux-ci lorsqu'on désire appliquer de nouvelles chausses 39 sur les ca- dres de filtre 38.
BLOC DESSICATEUR J.
Un écran ou une cloison perforée 61 s'étend à travers l'ex- trémité inférieure du tronçon 6 de la colonne et forme le plafond du bloc H et le fond du bloc J, et la cloison 61 supporte une masse 62 de matière de dessication, tel que le chlorure de sodium (sel gemme) que l'hydrocarbure traité peut traverser aisément en se débarrassant ainsi de sa teneur d'eau résiduelle. Outre le sel gemme, d'autres matières remplissant la marne fonction peuvent être utilisées, telle que l'alumine activée ou des viroles ou perles céramiques. Le sel gemme semble toutefois être préférable puisqu'il est peu coûteux et facile à obtenir.
Pour un traitement de plus de deux millions de gallons (environ 7.500.000 litres) d'hydrocarbure, il a été constaté que seulement une quantité né- gligeable de sel gemme a été consommée. Le remplacement de la matière consommée peut se faire en introduisant de temps en temps .de la matière fraîche par le sommet du bloc..
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141iV111163ftUi1 DH CHOC H[DBAJ1Ifjj K.. Un dôme 7 est agencé de façon e Louche :u-U.esus du tronçon de colonne 6, ce dôme étant surmonté d'une fenêtre 63 et pourvu d'une sortie 64 pour le produit fini. Le dôme 7 est conçu pour agir comme une chambre d'amortissement des chocs, du fait qu'il contient une petite quantité de gaz sous pression. Lorsque l'appa- reil est brusquement arrêté ou est mis en service intermittent avec des arrêts et des démarrages brusques, ce dôme 7 absorbera le choc et empêchera toute perturbation du fonctionnement du restant de l'appareil. En outre, si du gaz est entraîné avec l'hydrocarbure, tel que cela se produit de temps en temps, ce gaz sera retenu dans cette zone et ne sera donc pas délivré avec le produit fini.
Si le volume de gaz dans le dôme devient trop grand, on peut en évacuer de temps en temps par un robinet (non montré).
DIVERS.
Deux consoles 65 et 66,(Figs. 1 et ;. sont soudées, l'une au-dessus de l'autre, sur le tronçon de colonne 6, au-dessus du bloc G, et un rail 67 est monté à pivotement sur ces consoles.
Un chariot 68 est monté sur le rail 67 et est pourvu d'un crochet de levage 69 destins à supporter un moufle (non montre) pour manoeuvrer les blocs E, F et G avec les organes y associés lors- qu'on désire enlever ceux-ci de l'appareil pour recouvrir les cadres de filtre.
Dans la figure la, M désigne l'amenée d'hydrocarbure humide et souillé, N un bain d'eau, P la sortie d'hydrocarbure sec et propre, et Q l'évacuation de l'eau et des autres souillures.
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EOKCTIOMHOBHT. Pour amorcer le louctionnement d'un rectificateur du type décrit plus spécialement avec référence aux Figs. 1, 2 et 3, la vanne d'extraction 4a est fermée et puis de l'eau est introduite
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dans l'appareil par le collecteur 8 juste à ce qu'elle atteigne le niveau L. Le collecteur 8 est ensuite raccordé à une source de l'hydrocarbure à traiter.
Il convient de noter que la superficie desouvertures ou orifices Il doit être égale à ou plus grande que la section de la tuyauterie d'amenée, de sorte que l'hydrocarbure est amené dans la masse de garniture 13 à une faible vitesse sans turbulence, afin d'éviter la multiplication des gouttelettes.
Pédant que l'hydrocarbure passe par la masse de garniture et l'eau dans la- quelle elle est immergée, ses gouttelettes d'eau sont déformées, étalées, pincées, allongées, etc..., en exposant toutes leurs parties au bain d'eau et en produisant ainsi la coalescence des unes avec les autres pour former des gouttelettes plus grosses*
Il y a lieu de croire que la tension intersuperficielle des gout- telettes est considérablement réduite jusqu'au point où, en raison de ladite déformation, etc..,, la tension est vaincue et les gouttelettes se mêlent dans le bain d'eau et en deviennent une partie intégrante.
Lorsque l'hydrocarbure, débarrassé d'une partie de son eau et de ses crasses, passe de bas en haut à travers la zone d'ag- glomération et de contact 16, sa vitesse est augmentée, ce qui a pour effet que ses gouttelettes d'eau et d'émulsion sont amenées en contact plus intime les unes avec les autres, ensuite de quoi certaines de ces gouttelettes forment de plus grosses gouttelet... tes par coalescence, dont certaines sont suffisaient grandes pour se précipiter vers le fond de l'appareil ensemble avec d'au- tres matières étrangères.
En passant entre la bord supérieur 21 de la zone d'agglomération le et le bord inférieur de l'anneau 18, l'hydrocarbure subit une nouvelle accélération et une compres- sion supplémentaire, ce qui a de nouveau pour effet de mettre ses gouttelettes d'émulsion, eau, cires et gommes en contact plus intineles unes avec les autres pour ainsi agglomérer certaines
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d'entre elles et provoquer leur précipitation dans la chambre de dépôt D, pour passer par les conduits 3 et vers le fond de l'appareil.
Il convient de noter que l'hydrocarbure se trouve dans un état de repos relatif dans.la chambre D, parce que sa capacité volumétrique est plus grande que celle du bloc Co
Dans l'appareil montré dans les f igs. 1, 2, 3 et 10, com- prenant la zone d'agglomération 16 en forme de Venturi, -il y a lieu de croire que le changement brusque de vitesse et de pression provoque un contact important entre les particules solides et les gouttelettes liquides, en les transformant en particules plus grandes ou plus longues et en gouttelettes plus grandes.
Les particules solides résultant de ce traitement ont un aspect filandreux inusité semblable à de longs poils qui, lorsqu'ils sortent de la zone d'agglomération et entrent dans la chambre F de dépôt par gravité, se roulent en forme de masses semblables à des boules sous l'effet du roulement qui se produit dans cette chambre.
A ce moment, l'hydrocarbure a été débarrassé d'une partie considérable de sa teneur en crasses, cire et gomme, ainsi que d'une partie de sa teneur en eau.
L'hydrocarbure ainsi traité se déplace alors vers le haut autour de l'enveloppe du bloc de filtration et de coalescence E et déborde pour entrer à l'intérieur de cette enveloppée Il passe alors par la chausse lamellaire de filtration et de coalescence, après quoi il est d'abord débarrassé de crasses supplémentaires et puis une nouille quantité de ses gouttelettes d'émulsion sont amenées à subir la coalescence.
La fonction de la feuille de canevas 41a et de la couche de bourres de coton 41 consiste ici à éliminer simplement par filtra- tion les matières étrangères et à protéger les agents coalescents.
La feuille de fibre de verre 40a sert à produire la coalescence des gouttelettes très petites. Ces gouttelettes sont suffisamment
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grandes pour se précipiter en un temps relativement court. La plaque perforée 38a sert uniquement comme un écran pour supporter les feuilles ou couches de filtra Lion et de coalescence.
Le filtrat passe du bloc E dans la chambre de dépôt F, où se produit une nouvelle séparation par gravite, sa teneur en eau libre s'écoulant vers le bas dans la cuvotte 48, tandis que l'hydrocarbure restant monte à travers la masse d.e 'garniture 53 et dans la chambre de dépôt H. Pendant le passage à travers la garniture 53, il se produit une certaine coalescence addition- nelle de gouttelettes d'eau, les gouttelettes plus grandes ainsi formées se déposant dans la chambre H au-dessus des déflecteurs
58. L'eau libre ainsi formée s'écoule sur le fond incliné 56 et par les conduits 59 dans la cuvette 48.
De la chambre de dépôt H l'hydrocarbure monte à travers la masse 62 de matière dessiccatrice et arrive dans le dôme K. Si cette matière est du sel gemme, celui-ci sera progressivement dissous par la teneur restante d'eau libre de l'hydrocarbure, s'il en existe, et se déposera comme solution saline dans la chambre H et s'écoulera par les conduits 59 dans la cuvette 48*
La présence de la matière dessiccatrice sert, en outre, de garàn" .tie contre les fuites de l'une ou l'autre,des opérations anté- rieures qui s'effectuent dans l'appareil. Si pour une raison quel- conque, de l'eau passe quand même au-delà d'un des blocs élé- mentaires de l'appareil, elle doit être enlevée par la matière de dessiccation.
L'hydrocarbure fini ainsi traité, après avoir traversé le dessiccateur, sort de l'appareil par la tubulure 64 et doit alors être pratiquement exempt d'eau et de matières étrangères.
En cours de fonctionnement, de l'eau et des crasses peuvent être extraites périodiquement.de l'appareil par la sortie 4, de façon à maintenir la colonne d'eau sensiblement au niveau L. Cela peut se faire manuellement ou automatiquement au moyen du dispositif
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de contrôle intersuperfioiel 26, la vanne 4a et un mécanisme de commande approprié associé à ces éléments, le tout conformé- ment aux techniques usuelles.
Pendant le fonctionnement continu de l'appareil, de l'eau et des matières étrangères peuvent être extraites par la vanne 49*
Selon une autre-particularité de l'invention, la canalisation 100 reliée à la vanne 49 peut être raccordée à la cuvette 2, afin que toutes les souillures soient concentrées dans une même partie de l'appareil pour être extraites en un seul point. La canalisation 100 est pourvue d'une soupape de retenue 101 et d'une pompe 102. Lorsque l'appareil est en service, il existera une pression plus élevée dans la cuvette 2 que dans la cuvette 48. Le by-pass de liquide est évité par la soupape de retenue 101. La pompe 102 est nécessaire pour -:.produire l'écoulement positif des souillures contre l'action de ladite pression plus élevée.
Lorsque l'appareil est arrêté, toutes les souillures qui peuvent se trouver dans la cuvette 48 s'écouleront par gra- vité dans la cuvette 2.
On comprendra que par ce mode de fonctionnement, on prou duira une rupture progressive des gouttelettes d'émulsion de d'hydrocarbure, puisqu'il se produit progressivement une coa- lescence des gouttelettes d'eau que contient l'hydrocarbure, en produisant des gouttelettes suffisamment grandes pour se dé- poser par gravité, ensemble avec les crasses et autres matières étrangères, l'hydrocarbure ainsi débarrassé d'une partie appré- ciable de ses matières étrangères et de son eau passant alors par les éléments de filtration du bloc E et puis par ses éléments de coalescence. Il convient de noter que par cette succession d'opérations, la charge imposée aux éléments filtrants du bloc E est sensiblement réduite. eb ces éléments, ainsi que les éléments de coalescence du bloc, sont ainsi protégés contre un colmatage ou blocage prématuré.
Le filtrat provenant de ce bloc peut conte-
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nir une quantité additionnelle de gouttelettes d'eau agglomérées et, dans ce cas, on laisse déposer celles-ci comme eau libre avant que le filtrat ne soit amené en contact avec le dessicca- teur, de façon à diminuer la charge imposée à celui-ci. En bref, les divers éléments de l'appareil sont agencés de façon que le -'fonctionnement de l'appareil puisse se poursuivre sur des pé- riodes relativement longues, sans qu'il soit nécessaire de l'ar- rêter, soit pour remplacer les éléments de filtration et de coalescence, soit pour renouveler la matière dessiccatrice. A titre d'exemple,
des essais ont prouvé qu'un appareil de ce genre traitant de l'essence de pétrole amenée par bateau aura une capacité de 6.000.000 gallons (environ 23.000.000 litres) ou plus, avant qu'un arrêt ne devienne nécessaire. Cet appareil aura une colonne d'une hauteur hors tout de 18'3" (environ 5,5 m), un diamètre de 5' (environ 1,5 m) et une superficie de fil- tration et de coalescence de 500 pieds carrés (environ 46 m2).
Des essais ont prouvé qu'à un régime d'environ 1000 gallons par minute (environ 3785 litres/minute) il n'a pas été constaté d'en- lèvement de matières additionnelles. De nouvelles chausses de filtration et de coalescence sont faciles à installer, car tout le travail nécessaire peut se faire à l'extérieur de l'appareil.
En outre, la crasse qui s'est accumulée dans l'appareil autour des chausses peut être enlevée par lavage à l'aide d'un tuyau d'aau.
En service, la chute de pression dans l'appareil est basse à la mise en marche et pendant la plupart de la marche, mais à la fin il y a une brusque augmentation de la chute de pression jusqu'à un maximum de 25 livres par pouce carre (environ 17.500 kg/m2). Toutes les surfaces intérieures suivant le bloc de coalescence ont été revêtues d'un enduit protecteur de peinture plastique pour assurer l'obtention d'un produit final clair.
Il convient de noter que ce dispositif, ensemble avec le
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dispositif épurateur, est extrêmement efficace pour l'enlèvement @ d'une matière très difficile à éliminer, notamment les cires et gommes. Il y a lieu de croire que de fines particules solides, habituellement de l'oxyde de fer, provenant du récipient, des tuyaux ou pompes et ayant un diamètre de 3 à 5 microns, accumu- lent autour d'eux un volume de cire ou gomme, puisqu'ils agissent comme noyaux auxquels adhère la cire ou la gomme. Les particules qui en résultent atteignent des dimensions plutôtgrandes, que l'on croit être de l'ordre de 8 à 10 microns.
Malgré ces dimen- . sions, ces particules passeront cependant par un filtre conçu pour arrêter des particules de cette grandeur, en devenant sim- plement de forme allongée semblable a un fil, suffisamment fin pour passer. Si un filtre est conçu de façon à être suffisamment fin pour arrêter ces particules, il sera rapidement colmaté ou, obstrué. Selon la présente invention, beaucoup de ces particules de cire ou gomme sont enlevées, non pas par une filtration directe, mais plutôt par une action de raclage et de mise en contact qui les transforme en particules plus grandes qui se déposeront par gravité avec l'eau qui souille l'hydrocarbure.
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The invention relates to a method and an apparatus for the rectification of hydrocarbons, that is to say for breaking up the emulsions which exist therein, by producing the coalescence of its water content and by gradually effecting the separation of it. its components: hydrocarbon, waxes, gums, water and dross, so as to produce a hydrocarbon practically free from water, waxes, gums and dross.
At various stages in the operations on the oilfields, in the production of crude oils, and in the refining, storage and transport of these, the hydrocarbons are contaminated with water, waxes, gums, grime and others
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bodies -dangers harmful to the treatment and distribution equipment, to the final equipment in which these hydrocarbons are used, and often significantly reducing the efficiency of this equipment.
In summary, the invention proposes to remove liquid and solid soils by a gradual treatment in stages of the hydrocarbon, with its soils, in order to remove them in a practical way. The invention provides for removing first the coarse particles which will settle by gravity or which will undergo coalescence without special treatment, then pass the hydrocarbon through another treatment zone to produce the coalescence and enlarge the small particles, and repeat this operation until that virtually all soiling is removed.
In the treatment of hydrocarbons it has now been discovered that many solid particles, mainly comprising. payment Waxes and gums, formed around a core consisting of a tiny particle of iron oxide or rust, can be removed by passing through a specially designed scrub bed which will be described below in a in detail. The particles coming from this bed apparently have sticky or sticky surfaces, so that by contacting them they are made to adhere to each other to form larger particles, usually of long pile-like structure.
It has also been found that the coalescence of liquids and the agglomeration or contact increase of solids to form larger particles can be effected by passing such soils through an orifice of reduced dimensions. they are subjected to a significant change in both pressure and speed, This can be done either by passing the hydrocarbon through an opening of the Venturi type,
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or by passing it through an area with sudden baffling.
Further, the invention also relates to a special apparatus combining several of the aforesaid effects in a unitary structure, in order to realize an equipment capable of effecting a substantially complete treatment of these hydrocarbons.
By way of example, the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a side elevational view of a rectifier embodying the objects of the invention,
Figure 1a is a diagram showing the successive treatment areas for the staged soil removal.
The figure is a front elevational view of the rectifier according to FIG. 1,
FIG. 3 is a view on a larger scale, in axial vertical section taken along line 3-3 of FIG. Z, the upper dome of the rectifier being torn off ,.
FIG. 4 is a view, on a smaller scale, in horizontal section taken along line 4-4 of FIG. 3,
FIG. 5 is a view, on a smaller scale, in horizontal section taken along line 5-5 of FIG. 3,
FIG. 6 is a view, on a smaller scale, in horizontal section taken along line 6-6 of FIG. 3,
FIG. 7 is a view, on a smaller scale, in horizontal section taken along line 7-7 of FIG. 5,
Figure 8 is an isometric representation of the coalescing and filtration block shown in vertical section in the upper half of Fig.
3 ,,
Figure 9 is a fragmentary vertical sectional view of one of the filtration and coalescing elements of the filtration and coalescing unit,
Figure 10 is a cross-sectional view of a preferred type of contacting member, and
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Fig. 11 is a cross sectional view of another type of a contacting member.
In general terms, the preferred embodiment of the rectifier illustrated in the appended drawings comprises a cylindrical column generally designated by A, provided with a purification unit generally designated by B; a hydraulic contacting device generally designated by C; a deposition chamber at rest generally designated by D; a filtration and coalescence unit communicating with the deposition chamber D and generally designated by E; a quiescent deposition chamber arranged to receive coalesced filtrate from block E, and generally designated F; a second purifying device disposed above the upper end of the block F and generally designated by G;
an idle deposit room / generally designated by H; a desiccator generally designated by J and a hydraulic shock absorber arranged above the desiccator H and generally designated by K.
Examination of FIG. 3, which illustrates this method of construction, will show that, in relation to the previous one, each of the subsidiary blocks or assemblies is disposed, in relation to the preceding one, in such a way that a separation by gravity of the respective phases of the material treated can be carried out at as the material travels through the block. it should also be noted that this relationship between the blocks can be maintained without the need to incorporate them into a single column, as integral parts thereof.
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G2LOI'Tipà. AT.
As emerges most clearly from Figures 1, 2 and 3, column A comprises a cylindrical lower part 1 with a bowl-shaped bottom and supported by a cylindrical base 3 welded thereto. A tube 4 for evacuation
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of solid beers and water is welded to the bottom 2. Uno intermediate part 5, with horizontal section is U-shaped, as [{entered in the figure. 6 and 7, is bolted to the upper extract of cylinder 1. On the upper end of part 5 is fixed an upper cylindrical part 6, to the upper end of which a dome 7 is bolted.
PURIFIER B.
As shown most clearly in FIG. 3, the purifier 13 comprises a feed manifold 8 which passes through the cylinder 1 and is fixed to the latter. Transverse tubes are welded to the manifold 8, this manifold 8 and the tubes being provided with upwardly directed outlets 11, most clearly shown in FIG. 4. A screen perforates 1 arch form above the collector 8 and rests on the tubes, and on this screen rests a layer or mass 13 of filling or packing 'tower acting to cause deformation, purification, expansion. , distortion, etc., of bubbles and solids, and using, for example, 3/4 inch INTALOX packing, BERL saddles or RASCHIG rings, all of which are commercially available.
A flanged pipe 14 is connected to the side face of the cylinder immediately above the level of said gasket. This whole part of the block works completely submerged in water.
Said packing should normally be between 6 and 12 inches (about 15 to 30 cm) thick in order to ensure maximum efficiency, but this thickness will vary for different hydrocarbon feeds. If the packing is too thick, it will put up too much resistance to the flow of oil through that packing and the oil will accumulate under the plate, forming a massive layer of oil over the entire section of the vessel. On the other hand, if the filling bed is not thick enough, the full value of the sound will not be obtained.
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purifying action.
The liquid flowing from the outlets 11 must rise at a low speed in order to allow the bubbles which. may have formed are maintained in this state and not disintegrated under the effect of the velocity of the liquid. The drawing shows outlets 11 directed upwards, but they could equally well be directed horizontally or downwards. In cold climates where there is a danger of freezing the water layer, use may be made of immersed heaters in this part of the bath. The large volume of the bath acts as an excellent heat accumulator, being able to withstand fluctuations in the power supply with a heating device of reduced dimensions. It is important to prevent ice crystals from being drawn into the filter block E which they could clog.
HYDRAULIC CONTACT DEVICE C.
The contacting block C, as shown in Figures 3, 10 and 11, is an integral part of the cylinder 1 and comprises a ring 15 welded inside thereof and a truncated cone 16 (Figures 3 and 10 ), the lower end of which is welded to the inner edge of the ring 15. A partition 17 is bolted to the upper flanged end of cylinder 1 and closes this end to serve as a bottom for the coalescence and filtration unit E which will be described in detail below.
A deflector ring 18 coaxial with the truncated cone is welded to the underside of the partition 17, the lower edge 19 of the ring 18 lying substantially at the level of the upper edge 21 of the truncated cone 16. Instead of this truncated cone. cone 16 any other device can be employed which will produce a sufficiently rapid change in the speed and pressure of the liquid passing through it. Figure 11 shows a cylinder 16a which produced the same effects as the last supper 16, but not as effectively.
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G''IVA111ff3F DE I) Ll't7T D.
Fig. 3 shows that the deposition chamber D is delimited by the walls of the cylinder 1, the ring 15, the truncated cone 16, the partition 17 and the ring 18. The ring 15 has a number of spaced holes 22 distributed over its periphery , a pipe
23 communicating with each of these holes and extending down and through the packing layer 13 to below the header 8. A section of pipe 24 is welded to the lower end of each. pipe 3 and extends downward and inward until near the inlet of tubing 4.
A cylindrical chamber 2 communicating with chamber D is sealed to cylinder 1 immediately above the ring
15 and serves to contain a float-actuated automatic inter-surface control device 26 which floats on the surface of the water (level L) in the container and which in this embodiment opens or closes the valve. 4a to keep the water level at a practically constant position. The way in which the valve is controlled is not shown in the drawing, but it can be done by any automatic device suitable for this purpose or by means of a suitable mechanical linkage.
A glass tube 27 indicating the level of the water is mounted in a closed circuit with the upper end of chamber D and the lower end of the hydraulic contacting device C, said tube being provided with a valve. 28 at its upper end, and at its lower end, a tap 9 and a valve 28a.
Several inclined conduits 31 distributed circularly are fixed to the partition 17 which they pass through, these conduits communicating with the lower end of the deposition chamber D, the lower ends of these conduits preferably being! laterally offset from the holes 22.
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UoRir.Li -ïotitrt- é-VM] un i'i '#' # = '> .1, U read filtration and conlesccuoe block J eat logo druvi the section u of the column, which quickly prose a section traiv:? cï \: jJ.-3 in forma of Us as it rensor-i ;. clearly de'.3: LÍt: Ur c-t 7
Flanges ci and: '-; 3 are provided at the upper end and. lower portion of section 5 to bolt this one to neighboring sections of the column, while stiffening ribs 34
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are provided along the anterior faces; , - :; 3.
A rectangular frame 35 is welded to the open face of section 5 and a rectangular frame 6 is bolted to the. outer face of the frame 35.
A rectangular plate 37 with vertical slots (Figures 3 and 8) is fixed to the inner face of the frame 36 and several vertical frames with filter sheets 38, crosslinked and laterally spaced, are supported by the plate 37, cantilevered. using rods 37a.
The filter sheet frames 38 are intended to perform two functions, firstly, they remove the remainder of the solid soils which can be filtered off.
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tration and, secondly9 they coalesce the l l (1Uf.HJ fine droplets / remainder forming larger precipitable droplets. The frames 38 are covered by a
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in *; its lamellar filter 39 (i'if> 5).
The outer layer of the shoe, such as a sheet of C,;!. ÜS'l'7.S or sisal hemp 41a, serves as an elegant usual filter for retaining material
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foreign and is followed by a brood of cotton wads of appreciable thickness, approxÍ.t1B.tiveriJent comprised another 1/4 and Il4s inch (approximately G63G and I,; i7 CM). Quarry cotton wads are found several layers of fil'r material (1Uf <3 fine, such as glass fibers, to produce the coalescenco
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of the remaining liquid. The blanket of cotton and caneV fillings; 3 is found J.10I'I.'1'Üef'Ynt, in compression when the apparatus is in
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service, due to the pressure of the hydrocarbon in the container.
When the apparatus is turned off and the pressure is released, there is an expansion of the cotton and canvas fillings, the resulting movement causing the detachment of the soil which has deposited on the canvas sheet 41a.
Having this rather thick blanket is important to perform the two functions of 1) protecting the coalescing agents and 2) acting as a bellows to loosen the solids from the canvas 41a. This helps extend the effective life of the filter element before replacement is necessary. When the unit is off the filter element can still be cleaned by lowering the water level at the bottom of the block, thereby causing liquid to flow back through the filter element. Thanks to this and to the said detachment effect, a very effective and long-lasting block is obtained.
A series of vertically arranged false walls 44 are welded inside section 5 and serve to more closely intoxicate the filtration and coalescing elements described above. Several holes 45 are formed in the horizontal partition. 17, outside the false walls 44, to establish communication between the deposition chamber D (FIG. 3) and the filtration and coalescence elements.
DEPOSIT CHAMBER F.
A rectangular box 46 is welded to the frame 36 and a perforated partition 47 extends through this box near its upper end. The part of the box 46, which is located under the partition 47, serves as the deposition chamber F. As shown most clearly in FIG. 8, this \.;, @Bre communicates directly with the interior of the filtering and coalescing elements constituted by the hose 39 ,, by means of the slots 48a in the plate 37, so that the hydrocarbon and water passing through the breeches may flow forward
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and down into the deposit chamber F.
A bowl 48 for water and dirt is attached to one of the lower corners of the chamber F and communicates therewith, this bowl being provided with a valve 49. Several vertical partitions
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51 laterally spaced apart are welded to the box., Therein, these partitions having an arcuate lower end 52 to allow water and dross to flow laterally into the bowl 48.
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L.::ïlXILif Ûl-ti.TEÜl G.
Eraser shown in Figures 3 and 8, the upper end of box 46, which is above the perforated bulkhead.
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reed 47, serves as a housing for the purified block G. In this housing is a layer or mass 53 of filling or tower lining similar to that forming the layer 13 described above. A plate 54, the inner edge of which is bolted to the frame 36, covers the upper end of the box 46 and is welded to the latter.
It will therefore be understood that the filtration and coalescing unit, the deposition chamber F and the purifier G form a unitary constructive assembly which can be quickly removed from the section 5 of the column, by simply removing the bolts which assemble the two flanges 35 and -36 between which is interposed a usual seal 55.
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CHill, # RJ m DiiPi # H.
An inclined partition 56 serving as a ceiling for block .9 and Tond for block H extends through the upper end of the U-shaped section of column b and is welded to three sides thereof. As shown most clearly in FIG. 3, the right edge 57 of the partition 56 is welded to the inner frame 35. Two baffles 58 arched upward and spaced laterally are disposed immediately above the partition 56, but at a short distance therefrom, each of
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these deflectors being joined by its right end, as shown in fig. 3, to a pipe 59 which extends downwardly through the scrubber G and the deposition chamber F to the lower end thereof.
The pipes 59 are welded or otherwise fixed to the lower and upper parts of the frame
36 and the baffles 58 are cantilevered by the upper end of the pipes 59. The baffles 58 can advantageously be formed by cutting sections of pipe diagonally, so as to obtain arched and tapered members. as clearly emerges from figs. 7 and 8. It should be noted that the deflectors 58 and the pipes 59 are integral with the blocks.
E, F and G and can therefore be removed with all of these when it is desired to apply new hose 39 to the filter frames 38.
DESICATOR BLOCK J.
A perforated screen or partition 61 extends through the lower end of section 6 of the column and forms the ceiling of block H and the bottom of block J, and partition 61 supports a mass 62 of desiccant material. , such as sodium chloride (rock salt) which the treated hydrocarbon can easily pass through, thus getting rid of its residual water content. In addition to rock salt, other materials performing the function of marl can be used, such as activated alumina or ceramic ferrules or beads. Rock salt, however, appears to be preferable since it is inexpensive and easy to obtain.
For a treatment of more than two million gallons (approximately 7,500,000 liters) of hydrocarbon, it was found that only a negligible amount of rock salt was consumed. The replacement of the material consumed can be done by introducing from time to time fresh material through the top of the block.
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141iV111163ftUi1 DH CHOC H [DBAJ1Ifjj K .. A dome 7 is arranged in a ladle: u-U.esus way of the column section 6, this dome being surmounted by a window 63 and provided with an outlet 64 for the finished product. The dome 7 is designed to act as a shock absorbing chamber, since it contains a small amount of gas under pressure. When the apparatus is suddenly stopped or is put into intermittent service with sudden stops and starts, this dome 7 will absorb the shock and prevent any disturbance of the operation of the remainder of the apparatus. Further, if gas is entrained with the hydrocarbon, as happens from time to time, this gas will be retained in this zone and therefore will not be delivered with the finished product.
If the volume of gas in the dome becomes too large, it can be drained from time to time through a tap (not shown).
VARIOUS.
Two consoles 65 and 66, (Figs. 1 and;. Are welded, one above the other, on the section of column 6, above the block G, and a rail 67 is pivotally mounted on these consoles.
A carriage 68 is mounted on the rail 67 and is provided with a lifting hook 69 intended to support a block (not shown) for maneuvering the blocks E, F and G with the members associated therewith when it is desired to remove those. here of the device to cover the filter frames.
In Figure la, M denotes the inlet of wet and soiled hydrocarbon, N a water bath, P the outlet of dry and clean hydrocarbon, and Q the discharge of water and other soil.
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EOKCTIOMHOBHT. To initiate the operation of a rectifier of the type described more specifically with reference to Figs. 1, 2 and 3, the extraction valve 4a is closed and then water is introduced
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in the device by the collector 8 just until it reaches level L. The collector 8 is then connected to a source of the hydrocarbon to be treated.
It should be noted that the area of the openings or orifices It must be equal to or greater than the section of the inlet piping, so that the hydrocarbon is brought into the packing mass 13 at a low speed without turbulence, in order avoid the multiplication of droplets.
As the hydrocarbon passes through the mass of packing and the water in which it is immersed, its water droplets are deformed, spread out, pinched, elongated, etc ..., exposing all their parts to the bath of 'water and thereby coalescing with each other to form larger droplets *
There is reason to believe that the inter-surface tension of the droplets is considerably reduced to the point where, due to said deformation, etc., the tension is overcome and the droplets mix in the water bath and become an integral part of it.
When the hydrocarbon, freed from part of its water and its dross, passes from bottom to top through the zone of agglomeration and contact 16, its velocity is increased, which has the effect that its droplets water and emulsion are brought into more intimate contact with each other, whereupon some of these droplets form larger droplets by coalescence, some of which are large enough to rush to the bottom of the water. the appliance together with other foreign matter.
Passing between the upper edge 21 of the agglomeration zone le and the lower edge of the ring 18, the hydrocarbon undergoes a new acceleration and an additional compression, which again has the effect of putting its droplets d 'emulsion, water, waxes and gums in more intimate contact with each other to thus agglomerate certain
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of them and cause them to precipitate in the deposition chamber D, to pass through the conduits 3 and towards the bottom of the apparatus.
It should be noted that the hydrocarbon is in a state of relative rest in chamber D, because its volumetric capacity is greater than that of block Co
In the device shown in f igs. 1, 2, 3 and 10, including the Venturi-shaped agglomeration zone 16, there is reason to believe that the sudden change in speed and pressure causes significant contact between solid particles and liquid droplets , turning them into larger or longer particles and larger droplets.
The solid particles resulting from this treatment have an unusual stringy appearance similar to long hairs which, as they leave the agglomeration zone and enter the deposition chamber F by gravity, roll up into ball-like masses. under the effect of the rolling which occurs in this chamber.
At this point, the oil has been stripped of a considerable part of its dross, wax and gum content, as well as part of its water content.
The hydrocarbon thus treated then moves upwards around the envelope of the filtration and coalescence unit E and overflows to enter the interior of this envelope. It then passes through the lamellar filtration and coalescence shoe, after which it is first freed of additional dross and then a small amount of its emulsion droplets are caused to undergo coalescence.
The function of the canvas sheet 41a and the cotton batting layer 41 here is to simply remove foreign matter by filtration and to protect the coalescing agents.
The fiberglass sheet 40a serves to coalesce very small droplets. These droplets are sufficient
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large to rush in a relatively short time. The perforated plate 38a serves only as a screen to support the sheets or layers of Lion and coalescence filter.
The filtrate passes from block E into deposition chamber F, where further separation by gravity occurs, its free water content flowing downward into trough 48, while the remaining hydrocarbon rises through the mass of liner 53 and in the deposition chamber H. During the passage through the liner 53, some additional coalescence of water droplets occurs, the larger droplets thus formed being deposited in the chamber H above. deflectors
58. The free water thus formed flows over the inclined bottom 56 and through the conduits 59 into the bowl 48.
From the deposition chamber H the hydrocarbon rises through the mass 62 of desiccant material and arrives in the dome K. If this material is rock salt, this will be gradually dissolved by the remaining content of free water in the. hydrocarbon, if any, and will settle as saline solution in chamber H and flow through pipes 59 into bowl 48 *
The presence of the desiccant material serves, moreover, as a safeguard against leaks from one or the other of the previous operations which are carried out in the apparatus. If for any reason whatsoever, water still passes beyond one of the unit's unit blocks, it must be removed by the drying material.
The finished hydrocarbon thus treated, after passing through the desiccator, exits the apparatus through tubing 64 and should then be substantially free of water and foreign matter.
During operation, water and dirt can be extracted periodically from the appliance through outlet 4, so as to maintain the water column substantially at level L. This can be done manually or automatically by means of the device
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intersuperficial control 26, the valve 4a and an appropriate control mechanism associated with these elements, all in accordance with the usual techniques.
During continuous operation of the device, water and foreign matter can be extracted through valve 49 *
According to another particularity of the invention, the pipe 100 connected to the valve 49 can be connected to the bowl 2, so that all the dirt is concentrated in the same part of the device to be extracted at a single point. Line 100 is provided with a check valve 101 and a pump 102. When the device is in service, there will be a higher pressure in bowl 2 than in bowl 48. The liquid bypass is on. bypassed by check valve 101. Pump 102 is required to produce positive flow of soil against the action of said higher pressure.
When the appliance is switched off, any dirt which may be in the bowl 48 will flow by gravity into the bowl 2.
It will be understood that by this mode of operation, a progressive rupture of the droplets of the hydrocarbon emulsion will be achieved, since a coalescence of the water droplets contained in the hydrocarbon gradually takes place, producing droplets. sufficiently large to settle by gravity, together with the dross and other foreign matter, the hydrocarbon thus freed of an appreciable part of its foreign matter and of its water then passing through the filter elements of the block E and then by its coalescing elements. It should be noted that by this succession of operations, the load imposed on the filter elements of block E is significantly reduced. eb these elements, as well as the coalescing elements of the block, are thus protected against premature clogging or blocking.
The filtrate from this block may contain
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add an additional quantity of agglomerated water droplets and, in this case, they are allowed to settle as free water before the filtrate is brought into contact with the desiccator, so as to reduce the load imposed on it. this. In short, the various elements of the apparatus are arranged so that the operation of the apparatus can be continued for relatively long periods without the need to stop it or to replace it. the elements of filtration and coalescence, or to renew the desiccant material. For exemple,
Tests have shown that an apparatus of this kind handling petroleum gasoline brought in by boat will have a capacity of 6,000,000 gallons (approximately 23,000,000 liters) or more, before a shutdown becomes necessary. This apparatus will have a column with an overall height of 18'3 "(approximately 5.5m), a diameter of 5 '(approximately 1.5m) and a filtration and coalescence area of 500 square feet. (approximately 46 m2).
Tests have shown that at a speed of about 1000 gallons per minute (about 3785 liters / minute) no additional material removal was observed. New filtration and coalescing bags are easy to install, as all of the work needed can be done outside the unit.
In addition, the dirt which has accumulated in the apparatus around the breeches can be washed out using a water hose.
In service, the pressure drop across the device is low when switched on and during most operation, but at the end there is a sharp increase in the pressure drop to a maximum of 25 pounds per square inch (approximately 17,500 kg / m2). All interior surfaces following the coalescing block have been coated with a protective plastic paint coating to ensure a clear end product.
It should be noted that this device, together with the
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scrubber device, is extremely effective for the removal of very difficult to remove material, including waxes and gums. There is reason to believe that fine solid particles, usually iron oxide, coming from the vessel, pipes or pumps and having a diameter of 3 to 5 microns, accumulate around them a volume of wax or gum, since they act as nuclei to which the wax or gum adheres. The resulting particles grow to rather large dimensions, believed to be in the range of 8-10 microns.
Despite these dimen-. However, these particles will pass through a filter designed to stop particles of this size, simply becoming elongated, wire-like, thin enough to pass. If a filter is designed to be fine enough to stop these particles, it will quickly get clogged or clogged. According to the present invention, many of these wax or gum particles are removed, not by direct filtration, but rather by a scraping and contacting action which transforms them into larger particles which will settle by gravity with the. water that contaminates the oil.