BR112015028063B1

BR112015028063B1 - Método e aparelho para separar água de óleo

Info

Publication number: BR112015028063B1
Application number: BR112015028063-3A
Authority: BR
Inventors: Jens Peder H0G Thomsen
Original assignee: Ocean Team Group A/S
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2021-08-03
Also published as: EP2801397B1; DK2801397T3; BR112015028063A2; WO2014180482A1; EP2801397A1; MX352260B; MX2015015526A

Abstract

método para separar água de óleo, e, aparelho para um método um método e aparelho para separar água de óleo. o óleo é enriquecido com gás, tal como ar, antes de ser injetado em um primeiro e segundo dispositivo de desgaseificação. o método compreende elevar o nível de óleo (51) no segundo dispositivo de desgaseificação (33), para pressionar gás para fora do dispositivo (33), após o que o nível do óleo é diminuído novamente para diminuir a pressão, o que auxilia na extração de gás e vapor do óleo.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se à desidratação e limpeza de óleo. Especialmente, a presente invenção refere-se a um método e aparelho em que gás é introduzido dentro do óleo para formar bolhas de gás elevando- se através do óleo no dispositivo de desgaseificação, enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás nas bolhas, é liberado do óleo. A liberação é auxiliada reduzindo-se a pressão.

Fundamentos da Invenção

[002] A degradação de óleo é um problema amplamente conhecido em maquinaria de pequena escala, por exemplo, em motores de carro, onde a mudança de óleo e o deslocamento de filtro são mudados em específicos intervalos de serviço para evitar problemas com a degradação. É também conhecido em máquinas de grande escala, por exemplo, turbinas, motores de navio e sistemas de óleo de lubrificação de compressor de gás; entretanto, devido à grande quantidade de óleo, é preferido condicionar o óleo em vez de trocá-lo.

[003] O problema é descrito em maiores detalhes na Patente U.S. No. 5211856 de Shen. A US5211856 descreve um sistema para separação de óleo/água de baixo vácuo. O gás purificado totalmente difundido é introduzido em um líquido de mistura de óleo/água em um recipiente de baixo vácuo, possibilitando que o líquido produza micro finas bolhas de gás concentradas, possibilitando que o líquido fique em um estado de mistura de duas-fases de gás/líquido. Isto aumenta enormemente a área de superfície do líquido de mistura de óleo/água, acelerando a separação de óleo/água. O método é adequado para a purificação de óleo novo e adequado na recuperação, regeneração e purificação de vários óleos lubrificantes, óleos hidráulicos e óleos de transformador de resíduos.

[004] A US2730190 de Brown et al. e US4627922 de Viator et al. descrevem métodos e dispositivos para separar água pela introdução de óleo que contém água em um dispositivo de desgaseificação que contém um volume superior enchido com gás e um volume inferior enchido com óleo até um nível de óleo. O gás é introduzido no óleo para formar bolhas de gás elevando-se através do óleo no dispositivo de desgaseificação, enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás dentro das bolhas, é liberado para o volume superior para descarga do dispositivo de desgaseificação, através de um sistema de exaustão.

[005] Um diferente método e aparelho para separar água do óleo é descrito em US6382267, onde um vácuo é criado em um recipiente, de modo que o óleo que contém água e bolhas de gás é retirado para cima através de uma primeira seção do recipiente. No topo da primeira seção, o óleo impacta uma placa defletora, desse modo liberando vapor d'ágiia. O óleo então flui para baixo através de um componente de obstrução de uma segunda seção do recipiente, desse modo liberando vapor d’água adicional.

[006] O método da US6382267 tem consumo de energia relativamente elevado, devido ao fato de que, primeiramente, vácuo dispendioso de energia é produzido para sugar o óleo para cima através do recipiente e, em segundo lugar, a bomba de extração para o óleo limpado tem que trabalhar contra o vácuo. Além disso, é salientado que as bombas que são usadas para criar tal redução de pressão (vácuo) relativamente forte são de um tipo que, tipicamente, não é permitido em áreas com explosivos, que são chamadas zonas classificadas ATEX, por exemplo, em torno dos tanques de armazenagem de petróleo.

[007] Outros dispositivos de desgaseificação são descritos no pedido de patente Européia EP115333, pedido de patente Internacional WO2010/066266, patentes US4089661 por Williams, US3944489 por Derzhavets, US4483774 por Brill et al, e US4769147 por Lawrence et al.

[008] Apesar de melhorias substanciais já obtidas na arte, há um esforço contínuo no campo para mais melhorias, especialmente com respeito a consumo de energia reduzido, eficiência e também incluindo aspectos de segurança. Também os sistemas de bombeio da técnica anterior não são fáceis de escalar para grandes instalações. Especialmente, quando instalações de condicionamento são desejadas com grande capacidade, a criação de vácuo para extração de água de óleo é uma tarefa difícil e implica em grandes custos. Seria, portanto, desejável prover-se um sistema para separar água de óleo que fosse escalonável para grandes capacidades.

Objetivo da Invenção

[009] O objetivo da presente invenção é prover um método e sistema para separação líquida de mistura de óleo/água com um alto grau de controle e eficiência. É também um objetivo reduzir o consumo de energia. Um outro aspecto é alta segurança, por exemplo, em conexão com áreas classificadas como zonas ATEX. Além disso, o sistema deve ser escalável a grandes capacidades.

Descrição da Invenção

[0010] Este objetivo é ou estes objetivos são alcançados com um método e um aparelho de acordo com o seguinte.

[0011] Óleo que contém água é introduzido em um dispositivo de desgaseificação, em que o dispositivo de desgaseificação contém um volume superior enchido com gás e um volume inferior enchido com óleo até um nível de óleo. O gás, por exemplo, ar seco, é introduzido dentro do óleo por um suprimento de gás para formar bolhas de gás elevando-se através do óleo no dispositivo de gaseificação, enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás das bolhas, é liberado para o volume superior para descarga do dispositivo de desgaseificação através de um sistema de exaustão conectado ao volume superior. Por exemplo, o gás é introduzido para dentro do óleo através de um bocal. Opcionalmente, o gás é pressurizado pelo menos 10 kPa (0,1 bar) acima da pressão do óleo em torno do bocal antes de introduzir o gás dentro do óleo para formar bolhas de gás; tal sobrepressão auxilia na expansão das bolhas e aumenta a eficiência. Por exemplo, o óleo tem uma pressão acima da pressão atmosférica, opcionalmente acima de 50 kPa / man. (0,5 Barg) ou acima de 50 kPa / man. (0,5 Barg) e o gás uma pressão mais elevada, opcionalmente 70 kPa / man. (0,7 Barg) ou acima de70 kPa / man. (0,7 Barg), quando sendo introduzido. Opcionalmente, o gás, tal como ar seco, é introduzido em uma temperatura mais elevada do que a temperatura do óleo.

[0012] Embora o óleo não seja óleo puro, mas contenha algum grau de água, nós a seguir, para simplicidade, utilizaremos o termo óleo, tendo em mente que o termo também cobre o líquido que é uma mistura de óleo e água e também contém gás, tal como ar, bem como partículas.

[0013] Por exemplo, o dispositivo de desgaseificação compreende um primeiro e um segundo dispositivo de degaseificação, cada um tendo um volume mais baixo que contém óleo e sendo mutuamente conectados por fluxo de fluido; e cada um tendo um volume mais elevado contendo gás e sendo mutuamente conectados por fluxo de fluido e conectados ao sistema de exaustão. Por exemplo, os volumes mais baixos do primeiro e do segundo dispositivo de desgaseificação são mutuamente conectados por um tubo de óleo, em que o tubo de óleo tem uma saída de tubo acima do óleo superior do segundo dispositivo de degaseificação, a saída de tubo sendo em nível com o nível de óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação.

[0014] Vantajosamente, o óleo é enriquecido com gás, tal como ar, antes de ser injetado dentro do primeiro e do segundo dispositivo de degaseificação. O método compreende elevar o nível de óleo no segundo dispositivo de degaseificação para pressionar gás para fora do dispositivo através de uma exaustão, após o que o nível de óleo é diminuído novamente para diminuir a pressão, o que auxilia em extrair gás e vapor do óleo.

[0015] Em mais detalhes, o método compreende: - elevar o nível de óleo, no segundo dispositivo de degaseificação, de um predeterminado nível mais baixo para um predeterminado nível mais elevado, pela adição de óleo, o que diminui o volume mais elevado do gás e comprime o gás do volume mais elevado para fora do volume mais elevado através do sistema de exaustão; - evitar refluxo do gás do sistema de exaustão para dentro do volume superior, por exemplo, pelo sistema de exaustão compreendendo um mecanismo de uma direção, tal como uma válvula de retenção, para transporte de gás de somente uma-direção, a uma direção sendo para longe do dispositivo de desgaseificação; - quando o nível de óleo alcança o predeterminado nível superior, aumentar o volume superior diminuindo o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação para o predeterminado nível inferior e, desse modo, puxando gás do volume superior do primeiro dispositivo de desgaseificação para dentro do volume superior do segundo dispositivo de desgaseificação e forçando o gás nos volumes superiores dos primeiro e segundo dispositivos de desgaseificação para expandir-se e, desse modo, diminuir a pressão do gás; e - usar a pressão de gás diminuída para extração adicional das bolhas de gás e água do óleo.

[0016] Por exemplo, uma primeira bomba é usada para introduzir óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação; e uma segunda bomba é usada para extrair óleo do segundo dispositivo de desgaseificação para, desse modo, provocar um transporte linear de óleo da primeira bomba para o primeiro dispositivo de desgaseificação, do primeiro para o segundo dispositivo de desgaseificação e do segundo dispositivo de desgaseificação para a segunda bomba.

[0017] Por exemplo, os níveis predeterminados superior e inferior são definidos por um comutador superior e um comutador inferior do segundo dispositivo de desgaseificação para sensorear um nível de óleo superior e inferior, respectivamente. O comutador superior e inferior é funcionalmente conectada a meios de ajuste de nível, os meios de ajuste de nível também sendo funcionalmente conectados à primeira bomba e à segunda bomba e programados para elevar e abaixar o nível de óleo entre os dois comutadores, em alternação, ajustando diferencialmente a taxa de fluxo da primeira e segunda bomba.

[0018] Por exemplo, um fluxo contínuo de óleo é provido através do dispositivo de desgaseificação. As taxas de fluxo da primeira bomba e da segunda bomba são diferencialmente ajustadas em alternação, de modo que a taxa de fluxo da segunda bomba é repetidamente deslocada de mais elevada para menor do que a taxa de fluxo da primeira bomba. O deslocamento é causado pelo nível de óleo alcançando o nível inferior e o nível superior, respectivamente.

[0019] Opcionalmente, a elevação e a diminuição do nível de óleo, para criar redução da pressão, são realizadas somente no segundo dispositivo de desgaseificação. Neste caso, o segundo dispositivo de desgaseificação é usado como uma bomba para criar um vácuo que aumenta a liberação das bolhas do óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação.

[0020] Entretanto, se o óleo do volume inferior, do segundo dispositivo de desgaseificação, também tiver uma interface com o gás no volume superior, para liberação de gás e vapor do óleo do volume interior para dentro do gás do volume superior, através da interface, o segundo dispositivo de desgaseificação é também usado para extrair gás do óleo que está no volume inferior do segundo dispositivo de desgaseificação. Neste caso, o dispositivo de desgaseificação é um trabalho com uma ação de desgaseificação de dois estágios. O segundo dispositivo de desgaseificação funciona como uma bomba para liberação de gás e vapor em ambos os volumes inferiores do primeiro e segundo dispositivo de desgaseificação. Tal sistema não requer bombas de vácuo tradicionais e não se ressente de ser difícil de aumentar proporcionalmente para grandes instalações; aumentando- se o segundo dispositivo de desgaseificação e as bombas de óleo, a capacidade de desgaseificação é aumentada. Em comparação com as técnicas da arte anterior, o método é expansível para grande produção de óleo, por exemplo, 150 - 200 l/min ou superior. Portanto, o aparelho e método são especialmente úteis para sistemas de tamanho médio e grande, por exemplo, para limpar o óleo de geradores de turbina de gás, tais como usadas em equipamentos fora da costa, e óleo e turbinas para plantas de força ou transformadores elétricos, bem como em sistemas de óleo lubrificante de compressor de gás. A fim de reduzir o tempo de paralisação da instalação de que o óleo é extraído para limpeza, o sistema pode ser conectado à instalação enquanto funcionando. Por exemplo, o óleo é recirculado numerosas vezes através do dispositivo de desgaseificação, a fim de obter um alto grau de limpeza e desgaseificação. Durante a recirculação, o nível de óleo é repetidamente elevado e abaixado entre o nível superior e o nível inferior, em alternação. Outra vantagem é que as bombas a vácuo tradicionais podem ser evitadas, o que torna o sistema útil para as chamadas áreas ATEX, que são áreas com gases explosivos, por exemplo, tanques de gasolina ou equipamentos de gás fora da costa.

[0021] Além disso, se somente o segundo dispositivo de desgaseificação for usado para esta ação de bombeamento elevando e abaixando o nível de óleo, o primeiro dispositivo de desgaseificação pode ser melhor otimizado com respeito à liberação de gás. Tal otimização será explicada em maiores detalhes abaixo.

[0022] Por exemplo, o óleo é bombeado por uma primeira bomba de óleo para dentro do dispositivo de desgaseificação em uma pressão do óleo acima da pressão atmosférica, que é ao contrário dos sistemas da técnica anterior, configurada para utilizar vácuo para sugar óleo para dentro do dispositivo de desgaseificação. Por exemplo, a pressão do óleo no vaso é de pelo menos 50 kPa / man. (0,5 Barg). Opcionalmente, o método compreende pressurizar gás acima da pressão atmosférica, antes de introduzir o gás dentro do óleo para formar bolhas de gás. Por exemplo, o gás pressurizado tem uma pressão mais elevada do que a pressão do óleo do vaso. A pressão mais elevada cria uma maior expansão do que se o gás for introduzido na mesma pressão. Tal maior expansão é benéfica para aumentar a eficiência para remoção de água.

[0023] Em modalidades concretas, o óleo que contém água é introduzido em um vaso, que é conectado em fluxo de fluido a uma entrada de um dispositivo de desgaseificação e feito fluir do vaso através da entrada para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação. A seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação é maior do que a seção transversal da entrada. Por exemplo, a seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação imediatamente a jusante da entrada é maior do que a seção transversal da entrada. Quando o óleo passa através da entrada, haverá espaço para expansão imediatamente a jusante da entrada, que auxilia na liberação do gás. Opcionalmente, o vaso é um simples tubo, por exemplo, conectando a entrada do primeiro dispositivo de desgaseificação com a primeira bomba de óleo localizada a montante da entrada do primeiro dispositivo de desgaseificação, a primeira bomba de óleo comprimindo óleo através do vaso e para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação.

[0024] Por exemplo, o primeiro dispositivo de desgaseificação contém um componente de obstrução e o método compreende fazer com que o óleo passe por pelo menos parte do componente de obstrução, por exemplo, todo o componente de obstrução, durante o fluxo através do primeiro dispositivo de desgaseificação, por exemplo, em uma direção para cima, através do primeiro dispositivo de desgaseificação e, desse modo, dispersando o óleo em torno do componente de obstrução, de modo que a área de superfície do óleo seja aumentada. O componente de obstrução tem uma grande área. Por exemplo, o componente de obstrução é um material de malha tridimensional ou um volume enchido com material granular. Um exemplo é descrito na US6383367 acima mencionada.

[0025] Opcionalmente, o segundo dispositivo de desgaseificação pode conter um componente de desobstrução, por exemplo, de um diferente tipo do primeiro dispositivo de desgaseificação, e em que o fluxo de óleo é para baixo em torno do componente de obstrução. Um possível componente de obstrução é um disco anular inclinado para baixo, onde o óleo flui para baixo com crescente distância do centro do disco.

[0026] O gás é introduzido no óleo para enriquecimento do óleo com gás. Por exemplo, o gás é introduzido enquanto o óleo flui no vaso em direção à entrada do primeiro dispositivo de desgaseificação, embora, em princípio, o gás possa também ser introduzido uma vez o óleo esteja dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação. O gás forma bolhas de gás, elevando-se através do óleo durante fluxo para cima do óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação. Por exemplo, as bolhas de gás são bolhas de gás micro finas, como descrito em US5211856. Tais bolhas de gás micro finas podem ser obtidas bombeando-se gás, tal como ar seco ou outro gás seco, através de um material microporoso, por exemplo, metal ou cerâmicas sinterizados, plásticos em pó moldados por compressão ou um pano multiencamado. No óleo, as bolhas de gás são vapor d’água absorvente do óleo e são liberadas para a parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação e deixam o primeiro dispositivo de desgaseificação a fim de reduzir o teor de água do óleo.

[0027] Ao contrário da técnica anterior, onde o óleo é dispersado em torno do componente de obstrução durante o fluxo para baixo, um fluxo para cima passa pelo componente de obstrução implicando em um mais elevado grau de controle. Enquanto que o fluxo para baixo é principalmente governado pela gravidade, o fluxo para cima, opondo-se à gravidade, pode ser controlado pela pressão. Uma mais elevada pressão produz um fluxo mais rápido e uma pressão mais baixa um fluxo mais lento, de modo que o grau desejado de dispersão do óleo enriquecido por gás pode ser controlado ajustando-se a pressão e, desse modo, o fluxo. O ajuste do grau de estiramento do óleo não somente implica em um melhor controle, mas também permite uma sintonização da eficiência, por exemplo, na dependência da temperatura e viscosidade do óleo, visto que diferentes graus de dispersão implicam em diferentes eficiências com respeito à liberação de gás/vapor.

[0028] O objetivo acima é também conseguido com um aparelho de acordo com o seguinte. O aparelho compreende um vaso para transporte de óleo através do vaso; por exemplo, o óleo é bombeado por uma bomba que bombeia óleo com uma pressão acima da pressão atmosférica. Um suprimento de gás é provido no vaso para adicionar gás ao óleo. Um primeiro dispositivo de desgaseificação com uma entrada é conectado em fluxo de fluido ao vaso para receber óleo enriquecido por gás do vaso e com uma saída para extração do óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação. Uma exaustão de gás, tipicamente chamada um respirador, é conectada à parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação acima do nível de óleo. Um componente de obstrução é provido no primeiro dispositivo de desgaseificação, o componente de obstrução sendo configurado para aumentar a área de superfície do óleo dispersando o óleo em torno do componente de obstrução, quando o óleo está passando pelo componente de obstrução em um fluxo através do primeiro dispositivo de desgaseificação, por exemplo, em um fluxo ascendente. Tal aparelho pode ser combinado com uma ou mais das modalidades como descrito acima e abaixo.

[0029] O componente de obstrução tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior. Opcionalmente, a entrada é provida abaixo da extremidade superior do componente de obstrução para fluxo do óleo da entrada e passar por pelo menos parte do componente de obstrução, por exemplo, passagem pelo inteiro componente de obstrução, durante o fluxo em uma direção para cima, através do primeiro dispositivo de desgaseificação. Tipicamente, a entrada do primeiro dispositivo de desgaseificação é provida abaixo do componente de obstrução, embora isto não seja rigorosamente necessário.

[0030] Após passar o componente de obstrução, o óleo é extraído do primeiro dispositivo de desgaseificação, por exemplo, de um transbordamento arranjado acima do componente de obstrução, ou pelo menos acima da extremidade inferior do componente de obstrução. Tal transbordamento constitui a saída do primeiro dispositivo de desgaseificação ou é conectado à saída do primeiro dispositivo de desgaseificação. Entretanto, a provisão da saída acima do componente de obstrução não é rigorosamente necessária. Especialmente no caso em que o componente de obstrução encha o inteiro primeiro dispositivo de desgaseificação, a saída seria provida embaixo da extremidade superior do componente de obstrução.

[0031] Em algumas modalidades, a fim de criar turbulência e aumentar a eficiência de remoção de água, o óleo enriquecido por gás passa através de uma região estreitando-se, antes de o óleo enriquecido com gás entrar no primeiro dispositivo de desgaseificação. Por exemplo, o suprimento de gás é provido em uma primeira posição no vaso, onde o vaso tem uma primeira seção transversal e o vaso tem uma segunda seção transversal, menor do que a primeira seção transversal, a jusante da primeira seção transversal. A diminuição da seção transversal do vaso provoca a compressão do gás e cria turbulência, resultando em uma melhor mistura das bolhas de gás e aumentada eficiência para absorção de água. Uma vez o gás entre no primeiro dispositivo de desgaseificação através da entrada, a expansão do óleo enriquecido por gás é mais pronunciada do que sem uma tal região estreitada. Alternativamente, a entrada pode ser provida com uma seção transversal que é menor do que a seção transversal do vaso, onde o gás é provido. A passagem da entrada estreitada criaria turbulência e compressão/expansão através de um pequeno comprimento de trajeto, aumentando a eficiência da remoção de água pelas bolhas. A fim de aumentar mais a eficiência, a região estreitada no vaso pode ser combinada com uma entrada mais estreitando-se. Como uma outra alternativa, diversas regiões estreitadas e região de expansão podem ser providas no vaso, a fim de criar uma alternação entre a compressão e expansão.

[0032] Em algumas modalidades, como já mencionado acima, o transporte do óleo através do primeiro dispositivo de desgaseificação não é provido por sucção a vácuo, porém por pressão acima da pressão atmosférica. Por exemplo, uma pressão pode ser criada que é bastante forte para pressionar o óleo através do vaso e para cima no primeiro dispositivo de desgaseificação. A vantagem é mais baixo consumo de energia e mais fácil, em comparação com elevar o óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação por vácuo. Entretanto, a sobrepressão de a montante do primeiro dispositivo de desgaseificação e o vácuo parcial dentro da parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação podem ser combinados. Este vácuo parcial pode ser de um grau que substancialmente auxilie em puxar o óleo para cima e ao mesmo tempo eficientemente remova os gases liberados. Por exemplo, a pressão do óleo dentro do vaso é de pelo menos 50 kPa (0,5 bar) acima da pressão atmosférica 50 kPa / man. (0,5 Barg) e a sucção de vácuo é menor do que 30 kPa (0,3 bar) abaixo da pressão atmosférica. Alternativamente, a parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação é submetida a um baixo vácuo, que é menor do que o necessário para puxar o óleo para cima através do primeiro dispositivo de desgaseificação, porém ainda suficientemente elevado para eficazmente extrair os gases evaporados do primeiro dispositivo de desgaseificação; por exemplo, um vácuo menor do que 10 kPa (0,1 bar) abaixo da pressão atmosférica. Como uma outra alternativa, nenhuma sucção é provida no sistema de exaustão para puxar gás para fora do dispositivo de desgaseificação.

[0033] No caso de tal baixa pressão de evacuação ou no caso de nenhuma sucção na exaustão da parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação, a pressão do óleo deve ser suficientemente elevada para pressionar o óleo através do vaso e através da entrada para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação e para cima no primeiro dispositivo de desgaseificação. Esta pressão é ajustada na dependência da altura para a qual o óleo tem que ser elevado no primeiro dispositivo de desgaseificação, a fim de fluir em torno do componente de obstrução, por exemplo, para cima em torno do componente de obstrução.

[0034] Foi constatado benefício para melhorada eficiência repetir o processo de deixar o óleo tornar-se enriquecido com gás e passar pelo componente de obstrução, visto que cada ciclo remove mais água do óleo. Por esta razão, em algumas modalidades, o vaso é conectado ao lado a jusante de um reservatório de óleo para receber óleo do reservatório de óleo e para alimentar o primeiro dispositivo de desgaseificação com este óleo. Por outro lado, o lado a montante do reservatório de óleo é conectado à saída do primeiro dispositivo de desgaseificação para receber óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação. No caso em que também um segundo dispositivo de desgaseificação é provido e conectado ao lado a jusante do primeiro dispositivo de desgaseificação, o lado a montante do reservatório de óleo é conectado à saída do segundo dispositivo de desgaseificação. Assim, o vaso, o primeiro dispositivo de desgaseificação, o segundo dispositivo de desgaseificação e o reservatório de óleo, em conexão de fluxo de fluido, são parte de um circuito de óleo para repetido fluxo de óleo do reservatório, através da bomba e vaso, através do primeiro e segundo dispositivo de desgaseificação e do componente de obstrução, e de volta para o reservatório de óleo.

[0035] Um nível típico para desidratação satisfatória é um teor de água menor do que 100 ppm. Não somente é a água removida do óleo, mas também outros líquidos que evaporam mais fácil do que o óleo são removidos, bem como outros gases. Para enriquecimento, tipicamente ar secado é usado, embora outros gases, por exemplo, nitrogênio, podem ser usados também. Desgaseificando-se o óleo, o ponto de ignição do óleo é esperado elevar-se através do processo e, desse modo, melhorar os aspectos de segurança.

[0036] Tipicamente, a temperatura do óleo, quando no primeiro dispositivo de desgaseificação, e opcionalmente no segundo dispositivo de desgaseificação, é tipicamente entre 50 oC e 70 oC. A fim de manter esta temperatura, um aquecedor de óleo pode ser provido para aquecer o óleo. Especialmente, se o gás, tal como ar, for provido em uma temperatura abaixo desta temperatura, o aquecimento do óleo é necessário.

[0037] Por exemplo, o enriquecimento do óleo é feito com gás, tal como ar, em uma temperatura de pelo menos 20o, pelo menos 30o ou pelo menos 40o menor do que a temperatura do óleo. Todos os graus são dados em termos de centígrados. Um exemplo é descrito em US6383367, onde o ar pode ter uma temperatura de 20 oC e o óleo 60 oC, a fim de provocar aumentada expansão das bolhas durante o enriquecimento. Entretanto, embora isto seja benéfico para a eficiência de remoção da água, implica em um relativamente elevado consumo de energia, devido ao esfriamento do óleo pelo ar e ao aquecimento que é necessário para manter o óleo em uma temperatura em que a evaporação da água seja suficiente. A fim de melhorar esta situação, o gás, tal como ar, é introduzido no óleo em condições aquecidas. Por exemplo, o gás, tal como ar, é provido em uma temperatura de não mais do que 20o ou não mais do que 10o ou não mais do que 5o menor do que a temperatura do óleo. Por exemplo, o gás, tal como ar, tem uma temperatura que é dentro de 5o ou 10o ou 20o menor ou mais elevada do que alternativamente do óleo. Especialmente, se o gás introduzido, tal como ar seco, tiver uma temperatura mais elevada do que o óleo, o aquecimento externo do óleo pode ser reduzido, visto que o gás aquecido auxilia na manutenção da temperatura do óleo suficientemente elevada.

[0038] A fim de manter a temperatura do óleo em um nível apropriado, o gás, tal como ar, pode, alternativamente, ser usado para suprir energia térmica ao óleo. Em tal caso, o gás, tal como ar, é provido em uma temperatura mais elevada do que a temperatura do óleo dentro do vaso. Por exemplo, a temperatura do gás para enriquecimento é de pelo menos 5o ou pelo menos 10o ou pelo menos 20o mais elevada do que a temperatura do óleo.

[0039] A fim de aumentar a eficiência para desidratação, o gás é usado para enriquecimento em um estado seco. Por exemplo, o gás é sujeito a secagem antes do enriquecimento do óleo.

[0040] O óleo pode também ser sujeito a filtragem pelos filtros de óleo de diferente tamanho de poro, de modo que as partículas e outros agentes provocando a degradação do óleo são removidos. Também são removidas por filtragem as partículas de óleo endurecido e sedimentos escoando com o óleo.

[0041] Para melhorar o processo de desidratação pode ser bombeado ar limpo e seco sobre o topo do reservatório de óleo da instalação a que o aparelho é conectado. O topo do reservatório de óleo é definido como acima do nível de óleo e no topo do reservatório de óleo. Isto é feito a fim de melhorar a desidratação pela remoção de ar úmido acima do nível do óleo dentro do reservatório de óleo. O ar pode ser removido comprimindo-se o ar para fora através do respiradouro normal. O respiradouro é normalmente colocado no topo do reservatório de óleo.

[0042] Um método independente é encontrado a seguir, opcionalmente combinado com um ou mais das etapas e aspectos do método acima do aparelho.

[0043] O método compreende: - introduzir óleo que contém água em um dispositivo de desgaseificação (31, 33), em que o dispositivo de desgaseificação (31,33) contém um volume superior (31A, 33A) enchido com gás e um volume inferior (33B) enchido com óleo até um nível de óleo (51), - introduzir gás dentro do óleo para formar bolhas de ar elevando-se através do óleo no dispositivo de desgaseificação (31, 33), enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás das bolhas, é liberado para o volume superior (31A,33A) para descarga do dispositivo de desgaseificação (31, 33) através de um sistema de exaustão (6) conectado ao volume superior (31A, 33A); - introduzir o óleo que contém água em um vaso (39), que é conectado em fluxo de fluido a uma entrada (47) do dispositivo de desgaseificação (31, 33); e fazer com que o óleo flua do vaso (30) através da entrada (47) para dentro do dispositivo de desgaseificação (31, 33), em que a seção transversal do dispositivo de desgaseificação (31, 33), imediatamente a jusante da entrada (47), é maior do que a seção transversal da entrada (47).

[0044] Vantajosamente, gás é introduzido dentro do óleo para formar bolhas de gás no vaso a montante da entrada (47). Opcionalmente, o método compreende, após introduzir gás dentro do óleo, passar o óleo enriquecido com gás através de uma região estreitada (37), em que a seção transversal do fluxo é reduzida antes do óleo enriquecido com gás entrar no dispositivo de desgaseificação (31, 33). Por exemplo, o óleo é bombeado por uma primeira bomba de óleo (2) através do vaso (39) e para dentro do dispositivo de desgaseificação (31, 33) em uma pressão do óleo no vaso (39) de pelo menos 50 kPa/man. (0,5 Barg).

Descrição dos Desenhos

[0045] Esta invenção será descrita em relação aos desenhos, em que: a Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de circulação; a Fig. 2 é um esboço do primeiro dispositivo de desgaseificação com o componente de obstrução; e a Fig. 3 é um esboço de um segundo dispositivo de desgaseificação.

Descrição Detalhada da Invenção

[0046] A Fig. 1 é um diagrama de um circuito de desidratação de óleo. Por exemplo, um tal circuito é instalado em uma plataforma ou em um recipiente de carga para conexão com as linhas de transporte de óleo de que o óleo é recebido para desidratação e para as quais o óleo é suprido em estado desidratado.

[0047] O óleo é recebido no ponto de conexão TP01 de um reservatório de óleo 1. Exemplos de tais reservatórios de óleo são encontrados nos sistemas de óleo lubrificante do compressor de gás, turbinas para produção de força em plataformas fora da costa, turbinas de plantas de força fora da costa e estações de transformador. O óleo como recebido no ponto de conexão TP01 é bombeado pela bomba motorizada 2 através da válvula 3, passando pelo medidor de fluxo 4 para controle de fluxo e para dentro do aquecedor 5, a fim de o óleo ser aquecido a uma temperatura de trabalho, tipicamente entre 50 oC e 70 oC. Após o aquecedor 5, o óleo passa por um orifício 20 em seu caminho para o primeiro dispositivo de desgaseificação.

[0048] Um filtro muito fino 24 para remover partículas do óleo é usado em direção ao processo de contaminação final, para o uso da correspondente válvula é aberta de modo que o óleo possa fluir para dentro deste chamado circuito de rim, desviando-se de parte do óleo em torno do orifício 20. Um exemplo não-limitante de tal fluxo através do circuito de rim é de 40 l/minuto. O fluxo através do circuito de rim é muito menor do que através do orifício 20, por exemplo, somente 20 %. Após ter passado por uma válvula de retenção 30, o fluxo é conectado à corrente principal do orifício 20 novamente. A filtragem através do filtro 24 pode ser ligada e desligada, dependendo do estágio de condicionamento do óleo.

[0049] Após ter passado por uma válvula de retenção 30, o ar é introduzido no óleo por um bocal de injeção de ar 15, após o que o tamanho do tubo é reduzido, por exemplo, de tubo de 2 polegadas para de 1 polegada, a fim de criar turbulência e pressionar o ar provido dentro do óleo. A pressão de turbulência criada é liberada quando o óleo entra no primeiro dispositivo de desgaseificação 31 no fundo e flui para cima dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e em torno de um componente de obstrução 32, por exemplo, durante o fluxo ascendente. Por exemplo, o componente de obstrução 32 é um material de rede tridimensional ou um volume enchido com um material granular.

[0050] Após ter passado pelo componente de obstrução e liberado gás e vapor d’água no primeiro dispositivo de desgaseificação 31, o óleo é extraído do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e transferido para um segundo dispositivo de desgaseificação 33. Um transmissor de nível 25 é usado para verificar e controlar o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33. O óleo é então bombeado pela bomba 34 seletivamente através de um primeiro filtro de contaminação 10 ou um segundo filtro de contaminação 17, com diferentes tamanhos de poros de filtragem. Por exemplo, o óleo filtrado com um primeiro filtro grosseiro e, após um outro ciclo através do sistema, ele é filtrado com um filtro fino. Um par de válvulas de retenção 28 assegura a correta direção para o fluxo, e separadores de gás de óleo 18 liberam gás e vapor originalmente residentes no filtro nestes estágios de filtragem 10, 17. No ponto de conexão TP02, o óleo deixa o aparelho e é reciclado de volta para o reservatório de óleo 1. Por exemplo, o óleo passará pelos dispositivos de desgaseificação 31, 33 diversas vezes, tais como 7 vezes, para cada etapa de filtragem, tal como filtragem de percurso durante os primeiros 7 ciclos, filtragem fina durante 7 ciclos seguintes e 7 ciclos com filtragem ultrafina. Em cada um destes ciclos, o gás e vapor são removidos também.

[0051] Na parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e do segundo dispositivo de desgaseificação 33, um sistema de exaustão 6 é usado para liberação de gás/vapor. Esta liberação pode opcionalmente ser auxiliada por vácuo fraco, a fim de prover um fluxo apropriado. A expressão “vácuo fraco” implica em que a força do vácuo do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e do segundo dispositivo de desgaseificação 33 não é suficiente para fazer com que o óleo flua para cima, dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, para um nível no topo do componente de obstrução 32. Por exemplo, a pressão do vácuo no sistema de exaustão é entre 5 kPa e 30 kPa (0,05 e 0,3 bar) menor do que a pressão atmosférica. O fluxo para cima do óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação 31 é causado principalmente pela primeira bomba 2, que exerce pressão sobre o óleo, a pressão sendo acima da pressão atmosférica.

[0052] Ar para o enriquecimento do gás é provido no bocal de injeção de ar 15, recebendo ar de um circuito de ar através de um tubo de suprimento 35. O circuito de ar recebe ar pressurizado de um tanque de ar 11 no ponto de conexão TP03. Este ar flui através do filtro 13 e é secado em um secador 12, após o que o suprimento de ar é ramificado em três ramais com reguladores de pressão 14: um ramal superior, um ramal inferior e um ramal intermediário. O ramal superior conduz ar, através do medidor de fluxo 27 e válvula de regulação de fluxo 26, para um ponto de conexão TP04, de que ar secado pode ser liberado para o reservatório de óleo, a fim de criar uma atmosfera seca acima do óleo e para absorver umidade da superfície do óleo, antes de ser liberado através de um respiradouro do reservatório de óleo. O ramal inferior conduz a uma bomba de injeção 9, que, pela utilização de um princípio Venturi, cria o vácuo fraco no sistema de exaustão 6, antes de o ar ser liberado no ponto de conexão TP05. O ramal intermediário divide-se ainda em um tubo de suprimento de ar 35, para prover ar aquecido para o bocal de injeção de ar 15 e para o tubo de descarga de ar 36. O tubo de descarga de ar 36 é usado após condicionamento do óleo, a fim de pressionar o óleo remanescente para fora do sistema, antes da limpeza final do sistema.

[0053] Na Fig. 2, o primeiro dispositivo de desgaseificação 31, com o componente de obstrução 32, é mostrado em maior detalhe. Em um vaso 39, óleo está fluindo, como indicado pelas setas 38, por ação de bombeamento em direção à entrada 47 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, após ter sido aquecido no aquecedor 5. Do tubo de subida auxiliar 35, o ar é injetado dentro do óleo fluindo através do bocal de injeção de ar 15, após também ter sido aquecido no aquecedor 5. Vantajosamente, tal ar é introduzido como gotículas microdimensionadas através de um material sinterizado. Ar pressurizado, assim, lembra uma fina pulverização do óleo.

[0054] A jusante do bocal de injeção 15, uma região estreitada 37 é provida que conduz a uma compressão do gás dentro do óleo, antes da expansão na entrada 47, visto que o primeiro dispositivo de desgaseificação 31 tem uma seção transversal que é maior do que a seção transversal da entrada 47. No desenho, a seção transversal da entrada 47 é medida em um plano horizontal, bem como a seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação 31. Entretanto, um diferente arranjo com uma entrada 47 não arranjada no fundo pode requerer que a seção transversal seja medida em um plano diferente da horizontal. A maneira de medir não é tipicamente importante, essencial a este respeito sendo o fato de que a mudança da seção transversal conduz a uma repentina expansão.

[0055] Da entrada 47 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, óleo flui para cima no primeiro dispositivo de desgaseificação 31, como indicado pelas setas 40. Durante o fluxo para cima, o óleo passa pelo componente de obstrução 32 e é expandido na superfície do componente de obstrução 32, conduzindo à liberação do gás, indicada pelas setas 41, em direção ao topo 31A do primeiro dispositivo de desgaseificação 31. Após ter passado pela extremidade superior 32A do componente de obstrução 32, o óleo alcança e extravasa 42 e muda a direção do fluxo para baixo, como indicado pelas setas 43. Durante este fluxo para baixo, ainda algum gás é liberado e flui para cima, como indicado pelas setas 45 dirigidas para cima. O óleo flui para baixo para dentro da parte inferior 31B do primeiro dispositivo de desgaseificação 31.

[0056] Da parte inferior do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, o óleo é extraído através da saída do primeiro dispositivo de desgaseificação 44 para dentro de um tubo de saída 46. Dependendo da extração, o nível do óleo é regulado. Como indicado, o nível 46 do óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 é mantido entre a extremidade inferior 32B e a extremidade superior 32A do componente de obstrução 32. Deste tubo de saída 46, o óleo pode ser recirculado para outros ciclos de limpeza.

[0057] Um segundo dispositivo de desgaseificação 33 é usado como uma bomba de vácuo e a fim de aumentar o efeito. Este dispositivo de desgaseificação é mostrado em maiores detalhes na Fig. 3. A linha de entrada 49 é conectada ao tubo de saída 46 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31. Ela transporta o óleo que vem do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 em uma direção ascendente, através da entrada 56, contra uma placa defletora 53, que gira o fluxo de óleo para um disco de expansão cônico 52, que conduz a uma expansão do óleo durante seu fluxo, por meio do que gás adicional é liberado para o topo do segundo dispositivo de desgaseificação 32, a fim de ser capturado pelo sistema de exaustão 6. O nível 51 do óleo do segundo dispositivo de desgaseificação é mantido entre os locais de dois comutadores 50A, 50B. Em operação, o óleo é bombeado através do vaso 39 e da entrada 47 para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, através do componente de obstrução 32 e através do transbordamento 42. Por gravidade, o óleo flui para baixo, para dentro da parte inferior 31B do primeiro dispositivo de desgaseificação 31, para fora da saída 44, através do tubo de saída 46 e para dentro da linha de entrada 49 do segundo dispositivo de desgaseificação 33, para fora através do tubo de saída 54 e contra o defletor 53, disco de expansão cônica 52 abaixo e para dentro da parte inferior do segundo dispositivo de desgaseificação 33. Devido à conexão do fluxo de óleo entre a saída 44 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e a linha de entrada 49, e devido à conexão de equalização de pressão do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 com o segundo dispositivo de desgaseificação 33 pelo sistema de exaustão 6, o nível 48 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 será constante e em nível com a saída de tubo 54 da extremidade superior da linha de entrada 49. O nível de óleo do segundo dispositivo de desgaseificação 33 é mantido entre os locais de dois comutadores 50A, 50B. Se o nível elevar-se para o nível superior 50B, uma segunda bomba 34 bombeará para fora óleo do segundo dispositivo de desgaseificação 33 em uma velocidade que mantém o nível de óleo embaixo do comutador superior 50B.

[0058] A fim de extrair gás e vapor eficientemente, é uma vantagem criar vácuo na parte superior 31A do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e segundo dispositivo de desgaseificação 33, visto que o vácuo auxilia na extração do gás. Entretanto, se o aparelho for usado em áreas que são classificadas como tendo atmosferas explosivas, chamadas áreas classificadas ATEX, por exemplo, em torno de tanques de petróleo, bombas de vácuo acionadas por motor normais não são permitidas, porém equipamento especial é requerido. Por esta razão, uma bomba 9, construída de acordo com princípios de Venturi, é vantajosa. Por outro lado, tais bombas tipicamente somente têm uma baixa taxa de fluxo, razão por que não é utilizável para criar grande queda de pressão rápida e eficientemente em grandes tanques. O primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e o segundo dispositivo de desgaseificação 33, entretanto, têm volumes de gás relativamente grandes, por exemplo, da ordem de 50 - 150 litros.

[0059] A fim de resolver este problema, o seguinte método é usado. Como uma primeira etapa, óleo é bombeado pela primeira bomba 2 em uma primeira taxa de fluxo, através do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e para dentro do segundo dispositivo de desgaseificação 33; e a extração de óleo do segundo dispositivo de desgaseificação 33, através da saída de tubo 54, pela segunda bomba 34, é mantida em uma segunda taxa de fluxo, que é menor do que a primeira taxa de fluxo, a fim de elevar o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33. Com respeito à combinação do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e do segundo dispositivo de desgaseificação 33, mais óleo é bombeado para dentro da combinação 31, 33 do que para fora da combinação 31, 33 neste estágio. Durante a elevação do nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33, o volume desgaseificado acima do óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33 diminui, comprimindo gás e vapor para fora do segundo dispositivo de desgaseificação 33, para dentro do sistema de exaustão 6, além da válvula 7b, para liberação através da válvula de retenção 55. Uma vez o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33 alcance o comutador superior 50A, as taxas de fluxo para dentro e para fora da combinação 31, 33 são deslocadas, de modo que a taxa de fluxo para fora do segundo dispositivo de desgaseificação 33 pela segunda bomba 34 é mais elevado do que a taxa de fluxo para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 pela primeira bomba 2. Por exemplo, a taxa de fluxo pela segunda bomba 34 é aumentada ou a taxa de fluxo pela primeira bomba 2 é diminuída ou interrompida ou uma combinação delas. Embora a taxa de fluxo para fora da combinação 31, 33 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e do segundo dispositivo de desgaseificação 33 seja maior do que o influxo de óleo, o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33 cai, aumentando o volume de gás acima do óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33. Devido a este aumento deste volume de gás, a pressão cairá porque a válvula de retenção 55 evita a refluxo de gás. Durante a operação de abaixar o nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 33, as duas válvulas 7a, 7b do sistema de exaustão 6 são abertas. Assim, a redução de pressão no segundo dispositivo de desgaseificação 33 é transferida para uma igualmente redução de pressão no primeiro dispositivo de desgaseificação 31, sem mudar o nível de óleo 48 no primeiro dispositivo de desgaseificação 31. Uma vez o nível de óleo alcance o nível do comutador inferior 50B, o procedimento é invertido novamente e ciclo repetido por numerosas vezes.

[0060] A queda de pressão na combinação 31, 33 auxilia em extrair gás e vapor do óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e no segundo dispositivo de desgaseificação 33, sem o uso de qualquer bomba de vácuo externa. Devido à válvula de retenção 55 meramente comutar entre o nível de óleo superior e inferior, no segundo dispositivo de desgaseificação 33, é criado um vácuo que auxilia em extrair gás e vapor do óleo. Isto é especialmente assim, se a adição de gás através do bocal de injeção 15 for interrompida e possivelmente mesmo o fluxo de óleo para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 é também interrompido, até o nível de óleo do segundo dispositivo de desgaseificação 33 ser elevado novamente. Entretanto, pode ser preferido mudar meramente as taxas de fluxo da primeira bomba 2 e da segunda bomba 34, de modo que, em alternação, a primeira bomba mude entre ter uma taxa de fluxo mais elevada e uma mais baixa, relativamente à segunda bomba. Assim, há um contínuo fluxo através dos dois dispositivos de desgaseificação 31, 33, entretanto, o fluxo é diferenciado, de modo que o nível de óleo 51 do segundo dispositivo de desgaseificação 33 eleva-se e cai em alternação.

[0061] Mesmo a bomba de vácuo 9 poderia ser evitada e o gás liberado através da válvula de retenção 55 para a atmosfera. Entretanto, a bomba 9 pode ser usada a fim de conduzir o gás e vapor do primeiro dispositivo de desgaseificação e do segundo dispositivo de desgaseificação para longe de uma área ATEX.

[0062] Por exemplo, o volume de gás acima do óleo é de 100 litros no segundo dispositivo de desgaseificação 33, quando o óleo está mais baixo e um volume de 50 litros quando o óleo está mais elevado. No primeiro dispositivo de desgaseificação, este volume é constante em 50 litros para ambas as válvulas 7a, 7b estando abertas e porque o nível de óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação 31 é definido pela extremidade superior da linha de entrada 49 do segundo dispositivo de desgaseificação 33. Assim, a mudança total de volume ao diminuir o óleo do nível mais superior, no comutador 50A, para o nível mais inferior, no comutador 50b, é de 50 litros quando comparado com o volume de gás máximo total de 150 litros (50 litros no primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e 100 litros no segundo dispositivo de desgaseificação 33), produzindo um vácuo obtenível de até 33%, assim, cerca de 33 kPa (0,33 bar) abaixo da pressão atmosférica. A redução de pressão finalmente obtida na prática, entretanto, depende de quão rápido o gás e vapor são liberados do óleo durante a mudança de nível no segundo dispositivo de desgaseificação 33. Uma rápida liberação de gás do óleo durante criação de vácuo, abaixando-se o nível de óleo, evitaria que o vácuo caísse tanto - que é realmente o objetivo da invenção, visto que desgaseificação do óleo é o objetivo.

[0063] Deve ser salientado que um pré-requisito para este procedimento é o bombeamento diferencial, com uma primeira bomba 2 bombeando óleo para dentro da combinação 31, 33 do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 e do segundo dispositivo de desgaseificação 31, e uma segunda bomba 34 bombeando óleo para fora do segundo dispositivo de desgaseificação 33. Isto implica em que um aparelho como descrito em US6393367 não pode ser usado devido à falta da primeira bomba, que está bombeando óleo para o sistema; em vez disso, o sistema da US6393367 é baseado em vácuo para puxar o óleo para dentro do sistema, requerendo uma poderosa bomba de vácuo.

Aspectos da Invenção

[0064] A seguir, mais invenções atendendo ao objetivo são apresentadas na forma de aspectos. Estes aspectos podem ser combinados com uma ou mais das várias modalidades descritas acima.

[0065] Aspecto 1. Um método para separar água de óleo, o método compreendendo: - introduzir óleo que contém água em um vaso (39) que é conectado em fluxo de fluido a uma entrada (47) de um primeiro dispositivo de desgaseificação (31); fazendo com que o óleo fluxa do vaso (39) através da entrada (47) para o primeiro dispositivo de desgaseificação (31), em que a seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) é maior do que a seção transversal da entrada (47); em que o primeiro dispositivo de desgaseificação (31) contém um componente de obstrução (32) e o método compreende fazer com que o óleo passe pelo componente de obstrução (32), por exemplo, em uma direção para cima e, desse modo, dispersando o óleo em torno do componente de obstrução (32), de modo que a área de superfície do óleo seja aumentada; - introduzir gás dentro do óleo, para formar bolhas de gás elevando-se através do óleo durante fluxo ascendente (40) do óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação (31), enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor de água que, junto com o gás das bolhas, são liberados (41) para a parte superior (31A) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e deixam o primeiro dispositivo de desgaseificação em um sistema de exaustão (6).

[0066] Aspecto 2. Um método de acordo com o aspecto 1, em que o método compreende introduzir o gás dentro do óleo para enriquecer com gás o óleo, enquanto o óleo flui (38) no vaso (39) em direção à entrada (47).

[0067] Aspecto 3. Um método de acordo com o aspecto 2, em que o método compreende passar o gás enriquecido através de uma região estreitada (37) antes de o óleo enriquecido com gás entrar no primeiro dispositivo de desgaseificação (31), por exemplo, uma região estreitada (37) do vaso a montante da entrada (47); ou a região estreitada é provida pela entrada tendo uma menor seção transversal do que o vaso.

[0068] Aspecto 4. Um método de acordo com qualquer aspecto precedente, em que o óleo e o gás são pressurizados acima da pressão atmosférica.

[0069] Aspecto 5. Um método de acordo com o aspecto 4, em que a pressão do óleo no vaso (39) é pelo menos de 50 kPa/ man. (0,5 Barg).

[0070] Aspecto 6. Um método de acordo com o aspecto 4 ou 5, em que a pressão do óleo é suficientemente elevada para pressionar o óleo através do vaso (39) e para cima no primeiro dispositivo de desgaseificação (31), além do componente de obstrução (32).

[0071] Aspecto 7. Um método de acordo com qualquer um dos aspectos 4 - 6, em que o método compreende bombear o óleo através do vaso (39) e através da entrada (47) para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e pela bomba (2), criando pressão no óleo acima da pressão atmosférica, comprimindo o óleo para cima através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) para passar pelo componente de obstrução (32) em uma direção para cima.

[0072] Aspecto 8. Um método de acordo com qualquer um dos aspectos 4 - 7, em que o método compreende submeter a parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) a um vácuo para extrair gases evaporados do primeiro dispositivo de desgaseificação, o vácuo sendo menor do que o necessário para puxar o óleo para cima através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31).

[0073] Aspecto 9. Um método de acordo com qualquer aspecto precedente, em que o método compreende, após o óleo passar pelo componente de obstrução (32) em uma direção ascendente, extrair o óleo de um transbordamento (42) arranjado acima de uma extremidade inferior (32B) do componente de obstrução (32).

[0074] Aspecto 10. Um método de acordo com qualquer aspecto precedente, em que o método compreende aquecer o gás acima da temperatura do óleo, antes de introduzir o gás dentro do óleo.

[0075] Aspecto 11. Um aparelho para um método de acordo com qualquer aspecto precedentes, o sistema compreendendo: - um vaso (39) para transporte (38) de óleo através do vaso; - um suprimento de gás (15) provido no vaso (39) para adicionar gás ao óleo; - um primeiro dispositivo de desgaseificação (31) com um fluxo de fluido de entrada (47) conectado ao vaso (39), para receber óleo enriquecido com gás do vaso (39) e com uma saída (44) para extração de óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação (31); - uma exaustão (6) conectada à parte superior (31A) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31); - um componente de obstrução (32) no primeiro dispositivo de desgaseificação (31), o componente de obstrução (32) configurado para aumentar a área de superfície do óleo dispersando o óleo em torno do componente de obstrução (32), quando o óleo está passando pelo componente de obstrução em um fluxo (40) através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31), o componente de obstrução (32) compreendendo uma extremidade superior (32A) e uma extremidade inferior (32B); em que a entrada (47) é provida abaixo da extremidade superior (32A) do componente de obstrução (32) para fluxo do óleo da entrada (47) e passar pelo menos parte do componente de obstrução (32) durante o fluxo em uma direção para cima (40) através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31).

[0076] Aspecto 12. Um aparelho de acordo com o aspecto 11, em que o vaso (39) é conectado em fluxo de fluido a uma primeira bomba (2) arranjada a montante da entrada (47), a bomba (2) sendo configurada para bombear óleo para dentro do vaso (39) em direção à entrada (47) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) em uma pressão acima da pressão atmosférica.

[0077] Aspecto 13. Um aparelho de acordo com o aspecto 11 ou 12, em que o vaso (39) é conectado ao lado a jusante (TP01) de um reservatório de óleo (1), para receber óleo do reservatório de óleo (1); e em que o lado a montante (TP02) do reservatório de óleo é conectado à saída (44) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31), para receber óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação (31); em que o vaso (39), o primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e o reservatório de óleo (1) da conexão de fluxo de fluido são parte de um circuito de óleo para fluxo repetido do óleo do reservatório (1) através da bomba (2) e do vaso (39), através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e do componente de obstrução (32), e de volta para o reservatório de óleo (1).

[0078] Aspecto 14. Um aparelho de acordo com qualquer um dos aspectos 11-13, em que um transbordamento (42) é provido acima da extremidade inferior (32B) do componente de obstrução (32), para receber óleo após ter passado por pelo menos parte do componente de obstrução (32) em um fluxo ascendente (40), o transbordamento (42) sendo conectado em fluxo de fluido à saída (44) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31).

[0079] Aspecto 15. Um aparelho de acordo com qualquer um dos aspectos 11 - 14, em que a entrada (47) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) é provida abaixo da extremidade superior (32A) do componente de obstrução (32).

[0080] Aspecto 16. Um aparelho de acordo com qualquer um dos aspectos 11 - 15, em que o suprimento de gás (15) é provido em uma primeira posição no caso (39), em que o vaso (39) tem um primeiro cruzamento, em que - o vaso (39) tem um estreitamento (37) com uma segunda seção transversal, menor do que a primeira seção transversal, a jusante da primeira seção transversal, - ou a primeira seção transversal é maior do que a seção transversal da entrada (47), - ou ambos. LISTA NUMÉRICA 1 reservatório de óleo 2 bomba e motor elétrico, por exemplo ATEX aprovados 3 válvula esférica 4 fluxímetro, por exemplo 0 - 300 l/min 5 aquecedor elétrico, por exemplo ATEX aprovado 6 sistema de desidratação e desgaseificação 7 separador de óleo-gás 8 válvula de respiração de gás atmosférico 9 gerador de vácuo 10 filtro de contaminação 11 compressor de ar, por exemplo, com fluxo de mais do que 100 l/min 12 secador de ar 13 suprimento de ar com filtro e separador 14 regulador de pressão do ar 15 bocal de injeção de ar 16 amostra de ar e purga de ar 17 filtro de contaminação de óleo 18 separador de óleo-gás 19 reservatório de óleo de purga de ar 20 orifício, por exemplo, com um diâmetro de 25 mm 22 válvula de controle pneumática 23 separador de óleo 24 filtro, por exemplo, 1 micro, 40 l/min 25 transmissor de nível 26 válvula de regulação de fluxo 27 fluxímetro 28 válvula de retenção, por exemplo, 50 kPa (0,5 bar), min 200 l/min 29 válvula eletricamente controlada 30 válvula de retenção, por exemplo, 50 kPa (0,5 bar), min 40 l/min 31 primeiro dispositivo de desgaseificação 31A parte superior do primeiro dispositivo de desgaseificação 31B parte inferior do primeiro dispositivo de desgaseificação 32 componente de obstrução 32A extremidade superior do componente de obstrução 32B extremidade inferior do componente de obstrução 33 segundo dispositivo de desgaseificação 34 bomba 35 tubo de suprimento de ar 36 tubo de descarga de ar 37 região de estreitamento do vaso 39 38 fluxo de óleo dentro do vaso 39 39 vaso 40 fluxo de óleo da entrada para cima em direção ao componente de obstrução 41 fluxo de gás para cima em direção ao sistema de exaustão 6 42 transbordamento 43 fluxo de óleo para baixo do transbordamento 42 44 saída do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 45 fluxo de ar para cima 46 tubo de saída do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 47 entrada do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 48 nível de óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 49 linha de entrada para o segundo dispositivo de desgaseificação 50A comutador do nível de óleo superior 50B comutador de nível de óleo inferior 51 nível de óleo no segundo dispositivo de desgaseificação 52 disco de expansão cônica 53 placa defletora 54 saída de tubo da linha de entrada 49 55 válvula de retenção para exaustão de gás do primeiro dispositivo de desgaseificação 31 56 entrada do segundo dispositivo de desgaseificação (33)

Claims

1. Método para separar água de óleo, o método compreendendo: - introduzir óleo que contém água em um dispositivo de desgaseificação (31, 33), cujo dispositivo de desgaseificação (31, 33) contém um volume superior (31A, 33A) enchido com gás e um volume inferior (33B) enchido com óleo até um nível de óleo (51); e, - introduzir gás no óleo, para formar bolhas de gás elevando-se através do óleo no dispositivo de desgaseificação (31, 33), enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás das bolhas, são liberadas para o volume superior (31A, 33A) para descarga do dispositivo de desgaseificação (31, 33) através de um sistema de exaustão (6) conectado ao volume superior (31A, 33A), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desgaseificação (31, 33) compreende um primeiro (31) e um segundo (33) dispositivo de desgaseificação, cada um tendo um volume inferior (31B, 33B) contendo óleo e sendo mutuamente conectados em fluxo de fluido e cada um tendo um volume superior (31A, 33A) contendo gás e sendo mutuamente conectados em fluxo de fluido e conectados ao sistema de exaustão (6); cujo método compreende ainda: - elevar o nível de óleo (51) no segundo dispositivo de desgaseificação (33) de um nível inferior predeterminado (50B) para um nível superior predeterminado (50A) pela adição de óleo, que diminui o volume superior (31A, 33A) para o gás e comprime gás do volume superior (31A, 33A) para fora do volume superior (31A, 33A) através do sistema de exaustão (6); - evitar refluxo de gás do sistema de exaustão (6) para o volume superior (31A, 33A); - quando o nível de óleo alcançar o nível superior predeterminado (50A), aumentar o volume superior (31A, 33A) abaixando o nível de óleo (51) no segundo dispositivo de desgaseificação para o nível predeterminado inferior (50B) e, desse modo, puxar gás do volume superior (31A) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) para o volume superior (33A) do segundo dispositivo de desgaseificação (33) e forçar o gás nos volumes superiores (31A, 33A) dos primeiro e segundo dispositivos de desgaseificação (31, 33) para expandir-se e, desse modo, diminuir a pressão do gás; e, - utilizar a pressão de gás diminuída para extração adicional das bolhas de gás e água do óleo dos primeiro e segundo dispositivos de desgaseificação (31, 33).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende introduzir gás dentro do óleo, para formar bolhas de gás, durante a elevação do nível de óleo (51), porém interromper a introdução de gás dentro do óleo durante a diminuição do nível de óleo (51).

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir óleo que contém água em um vaso (39), que é conectado em fluxo de fluido a uma entrada (47) de um primeiro dispositivo de desgaseificação (31); e, fazer com que o óleo flua do vaso (39) através da entrada (47) para o primeiro dispositivo de desgaseificação (31), onde o óleo é bombeado por uma primeira bomba (2) através do vaso (39) a uma pressão do óleo dentro do vaso (39) de pelo menos 50 kPa/man. (0,5 Barg) e bombeado para dentro do dispositivo de desgaseificação (31).

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende pressurizar gás acima da pressão do óleo antes da introdução do gás no óleo para formar bolhas de gás.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, com uma primeira bomba (2), bombear óleo para dentro do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e, com uma segunda bomba (34), extrair o óleo do segundo dispositivo de desgaseificação (33) para, desse modo, provocar um transporte linear de óleo da primeira bomba (2) para o primeiro dispositivo de desgaseificação (31), do primeiro (31) para o segundo (33) dispositivo de desgaseificação e do segundo dispositivo de desgaseificação (33) para a segunda bomba (34).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a elevação e o abaixamento do nível do óleo, para criar redução de pressão, são realizados no segundo dispositivo de desgaseificação (33) somente.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que compreende fazer com que o óleo flua da segunda bomba (34) para a primeira bomba (2) e, desse modo, recircular o óleo por numerosas vezes através do dispositivo de desgaseificação (31, 33); e, durante a recirculação, repetidamente elevar e abaixar o nível de óleo (51) entre o nível superior (50A) e o nível inferior (50B) em alternação.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende provocar um fluxo contínuo de óleo através do dispositivo de desgaseificação (31, 33) e diferencialmente ajustar a velocidade do fluxo da primeira bomba (2) e da segunda bomba (34) em alternação, de modo que a taxa de fluxo da segunda bomba (34) seja repetidamente deslocada de mais alta para mais baixa do que da primeira bomba (2), o deslocamento sendo provocado pelo nível de óleo (51) alcançando o nível inferior (50B) e o nível superior (50A), respectivamente.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desgaseificação (31, 33) contém um componente de obstrução (32, 52) no mesmo e o método compreende fazer com que o óleo passe em pelo menos parte do componente de obstrução (32, 52), durante o fluxo em uma direção ascendente (40) e, desse modo, espalhe o óleo em torno da pelo menos parte do componente de obstrução (32, 52), de modo que a área de superfície do óleo seja aumentada.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir óleo que contém água em um vaso (39), que é conectado em fluxo de fluido a uma entrada (47) de um primeiro dispositivo de desgaseificação (31); fazer com que o óleo flua do vaso (39) através da entrada (47) para o primeiro dispositivo de desgaseificação (31), em que a seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) imediatamente a jusante da entrada (47) é maior do que a seção transversal da entrada (47); e, introduzir gás no óleo para formar bolhas de gás no vaso a montante da entrada (47).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende, após introduzir gás no óleo, passar o óleo enriquecido por gás através de uma região de estreitamento (37), onde a seção transversal do fluxo é reduzida, antes de o óleo enriquecido por gás entrar no primeiro dispositivo de desgaseificação (31).

12. Aparelho para um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende: - um primeiro (31) e um segundo (33) dispositivo de desgaseificação, cada um tendo um volume inferior (31B, 33B) contendo óleo e ambos sendo mutuamente conectados em fluxo de fluido e cada um tendo um volume superior (31A, 33A) contendo gás e sendo ambos mutuamente conectados em fluxo de fluido; - um sistema de exaustão (6) conectado ao volume superior (31A, 33A) e compreendendo um mecanismo de uma direção (55) para transporte de gás somente em uma direção, a tal uma direção sendo afastada do dispositivo de desgaseificação (31, 33); - uma primeira bomba (2) para introduzir óleo no primeiro dispositivo de desgaseificação (31) e uma segunda bomba (34) para extrair óleo do segundo dispositivo de desgaseificação (33) para, desse modo, provocar um transporte linear de óleo da primeira bomba (2) para o primeiro dispositivo de desgaseificação (31), do primeiro (31) para o segundo (33) dispositivo de desgaseificação, e do segundo dispositivo de desgaseificação (33) para a segunda bomba (34); - um comutador superior (50A) e um comutador inferior (50B) no segundo dispositivo de desgaseificação (33) para sensorear um nível de óleo superior e inferior, respectivamente, no segundo dispositivo de desgaseificação (33), onde o comutador superior (50A) e a inferior (50B) são funcionalmente conectadas a um meio de ajuste de nível, com o meio de ajuste de nível também sendo funcionalmente conectado à primeira bomba (2) e à segunda bomba (34) e programado para elevar e abaixar o nível de óleo entre os dois comutadores (50A e 50B) em alternação, diferencialmente ajustando a taxa de fluxo da primeira (2) e da segunda (34) bombas; e, - um suprimento de gás para introduzir gás no óleo para formar bolhas de gás elevando-se através do óleo no dispositivo de desgaseificação (31, 33), enquanto as bolhas de gás estão absorvendo vapor d’água que, junto com o gás das bolhas, é liberado para o volume superior (31A, 33A) para descarga do dispositivo de desgaseificação (31, 33) através do sistema de exaustão (6).

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os volumes inferiores (31A, 33A) do primeiro (31) e do segundo (33) dispositivos de desgaseificação são mutuamente conectados por um tubo de óleo (46, 49), cujo tubo de óleo (46, 49) tem uma saída de tubo (54) acima do nível de óleo superior (50A) do segundo dispositivo de desgaseificação (33), a saída de tubo (54) sendo em nível com o nível de óleo do primeiro dispositivo de desgaseificação (31).

14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um vaso (39) conectado em fluxo de fluido com uma primeira bomba (2) para transporte (38) do óleo para uma entrada (47) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31), onde a seção transversal do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) é maior do que a seção transversal da entrada (47); um suprimento de gás (15) provido no vaso (39) para adicionar gás ao óleo para criar bolhas de gás no óleo, onde a bomba (2) é configurada para bombear óleo para dentro do vaso (39) em direção à entrada (47) do primeiro dispositivo de desgaseificação (31) em uma pressão acima da pressão atmosférica.

15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o suprimento de gás (15) é provido em uma primeira posição dentro do vaso (39), em que o vaso (39) tem uma primeira seção transversal, em que: - ou o vaso (39) tem um estreitamento (37) com uma segunda seção transversal menor do que a primeira seção transversal, a jusante da primeira seção transversal, - ou a primeira seção transversal é maior do que a seção transversal da entrada (47), - ou ambos.

16. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que um componente de obstrução (32) é provido no primeiro dispositivo de desgaseificação (31); o componente de obstrução (32) sendo configurado para aumentar a área de superfície do óleo, dispersando o óleo em torno do componente de obstrução (32), quando o óleo está passando pelo componente de obstrução em um fluxo (40) através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31); o componente de obstrução (32) compreendendo uma extremidade superior (32A) e uma extremidade inferior (32B), em que a entrada (47) é provida embaixo da extremidade superior (32A) do componente de obstrução (32) para fluxo do óleo da entrada (47) e além pelo menos de parte do componente de obstrução (32), durante o fluxo em uma direção para cima (40) através do primeiro dispositivo de desgaseificação (31).