CA1114195A - Dispositif pour suivre les variations de la composition d'un melange liquide heterogene en ecoulement - Google Patents
Dispositif pour suivre les variations de la composition d'un melange liquide heterogene en ecoulementInfo
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Abstract
L'invention est relative à un dispositif pour suivre les variations de la composition d'un mélange hétérogène en écoulement comprenant au moins deux phases liquides incomplètement miscibles. Le dispositif comporte un organe de prélèvement d'une quantité déterminée ajustable du mélange en écoulement, un organe de séparation d'une au moins des phases liquides, relié à cet organe de prélèvement, un organe de mesure de la quantité de phase liquide, ainsi séparée, et un organe d'affichage de la mesure de cette quantité et de la quantité correspondante de mélange prélevée, l'organe d'affichage étant relié à la fois à l'organe de prélèvement, et à l'organe de mesure. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un organe de prélèvement à débit variable, un organe de séparation fonctionnant en continu et des moyens de recyclage de l'une au moins des phases à sa sortie de l'organe de séparation. Ces moyens de recyclage sont reliés, d'une part, à l'entrée de l'organe de séparation et, d'autre part, à l'écoulement du mélange en aval du point où l'organe de prélèvement est relié à cet écoulement. '` '`'
Description
~ u cours de la manipulation de mélanges hétérogènes constitués essen-tiellcment de différentes phases liquides incomplètement miscibles, il est sou-vent important de conna~tre précisément la teneur du mélange en chacune des phases. De plus, lorsque ces mélanges circulent à gros débit dans des conduites,il est souvent important de suivre de manière continue l'évolution de cette teneur. ~ ~
.~.
Ainsi, par exemple, au cours du déchargement ou du chargement d'un navire pétrolier, d'un bac de stockage..., il est important de connaitre la teneur en eau insoluble dans le pétrole brut ou dans le produit valorisable en écoulement Or, il n'existe pas actuellement d'appareil permettant de faire cette mesure en continu de facon précise et fiable. En ce qui concerne, par exemple, ;~
la teneur en "eau + sédiments" dans un pétrole ~rut, la nor~c en vigueur recom-mande de prélever un seul échantillon de loo cm3 pour l'ensemble de la cargaison, et d'en faire l'analyse par centrifugation.
Ceci ne peut donner qu'une image extrêmement impréc-se, voire alea-toire)de la composition réelle de l'ensemble de la cargaison, puisque, en raisonde la différence de densité entre les phases, cette cargaison est loin d'~tre homogane. Il est en particulier possible de faire des prélèvements ne contenant presque pas d'eau quand on soutire les couches supérieures d'un produit plus léger que l'eau, ou, inversement, de ne récolter que de l'eau quand on soutire la couche inférieure.
Il existe dé~à des appareils qui permettent de doser l'eau dans un milieu, mais ces appareils ne permettent pas, soit de déterminer la teneur du milieu en eau libre (cas des appareils de mesure de la conductivité ~lectri-que)lsoit de faire cette détermination de manière précise en continu (cas des appareils de distillation~.
.
Les microsondes mesurant la permittivité effective du mélange hété-rogane sont difficilement utilisables lorsque le mélange est un pétrole brut, en raison de la viscosité de celui-ci. Par ailleurs, une goutte d'eau ou de pétrole se bloquant sur la microsonde risque de fausser toutes les mesures Pour remédicr ~ ces inconvénients, un appareil ~chantillonneur-ana-lyseur a été mis au point, selon l'invention, permettant deprélever des échantillons répartis selon :Le temps, ou selon le débit du produit à analyser, et de faire par centrifugation continue la séparation et l'analyse des échantlllons récoltés.
Cet appareil, fidèle et précis, permet de déterminer, éventuellement en fonction du temps, ou du débit déchargé, la teneur en liquide insoluble et en solide contenus dans le produit à analyser.
Le dispositif selon l'invention permet de suivre les variations de la composition d'un mélange hétérogene en écoulement comprenant au moins deux phases liquides incomple-tement miscibles. Ce dispositif comporte:
a) des moyens de prélèvement d'une quantité déter-minée ajustable du mélange en écoulement;
b) des moyens de mesure de ladite quantité;
c) des moyens de séparation d'une au moins des phases liquides, reliés aux moyens de prelevement;
d) des moyens de mesure de la quantité de phase liquide ainsi séparée, et, e) des moyens d'affichage de la mesure de cette quantité et de la quantité de mélange prélevée, les moyens d'affichage étant relié a la fois aux moyens de prélevement et aux moyens de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage de l'une au moins des phases a sa sortie des moyens de séparation, ces moyens de recyclage étant reliés, d'une part, aux moyens de séparation et, d'autre part, a l'écoulement du mélange en `
aval du point où les moyens de prélevement sont reliés a cet écoulement.
L'invention est illustrée par les figures annexées où:
- La figure 1 illustre de façon schématique un dis-positif selon llinvention, .~ 2 - La figure 2 repré~ente schématiquement la centrifugeuse, - La figure 3 est un schéma d'un exemple de réali-sation d'un système échantillonneurj et - La figure 4 représente un autre mode de réalisa-tion du dispositif selon l'invention. I
Selon 1~ schéma de la flgure 1, le dispositif est constitué par la combinaison de plusicurs éléments comprenant une centrifugeuse 1 qui permet la séparation en continu entre une phase,dite lourde, par exemple "eau ~
sédiments" et unc autre phase insoluble~ dite légère, de densité inférieure, par exemple du p~trole brut.
Cette centrifugeuse est alimentée par la conduite 2 reliée à un appareil échantillonneur automatique 3 qui prélève des échantillons par exem-ple ~ partir d'un conduit 4 balayé en permanence par le courant principal dont i le sens d'écoulement est indiqué par des flèches, ou une fraction de ce cou-rant principal. Le volume de chacun des échantillons pr~levé par l'échantillon-neur 3 est fixe pendant toute la durée de l'échantillonnage, mais peut être modifi~ selon les besoins, par exemple de 1 cm3 a 1 000 cm3~ mais de préf~rence de 10 cm à 300 cm .
Les échantillons peuvent atre prélevés ~ des intervalles de temps qui sont, soit constants~à partir de un échantillon toutes les secondes, sans limitation supérieure, soit variables en fonction du débit du courant principal,mesuré par ailleurs. Cette seconde possibilité permet, lorsque le débit du flux principal évolue, de prélever systématiquement un échantillon, dès qu'un volume déterminé, qu'on peut choisir, est pass~ dans la conduite principale.
A chaque prélèvement d'une quantit~ déterminée de melange, l'échan- -tillonneur 3 envoie une impulsion ~ une première borne d'un appareil dlenre- ~-gistrement R, ce qui provoque par exemple le d~roulement d'une certaine lon-gueur de la bande de papier d'enregistrement de l'appareil R. La longueur de ; ~ papier déroulée est ainsi proportionnelle à la quantité de mélange échantil-lonn~e. Ce signal Sl actionne également un circuit 5 de commande d'une élec- -trovanne 6 qui s'ouvre alors en laissant s'écouler le volume prélevé par l'é-chantillonneur 3 vers la conduite 2 reliée à 1~ centrifugeuse 1.
Plus généralement, liappareil R peut être constitué par tout organe -~ d'affichage ou d'enregistrement de la quantité de mélange prélevée.
Avant d'être introduit dans la centrifugeuse 1, le débit de sortie de l'échantillonneur reçoit l'appoint d'un débit de recyclage dont on parlera ci-dessous.
.
,- , : ~ ;, , . , ::
CCB deux débits alimentent la centrifugeuse l qui réalise, par ccn-trifugation ~ forte accélération de gravité, la s~paration entre les phases insolubles. Dans l'exemple de l'analyse d'un pétrole brut contenant de l'eau, la phase lourde PL, constituée par l'eau)va à la périphérie de la chambre en rotation à grande vitess~, alors que la phase lég~re Pl9 constitu~e par le p~trole brut, reste plus au cen~re. Il est alors possible de recueillir sépa-r~ment la phase lourde dans le récipient 7.
Ce réc~pient comporte par exemple à sa base une membrane 8 reliée par un systeme de tiges articulées au curseur d'un potentiometre 0 qui mesure sous forme d'un signal S2 la pression s'exerçant sur la membrane 8, proportionnelle à la quantité d'eau recueill;e. Le signal S2 est transmis à
l'enregistreur qui enregistre ainsi cet~e quanti-~ d'eau en fonction de la - quantit~ totale de mélange qui a traversé l'échantillonneur, cette derniere quantité étant représentée par le signal Sl. Ceci permet, par exemple, de connàitre à chaquc instant9 et en particulier à la fin de l'opération de dé-chargement 7 la teneur moyenne en phase lourde dans le mélange. Ceci permet également, en suivant la pente ~ S2 de la courbe réprésentant la quantit~ de Q Sl , phase lourde en fonction de la quantité de pétrole brut échantillonné, de suivre l'~volution de la teneur en phase lourde dans le mélange.
Dans un mode de réalisation , le signal S2 est intro~uit dans un circuit électronique de derivation produisant un signal S39 proportionnel au rapport ~ S2 / ~ S1. Ce signal S3 peut alors être enregistré en fonction de S1, soit en continu, soit de façon intermittente. Le signal S3 peut ev~ntuellement commander une alarme lorsque la valeur du rapport ~ S2 / ~ S1 dépasse une valeur limite choisie.
La figure 4 illustre un mode de réalisation permettant d'enregistrer non seulement le signal S2 (représentant la quantite d'eau) en fonction du signal S1 (quantité totale de melange), mais egalement les variations du rapport l!~ s ~ s2 en fonction de la quantite de petrole brut échantillonne.
. .
Des conducteurs 26 et 27 reliés respectivement à l'échantillonneur 3 délivrant le signal Sj et au potentiomètre délivrant le signal S2, sont connec~
tés à des circuits de dérivation à travers des filtres (filtres 28 et 29, circuits de dérivation 30 et 31~. Les circuits de dérivation 30 et 31 sont, à leur tour, connectés à un circuit diviseur 34, par l'intermédiaire des conducteurs 32 et 33respectivement. Le circuit diviseur 34 délivre un signal proportionnel au rapport S,~, ~ S~ ce signal étant appliqué par le conducteur 35 à une première borne d'entrée d'un organe d'affichage ou d'enregistrement R'. Cet organe recoit le signal Sl sur une seconde borne d'entrée connectée par le conclucteur 36 à la sortie du filtre 28.
Un organe d'affichage oud'enregistrement R, identique à celui de la figure 1 recoit les signaux Sl et S2 en étant connecté aux bornes de sortie des filtres 28 et 29 par l'intermédiaire des conducteurs 37 et 38 respectivement.
~'.
Le circuit diviseur 34 pourra être connecté à un circuit d'alarme (non représenté) délivrant un signal sonore ou/et lumineu~ lorsque la valeur du rapport ~ S2 / ~ Sl dépasse une valeur limite choisie.
On pourra également utiliser un dispositif d'alarme détectant di-rectement le passage d'eau pratiquement pure dans la conduite 2 ou dans la con-duite de prelèveme~t reliant l'echantillonneur 3 au conduit 4.
La phase ~égère, qui est le pétrole brut dans l'exemple d'un mélange pétrole brut-eau, sort également de la centrifugeuse et, après un stockage provisoire en 9 est renvoyée sous pression par la pompe 10, d'une part en recy-clage par les conduites ll et 12 à l'entrée de la centrifugeuse 1, d'autre part,par la conduite 13, vers la tuyauterie 4 en aval du point où l'échantillonnage a été fait.
Le recyclage partiel de la phase légère par les conduites ll et 12 -présente l'avantage d'atténuer les irr~gularités de débit liées au caract~re discontinu des prélevements effectués par l'~chantillonneur 3.
. .
f~
Ce modc de réalisation améliore par ailleurs la qualité de la s~pa-- ration et présente cn dutre l'avantsge d'att~nuer les variations du temps de sé~our du mélange dans la centrifugeuse Il ast bien évident que, si, pour plus dc clarte, la description a :
ét~ faite en l'illustrant par l'exemple précis de la determination de la teneur en eau libre dans un pétrole brut, l'appareillage d~crit pourrait tout aussi bien être utilisé dans le cas où on souhaiterait enregistrer en continu la ~aleur de la teneu~ en phase légère, comme, par exemple, la teneur en huile d'une émulsion d'huile dans l'eau Il suffirait à cet effet de recueillir dans le récipient 7 la phase légère et inversement d'envoyer la phase lourde dans la ; capacité de stockage provisoire 9 D'une façon genérale, le recyclage décrit ci-dessus pourrait s'a~- ~
pliquer selon les besoins à l'une ou l'autre des phases séparees dans la cen- ::
trifugeuse 1.
Si, en plus des phases liquides, on trouve dans le mélange hétérogène analyser`une phase solide dispersée, il est également possible d'en tenir compte. .
.~
Cette phase solide aura, en général, sous sa forme compactée, une :~
densité supérieure à celle de la phase lourde I'L, et va par conséquent se ~laquer contre la paroi du bol de la centrifu~euse 1. Selon la quan~ité de solide pré
sente, il sera possible soit de décharger ce solide de te~ps en temns, en cours d'opération, et sans arrêter la rotatian de la centrifugeuse 1, grâce à des nppareils spécialement adaptés à cette fonction, soit, si les quantités de solides recueillies sont faibles par rapport à la taille du bol de la centrifu-gcuse, de récolter la totalité du solide en une seule fois à la fin ae l'opé-ratiOn .
L~ fi~ure 2 représente schématiquement le bol 14 d'un type connu de ;
centrifugeuse utilisable dans le dispositif selon l'inventlon. ~e ~ol entra~né
en rotation à grande vitesse est alimenté en mélange liquide hétérog~ne par la conduite 2. Sous l'influence de la force centrifuge, les deux phases liquides - p et Pl, de densités différentes, se séparent en formant un interface 15.
L
:
Des condults d'évacuation 16 et 17 respectivement permettent d'eva-cuer chacune des deux phases liquides, ces conduits sout~rant les liquides d2 part et d'autre d'un diaphragme 18 Le solide éventuellement présent dans lc m~lange s'accumule contre la paroi intérieure du bol 14, dans une zone annulaire 19, d'où il peut être ~vacué en fin d'opération.
, Comme Indiqué ci-dessus, le bol 14 pourra etre équipé de moyens per-mettant dlévacuer ce solide en continu.
Le systeme échantillonneur représenté a titre d'exemple sur la figure 3 comporte une conduite de déri~ation 20 d'une fraction de l'écoule~.ent princi-pal passant dans la conduite 4. Un circuit électronique 21 permet, par-la ~anoeuvre d'une ou plusieurs électrovannes 22, de commander l'orientation du fluide qui traverse la conduite de dérivation 20, soit en retour vers la con-duite principale 4, soit vers la conduite 2 reliée à la centrifugeuse 1. Ce générateur d'ordres 21 est actionné soit périodique~ent par une horloge 23, soitpar un organe 24 qui re~oit d'un déoitmètre 25 ùne indication sur le débit de fluide traversant la conduite 4 (en amont du point de raccordement de la con-duite 20, dans l'exemple illus~ré).
, Un commutateur 26 permet de sélectionner l'une ou l'autre des possi-bilités ci-dessus pour actionner l'organe de commande 210 Des signaux S sont délivrés par le gén~rateur d'ordres 21 et envoyés la première borne d'un appareil enregistreur R ~fig. 1), comme indiqué ci-d~8sus, Dcs perfcct onncments ou modifications pourron; êtrc apportés, sans que l'on sorte du cadre de la presente invention.
-:, ., Par exemple, la conduite de dérivation 20 pourra prélever le mélange liquide par l'intermédiaire d'une sonde dont l'embouchure dans la conduite 4 sera situee à une distance reglable de l'axe de cette conduite.
.
.
s~ :
:.:
Ceci permettra de choisir un échantillon bien representatif de l'ecou-lement dans la conduite 4, en tenant compte du profil de vitesse dans une`section droite de cette conduite. ~;
On pourra, par ailleurs9 utiliser un échantillonneur 3 d'un type ; 5 permettant d'effectuer dans la conduite 4 un prélèvement à un débit réglé en `~
fonction du debit dans cette conduite, cet echantil`ionneur co~portant, par exemple, une pompe doseuse dont le debit est asservi au debit du melange liquidedans la conduite 4.
' , ` .
.~.
Ainsi, par exemple, au cours du déchargement ou du chargement d'un navire pétrolier, d'un bac de stockage..., il est important de connaitre la teneur en eau insoluble dans le pétrole brut ou dans le produit valorisable en écoulement Or, il n'existe pas actuellement d'appareil permettant de faire cette mesure en continu de facon précise et fiable. En ce qui concerne, par exemple, ;~
la teneur en "eau + sédiments" dans un pétrole ~rut, la nor~c en vigueur recom-mande de prélever un seul échantillon de loo cm3 pour l'ensemble de la cargaison, et d'en faire l'analyse par centrifugation.
Ceci ne peut donner qu'une image extrêmement impréc-se, voire alea-toire)de la composition réelle de l'ensemble de la cargaison, puisque, en raisonde la différence de densité entre les phases, cette cargaison est loin d'~tre homogane. Il est en particulier possible de faire des prélèvements ne contenant presque pas d'eau quand on soutire les couches supérieures d'un produit plus léger que l'eau, ou, inversement, de ne récolter que de l'eau quand on soutire la couche inférieure.
Il existe dé~à des appareils qui permettent de doser l'eau dans un milieu, mais ces appareils ne permettent pas, soit de déterminer la teneur du milieu en eau libre (cas des appareils de mesure de la conductivité ~lectri-que)lsoit de faire cette détermination de manière précise en continu (cas des appareils de distillation~.
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Les microsondes mesurant la permittivité effective du mélange hété-rogane sont difficilement utilisables lorsque le mélange est un pétrole brut, en raison de la viscosité de celui-ci. Par ailleurs, une goutte d'eau ou de pétrole se bloquant sur la microsonde risque de fausser toutes les mesures Pour remédicr ~ ces inconvénients, un appareil ~chantillonneur-ana-lyseur a été mis au point, selon l'invention, permettant deprélever des échantillons répartis selon :Le temps, ou selon le débit du produit à analyser, et de faire par centrifugation continue la séparation et l'analyse des échantlllons récoltés.
Cet appareil, fidèle et précis, permet de déterminer, éventuellement en fonction du temps, ou du débit déchargé, la teneur en liquide insoluble et en solide contenus dans le produit à analyser.
Le dispositif selon l'invention permet de suivre les variations de la composition d'un mélange hétérogene en écoulement comprenant au moins deux phases liquides incomple-tement miscibles. Ce dispositif comporte:
a) des moyens de prélèvement d'une quantité déter-minée ajustable du mélange en écoulement;
b) des moyens de mesure de ladite quantité;
c) des moyens de séparation d'une au moins des phases liquides, reliés aux moyens de prelevement;
d) des moyens de mesure de la quantité de phase liquide ainsi séparée, et, e) des moyens d'affichage de la mesure de cette quantité et de la quantité de mélange prélevée, les moyens d'affichage étant relié a la fois aux moyens de prélevement et aux moyens de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage de l'une au moins des phases a sa sortie des moyens de séparation, ces moyens de recyclage étant reliés, d'une part, aux moyens de séparation et, d'autre part, a l'écoulement du mélange en `
aval du point où les moyens de prélevement sont reliés a cet écoulement.
L'invention est illustrée par les figures annexées où:
- La figure 1 illustre de façon schématique un dis-positif selon llinvention, .~ 2 - La figure 2 repré~ente schématiquement la centrifugeuse, - La figure 3 est un schéma d'un exemple de réali-sation d'un système échantillonneurj et - La figure 4 représente un autre mode de réalisa-tion du dispositif selon l'invention. I
Selon 1~ schéma de la flgure 1, le dispositif est constitué par la combinaison de plusicurs éléments comprenant une centrifugeuse 1 qui permet la séparation en continu entre une phase,dite lourde, par exemple "eau ~
sédiments" et unc autre phase insoluble~ dite légère, de densité inférieure, par exemple du p~trole brut.
Cette centrifugeuse est alimentée par la conduite 2 reliée à un appareil échantillonneur automatique 3 qui prélève des échantillons par exem-ple ~ partir d'un conduit 4 balayé en permanence par le courant principal dont i le sens d'écoulement est indiqué par des flèches, ou une fraction de ce cou-rant principal. Le volume de chacun des échantillons pr~levé par l'échantillon-neur 3 est fixe pendant toute la durée de l'échantillonnage, mais peut être modifi~ selon les besoins, par exemple de 1 cm3 a 1 000 cm3~ mais de préf~rence de 10 cm à 300 cm .
Les échantillons peuvent atre prélevés ~ des intervalles de temps qui sont, soit constants~à partir de un échantillon toutes les secondes, sans limitation supérieure, soit variables en fonction du débit du courant principal,mesuré par ailleurs. Cette seconde possibilité permet, lorsque le débit du flux principal évolue, de prélever systématiquement un échantillon, dès qu'un volume déterminé, qu'on peut choisir, est pass~ dans la conduite principale.
A chaque prélèvement d'une quantit~ déterminée de melange, l'échan- -tillonneur 3 envoie une impulsion ~ une première borne d'un appareil dlenre- ~-gistrement R, ce qui provoque par exemple le d~roulement d'une certaine lon-gueur de la bande de papier d'enregistrement de l'appareil R. La longueur de ; ~ papier déroulée est ainsi proportionnelle à la quantité de mélange échantil-lonn~e. Ce signal Sl actionne également un circuit 5 de commande d'une élec- -trovanne 6 qui s'ouvre alors en laissant s'écouler le volume prélevé par l'é-chantillonneur 3 vers la conduite 2 reliée à 1~ centrifugeuse 1.
Plus généralement, liappareil R peut être constitué par tout organe -~ d'affichage ou d'enregistrement de la quantité de mélange prélevée.
Avant d'être introduit dans la centrifugeuse 1, le débit de sortie de l'échantillonneur reçoit l'appoint d'un débit de recyclage dont on parlera ci-dessous.
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,- , : ~ ;, , . , ::
CCB deux débits alimentent la centrifugeuse l qui réalise, par ccn-trifugation ~ forte accélération de gravité, la s~paration entre les phases insolubles. Dans l'exemple de l'analyse d'un pétrole brut contenant de l'eau, la phase lourde PL, constituée par l'eau)va à la périphérie de la chambre en rotation à grande vitess~, alors que la phase lég~re Pl9 constitu~e par le p~trole brut, reste plus au cen~re. Il est alors possible de recueillir sépa-r~ment la phase lourde dans le récipient 7.
Ce réc~pient comporte par exemple à sa base une membrane 8 reliée par un systeme de tiges articulées au curseur d'un potentiometre 0 qui mesure sous forme d'un signal S2 la pression s'exerçant sur la membrane 8, proportionnelle à la quantité d'eau recueill;e. Le signal S2 est transmis à
l'enregistreur qui enregistre ainsi cet~e quanti-~ d'eau en fonction de la - quantit~ totale de mélange qui a traversé l'échantillonneur, cette derniere quantité étant représentée par le signal Sl. Ceci permet, par exemple, de connàitre à chaquc instant9 et en particulier à la fin de l'opération de dé-chargement 7 la teneur moyenne en phase lourde dans le mélange. Ceci permet également, en suivant la pente ~ S2 de la courbe réprésentant la quantit~ de Q Sl , phase lourde en fonction de la quantité de pétrole brut échantillonné, de suivre l'~volution de la teneur en phase lourde dans le mélange.
Dans un mode de réalisation , le signal S2 est intro~uit dans un circuit électronique de derivation produisant un signal S39 proportionnel au rapport ~ S2 / ~ S1. Ce signal S3 peut alors être enregistré en fonction de S1, soit en continu, soit de façon intermittente. Le signal S3 peut ev~ntuellement commander une alarme lorsque la valeur du rapport ~ S2 / ~ S1 dépasse une valeur limite choisie.
La figure 4 illustre un mode de réalisation permettant d'enregistrer non seulement le signal S2 (représentant la quantite d'eau) en fonction du signal S1 (quantité totale de melange), mais egalement les variations du rapport l!~ s ~ s2 en fonction de la quantite de petrole brut échantillonne.
. .
Des conducteurs 26 et 27 reliés respectivement à l'échantillonneur 3 délivrant le signal Sj et au potentiomètre délivrant le signal S2, sont connec~
tés à des circuits de dérivation à travers des filtres (filtres 28 et 29, circuits de dérivation 30 et 31~. Les circuits de dérivation 30 et 31 sont, à leur tour, connectés à un circuit diviseur 34, par l'intermédiaire des conducteurs 32 et 33respectivement. Le circuit diviseur 34 délivre un signal proportionnel au rapport S,~, ~ S~ ce signal étant appliqué par le conducteur 35 à une première borne d'entrée d'un organe d'affichage ou d'enregistrement R'. Cet organe recoit le signal Sl sur une seconde borne d'entrée connectée par le conclucteur 36 à la sortie du filtre 28.
Un organe d'affichage oud'enregistrement R, identique à celui de la figure 1 recoit les signaux Sl et S2 en étant connecté aux bornes de sortie des filtres 28 et 29 par l'intermédiaire des conducteurs 37 et 38 respectivement.
~'.
Le circuit diviseur 34 pourra être connecté à un circuit d'alarme (non représenté) délivrant un signal sonore ou/et lumineu~ lorsque la valeur du rapport ~ S2 / ~ Sl dépasse une valeur limite choisie.
On pourra également utiliser un dispositif d'alarme détectant di-rectement le passage d'eau pratiquement pure dans la conduite 2 ou dans la con-duite de prelèveme~t reliant l'echantillonneur 3 au conduit 4.
La phase ~égère, qui est le pétrole brut dans l'exemple d'un mélange pétrole brut-eau, sort également de la centrifugeuse et, après un stockage provisoire en 9 est renvoyée sous pression par la pompe 10, d'une part en recy-clage par les conduites ll et 12 à l'entrée de la centrifugeuse 1, d'autre part,par la conduite 13, vers la tuyauterie 4 en aval du point où l'échantillonnage a été fait.
Le recyclage partiel de la phase légère par les conduites ll et 12 -présente l'avantage d'atténuer les irr~gularités de débit liées au caract~re discontinu des prélevements effectués par l'~chantillonneur 3.
. .
f~
Ce modc de réalisation améliore par ailleurs la qualité de la s~pa-- ration et présente cn dutre l'avantsge d'att~nuer les variations du temps de sé~our du mélange dans la centrifugeuse Il ast bien évident que, si, pour plus dc clarte, la description a :
ét~ faite en l'illustrant par l'exemple précis de la determination de la teneur en eau libre dans un pétrole brut, l'appareillage d~crit pourrait tout aussi bien être utilisé dans le cas où on souhaiterait enregistrer en continu la ~aleur de la teneu~ en phase légère, comme, par exemple, la teneur en huile d'une émulsion d'huile dans l'eau Il suffirait à cet effet de recueillir dans le récipient 7 la phase légère et inversement d'envoyer la phase lourde dans la ; capacité de stockage provisoire 9 D'une façon genérale, le recyclage décrit ci-dessus pourrait s'a~- ~
pliquer selon les besoins à l'une ou l'autre des phases séparees dans la cen- ::
trifugeuse 1.
Si, en plus des phases liquides, on trouve dans le mélange hétérogène analyser`une phase solide dispersée, il est également possible d'en tenir compte. .
.~
Cette phase solide aura, en général, sous sa forme compactée, une :~
densité supérieure à celle de la phase lourde I'L, et va par conséquent se ~laquer contre la paroi du bol de la centrifu~euse 1. Selon la quan~ité de solide pré
sente, il sera possible soit de décharger ce solide de te~ps en temns, en cours d'opération, et sans arrêter la rotatian de la centrifugeuse 1, grâce à des nppareils spécialement adaptés à cette fonction, soit, si les quantités de solides recueillies sont faibles par rapport à la taille du bol de la centrifu-gcuse, de récolter la totalité du solide en une seule fois à la fin ae l'opé-ratiOn .
L~ fi~ure 2 représente schématiquement le bol 14 d'un type connu de ;
centrifugeuse utilisable dans le dispositif selon l'inventlon. ~e ~ol entra~né
en rotation à grande vitesse est alimenté en mélange liquide hétérog~ne par la conduite 2. Sous l'influence de la force centrifuge, les deux phases liquides - p et Pl, de densités différentes, se séparent en formant un interface 15.
L
:
Des condults d'évacuation 16 et 17 respectivement permettent d'eva-cuer chacune des deux phases liquides, ces conduits sout~rant les liquides d2 part et d'autre d'un diaphragme 18 Le solide éventuellement présent dans lc m~lange s'accumule contre la paroi intérieure du bol 14, dans une zone annulaire 19, d'où il peut être ~vacué en fin d'opération.
, Comme Indiqué ci-dessus, le bol 14 pourra etre équipé de moyens per-mettant dlévacuer ce solide en continu.
Le systeme échantillonneur représenté a titre d'exemple sur la figure 3 comporte une conduite de déri~ation 20 d'une fraction de l'écoule~.ent princi-pal passant dans la conduite 4. Un circuit électronique 21 permet, par-la ~anoeuvre d'une ou plusieurs électrovannes 22, de commander l'orientation du fluide qui traverse la conduite de dérivation 20, soit en retour vers la con-duite principale 4, soit vers la conduite 2 reliée à la centrifugeuse 1. Ce générateur d'ordres 21 est actionné soit périodique~ent par une horloge 23, soitpar un organe 24 qui re~oit d'un déoitmètre 25 ùne indication sur le débit de fluide traversant la conduite 4 (en amont du point de raccordement de la con-duite 20, dans l'exemple illus~ré).
, Un commutateur 26 permet de sélectionner l'une ou l'autre des possi-bilités ci-dessus pour actionner l'organe de commande 210 Des signaux S sont délivrés par le gén~rateur d'ordres 21 et envoyés la première borne d'un appareil enregistreur R ~fig. 1), comme indiqué ci-d~8sus, Dcs perfcct onncments ou modifications pourron; êtrc apportés, sans que l'on sorte du cadre de la presente invention.
-:, ., Par exemple, la conduite de dérivation 20 pourra prélever le mélange liquide par l'intermédiaire d'une sonde dont l'embouchure dans la conduite 4 sera situee à une distance reglable de l'axe de cette conduite.
.
.
s~ :
:.:
Ceci permettra de choisir un échantillon bien representatif de l'ecou-lement dans la conduite 4, en tenant compte du profil de vitesse dans une`section droite de cette conduite. ~;
On pourra, par ailleurs9 utiliser un échantillonneur 3 d'un type ; 5 permettant d'effectuer dans la conduite 4 un prélèvement à un débit réglé en `~
fonction du debit dans cette conduite, cet echantil`ionneur co~portant, par exemple, une pompe doseuse dont le debit est asservi au debit du melange liquidedans la conduite 4.
' , ` .
Claims (13)
1. Dispositif pour suivre les variations de la composition d'un mélange hétérogène en écoulement comprenant au moins deux phases liquides incomplètement miscibles, ce dispositif comportant:
a) des moyens de prélèvements d'une quantité
déterminée ajustable du mélange en écoulement;
b) des moyens de mesure de ladite quantité;
c) des moyens de séparation d'une au moins des phases liquides, reliés audit organe de prélèvement;
d) des moyens de mesure de la quantité de phase liquide ainsi séparée, et, e) des moyens d'affichage de la mesure de cette quantité et de la quantité de mélange prélevée, lesdits moyens d'affichage étant reliés à la fois auxdits moyens de prélèvement et auxdits moyens de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage de l'une au moins des phases à sa sortie des moyens de séparation, ces moyens de recyclage étant reliés, d'une part, aux moyens de séparation et, d'autre part, à l'écoulement du mélange en aval du point où les moyens de prélèvement sont reliés a cet écoulement.
a) des moyens de prélèvements d'une quantité
déterminée ajustable du mélange en écoulement;
b) des moyens de mesure de ladite quantité;
c) des moyens de séparation d'une au moins des phases liquides, reliés audit organe de prélèvement;
d) des moyens de mesure de la quantité de phase liquide ainsi séparée, et, e) des moyens d'affichage de la mesure de cette quantité et de la quantité de mélange prélevée, lesdits moyens d'affichage étant reliés à la fois auxdits moyens de prélèvement et auxdits moyens de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage de l'une au moins des phases à sa sortie des moyens de séparation, ces moyens de recyclage étant reliés, d'une part, aux moyens de séparation et, d'autre part, à l'écoulement du mélange en aval du point où les moyens de prélèvement sont reliés a cet écoulement.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de séparation comprennent des moyens de centrifugation continue.
en ce que lesdits moyens de séparation comprennent des moyens de centrifugation continue.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de prélèvement effectuent les prélèvements directement dans l'écoulement du mélange hété-rogene.
4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que lesdits moyens de prélèvement effectuent les prélèvements dans une dérivation de l'écoulement du mélange hétérogène.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte une sonde de prélèvement dont l'embouchure dans le mélange en écoulement est à une distance réglable de l'axe de l'écoulement.
en ce qu'il comporte une sonde de prélèvement dont l'embouchure dans le mélange en écoulement est à une distance réglable de l'axe de l'écoulement.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de prélèvement sont constitués par un organe à fonctionnement intermittent, effectuant les prélè-vements suivant une loi déterminée en fonction du temps.
en ce que lesdits moyens de prélèvement sont constitués par un organe à fonctionnement intermittent, effectuant les prélè-vements suivant une loi déterminée en fonction du temps.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de prélèvement sont constitués par un organe à fonctionnement intermittent comportant des moyens pour commander la fréquence du prélèvement en fonction du débit de mélange hétérogène.
en ce que lesdits moyens de prélèvement sont constitués par un organe à fonctionnement intermittent comportant des moyens pour commander la fréquence du prélèvement en fonction du débit de mélange hétérogène.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les moyens de prélèvement sont un organe de prélèvement continu comportant des moyens d'asservissement du débit de prélèvement au débit du mélange hétérogène en écoulement.
en ce que les moyens de prélèvement sont un organe de prélèvement continu comportant des moyens d'asservissement du débit de prélèvement au débit du mélange hétérogène en écoulement.
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte des moyens de mesure du rapport , où .DELTA. S2 représente l'accroissement de la quantité de ladite phase liquide séparée correspondant à un faible accrois-sement .DELTA. S1 de la quantité totale de mélange prélevée.
en ce qu'il comporte des moyens de mesure du rapport , où .DELTA. S2 représente l'accroissement de la quantité de ladite phase liquide séparée correspondant à un faible accrois-sement .DELTA. S1 de la quantité totale de mélange prélevée.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé
en ce qu'il comporte un organe d'alarme adapté a être déclenché
lorsque le rapport franchit une valeur-limite fixée à
l'avance.
en ce qu'il comporte un organe d'alarme adapté a être déclenché
lorsque le rapport franchit une valeur-limite fixée à
l'avance.
11. Dispositif selon la revendication 1, utilisable pour un mélange hétérogène, comportant en outre une phase solide dans le mélange, caractérisé en ce que ledit organe de sépara-tion est d'un type permettant d'évacuation de cette phase solide sans arrêt du fonctionnement de l'organe de séparation.
12. Dispositif selon la revendication 1, où lesdits moyens de prélèvement ont un taux de prélèvement variable.
13. Dispositif selon la revendication 1, où lesdits moyens de séparation fonctionnent en continu.
Applications Claiming Priority (2)
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| FR7738561 | 1977-12-19 | ||
| FR7738561A FR2412067A1 (fr) | 1977-12-19 | 1977-12-19 | Dispositif pour suivre les variations de la composition d'un melange liquide heterogene en ecoulement |
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