DK143888B

DK143888B - PROCEDURE FOR THE REMOVAL OF ELECTRICALLY CONDUCTIVE, FINISHED, SUSPENDED SOLID POLLUTIONS FROM OILS WITH HIGH SPECIFIC RESISTANCE AND FREE OF SIGNIFICANT QUANTITIES OF DISPERSED WATER AND ELECTRICAL FILTER USED.

Info

Publication number: DK143888B
Application number: DK534572A
Authority: DK
Inventors: G R Fritsche; L W Haniak
Original assignee: Gulf Research Development Co
Priority date: 1971-10-29
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1981-10-26
Also published as: NL180228C; DE2248298C2; GB1408040A; NL7214682A; DE2248298A1; CA1006457A; IT966768B; NL180228B; JPS4851904A; JPS5547075B2; DK143888C

Description

as) DANMARKas) DENMARK

(12) FREMLÆGGELSESSKRIFT <n> 143888 Β(12) PUBLICATION <N> 143888 Β

OIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 53^5/72 (51) |nt.CI.3 B 01 D 35/06 (22) Indleveringsdag 27· okt. 1972 (24) Løbedag 27. okt. 1972 (41) Aim. tilgængelig 30. apr. 1973 (44) Fremlagt 26. okt. 1981 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 53 ^ 5/72 (51) | nt.CI.3 B 01 D 35/06 (22) Filing date 27 · Oct. 1972 (24) Running day Oct 27 1972 (41) Aim. available Apr 30 1973 (44) Posted Oct 26 1981 (86) International Application No. - (86) International Filing Day - (85) Continuation Day - (62) Master Application No. -

(30) Prioritet 29. okt. 1971, 195966, US(30) Priority Oct 29 1971, 195966, US

(71) Ansøger GULF RESEARCH & DEVELOPMENT COMPANY, Pittsburgh, US.(71) Applicant GULF RESEARCH & DEVELOPMENT COMPANY, Pittsburgh, US.

(72) Opfinder Gale Ray Fritsche, US: Leonard William Haniak, US.(72) Inventor Gale Ray Fritsche, US: Leonard William Haniak, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.(74) Associate Engineering Company Budde, Schou & Co.

(54) Fremgangsmåde til fjernelse af elektrisk ledende, findelte, suspenderede faste forureninger fra olier med høj specifik mod= stand og frie for signifikante mængder dispergeret vand samt elektrisk filter til anvendelse herved.(54) Method for removing electrically conductive, finely divided, suspended solid contaminants from oils of high specific resistance and free of significant amounts of dispersed water and electric filter for use therewith.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et elektrisk filter β til fjernelse af elektrisk ledende, findelte, suspenderede, faste X) forureninger fra olier med høj specifik modstand og frie for signi- fikante mængder dispergeret vand, især qarbonhydrid-olier.The invention relates to a method and an electric filter β for removing electrically conductive, finely divided, suspended solid X) contaminants from oils of high specific resistance and free of significant amounts of dispersed water, especially hydrocarbon oils.

V) I raffinaderi-industrien er det blevet erkendt, at jordolie ^ og forskellige råfraktioner heraf indeholder visse mindre forurenin ger i en mangfoldighed af former, såsom vand, vandopløselige uorga-jÉ niske salte og forskellige typer partikelformede tørstoffer. Det uøn- 2 143888 skede i tilstedeværelsen af disse stoffer under behandlingen af råolien er også blevet erkendt. Forskellige metoder er inden for fagområdet blevet foreslået til fraskillelse eller fjernelse af disse forureninger fra de ønskede carbonhydrider. Således er metoder som simpel fraktioneret destillation og bundfældning undertiden effektive til fjernelse af signifikante mængder af visse af disse forureninger, og det er kendt inden for industrien at dekantere ønsket earbonhydrid-olie fra det traditionelle BS & ¥ (bundfraktion, sediment og vand). Det er også blevet foreslået at anvende mekaniske filtreringsorganer til fjernelse af partikelformet tørstof fra olien. Endvidere er elektriske metoder blevet foreslået som værende effektive til at bevirke nedbrydning af emulsioner af olien og forureningerne, f.eks. vand, og det er også blevet foreslået at anvende elek-trofiltrering til fjernelse af suspenderet partikelformet stof i olierne både med og uden medium af en eller anden type anbragt mellem elektroder.V) In the refinery industry, it has been recognized that petroleum oils and various crude fractions thereof contain certain minor contaminants in a variety of forms, such as water, water-soluble inorganic salts, and various types of particulate solids. The undesirability of the presence of these substances during the processing of the crude oil has also been recognized. Various methods have been proposed in the art for separating or removing these contaminants from the desired hydrocarbons. Thus, methods such as simple fractional distillation and precipitation are sometimes effective in removing significant amounts of certain of these contaminants, and it is known in the industry to decant the desired hydrocarbon oil from the traditional BS & A (bottom fraction, sediment and water). It has also been proposed to use mechanical filtration means to remove particulate dry matter from the oil. Furthermore, electrical methods have been proposed as being effective in causing the breakdown of emulsions of the oil and contaminants, e.g. water, and it has also been proposed to use electrofiltration to remove suspended particulate matter in the oils both with and without medium of some type placed between electrodes.

Således anvendes ifølge US-patentskrift nr. 2.534.907 partikler af en anionbytterharpiks til fjernelse af metalurenheder fra benzin. Adskilt fra harpiksen af et lag glasuld findes endvidere et lag glasperler. Ifølge US-patentskrift nr. 2.573.967 er filtermediet løst pakket glasuld, og ifølge US-patentskrift nr. 3.567.619 er elektroden anbragt uden kontakt med noget filtermedium, men den væske, som skal behandles, ledes efter opladning gennem et fibrøst filtermedium.Thus, according to U.S. Patent No. 2,534,907, particles of an anion exchange resin are used to remove metal impurities from gasoline. Also separated from the resin by a layer of glass wool is a layer of glass beads. According to U.S. Patent No. 2,573,967, the filter medium is loosely packed glass wool and, according to U.S. Patent No. 3,567,619, the electrode is disposed without contact with any filter medium, but the liquid to be treated is passed after charging through a fibrous filter medium.

Skønt alle disse metoder er effektive til fjernelse af signifikante mængder af forureninger fra carbonhydrid-strømme, er de ikke effektive, hverken hver for sig eller i kombination, til tilvejebringelse af fjernelse af en tilstrækkelig mængde af de totale forureninger eller til fjernelse af en tilstrækkelig mængde af visse skadelige forureninger, der har en særlig ugunstig virkning på vore dages ret forfinede katalytiske behandlingsoperationer. Bundfældning har således tendens til kun at fremkalde fraskillelse af forholdsvis store faste partikler med høj massefylde samt vand, som er til stede i forholdsvis store dråber. Efter bundfældning underkastes en sådan stadig forurenet olie således sædvanligvis yderligere mekanisk filtrering på forskellig måde til fjernelse af supplerende og finere partikelformet materiale, og undertiden underkastes den også en elektrobehandling til tilvejebringelse af nedbrydning af en olie/- 3 143888 vand-emulsion, hvorved yderligere mængder vand fjernes. Som det vil ses, er mekanisk filtrering imidlertid med hensyn til den partikelstørrelse, som den er i stand til at fjerne, begrænset ved størrelsen af åbningerne i filtret (ved jordoliefiltrering anvendes almindeligvis et minimum på fra ca. 20 til ca. 25 μ i filtre med spalteåbninger), I praksis har partikelformet stof imidlertid tendens til at hobe sig op på mekaniske filtre og udfylde filterspalterne efterhånden som operationen skrider frem Dette resulterer i en ubetydelig stigning af sådanne filtres evne til at fjerne mindre og mindre partikler, indtil filtret til sidst bliver tilstoppet. Almindeligvis er den mindste partikel, som kan fjernes på denne måde, ca, 5 μ i størrelse. Dette lader stadig en hel del til tilbage at ønske, eftersom op til 98# af de partikelformede forureninger i de fleste raffinaderi-strømme har en størrelse, som er mindre end 5 μ, og størstedelen af partiklerne er i området under 1 μ. I overensstemmelse hermed tilvejebringer nogle af de bedste mekaniske filtre fjernelse af fra 0 op til kun ca. af de partikelformede forureninger i løbet af en filtreringscyklus med en gennemsnitlig fjernelsesmængde på op til et maksimum på ca. 20J$.While all of these methods are effective in removing significant amounts of contaminants from hydrocarbon streams, they are not effective, either individually or in combination, in providing removal of a sufficient amount of the total contaminants or in removing a sufficient amount. of certain harmful pollutants that have a particular adverse effect on today's rather refined catalytic treatment operations. Thus, precipitation tends to induce only the separation of relatively large solid particles with high density as well as water present in relatively large droplets. Thus, after settling, such a still-contaminated oil is usually subjected to additional mechanical filtration in various ways to remove supplementary and finer particulate material, and sometimes it is also subjected to an electro-treatment to provide degradation of an oil / water emulsion, whereby additional amounts water is removed. However, as will be seen, mechanical filtration with respect to the particle size that it is capable of removing is limited by the size of the openings in the filter (for petroleum filtration, a minimum of from about 20 to about 25 μm is generally used in filters however, in practice, particulate matter tends to accumulate on mechanical filters and fill the filter gaps as the operation progresses. This results in a slight increase in the ability of such filters to remove smaller and smaller particles until the filter eventually becomes clogged. Generally, the smallest particle that can be removed in this way is about 5 µ in size. This still leaves a great deal to be desired since up to 98 # of the particulate contaminants in most refinery streams have a size less than 5 μm and most of the particles are in the region below 1 μm. Accordingly, some of the best mechanical filters provide removal from 0 up to only approx. of the particulate contaminants during a filtration cycle with an average removal rate of up to a maximum of approx. 20J $.

Elektrofiltrering er son ovenfor qtntalt blevet foreslået til anvendelse ved fjernelse af partikelformet stof fra carbonhydrid-prrxiuktstriatme, man det må bemærkes, at behandling ved høj temperatur har tendens til at ag-glomerere små partikler til større partikler, og katalytisk behandling, er sædvanligvis ret effektiv til fjernelse af disse partikler fra carbonhydrider, idet der dannes en fast kage eller skorpe på katalysatormassen. Inden behandling ved høj temperatur og katalytisk behandling er forureningerne til stede i form af ekstremt små partikler - mindre end 5 μ og i området under 1 μ. I overensstemmelse hermed anses de kendte metoder Ikke for at have angrebet problemet fjernelse af ekstremt småt partikelformet stof, og det menes, at de kendte metoder ikke er effektive til fjernelse af ekstremt små partikler på grund af det anvendte filtermedium (herom senere).Electrofiltration, as mentioned above, has been proposed for use in removing particulate matter from hydrocarbon pressure stream, it should be noted that high temperature treatment tends to agglomerate small particles into larger particles, and catalytic treatment is usually quite effective. for removing these particles from hydrocarbons, forming a solid cake or crust on the catalyst mass. Prior to high temperature and catalytic treatment, the contaminants are present in the form of extremely small particles - less than 5 μ and in the region below 1 μ. Accordingly, the known methods are not considered to have attacked the problem of extremely small particulate matter removal and it is believed that the known methods are not effective for removing extremely small particles due to the filter medium used (hereinafter).

Mens kendt elektrofiltrering har været rimelig effektiv? når der behandles ikke-ledende forureninger, såsom metaloxider, foreligger der yderligere et problem af anden natur, når der behandles metalholdige og ledende forureninger, såsom metalsulfider. Det vil let forstås, at elektrofiltrering har tendens til at miste sin effek- 4 143888 tivitet, når de forureninger, der skal fjernes, er elektrisk ledende, fordi afsætningen af elektrisk ledende materiale i højspændingselek-trofiltermekanismen vil kunne få denne til at kortslutte.While known electrofiltration has been reasonably efficient? when treating non-conductive contaminants such as metal oxides, there is a further problem of another nature when treating metallic and conductive contaminants such as metal sulfides. It will be readily understood that electrofiltration tends to lose its effectiveness when the contaminants to be removed are electrically conductive because the deposition of electrically conductive material in the high voltage electrofilter mechanism may cause it to short circuit.

Dette gælder også for den teknik, som er beskrevet i us-pa-tentskrifterne nr. 2.534.907, 2.573.967 og 3.567.619, idet denne teknik har det fælles træk, at der enten ikke er lagt nogen spændingsgradient over selve filtermediet eller filtermediet er ikke-ledende. Endvidere er det et spørgsmål, om de fjernede partikler overhovedet er elektrisk ledende, da f.eks. de ifølge US-patentskrift nr. 2.573.967 fraskilte partikler ganske enkelt kan fjernes fra filtermediet ved skylning med en strøm i samme retning, som anvendes ved filtreringen.This also applies to the technique described in U.S. Patent Nos. 2,534,907, 2,573,967, and 3,567,619, the common feature being that either no voltage gradient is applied to the filter medium itself or the filter medium is non-conductive. Furthermore, it is a matter of whether the removed particles are at all electrically conductive, as e.g. the particles separated by U.S. Patent No. 2,573,967 can simply be removed from the filter medium by rinsing with a stream in the same direction used in the filtration.

Der er således stadig problemer med elektrofiltreringen af raffinaderistrømme, når formålet er fjernelse af elektrisk ledende, findelte, suspenderede, faste forureninger fra olier med høj specifik modstand og frie for signifikante mængder dispergeret vand.Thus, there are still problems with the electrofiltration of refinery streams when the purpose is the removal of electrically conductive, finely divided, solid, solid contaminants from oils with high specific resistance and free of significant amounts of dispersed water.

Det har nu overraskende vist sig, at disse problemer kan løses ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at olien bringes til at strømme gennem en partikelformet masse af praktisk taget sfæriske glasperler med glat overflade og med en diameter på op til 6,4 mm, medens der i massen på tværs af oliens strømningsretning opretholdes en elektrisk potentialegradient på fra 1,97 til 7,87 kV pr. cm, således at faste stoffer udskilles fra olien og afsættes i. massen. En sådan masse af glasperler har en høj dielektrici-tetskonStant eller høj elektrisk specifik modstand. Materialemassen er anbragt med i det mindste punktkontakt mellem tilstødende perler og mellemrummene mellem de enkelte perler afgrænser en strømningsvej gennem massen, hvorved der tillades passage af olien gennem massen.It has now surprisingly been found that these problems can be solved by the method according to the invention, which is characterized in that the oil flows through a particulate mass of practically smooth spherical glass beads with a diameter of up to 6 4 mm, while maintaining an electric potential gradient of from 1.97 to 7.87 kV per annum in the mass across the oil flow direction. cm, so that solids are separated from the oil and deposited in. the mass. Such a mass of glass beads has a high dielectric constant or high electrically specific resistance. The material mass is arranged with at least point contact between adjacent beads and the spaces between the individual beads define a flow path through the mass, allowing passage of the oil through the mass.

Undersøgelser tyder på, at urenhederne i olien primært udfældes på de punkter, hvor de enkelte glasperler berører hinanden, hvilket bevirker, at der ikke umiddelbart dannes en sammenhængende film hen -over hele massens overflade. Dette bevirker igen, at der ikke sker en kortslutning af filteret, straks når filtreringen er påbegyndt. På den anden side medfører dette også, at den her omhandlede fremgangsmåde er særlig egnet, hvor man ønsker at filtrere enkeltportioner af olier, således at filtret ikke er i drift så længde ad gangen, at kortslutningsrisikoen kan blive et problem i praksis.Studies indicate that the impurities in the oil are mainly precipitated at the points where the individual glass beads touch each other, which means that no coherent film is formed immediately over the entire surface of the pulp. This, in turn, prevents the filter from being short-circuited as soon as filtering has begun. On the other hand, this also means that the present process is particularly suitable where one wishes to filter individual portions of oils so that the filter is not operated so long at a time that the short-circuiting risk can become a problem in practice.

5 1438885 143888

Berøringen mellem de enkelte glasperler har også betydning ved rensningen af filtret, når der er behov for dette, idet det i så tilfælde, som det vil fremgå af det følgende, ikke er tilstrækkeligt med en simpel tilbageskylning. Ved rensningen slider den ene perle på den anden på grund af deres indbyrdes kontakt og derved opnås en effektiv rensning af filtermassen.The contact between the individual glass beads is also important in the cleaning of the filter when this is needed, in that case, as will be clear from the following, a simple backwash is not sufficient. In the purification, one bead wears on the other because of their mutual contact, and thus an effective purification of the filter mass is achieved.

De glasperler, der anvendes som filtermasse eller filtermedium ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, må foruden at have en høj elektrisk specifik modstand også være praktisk taget ikke-porøse og praktisk taget ikke-deformerbare. Ved praktisk taget ikke-porøs menes ikke, at overfladen af de individuelle glasperler i mediet ikke kan have overfladeuregelmæssigheder overhovedet, men snarere at overfladearealerne af sådanne perler ikke er væsentlig meget større end det teoretiske overfladeareal, som er knyttet til deres nominelle form. Idet det antages, at overfladeuregelmæssighederne er af cirkulær natur af den type, som alment benævnes porer, betragtes således f.eks. enhver overflade, hvori dybden af porerne er mindre end porernes diameter, som praktisk taget ikke-porøs.The glass beads used as filter pulp or filter medium in the method according to the invention, in addition to having a high electrical specific resistance, must also be practically non-porous and practically non-deformable. By practically non-porous, it is not meant that the surface of the individual glass beads in the medium may not have surface irregularities at all, but rather that the surface areas of such beads are not substantially much larger than the theoretical surface area associated with their nominal shape. Thus, assuming that the surface irregularities are of a circular nature of the type commonly referred to as pores, e.g. any surface in which the depth of the pores is less than the diameter of the pores, which is practically non-porous.

Det foretrækkes imidlertid at anvende glasperler, hvori porernes dybde er mindre end ^ af diameteren og endda mindre end ^ af diameteren. Hvor der er tale om mere lineære uregelmæssigheder i overfladen, såsom det, der kan beskrives som en "overfladeridse”, må dybden af en sådan ridse ikke overstige ridsens bredde målt ved dens snævreste punkt. På lignende måde foretrækkes det at anvende glasperler hvori dybden af overfladeuregelmæssigheder er mindre end ^ og endda mindre end af en sådan uregelmæssigheds bredde.However, it is preferable to use glass beads in which the depth of the pores is less than 2 of the diameter and even less than 2 Where there are more linear irregularities in the surface, such as what may be described as a "surface scratch", the depth of such a scratch must not exceed the width of the scratch measured at its narrowest point. Similarly, it is preferable to use glass beads in which the depth of surface irregularities are less than ^ and even less than of the width of such an irregularity.

Det vil således ses, at det ifølge opfindelsen anvendte medium kan beskrives som omfattende en masse af glasperler med en glat overflade til forskel fra en ru overflade, hvilket højporøse katalysatorbærere med overfladearealer på op til flere hundrede m /g ville have. Eksempler på glasperler, der er egnede til anvendelse som filtermedium ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er glasperler eller glaskugler med høj styrke af den type, som anvendes som propmiddel inden for oliekilde-produktionen. Et sådant glaspropmiddel er kommercielt tilgængeligt under handelsnavnet "Ucar Props".Thus, it will be seen that the medium used according to the invention can be described as comprising a mass of glass beads with a smooth surface as opposed to a rough surface, which would have high porous catalyst supports with surface areas of up to several hundred m / g. Examples of glass beads suitable for use as filter media in the process of the invention are high strength glass beads or glass beads of the type used as a plugging agent in oil source production. Such a glass stopper is commercially available under the trade name "Ucar Props".

6 1438886 143888

De individuelle glasperler i det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendte medium skal også være praktisk taget ikke-de-formerbare- Ved ikke-deformerbar menes, at der ikke sker nogen mærkbar torvrængning i perlernes konfiguration under de belastninger, der normalt træffes ved de omhandlede processer. Karakteristikaet er vigtigt, eftersom det ikke ønskes at øge kontaktarealet mellem tilstødende perler i mediet eller mellem elektrodeoverfladen og perlerne i mediet.The individual glass beads in the medium used in the process according to the invention must also be practically non-deformable. By non-deformable, it is meant that there is no appreciable perversion in the configuration of the beads under the loads normally taken in the processes in question. The characteristic is important since it is not desired to increase the contact area between adjacent beads in the medium or between the electrode surface and beads in the medium.

Den foreliggende opfindelse angår desuden et elektrisk filter til fjernelse af suspenderede, elektrisk ledende, findelte forureninger fra olier med høj specifik modstand og frie for signifikante mængder dispergeret vand, og det her omhandlede elektriske filter er ejendommeligt ved, at det omfatter et filterhus, en partikelformet masse af praktisk taget sfæriske glasperler med glat overflade og høj elektrisk specifik modstand, et par med indbyrdes afstand anbragte elektroder i kontakt med massen gennem størstedelen af dennes længde, et organ til dirigering af olier gennem massen mellem elektroderne og et organ til opretholdelse af en elektrisk potentialegradient på fra 1,97 til 7,a7 kV pr. cm gennem massen mellem elektroderne.The present invention further relates to an electric filter for removing suspended, electrically conductive, finely divided impurities from oils of high specific resistance and free of significant amounts of dispersed water, and the present electrical filter is characterized in that it comprises a filter housing, a particulate mass of practically spherical glass beads with smooth surface and high electrically specific resistance, a pair of spaced electrodes contacting the mass through most of its length, a means for routing oils through the mass between the electrodes, and a means for maintaining an electric potential gradient of from 1.97 to 7, a7 kV per cm through the mass between the electrodes.

Som nævnt er den masse af glasperler, som udgør filtermediet ifølge opfindelsen, anbragt mellem elektroder under opretholdelse af et elektrostatisk felt med høj potentialegradient. Det elektrostatiske felt er også af ikke-ensartet type. I fravær af et medium kan et ikke-ensartet elektrostatisk felt alment tilvejebringes ved anvendelse af elektroder med overfladeuregelmæssigheder, såsom skarpe punkter eller "buler" med små radier. Som et alternativ kan ikke--ensartede elektrostatiske felter også opretholdes ved anbringelse af en første elektrode i form af en aflang stang koaksialt inden i en anden elektrode i form af en hul cylinder. På den anden side har elektroder i form af plader, der er anbragt med plane overflader praktisk taget parallelt i forhold til hinanden, tendens til at tilvejebringe et ensartet elektrostatisk felt. I filtret ifølge den foreliggende opfindelse, hvor en masse af partikelformet materiale er anbragt i rummet mellem elektroder, foreligger der imidlertid et koncentreret elektrostatisk potentiale eller en skarp variation i potentialegradienterne ved kontaktpunkterne mellem de individuelle partikler i filtermassen. Det ses derfor, at uanset formen og anbringelsen af de anvendte elektroder tilvejebringer det elektriske filter ifølge opfindelsen i sagens natur et ikke-ensartet elektrostatisk felt i 143888 v rummet mellem elektroderne. Endvidere kan det anvendte elektrostatiske felt enten være ensrettet eller ikke-ensrettet, således som det vil opnås ved anvendelse af en vekselstrøm, idet det dog ifølge opfindelsen foretrækkes at anvende et ensrettet elektrostatisk felt med henblikket på en ensartet afsætning af frafiltrerede enheder og derigennem en formindskelse af kortslutningsrisikoen.As mentioned, the mass of glass beads constituting the filter medium of the invention is disposed between electrodes while maintaining a high potential gradient electrostatic field. The electrostatic field is also of non-uniform type. In the absence of a medium, a non-uniform electrostatic field can generally be provided by using electrodes with surface irregularities such as sharp points or "small radii". Alternatively, non-uniform electrostatic fields may also be maintained by placing a first electrode in the form of an elongated rod coaxially within a second electrode in the form of a hollow cylinder. On the other hand, electrodes in the form of plates arranged with planar surfaces practically parallel to one another tend to provide a uniform electrostatic field. However, in the filter of the present invention, where a mass of particulate material is placed in the space between electrodes, there is a concentrated electrostatic potential or a sharp variation in the potential gradients at the contact points between the individual particles in the filter mass. Therefore, it will be seen that, regardless of the shape and arrangement of the electrodes used, the electric filter according to the invention naturally provides a non-uniform electrostatic field in the space between the electrodes. Furthermore, the electrostatic field used may be either unidirectional or unidirectional, as will be obtained by using an alternating current, although it is preferred, according to the invention, to use a unidirectional electrostatic field for uniform deposition of filtered units and thereby a reduction. of the short-term risk.

Det skal også bemærkes, at anvendelsen af ikke-porøse glasperler som filtermedium tilvejebringer en yderliqere grad af ikke-ensartethed i det elektrostatiske felt. Hvis f.eks. således et enkelt stykke porøst filtermedium, såsom polyurethan-skumstof, blev anbragt mellem parallelle elektrodeplader, ville der tilsyneladende være en ensartet gradient mellem elektroderne, når de blev betragtet i makroskala. Idet porerne anses for at være cirkulære i tværsnit, ville der være en ikke-ensartethed på mikroskopisk niveau inden i hver pore med en koncentration ved porens væg og et minimum ved porens centrum. Denne variation i mikroskala kunne imidlertid betegnes en "ensartet" ikke-ensartethed, som kun varierede med de mikroskopiske porers størrelser og tilvejebragte et ensartet gennemsnit. På den anden side frembringer anvendelsen af glasperler i filtret ifølqe opfindelsen mellemrum, både på mikroskopisk og makroskopisk niveau, af varierende tværsnit, hvilket medfører, at den olie, som behandles, bliver underkastet potentialegradienter, der også varierer. Endvidere vil det bemærkes, at filtermediet tilvejebringer et arrangement, hvori det dielektriske medium er diskontinuert, mens oliens vej, mellemrummene, er kontinuert.It should also be noted that the use of non-porous glass beads as a filter medium provides a further degree of non-uniformity in the electrostatic field. For example, thus, a single piece of porous filter medium such as polyurethane foam was placed between parallel electrode plates, there would appear to be a uniform gradient between the electrodes when viewed at macro scale. As the pores are considered to be circular in cross section, there would be a microscopic non-uniformity within each pore with a concentration at the pore wall and a minimum at the center of the pore. However, this variation in micro-scale could be termed a "uniform" non-uniformity, which varied only with the sizes of the microscopic pores and provided a uniform average. On the other hand, the use of glass beads in the filter of the invention provides spaces, both at the microscopic and macroscopic level, of varying cross sections, which results in the oil being treated being subjected to potential gradients which also vary. Furthermore, it will be noted that the filter medium provides an arrangement in which the dielectric medium is discontinuous while the path of the oil, the interstices, is continuous.

Den nominelle eller gennemsnitlige potentialegradient, som anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er som ovenfor nævnt større end 1,97 kV pr. cm og sædvanligvis større end 2,76 kV pr. cm. Som det vil forstås af fagmænd, anvendes alment højere potentialegradienter ved behandling af olier med høj dielektricitetskonstant eller høj specifik modstand. Anvendelsen af potentialegradienter på op til 5,yl kV pr. cm kan derfor undertiden være nødvendig. Der opnås ikke nogen fordel ved anvendelse af potentialegradienter over 7,87 kV pr. cm, og det foretrækkes at anvende gradienter på mindre end 4,72 kV pr. cm, hvis dette er muligt.The nominal or average potential gradient used in the method according to the invention is, as mentioned above, greater than 1.97 kV per meter. cm and usually greater than 2.76 kV per meter. cm. As will be appreciated by those skilled in the art, generally higher potential gradients are used in the treatment of oils with high dielectric constant or high specific resistance. The use of potential gradients of up to 5, yl kV per cm can therefore sometimes be necessary. No advantage is obtained by using potential gradients above 7.87 kV per day. and it is preferred to use gradients of less than 4.72 kV per cm. cm if possible.

8 1438888 143888

Eftersom organer til pålægning af den høje potentialegradient over elektroderne er velkendte inden for fagområdet og ikke udgør en bestanddel af den foreliggende opfindelse, vil de ikke blive diskuteret i detaljer. Lad det være tilstrækkeligt, at der gøres opmærksom på, at sådanne organer sædvanligvis omfatter en transformator, som forøger spændingen, til vekselstrøm samt en ensretter, hvis der ønskes jævnstrøm.Since means for applying the high potential gradient across the electrodes are well known in the art and are not a component of the present invention, they will not be discussed in detail. Suffice it to be noted that such means usually comprise a transformer which increases the voltage to AC and a rectifier if direct current is desired.

Som en almen regel er den temperatur og det tryk, som opretholdes i elektrofiltret ifølge opfindelsen, uden betydning ved olietemperaturer fra så lave som ca. -73°C og op til flere hundrede °C, hvilke temperaturer er egnede og omfatter de normalt forekommende temperaturintervaller. Tilsvarende er det i elektrofiltersystemet opretholdte tryk kun begrænset af konstruktionen af det hus, som indeholder systemet.As a general rule, the temperature and pressure maintained in the electrofilter of the invention are of no significance at oil temperatures from as low as about -73 ° C and up to several hundred ° C, which temperatures are suitable and include the usual temperature ranges. Similarly, the pressure maintained in the electrofilter system is limited only by the construction of the housing containing the system.

Sandsynligvis er gennemstrømningshastigheden af den olie, som skal behandles, gennem den partikelmasse, som udgør mediet, en vigtigere arbejdsbetingelse ved elektrofiltreringsprocessen, eftersom oliens opholdstid i mediet og det elektrostatiske felt kvantitativt påvirker fjernelsen af de uønskede partikelformede forureninger. Almindeligvis anvendes en opholdstid på mindst oa.Probably, the flow rate of the oil to be treated through the particle mass constituting the medium is a more important working condition of the electrofiltration process since the residence time of the oil in the medium and the electrostatic field quantitatively affects the removal of the undesirable particulate contaminants. Usually a residence time of at least oa is used.

15 sekunder og fortrinsvis en opholdstid på mindst ca. 30 sekunder. Mens der tilsyneladende ikke er nogen teoretisk øvre grænse med hensyn til opholdstid, og forøget opholdstid tilsyneladende ville forøge fjernelsen af forurening, har den yderligere mængde af forureninger, der fjernes ved en forøgelse af opholdstiden, i den sidste ende tendens til at falde væsentligt. I overensstemmelse hermed anvendes der ikke en opholdstid, som er større end ca. 10 minutter, og fortrinsvis er opholdstiden begrænset til ikke mere end ca. 2 minutter.15 seconds and preferably a residence time of at least approx. 30 seconds. While there seems to be no theoretical upper limit on residence time and increased residence time would appear to increase the removal of contamination, the additional amount of contaminants removed by increasing residence time has ultimately tended to decrease substantially. Accordingly, a residence time greater than approx. 10 minutes, and preferably the residence time is limited to no more than approx. 2 minutes.

Nedenfor beskrives det elektriske filter ifølge opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen, som viser et simplificeret tværsnit af en udførelsesform for filtret ifølge opfindelsen.The electric filter according to the invention is described below with reference to the drawing, which shows a simplified cross-section of an embodiment of the filter according to the invention.

På tegningen er vist en hul, cylindrisk stålbeholder 10 med en cylindrisk stangformet elektrode 12 anbragt koaksialt i beholderen 10 og strækkende sig ud gennem den øvre del af beholderen 10. Elektroden 12 er også isoleret fra beholderen 10 ved hjælp af en isoleringskrave 14, som er anbragt om den del af elektroden 12, som går gennem den øvre del af beholderen 10. Anbragt i beholderen 10 og fuldstændig udfyldende det annulære rum, som er afgrænset mel- 9 143888 lem den Indre væg af beholderen 10 og elektroden 12, er en masse af praktisk taget sfæriske glasperler 16 med glat overflade. Ved den øvre ende af beholderen 10 forefindes/?ilgangsåbning l8 for olien, medens der ved den nedre ende af beholderen 10 forefindes en afgangsåbning 20 for olien, hvilket tillader strømning af forurenet olie fra tilgangsåbningen 18 gennem beholderen 10 og massen af heri anbragte glasperler samt tillader fjernelse af olie via afgangsåbningen 20.The drawing shows a hollow cylindrical steel container 10 with a cylindrical rod-shaped electrode 12 coaxially disposed in the container 10 and extending through the upper part of the container 10. The electrode 12 is also isolated from the container 10 by means of an insulating collar 14 which is disposed about the portion of the electrode 12 which passes through the upper portion of the container 10. Located in the container 10 and completely filling the annular space delimited between the inner wall of the container 10 and the electrode 12 is a mass of practically spherical glass beads 16 with smooth surface. At the upper end of the container 10, there is / opening port 18 for the oil, while at the lower end of the container 10 there is an outlet opening 20 for the oil, which permits the flow of contaminated oil from the inlet opening 18 through the container 10 and the mass of glass beads disposed therein. permits removal of oil through the outlet port 20.

Elektroden 12 er forbundet med en højspændingsstrømtilførsel ved hjælp af en leder 22, mens beholderen 10 er jordforbundet ved hjælp af ledning 24.The electrode 12 is connected to a high voltage supply by means of a conductor 22, while the container 10 is grounded by means of conduit 24.

Fremgangsmåden ifølqe opfindelsen belvses nærmere ved nedenstående eksempler.The process according to the invention is further illustrated by the following examples.

Eksempel 1 I dette eksempel omfatter det anvendte apparatur et vertikalt anbragt hult cylindrisk stålhus med en indre diameter på 15,2 cm og en længde på 1,8 m. Anbragt koaksialt i dette hus er en stålstang med en diameter på 2,5 cm, som ender 50 cm over husets bund. Stålstangen er via en ensretter elektrisk forbundet med en transformator, som kan varieres fra 0 til 50 kV, mens stålhuset er jordforbundet, hvorved der tilvejebringes en jævnstrømsspænding over elektroderne. Det annulære rum mellem stålstangen og stålhusets indre væg er fyldt med masser af forskelligt filtermedium, der anvendes til behandling af bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, hvilke fraktioner indeholder partikelformede forureninger varierende fra ca. 5*7 til ca. 8,6 kg pr. 100 kl olie.Example 1 In this example, the apparatus used comprises a vertically arranged hollow cylindrical steel housing having an internal diameter of 15.2 cm and a length of 1.8 m. Coaxially disposed in this housing is a steel rod having a diameter of 2.5 cm. which ends 50 cm above the bottom of the house. The steel rod is electrically connected via a rectifier to a transformer which can be varied from 0 to 50 kV, while the steel housing is grounded, thereby providing a direct current voltage across the electrodes. The annular space between the steel rod and the inner wall of the steel housing is filled with loads of different filter media used to treat bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure, which fractions contain particulate contaminants varying from approx. 5 * 7 to approx. 8.6 kg per 100 kl oil.

I ån række forsøg er filtermassen opbygget af formalingsslagge. Det i en anden række forsøg anvendte filtermedium er flodgrus, og i en tredje række forsøg, som belyser fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er det materiale, som udgør filtermediet, i det væsentlige ikke-porøse og ikke--deformerbare glasperler med en diameter på 6,4 mm. Filtermediet er i hver række forsøg fyldt i stålhuset til tilvejebringelse af en dvbde på 1,5 m, idet der efterlades et åbent rum med en højde på 50 cm i huset over filtermassen. Den kendsgerning, at stangen med en diameter på 2,5 cm ender 50 em over husets bund, medfører, at den effektive dybde af filtermassen mellem elektroderne er 1,2 m.In a number of experiments the filter mass is made up of grinding slag. The filter medium used in a second series of experiments is river gravel, and in a third series of experiments illustrating the method of the invention, the material constituting the filter medium is essentially non-porous and non-deformable glass beads having a diameter of 6, 4 mm. The filter medium is filled in the steel housing in each series of experiments to provide a 1.5 m depth, leaving an open space with a height of 50 cm in the housing above the filter mass. The fact that the 2.5 cm diameter rod ends 50 cm above the bottom of the housing means that the effective depth of the filter mass between the electrodes is 1.2 m.

10 143888 I den første række forsøg chargeres bundfraktionen fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, til den enhed, som indeholder formalingsslagge, med en hastighed på ca.In the first series of experiments, the bottom fraction is charged from distillation columns operating at atmospheric pressure to the unit containing grinding slag at a rate of approx.

7,6 liter pr. minut og ved en temperatur på 121°C til tilvejebringelse af en opholdstid på ca. 2 minutter. Denne særlige prøve af bundfraktion fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, har et partikeIformet tørstofindhold på ca. 8,6 kg pr. 100 kl.7.6 liters per liter. per minute and at a temperature of 121 ° C to provide a residence time of approx. 2 minutes. This particular sample of bottom fraction from distillation columns operating at atmospheric pressure has a particulate solids content of approx. 8.6 kg per 100 pm

Der opretholdes en potentialegradient på j57 kV i rummet mellem elektroderne. Skønt dette tilsyneladende er effektivt til fjernelse af visse mængder af de faste forureninger fra den olie, som behandles, resulterer den i en elektrisk kortslutning efter blot 15 minutters drift. Der forsøges tilbageskylning af enheden, og forurenet olie chargeres endnu en gang til enheden, hvilket resulterer i næsten øjeblikkelig elektrisk kortslutning. Formalingsslaggen fjernes, og en undersøgelse afslører en fin film af sort tørstof opsamlet på overfladen af de individuelle partikler, hvilken film ikke kan fjernes. En kemisk analyse af tørstoffilmen viser, at stoffet hovedsageligt er sammensat af jernsulfid.A potential gradient of j57 kV is maintained in the space between the electrodes. Although this is apparently effective in removing certain amounts of the solid contaminants from the oil being treated, it results in an electrical short circuit after just 15 minutes of operation. The unit is flushed back and contaminated oil is charged again to the unit, resulting in almost immediate electrical short circuits. The grinding slag is removed and a study reveals a fine film of black solids collected on the surface of the individual particles, which film cannot be removed. A chemical analysis of the dry film shows that the substance is mainly composed of iron sulfide.

I en anden række forsøg er filtermediet flodgrus med en partikelstørrelse på 4,76-3,36 mm og en overflade, som synes glat set med det blotte øje. I denne række forsøg chargeres bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, med en hastighed på 7,6 liter pr. minut og en temperatur på 121°C til tilvejebringelse af en opholdstid på ca. 2 minutter.In another series of experiments, the filter medium is river gravel with a particle size of 4.76-3.36 mm and a surface which appears smooth with the naked eye. In this series of experiments bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure are charged at a rate of 7.6 liters per liter. per minute and a temperature of 121 ° C to provide a residence time of approx. 2 minutes.

Denne prøve af bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, har også et tørstofindhold på ca. 8,6 kg pr.This sample of bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure also has a solids content of approx. 8.6 kg per

•100 kl. Potentialegradienten over elektroderne er 56 kV.• 100 p.m. The potential gradient across the electrodes is 56 kV.

En indledende drift, hvori der anvendes flodgrus som filtermedium resulterer i et forsøg, hvor der kun går 2 timer, inden enheden kortslutter elektrisk. Igen forsøges tilbageskylning, men tilsyneladende kan mediet ikke aktiveres med godt resultat, eftersom enheden ved genchargering af den forurenede olie kortslutter elektrisk efter et yderst kort tidsrum.An initial operation in which river gravel is used as a filter medium results in an experiment which only takes 2 hours before the unit is electrically short-circuited. Again, flushing is attempted, but apparently the medium cannot be activated successfully, since the unit, when recharging the contaminated oil, shortens electrically after a very short period of time.

Flodgruset fjernes fra enheden, og overfladen viser sig også at være dækket med en sort film svarende til den, som findes på formalingsslaggen. En mikroskopisk undersøgelse af grusoverfladen afslører arealer med porøsitet, der har en ru konsistens, som viser sig at tilbageholde jernsulfidpartikler på under 1 μ.The river gravel is removed from the unit and the surface also appears to be covered with a black film similar to that found on the grinding slag. A microscopic examination of the gravel surface reveals areas of porosity having a rough consistency which are found to retain iron sulfide particles below 1 μ.

11 143888 I den tredje række forsøg anvendes glasperler med glat overflade som det partikelformede medium, og bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, ledes ind med en hastighed på 5,3 liter pr. minut ved en temperatur på 129°C til tilvejebringelse af en opholdstid på 75 sekunder. Prøven af bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, har et tørstofindhold på 6,8 kg pr. 100 kl. Den over elektroderne opretholdte potentialegradient er 27 kV. Dette forsøg udføres i et tidsrum på 46 timer og giver en behandlet olie, som kun indeholder 1,4 kg partikelformet tørstof pr. 100 kl, hvilket viser en fjernelse af tørstof på mere end 80$. Herefter vaskes glasperlerne med petroleum og genanvendes i en anden cyklus til behandling af yderligere bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk. Den under anden cyklus anvendte gennemstrømningshastighed er 5*7 liter pr. minut, og forsøget fortsættes i et tidsrum på 75 timer uden elektrisk kortslutning. Herefter vaskes glasperlerne igen med petroleum og anvendes i en tredje cyklus til behandling af bundfraktioner fra destillationskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, i et tidsrum på 100 timer uden elektrisk kortslutning. Ved fjernelse fra enheden og vask med petroleum viser glasperlerne sig at være krystalklare uden iagttagelig tørstoffilm afsat på overfladerne.In the third series of experiments, smooth-surface glass beads are used as the particulate medium, and bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure are fed at a rate of 5.3 liters per liter. per minute at a temperature of 129 ° C to provide a residence time of 75 seconds. The sample of bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure has a solids content of 6.8 kg per hectare. 100 pm The potential gradient maintained over the electrodes is 27 kV. This experiment is carried out for a period of 46 hours and yields a treated oil containing only 1.4 kg of particulate dry matter per minute. 100 kl, showing a dry matter removal of more than $ 80. The glass beads are then washed with petroleum and reused in another cycle to treat additional bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure. The flow rate used during the second cycle is 5 * 7 liters per liter. The experiment is continued for a period of 75 hours without an electrical short circuit. The glass beads are then washed again with petroleum and used in a third cycle to treat bottom fractions from distillation columns operating at atmospheric pressure for a period of 100 hours without an electric short circuit. Upon removal from the unit and washing with petroleum, the glass beads appear to be crystal clear with no observable dry film deposited on the surfaces.

Eksempel 2 I dette eksempel anvendes samme apparatur som i eksempel 1, og huset fyldes til tilvejebringelse af samme dybde med 6,4 mm glasperler. En bundfraktion (ca. 50% reduceret råolier) fra destillat tionskolonner, der arbejder ved atmosfæretryk, svarende til den i eksempel 1 anvendte ledes gennem glasperlemassen med en gennem-strømnlngshastighed på ca. 5,3 liter pr. minut til tilvejebringelse af en opholdstid på ca. 75 sekunder. I dette eksempel påføres imidlertid en vekselstrøm på stangelektroden ved udtagning fra den sekundære vinding på en transformator, som forøger spændingen, og som er indskudt inden ensretteren. En effektiv spænding på 15 kV påføres på stangelektroden, og frekvensen er 60 Hz. Fjernelsen af forurenings-tørstoffet er i det væsentlige den samme som den, der opnås i eksempel 1, hvor der anvendes et ensrettet felt.Example 2 In this example, the same apparatus as in Example 1 is used and the housing is filled to provide the same depth with 6.4 mm glass beads. A bottom fraction (about 50% reduced crude oil) from distillation columns operating at atmospheric pressure similar to that used in Example 1 is passed through the glass bead mass at a flow rate of approx. 5.3 liters per liter. per minute to provide a residence time of approx. 75 seconds. In this example, however, an alternating current is applied to the rod electrode by withdrawing from the secondary winding on a transformer which increases the voltage and which is inserted before the rectifier. An effective voltage of 15 kV is applied to the rod electrode and the frequency is 60 Hz. The removal of the contaminant solids is essentially the same as that obtained in Example 1 using a unidirectional field.