EP0191485B1 - Homogenisierungsanlage für eine in einer Kanalisation transportierte Flüssigkeit - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/23—Mixing by intersecting jets
Definitions
- the present invention relates to the homogenization of a fluid transported in a pipeline, and comprising two immiscible phases, one of which is dispersible in the other, which is continuous. It applies when these two immiscible phases have different densities.
- Such a measurement is in fact usually done on samples taken periodically and automatically in the pipeline, and, so that the measurement made on the samples represents the composition of the entire batch of fluid (cargo), it is first necessary that this batch is homogeneous in accordance with standard ISO 3171.
- the components of such a mixture tend to separate naturally at least when its circulation speed is small, for example less than 1 m / s.
- a homogenization device must therefore intervene a little upstream from the point where the samples are taken.
- the size of the droplets of the dispersed phase is of importance for the measurement.
- the mixture arriving at the measuring device must be an oil containing several water droplets per cm3 of mixture, with a droplet diameter between 2 and 0 .5 mm at most.
- the present invention aims to obtain improved homogenization and / or to limit the pumping power required.
- the limitation of pumping power can be expressed by the fact that the power required from the circulation pump to obtain such an improved homogenization is not significantly greater than that necessary according to known methods.
- the present invention aims to achieve these goals without the device used for this having a troublesome longitudinal bulk.
- the energy dissipated per unit volume and consequently the efficiency of dissociation are increased if using concurrent jets or jets stopped abruptly by a fixed obstacle.
- FIG. 1 represents a view of a device for implementing the method according to the invention in section through a plane passing through the axis of the transport pipe.
- FIG. 2 shows a view of the same device in section through a plane II-II shown in Figure 1, and perpendicular to the axis of the transport pipe.
- the homogenization device described below is applicable to a transported mixture of petroleum and water. It contains the elements previously mentioned.
- the withdrawal pipe 4 sucks a fraction of the flow of the fluid to be homogenized in the transport pipe 2 which is cylindrical and has a horizontal axis 1.
- the circulation pump 6 is driven by a motor not shown to pressurize the fluid thus sucked.
- the injection line brings the pressurized fluid back into the transport pipe. It comprises a section 8 at the outlet of the pump 6, the two circular injection rings 10 and 12 arranged in the transport pipe 2, coaxial therewith, an injection ramp 14 upstream of these rings, and pipes 16 and 18 supplying the inner ring 12 and the ramp 14 from the outer ring 10. The latter is fed directly by the section 8.
- the ring inner 12 is disposed slightly downstream of the outer ring and has an approximately half diameter. These two rings carry said spray nozzles 20, 22, 24 as previously indicated.
- the ramp 14 extends in an arc of coaxial circle at the bottom of the pipe 2 and carries said premixing nozzles 26.
- the inlet 4a of the withdrawal pipe 4 is at the bottom of the pipe 2 upstream of the crowns and injection ramps 10, 12 and 14 and it is provided with an inlet guide 4b.
- each nozzle may have, for example, a diameter of 9 mm, and be supplied with a sufficiently high pressure above that in the transfer line, to provide a nozzle output speed of 15 to 20 meters per second.
- the number of nozzles 20 of the outer ring is 12, as is the number of nozzles 22 of the inner ring opposite to the previous ones to form said outer pairs.
- the inner ring also carries three inner pairs of nozzles 24 opposite each other, and in a common direction of horizontal jets perpendicular to the pipe 2.
- the outer crown is formed by bending a tube with a diameter of 60 mm.
- the inner crown has an external diameter of 40 cm and is formed from a tube with a diameter of 80 mm.
- the number of premix nozzles is five.
- this pipe is fixed to a cover 27 closing off a "manhole" 28 having the shape of a cylindrical tube of vertical axis cutting the axis 1 of the transport pipe, and of the same diameter.
- This tube is made of sheet steel like this pipe, with welding along the line 30 of intersection of the two.
- Line 8 is connected to the outlet of pump 6 by a removable connector 32.
Landscapes
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Claims (10)
- Homogenisierungsverfahren zum Homogenisieren eines durch eine Förderleitung strömenden Fluids, das zwei nicht mischbare Phasen aufweist, von denen die eine in Form von Klumpen, Tropfen oder Tröpfchen in der anderen, kontinuierlichen Phase dispergierbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- man saugt eine Teilmenge der zu homogenisierenden Fluidmenge ab und setzt sie unter Druck,- und man liefert das so unter Druck gesetzte Fluid an Einspritzdüsen (20, 22, 24, 26), derart, daß in der Förderleitung entsprechende quer gerichtete Düsenstrahlen gebildet werden, die Wirbel erzeugen,- dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens bestimmte der Einspritzdüsen, Zerstäubungsdüsen (20, 22, 24) genannt, derart anbringt, daß die entsprechenden Düsenstrahlen, Zerstäubungsstrahlen genannt, Stäbe eines Gitters bilden, das die Förderleitung (2) versperrt, indem es die Klumpen der dispergierbaren Phase zwingt, in einem Abstand zu einem dieser Stäbe vorzufließen, der kleiner als maximal ein Viertel des Durchmessers dieser Leitung ist, wobei die an den Zerstäubungsdüsen beginnende Länge der Stäbe im wesentlichen kleiner als der Durchmesser dieser Leitung ist, so daß die Düsenstrahlen bis zum Ende der Stäbe eine Geschwindigkeit beibehalten, die ausreicht, um die Zerstäubung eines in einem solchen Abstand vorbeifließenden Klumpens zu bewirken.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdurchmesser der Zerstäubungsdüsen (20, 22, 24) zwischen 0,5% und 6% des äquivalenten hydraulischen Durchmessers der Förderleitung liegt, wobei die Anfangsgeschwindigkeit der Zerstäubungsstrahlen zwischen 5 und 60 m/s beträgt, derart, daß die Strahlen die Klumpen der dispergierbaren Phase wirksam über die Länge der Stäbe zerstäuben, wobei die Anzahl dieser Strahlen und ihre Verteilung über eine das Gitter enthaltende Zerstäubungsoberfläche so gewählt ist, daß sich jeder Punkt der Oberfläche in einem Abstand zu mindestens einem der Stäbe befindet, der kleiner als ungefähr das 15-fache des Durchmessers der entsprechenden Zerstäubungsdüse ist, während die Länge der Stäbe kleiner als das 20-fache des Durchmessers dieser Düse ist.
- Verfahren nach Anspruch 2, anwendbar auf den Fall, in dem die dispergierbare Phase Wasser und die kontinuierliche Phase Öl ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdurchmesser der Zerstäubungsdüsen (20, 22, 24) zwischen 1% und 3% des Durchmessers der Förderleitung (2) beträgt, wobei die Anfangsgeschwindigkeit der Zerstäubungsstrahlen zwischen 10 und 30 m/s und ihre Anzahl ungefähr zwischen 10 und 50 beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Förderleitung im wesentlichen waagrecht verläuft und die beiden Phasen eine unterschiedliche Dichte haben, man Vormischdüsenstrahlen bildet, die, beginnend in einer mit der dispergierbaren Phase durch Schwerkraft angereicherten Zone, auf das Innere der Förderleitung (2) gerichtet sind, wobei diese Strahlen weniger zahlreich als die Zerstäubungsstrahlen (20, 22, 24) sind und stromaufwärts der letzteren gebildet werden.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vormischdüsenstrahlen ungefähr zwischen bei 10% bis 20% der Anzahl der Zerstäubungsdüsenstrahlen liegt, wobei die Vormischdüsenstrahlen in einem Abstand zum stromaufwärts beginnenden Abschnitt der Zerstäubungsstrahlen angeordnet sind, der ungefähr zwischen 100% und 50% des Durchmessers der Förderleitung (2) beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilmenge in eine Entnahmeleitung (4) saugt, deren Einlaß (4a) sich in der angereicherten Zone befindet, und daß man die Vormischstrahlen stromabwärts dieses Einlasses bildet, so daß ein Teil der dispergierbaren Phase, der möglicherweise nicht in die Entnahmeleitung gesaugt wurde, in Suspension bringt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Förderleitung im wesentlichen waagrecht verläuft und die beiden Phasen eine unterschiedliche Dichte haben, man die Teilmenge in eine Entnahmeleitung (4) saugt, deren Einlaß (4a) sich in einer durch die Schwerkraft mit der dispergierbaren Phase angereicherten Zone befindet, und daß man mindestens bestimmte der Zerstäubungsdüsenstrahlen in einer sich gegenseitig abstoppenden Weise anordnet, derart, daß die restliche Kraft dieser Strahlen die in ihnen enthaltenen Tropfen der dispergierten Phase in Tröpfchen zerstäubt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (20, 22, 24) und Zerstäubungsstrahlen Düsenpaare (20, 22) und entsprechende Zerstäubungsstrahlpaare bilden, wobei jedes Paar aus zwei einander gegenüberstehenden Strahlen besteht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsdüsen (20, 22, 24) durch eine Einspritzleitung (10, 12, 16) versorgt werden, die zwei in der Förderleitung (2) liegende und in Längsrichtung der Leitung versetzte Abschnitte (10, 12) aufweist, derart, daß für das beförderte Fluid ein trotz der Behinderung der Förderleitung durch die Einspritzleitung ausreichender Strömungsquerschnitt geschaffen wird.
- Verfahren nach den beiden Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerstäubungsdüsen auf zwei rohrförmigen Einspritzkränzen (10, 12) befestigt und sie durch diese Kränze speist, wobei diese die beiden Abschnitte der Einspritzleitung (8, 10, 12, 14, 16, 18) bilden und koaxial in der Förderleitung (2) angeordnet sind, nämlich ein äußerer Kranz (10) mit einem ungefähr dem Durchmesser der Förderleitung angenähert entsprechenden Durchmesser und einem inneren Kranz (12) mit einem Durchmesser, der kleiner als die Hälfte desjenigen der Förderleitung ist, wobei bestimmte Düsenpaare äußere Paare sind, die jeweils aus einer äußeren, vom äußeren Kranz getragenen Düse (20) und einer inneren, vom inneren Kranz getragenen Düse gebildet werden, während andere Düsenpaare innere Paare sind, die jeweils aus zwei (24) vom inneren Kranz getragenen Düsen gebildet werden.
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