ES2270680A1 - Equipo separador de aguas hidrocarburadas emulsionadas fisica y quimicamente para sentinas de buques. - Google Patents
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Abstract
Equipo separador de aguas hidrocarburadas emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques. El equipo incluye una unidad de separación gravimétrica (1) y una unidad de separación de membrana ruptora de emulsiones de flujo transversal (5). El agua hidrocarburada a tratar alcanza la unidad de separación (1) desde un depósito (21) por medio de una bomba de aspiración (4), la cual impulsa el agua procedente de esa unidad de separación (1) sin los hidrocarburos libres, hacia la unidad de separación (5), donde tiene lugar la separación de emulsiones por medio de la membrana ruptora (6), con la particularidad de que los hidrocarburos originados en esta unidad (5) son enviados a través del conducto (11) a la unidad de separación (1), alcanzando un receptáculo superior (12) junto con los hidrocarburos libres obtenidos en esta última unidad, para su envío al exterior a través de un conducto (15). El equipo tiene por finalidad separar el hidrocarburo libre y el hidrocarburo emulsionado en una corriente de agua.
Description
Equipo separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques.
La presente invención, según se expresa en el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un equipo
separador de emulsiones, previsto concretamente para separar
hidrocarburos física y químicamente emulsionados en agua,
permitiéndonos no solamente separar el hidrocarburo libre de una
corriente de agua, sino, también, el hidrocarburo emulsionado,
basándose en la combinación de dos técnicas de separación: por un
lado, la separación gravimétrica mediante placas coalescentes FACET
Mpak y, por otro lado, la separación mediante membrana ruptora de
emulsiones de flujo transversal.
El equipo es de funcionamiento automático,
siendo operado eléctricamente y autosoportado en una bancada
propia perteneciente al mismo. Su campo de aplicación se hace
extensivo a la mayor parte de las industrias, en todos aquellos
casos y supuestos prácticos en los que sea necesario separar
mezclas de hidrocarburos o aceites minerales y agua, por ejemplo,
en sentinas de buques.
Cuando en una mezcla de agua con hidrocarburos
se hace necesario realizar una separación de emulsiones, el proceso
más generalizado de llevar a cabo la separación se basa en la
modificación del pH para la rotura de las emulsiones mediante la
inclusión de componentes ácidos y/o básicos, pudiendo de esta
manera separar el hidrocarburo del agua.
El inconveniente que presenta este tipo de
proceso reside en la dosificación de los reactivos, ya que la
cantidad de cada uno de éstos será función de los compuestos y el
pH de la muestra a separar, requiriendo costosos sistemas de
regulación y mantenimiento.
En la patente de invención española P200200951
de la misma solicitante, se describe un separador de aguas
hidrocarburadas emulsionadas física y químicamente, mediante el
cual se consigue solventar el inconveniente anteriormente
referido.
Dicho separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas se basa en la combinación de dos tecnologías, una de
ellas correspondiente a la separación gravimétrica del
hidrocarburo libre del agua, y la otra correspondiente a una
ultrafiltación en membranas, para separar el hidrocarburo en
emulsión. La unidad de separación gravimétrica incluye un paquete
de placas coalescentes FACET Mpak, mientras que la unidad de
ultrafiltración incluye una serie de membranas por las que pasa el
fluido exento del hidrocarburo libre que ha sido separado en la
unidad gravimétrica.
El separador en su conjunto incluye una bomba de
aspiración del fluido o mezcla de agua hidrocarburada para
introducción de ésta en la unidad de separación gravimétrica.
También incluye una bomba de impulsión para el envío del agua
procedente de la anterior unidad, incluyendo además una tercera
bomba para la expulsión del hidrocarburo separado en la unidad
gravimética hacia u colector de recogida.
Igualmente, se incluye en el separador un
detector del hidrocarburo acumulado en la parte superior de la
unidad gravimétrica, así como unas válvulas cuyo funcionamiento
permiten el paso o no del fluido y de los hidrocarburos hacia donde
corresponde en cada momento, siendo todo ello gobernado mediante un
cuadro de control.
El equipo separador de la invención está basado
en el referido en el apartado anterior, es decir, en el descrito
en la patente de invención P-200200951, pero con una
serie de innovaciones de las que derivan una mayor eficacia y
rendimiento del proceso de separación.
Según la invención, el equipo separador mantiene
la unidad gravimétrica de separación descrita en la
P-200200951, mientras que las emulsiones son
eliminadas mediante una membrana ruptora de emulsiones y de flujo
transversal a baja presión. Es decir, en la primera etapa del
proceso, las placas coalescentes de la unidad gravimétrica eliminan
o separan todo el hirocarburo libre del agua, de igual manera que
en la comentada patente de invención, en tanto que en la segunda
etapa se obtiene una separación del hidrocarburo emulsionado por
medio de una ruptura de las emulsiones y posterior separación
gravimétrica.
Otra característica del equipo separador es la
incorporación de una válvula de inyección de agua limpia, que se
pone en funcionamiento cuando se desactiva la bomba de aspiración
de la mezcla de agua y se detenga, por tanto, la entrada de fluido
a la unidad gravimétrica de separación, cuya desactivación de la
bomba de aspiración se producirá dependiendo de la cantidad de
hidrocarburo acumulado. Esa válvula de inyección de agua limpia que
incorpora el equipo, está destinada a realizar la descarga de los
hidrocarburos separados hacia el respectivo depósito de recogida o
de almacenamiento de los mismos.
Como alternativa, se puede incluir una bomba de
aspiración prevista en el conducto de salida de los hidrocarburos,
para la descarga de éstos. En este caso no se utilizaría la
impulsión de agua limpia para efectuar la descarga.
También es característica de novedad de la
invención la disposición de un conducto entre ambas unidades de
separación, a través de cuyo conducto, el hidrocarburo separado en
la unidad de membrana ruptora de emulsiones y de flujo transversal
es enviado a la unidad de separación gravimétrica.
Otra característica de novedad es la
incorporación de una válvula automática en el conducto a través del
cual se impulsa el agua sin hidrocarburo libre desde la unidad de
separación gravimétrica hasta la unidad de membrana ruptora de
emulsiones, cuya válvula automática se utiliza para evitar el uso
innecesario de las membranas cuando en la práctica no haya
emulsiones pero sí hidrocarburos libres, de manera que en función
de la lectura de hidrocarburo en agua, proporcionada por un sensor,
se conduce el fluido desde la salida del depósito del separador
gravimétrico al conducto general de salida del agua tratada, desde
la unidad de membrana ruptora de emulsiones y de flujo
transversal, sin pasar por el depósito o recipiente de tal
unidad.
También se ha previsto un dispositivo de
seguridad para evitar descargar contaminadas por fallos en el
equipo, de forma que si la lectura de hidrocarburos es superior a
lo reglamentado, el fluido o agua tratada se conduce al colector o
depósito de entrada de aguas hidrocarburadas, con un conducto
diferente, para ser tratadas nuevamente.
También se ha previsto que la membrana ruptora
de emulsiones esté asociada con un sensor de alta presión, que
determina la parada del equipo, cuando la presión en la membrana no
garantice la calidad del efluente. En este caso, el sensor envía
una señal al panel de control y éste a la bomba de impulsión, dando
una alarma para advertir del cambio de membrana.
La membrana ruptora de emulsiones y de flujo
transversal, está destinada a romper las emulsiones de hidrocarburo
en agua y generar gotas de hidrocarburo a partir de las microgotas
emulsionadas que entran en la membrana ruptora de emulsiones, sin
utilizar ningún producto químico para esa ruptura de
emulsiones.
El equipo incluye también una serie de válvulas,
tuberías, medidores de hidrocarburos en agua, alarma para cambio de
membranas y, opcionalmente, medidores de caudal, transmisores de
presión y temperatura, medidores de drenaje y conductos de
evacuación y recogida de los productos separados.
El funcionamientos del equipo es automático y
está regulado por el cuadro de control que determina el
arranque/parada de las electrobombas, así como la apertura/cierre
de las válvulas en función de las señales recibidas por los
sensores o detectores de hidrocarburos y/o por un analizador de
hidrocarburos en agua que forma también parte del equipo.
El equipo separador es válido tanto en
aplicaciones que consistan en poder verter agua depurada por la
unidad gravimétrica, con un contenido de hidrocarburos por debajo
de los valores establecidos con la actual normativa, como en
aplicaciones que consistan en la utilización de los hidrocarburos
separados.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características del invento, se acompaña a la
presente memoria descriptiva una hoja de dibujos en cuya figura 1 y
única se ha representado esquemáticamente el equipo separador de
emulsiones realizado de acuerdo con el objeto de la invención.
A la vista de la comentada figura, puede
observarse como el equipo separador e emulsiones objeto de la
invención se basa en la combinación de dos tecnologías de
separación diferentes, una gravimétrica y otra de membrana ruptora
de emulsiones de flujo transversal.
Concretamente, la unidad de separación
gravimétrica 1 está ubicada en un depósito 2 receptor de la mezcla
de agua hidrocarburada, es decir del fluido, a través de un
conducto 3, incluyendo un paquete de placas coalescentes FACET Mpak
formando la propia unidad de separación, siendo el fluido o mezcla
de agua hidrocarburada aspirada por una bomba 4 prevista en un
conducto 7 que comunica el aludido depósito 2 de la unidad
gravimétrica 1 y la unidad separadora de membrana ruptora de
emulsiones 5 de flujo transversal, incluyendo esta unidad 5 una
membrana ruptora de emulsiones de baja presión 6.
La mezcla del agua procedente de la unidad de
separación gravimétrica 1, y exenta por lo tanto del hidrocarburo
libre, es impulsada por la bomba 4 a través del conducto 7, hasta
la citada unidad de membrana ruptora de emulsiones 5.
El equipo incluye también un cuadro de control 8
para el gobierno de funcionamiento de todos los componentes y
dispositivos que se irán exponiendo a lo largo de la presente
descripción, así como un medidor de hidrocarburos en agua 9 situado
en un ramal o conducto de salida 10 del agua ya limpia de
hidrocarburos, de manera que entre ese ramal 10 y la unidad de
separación de membrana ruptora 5 se ha previsto un conducto 10', a
través del cual se alcanza precisamente la unidad de separación
5.
En cuanto los hidrocarburos separados y libres
obtenidos en la comentada unidad de membrana ruptora 5, los mismos
acceden a un conducto colector 11, para ser conducidos a la unidad
de separación gravimétrica 1, para su recogida en un receptáculo
superior 12, y desde éste para proceder a su descarga a través del
conducto 15.
De acuerdo con lo anteriormente referido, el
funcionamiento del equipo es como sigue:
La mezcla de agua hidrocarburada a tratar, es
decir el fluido, es introducida a través del conducto 3 y por
aspiración de la bomba 4 en el depósito receptor 2 correspondiente
a la unidad de separación gravimétrica 1, pasando dicho fluido a
través de las placas coalescentes FACET Mpak de la propia unidad 1,
de manera que debido al régimen laminar del flujo existente en tales
placas coalescentes se efectúa la separación del hidrocarburo
libre en el agua, el cual se acumula, debido a su menor peso, en la
parte superior, concretamente en el receptáculo 12, sobre el cual
se ha previsto un detector de fases 13 que determina la cantidad de
hidrocarburo acumulado en dicho receptáculo 12.
Cuando la cantidad de hidrocarburo libre supera
un valor preestablecido como máximo, el detector de fases 13 envía
una señal 4 de control 8, efectuando la siguiente operación:
La bomba de impulsión 4 se para, deteniendo la
entrada de mezcla de agua hidrocarburada al depósito receptor 2.
Simultáneamente se produce la apertura de una válvula automática
14, denominada "válvula de agua limpia" que permite la entrada
de agua a presión sobre la unidad de separación 1, empujando el
hidrocarburo acumulado en el receptáculo 12, obligándolo a salir a
través del conducto 15 para su definitiva recogida. Como
alternativa, en lugar de la impulsión de agua limpia a través e la
válvula 14, puede incorporarse en el conducto de descarga 15 una
bomba 16 que impulsará el hidrocarburo acumulado en el receptáculo
12 al colector o deposito de recogida de hidrocarburo.
Una vez que el hidrocarburo ha sido retirado de
la unidad de separación 1, el detector de fases 13 detecta la
presencia de agua, enviando una señal al cuadro de control 8,
cerrando la válvula de agua limpia 14, o en su caso deteniendo la
bomba de hidrocarburos 16, a la vez que se produce el arranque de
nuevo de la bomba de aspiración, quedando el equipo en situación
operativa normal.
Por su parte, la mezcla de agua sin hidrocarburo
libre, procedente del separador gravimétrico 1, es impulsada
mediante la bomba 4 al depósito de la unidad de separación de
membrana ruptora de emulsiones 5, de manera que el fluido a su paso
por las membranas 6 de la unidad de separación 5 rompe la emulsión
de hidrocarburos en agua y las gotas de hidrocarburos, generadas a
partir de las microgotas emulsionadas en la mezcla o fluido de
entrada en la membrana 6, son conducidas a través del tubo colector
11 a la entrada del depósito 2 de la unidad de separación
gravimétrica 1, acumulándose ese hidrocarburo en el receptáculo 12
para su posterior descarga a través del conducto 15.
En cuanto al agua sin hidrocarburos libres ni
emulsionados, la misma es conducida desde el depósito de la unidad
de separación 5 al exterior, a través del conducto 10' y desde éste
al conducto general de salida 10.
Para evitar el uso innecesario de las membranas,
cuando en la práctica no haya emulsiones, y solo hidrocarburos
libres, se ha previsto una válvula automática 17, de manera que en
función de la lectura de hidrocarburos, realizada mediante el
medidor de hidrocarburos en agua 9, se conduce el agua desde la
salida del depósito 2 de la unidad de separación 1 al conducto de
salida 10, sin pasar por la unidad de separación 5. En el momento
que aparecen emulsiones en el agua a la salida del depósito 2 o
unidad de separación 1, se conduce a la unidad de separación 5 de
la forma ya referida.
También se ha previsto un dispositivo de
seguridad para evitar descargas contaminadas por fallos en el
equipo, de forma que si la lectura del medidor 9 es superior a lo
reglamentado, la válvula automática 18 conduce el agua a través del
conducto 20 hasta el colector o depósito de entrada 21 de aguas
hidrocarburadas, para ser tratadas nuevamente, y en caso contrario
el agua es conducida al exterior por el conducto 19.
Finalmente, decir que asociado a la unidad de
separación de membrana ruptora de emulsiones 5, se ha previsto un
sensor de presión 22 que determina la parada del equipo, cuando la
presión en la membrana no garantiza la calidad del efluente, al
sensor 22 que enviará una señal al panel de control 8, parando la
bomba de aspiración 4 y dando una alarma para advertir el cambio de
membrana.
Claims (4)
1. Equipo separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques, que
estando previsto para separar de manera independiente tanto el
hidrocarburo libre como el hidrocarburo física y/o químicamente
emulsionado en una mezcla de agua hidrocarburada, y comprendiendo
dos unidades de separación, la primera como unidad de separación
gravimétrica con placas coalescentes FACET Mpak para separar
hidrocarburo libre en la mezcla de agua hidrocarburada, mientras
que la otra unidad de separación está prevista para separar el
hidrocarburo emulsionado, incluyendo una bomba de aspiración de la
mezcla de agua hidrocarburada para introducción, a través de un
conducto, en el correspondiente depósito de la unidad de separación
gravimétrica, se caracteriza porque la separación del
hidrocarburo emulsionado se realiza mediante una unidad de
separación (5) de membrana ruptora de emulsiones de flujo
transversal (6), generadora de gotas de hidrocarburo a partir de
las gotas emulsionadas que entran en la propia membrana ruptora,
sin necesidad de utilizar ningún producto químico para dicha
ruptora de emulsiones; habiéndose previsto un conducto (11) para
llevar el hidrocarburo separado en la unidad de membrana ruptora de
emulsiones (5) a la unidad de separación gravimétrica (1), contando
en la parte superior de ésta con un receptáculo (12) al que accede
dicho hidrocarburo para su posterior descarga, siendo impulsado
dicho hidrocarburo mediante la presión suministrada por la bomba de
aspiración (4); incluyendo además una válvula automática (17) para
paso del fluido desde la unidad de separación gravimétrica (1)
hacia la unidad de membrana ruptora de emulsiones (5), y de ésta al
conducto de salida (10) a través del conducto (10'); habiéndose
previsto igualmente un sistema de descarga del hidrocarburo,
determinado mediante una válvula de agua limpia a presión (14) y un
sensor de fase (13).
2. Equipo separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques, según
reivindicación 1, caracterizado porque opcionalmente la
válvula de agua limpia a presión (14) es susceptible de ser
sustituida por una bomba de extracción (16) prevista en el
respectivo conducto (15) de descarga del hidrocarburo, desde el
receptáculo (12) establecido en la parte superior del depósito (2)
correspondiente a la unidad de separación gravimética (1).
3. Equipo separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
conducto de salida (10) se ha previsto una válvula automática (18),
a través de la cual las descargas contaminadas por fallos en el
equipo son conducidas por el conducto (20) hasta un colector o
depósito (21) de aguas hidrocarburadas, para ser tratadas
nuevamente, todo ello en base a la lectura proporcionada por un
medidor (9) de hidrocarburos en agua.
4. Equipo separador de aguas hidrocarburadas
emulsionadas física y químicamente para sentinas de buques, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
conducto (7) de salida de la unidad de separación gravimétrica (1),
se ha previsto una válvula automática (17) que, en función de la
existencia de emulsiones de hidrocarburo en agua, conduce el fluido
a la unidad de separación (5) de membrana ruptora de emulsiones de
flujo transversal (6), o al exterior a través del conducto
(10).
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