JP2000317207A - オイル及び水エマルジョンを破壊するための無線周波マイクロ波エネルギー印加装置 - Google Patents
オイル及び水エマルジョンを破壊するための無線周波マイクロ波エネルギー印加装置Info
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- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/04—Breaking emulsions
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- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は無線周波エネルギーを用いて炭化水
素及び水エマルジョンを効果的に破壊するマイクロ波ア
プリケーターを提供する。 【解決手段】 無線周波エネルギーを用いて炭化水素及
び水エマルジョンを効果的に破壊するマイクロ波アプリ
ケーターを提供する。炭化水素及び水エマルジョンの蒸
気は多モード共鳴循環マイクロ波空洞に注入される。中
心にマイクロ波導波管のある二重対向エマルジョンフロ
ーチャンバーは、多重ＲＦエネルギー反射を行う２つの
末端共鳴チャンバーを形成し、流れているエマルジョン
を効果的に処理する。エマルジョン原料はフローチャン
バー双方の底に入り、出て遠心分離又は分離用に保存さ
れる。
素及び水エマルジョンを効果的に破壊するマイクロ波ア
プリケーターを提供する。 【解決手段】 無線周波エネルギーを用いて炭化水素及
び水エマルジョンを効果的に破壊するマイクロ波アプリ
ケーターを提供する。炭化水素及び水エマルジョンの蒸
気は多モード共鳴循環マイクロ波空洞に注入される。中
心にマイクロ波導波管のある二重対向エマルジョンフロ
ーチャンバーは、多重ＲＦエネルギー反射を行う２つの
末端共鳴チャンバーを形成し、流れているエマルジョン
を効果的に処理する。エマルジョン原料はフローチャン
バー双方の底に入り、出て遠心分離又は分離用に保存さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オイル及び水エマ
ルジョンの破壊に関し、特に無線周波エネルギーを用い
てオイル及び水エマルジョンを効果的に破壊する装置に
関する。
ルジョンの破壊に関し、特に無線周波エネルギーを用い
てオイル及び水エマルジョンを効果的に破壊する装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】石油精製産業において、地球又は海底深
くから採取された原油から有用な石油化学製品を最大限
に抽出することにあらゆる試みが行われている。純粋な
硫黄分を含まない製品を製造することは幸運であろう
が、これはごくまれな場合である。頻繁ではないがしば
しば原油は、オイル、ワックス、タール、塩、鉱物を含
有した水、微細な砂及び鉱物微粒子の乳化混合物として
一部発生する。石油井及び精製現場で保存すると自然沈
降や層別化が起こるが、オイル及び水の手に負えないエ
マルジョンと凝集した鉱物類が残るが、処理されるべき
である。この廃棄物又は散らかしたオイルは実質的に環
境有害物であり、回収可能な精製原料からの所得損失を
代表する。多くの化学的及び物理的分離技術の中で、オ
イル回収産業に一番役に立つ経済とともに、これらの技
術はオイルと水の境界界面で水分子からオイル分子を分
離する分離器に作用する。
くから採取された原油から有用な石油化学製品を最大限
に抽出することにあらゆる試みが行われている。純粋な
硫黄分を含まない製品を製造することは幸運であろう
が、これはごくまれな場合である。頻繁ではないがしば
しば原油は、オイル、ワックス、タール、塩、鉱物を含
有した水、微細な砂及び鉱物微粒子の乳化混合物として
一部発生する。石油井及び精製現場で保存すると自然沈
降や層別化が起こるが、オイル及び水の手に負えないエ
マルジョンと凝集した鉱物類が残るが、処理されるべき
である。この廃棄物又は散らかしたオイルは実質的に環
境有害物であり、回収可能な精製原料からの所得損失を
代表する。多くの化学的及び物理的分離技術の中で、オ
イル回収産業に一番役に立つ経済とともに、これらの技
術はオイルと水の境界界面で水分子からオイル分子を分
離する分離器に作用する。
【０００３】物理的分離技術はオイルと水の境界界面で
の表面張力を減少させるように、伝導性加熱と水からあ
まり濃くないオイルを分離する遠心分離を利用する。そ
のような状況において、オイルは親水性（水を好む）末
端及び疎水性（水を嫌う）末端を有するかなり数多くの
極性分子を含み、直接加熱だけにより表面張力を減少さ
せることは十分ではない。そしてそのような条件下で
は、複雑な有機分子は水濃度に対するオイル濃度の割合
を増加させ、成分密度の差異による遠心分離では成分を
完全に分離することはできない。
の表面張力を減少させるように、伝導性加熱と水からあ
まり濃くないオイルを分離する遠心分離を利用する。そ
のような状況において、オイルは親水性（水を好む）末
端及び疎水性（水を嫌う）末端を有するかなり数多くの
極性分子を含み、直接加熱だけにより表面張力を減少さ
せることは十分ではない。そしてそのような条件下で
は、複雑な有機分子は水濃度に対するオイル濃度の割合
を増加させ、成分密度の差異による遠心分離では成分を
完全に分離することはできない。
【０００４】エマルジョン破壊剤として利用される化学
添加剤は、しばしば経済的な負荷及びさらなる汚染水廃
棄問題を提起する。多くの場合、物理的及び化学的手段
の組合せが必要である。研究室及びフィールドテストの
結果から、無線周波（ＲＦ）マイクロ波エネルギーのオ
イルー水エマルジョンへ印加することにより、他の方法
以上の利点がある分子レベルでの分離を引き起こすこと
が証明された。ＲＦエネルギーが水分子を攪拌させると
きに、かなり極性のある分子は振動する無線周波フィー
ルドにおいて急速にスピンしトゥイストし、オイルー水
界面での結合が破壊されると信じられている。同様な方
法で、オイルが結合している分子の親水性極性末端は無
線周波フィールドにより主に振動する。このシアリング
（sheering）効果は水滴から分離された油滴の合体さ
せ、究極的にはエマルジョンを破壊するを促進する。極
性界面での振動は局所的な加熱を引き起こし、構成成分
の分離をさらに促す。
添加剤は、しばしば経済的な負荷及びさらなる汚染水廃
棄問題を提起する。多くの場合、物理的及び化学的手段
の組合せが必要である。研究室及びフィールドテストの
結果から、無線周波（ＲＦ）マイクロ波エネルギーのオ
イルー水エマルジョンへ印加することにより、他の方法
以上の利点がある分子レベルでの分離を引き起こすこと
が証明された。ＲＦエネルギーが水分子を攪拌させると
きに、かなり極性のある分子は振動する無線周波フィー
ルドにおいて急速にスピンしトゥイストし、オイルー水
界面での結合が破壊されると信じられている。同様な方
法で、オイルが結合している分子の親水性極性末端は無
線周波フィールドにより主に振動する。このシアリング
（sheering）効果は水滴から分離された油滴の合体さ
せ、究極的にはエマルジョンを破壊するを促進する。極
性界面での振動は局所的な加熱を引き起こし、構成成分
の分離をさらに促す。
【０００５】米国特許第4,067,683 号明細書には、オイ
ル燃焼燃料タンクの内側に収束する誘電材料から成るピ
ラミッド形のホーンを用いて、炭化水素の流動性を制御
するための高粘度炭化水素液体を電磁加熱する方法が開
示されている。同様なピラミッド形及び円錐形の無線周
波アプリケーターは地質構造を有する粘性のあるオイル
へ管を下へ導き、その場でオイルを加熱させる。本特許
はオイルー水エマルジョンの破壊について言及していな
い。
ル燃焼燃料タンクの内側に収束する誘電材料から成るピ
ラミッド形のホーンを用いて、炭化水素の流動性を制御
するための高粘度炭化水素液体を電磁加熱する方法が開
示されている。同様なピラミッド形及び円錐形の無線周
波アプリケーターは地質構造を有する粘性のあるオイル
へ管を下へ導き、その場でオイルを加熱させる。本特許
はオイルー水エマルジョンの破壊について言及していな
い。
【０００６】米国特許第4,174,751 号明細書には、無線
周波エネルギーを用いずに“シェイル（shale)オイル”
をその場で抽出することが開示されている。明細書中に
“静電気的な”分離法の皮相的な記述がなされている
が、それ以上詳述されていない。無線周波エネルギーの
印加には言及していない。米国特許第4,279,722 号明細
書には、触媒材料に接触させた炭化水素反応物をマイク
ロ波範囲の波動エネルギーの影響下へさらすことによる
石油精製の改善触媒反応を開示しているが、無線周波マ
イクロ波エネルギーを印加する方法及び装置は示してい
ない。本特許は触媒工程での無線周波エネルギーで炭化
水素を別の炭化水素に変換する改善された効率に関して
であり、無線周波エネルギーがエマルジョンを破壊する
ことに利用していない。
周波エネルギーを用いずに“シェイル（shale)オイル”
をその場で抽出することが開示されている。明細書中に
“静電気的な”分離法の皮相的な記述がなされている
が、それ以上詳述されていない。無線周波エネルギーの
印加には言及していない。米国特許第4,279,722 号明細
書には、触媒材料に接触させた炭化水素反応物をマイク
ロ波範囲の波動エネルギーの影響下へさらすことによる
石油精製の改善触媒反応を開示しているが、無線周波マ
イクロ波エネルギーを印加する方法及び装置は示してい
ない。本特許は触媒工程での無線周波エネルギーで炭化
水素を別の炭化水素に変換する改善された効率に関して
であり、無線周波エネルギーがエマルジョンを破壊する
ことに利用していない。
【０００７】C.S. Fang, Bruce K.L.ChungとPeter M.C.
Laiによる“Microwave Demulsification" Department
of Chemical Engineering, University of Southwester
n Louisiana, Lafayette, LA, 及びW.J. Klaila による
刊行物Chemical EngineeringComm. 1988, Vol.73, pp22
7 - 239, Electromagnetic Energy Corporation, Middl
eboro, MA, 02346には、マイクロ波エネルギーによるオ
イル及び水のエマルジョン破壊の分離レベル及び分離時
間をかなり改善させていることを示す完成基本的研究室
実験を開示している。フィールドテストは高さ３．０５
ｍ（１０フィート）ｘ直径３．０５ｍ（１０フィート）
の円筒金属タンクの中心にあり、下方に面している円錐
形アプリケーターのある２０ｋＷマイクロ波発生器から
のマイクロ波エネルギーを操作することから成る。タン
クの中身は数時間の無線周波エネルギー印加後に分離し
たことがわかった。これはバッチ工程でありフロー工程
ではない。
Laiによる“Microwave Demulsification" Department
of Chemical Engineering, University of Southwester
n Louisiana, Lafayette, LA, 及びW.J. Klaila による
刊行物Chemical EngineeringComm. 1988, Vol.73, pp22
7 - 239, Electromagnetic Energy Corporation, Middl
eboro, MA, 02346には、マイクロ波エネルギーによるオ
イル及び水のエマルジョン破壊の分離レベル及び分離時
間をかなり改善させていることを示す完成基本的研究室
実験を開示している。フィールドテストは高さ３．０５
ｍ（１０フィート）ｘ直径３．０５ｍ（１０フィート）
の円筒金属タンクの中心にあり、下方に面している円錐
形アプリケーターのある２０ｋＷマイクロ波発生器から
のマイクロ波エネルギーを操作することから成る。タン
クの中身は数時間の無線周波エネルギー印加後に分離し
たことがわかった。これはバッチ工程でありフロー工程
ではない。
【０００８】米国特許第4,582,629 号明細書には、マイ
クロ波エネルギーの印加後、従来の加熱手段によりエマ
ルジョンを加熱することにより、エマルジョン又は分散
液から炭化水素及び水の分離を向上させる方法が開示さ
れている。マイクロ波エネルギーを印加する特定の手段
は開示されておらず、また特許請求の範囲にもない。米
国特許第4,810,375 号明細書には、オイルー水エマルジ
ョンをマイクロ波エネルギー発生源とオイルー水エマル
ジョン又は分散液が通過する入口と出口を有するマイク
ロ波アプリケーターの性質には言及してないアプリケー
ターから構成されるシステムで処理することが開示され
ている。
クロ波エネルギーの印加後、従来の加熱手段によりエマ
ルジョンを加熱することにより、エマルジョン又は分散
液から炭化水素及び水の分離を向上させる方法が開示さ
れている。マイクロ波エネルギーを印加する特定の手段
は開示されておらず、また特許請求の範囲にもない。米
国特許第4,810,375 号明細書には、オイルー水エマルジ
ョンをマイクロ波エネルギー発生源とオイルー水エマル
ジョン又は分散液が通過する入口と出口を有するマイク
ロ波アプリケーターの性質には言及してないアプリケー
ターから構成されるシステムで処理することが開示され
ている。
【０００９】米国特許第4,853,119 号明細書には、エマ
ルジョン構成成分の分離を改善させるマイクロ波アプリ
ケーター内に含まれるコアレッサー媒質が開示されてい
る。米国特許第4,853,507 号明細書には、低誘電材料か
ら形成されたテーパインピーダンス整合膜のある導波管
の部分を有するエマルジョン又は分散液の効率的なマイ
クロ波加熱用の装置を開示しており、無線周波導波管の
末端を充填する液体への最適なインピーダンス整合表面
を提示している。他のいくつかのアプリケーターが、円
形及び矩形導波管の双方について明細書中と特許請求の
範囲に開示されている。
ルジョン構成成分の分離を改善させるマイクロ波アプリ
ケーター内に含まれるコアレッサー媒質が開示されてい
る。米国特許第4,853,507 号明細書には、低誘電材料か
ら形成されたテーパインピーダンス整合膜のある導波管
の部分を有するエマルジョン又は分散液の効率的なマイ
クロ波加熱用の装置を開示しており、無線周波導波管の
末端を充填する液体への最適なインピーダンス整合表面
を提示している。他のいくつかのアプリケーターが、円
形及び矩形導波管の双方について明細書中と特許請求の
範囲に開示されている。
【００１０】米国特許第4,855,695 号明細書において、
エマルジョン破壊系へ送り込まれるマイクロ波エネルギ
ーは、コンピュータ化された位相移動器により最適電圧
定在波比へ調整されることが開示されている。先行技術
とは異なり本発明の好ましい実施例は、矩形導波管の終
端に位置する傾斜のある反射板により二重対向無線周波
末端空洞へエネルギーを反射させる無線周波エネルギー
アプリケーターを説明する。低損失、無線周波透明、平
版窓は化学原料が導波管への侵入を防止する。原料の流
れは重力に対して上向きであり、伴出固体が共振器空洞
内で捕捉されないようにする。二重対向無周波末端空洞
はマイクロ波エネルギーを効率よく吸収するために、１
つの多モード共鳴循環マイクロ波空洞として働く。二重
対向空洞を通して流れるオイル及び水混合物の誘電性質
が与えられたとすると、循環チャンバー寸法はマイクロ
波定在波パターンと密接に調和する。
エマルジョン破壊系へ送り込まれるマイクロ波エネルギ
ーは、コンピュータ化された位相移動器により最適電圧
定在波比へ調整されることが開示されている。先行技術
とは異なり本発明の好ましい実施例は、矩形導波管の終
端に位置する傾斜のある反射板により二重対向無線周波
末端空洞へエネルギーを反射させる無線周波エネルギー
アプリケーターを説明する。低損失、無線周波透明、平
版窓は化学原料が導波管への侵入を防止する。原料の流
れは重力に対して上向きであり、伴出固体が共振器空洞
内で捕捉されないようにする。二重対向無周波末端空洞
はマイクロ波エネルギーを効率よく吸収するために、１
つの多モード共鳴循環マイクロ波空洞として働く。二重
対向空洞を通して流れるオイル及び水混合物の誘電性質
が与えられたとすると、循環チャンバー寸法はマイクロ
波定在波パターンと密接に調和する。
【００１１】導波管末端反射板は無線周波損失が最小に
なるように、反射エネルギーが無線周波トランスミッタ
ーへ戻らない及び損傷を与えないような大きさに作られ
傾斜をつける。３つの循環部はトランスミッターとマイ
クロ波アプリケーターの間の伝送路内に配置され、水冷
擬似仕事量へ反射無線周波を転送する。さらに、本発明
はエマルジョンの分離に役に立つ処理方法と無線周波マ
イクロ波エネルギーをエマルジョン原料へ印加するのに
利用する装置における改善に関する。本発明はまず原料
を従来のようにプレヒートさせる必要があり、ワックス
及びタールのような固体を溶解させ、マイクロ波処理前
にマイクロ波の誘電吸収のレベルを向上させ、粘度を低
下させることにより原料排気特性を改善させることを認
める。
なるように、反射エネルギーが無線周波トランスミッタ
ーへ戻らない及び損傷を与えないような大きさに作られ
傾斜をつける。３つの循環部はトランスミッターとマイ
クロ波アプリケーターの間の伝送路内に配置され、水冷
擬似仕事量へ反射無線周波を転送する。さらに、本発明
はエマルジョンの分離に役に立つ処理方法と無線周波マ
イクロ波エネルギーをエマルジョン原料へ印加するのに
利用する装置における改善に関する。本発明はまず原料
を従来のようにプレヒートさせる必要があり、ワックス
及びタールのような固体を溶解させ、マイクロ波処理前
にマイクロ波の誘電吸収のレベルを向上させ、粘度を低
下させることにより原料排気特性を改善させることを認
める。
【００１２】入口と出口の温度は監視され、原料の流速
は最適滞留時間を維持するように、出口温度がエマルジ
ョン構成成分の最適な分離を保証するように制御され
る。マイクロ波空洞の入口と出口の間の原料の最適な温
度差は、ポンプ給送速度調節器にフィードバックされ
る。排気速度は最適なエマルジョン破壊を起こすよう
に、適切な温度差を維持するように変化させる。発明者
は原料排気速度を制御するための電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）を調整する方法よりも本方法が好ましいことを発見
した。
は最適滞留時間を維持するように、出口温度がエマルジ
ョン構成成分の最適な分離を保証するように制御され
る。マイクロ波空洞の入口と出口の間の原料の最適な温
度差は、ポンプ給送速度調節器にフィードバックされ
る。排気速度は最適なエマルジョン破壊を起こすよう
に、適切な温度差を維持するように変化させる。発明者
は原料排気速度を制御するための電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）を調整する方法よりも本方法が好ましいことを発見
した。
【００１３】入口は出口よりも下に配置し、砂のような
微粒子固体を流れ出させ、砂の捕捉と原料の過熱を引き
起こす流れに付随する損失を防ぐ。本設計の特定関心
は、マイクロ波透過窓の表面上の流れの停滞又は制限を
防ぐことに向けられた。処理チャンバーの特有形態の設
計によりホットスポットを防ぐ。不適切に設計されたシ
ステムのホットスポットは、炭化水素原料の局部的炭化
を招く。窓上の導電性炭素の堆積により悲惨な温度上昇
を伴うマイクロ波フィールドが不足し、窓材料の融解又
は破損を引き起こす。
微粒子固体を流れ出させ、砂の捕捉と原料の過熱を引き
起こす流れに付随する損失を防ぐ。本設計の特定関心
は、マイクロ波透過窓の表面上の流れの停滞又は制限を
防ぐことに向けられた。処理チャンバーの特有形態の設
計によりホットスポットを防ぐ。不適切に設計されたシ
ステムのホットスポットは、炭化水素原料の局部的炭化
を招く。窓上の導電性炭素の堆積により悲惨な温度上昇
を伴うマイクロ波フィールドが不足し、窓材料の融解又
は破損を引き起こす。
【００１４】追加的保護計装は原料経路における流れ制
限に対して監視し制御し、ボイド、流れ停滞と固形物の
堆積を防止する。間違った条件が検出されたら、マイク
ロ波トランスミッターは止められる。すべての入る原料
は従来手段でプレヒートされ、処理原料から分離された
熱い廃水により粘度が低下し、原料エマルジョンからの
岩石及び他の大きな固体の塊の事前濾過に役に立つ。発
明者はマイクロ波エネルギーはより高温度で原料に組み
込まれることを発見した。土及び砂のような伴出された
不溶固体物のタイプと量だけでなく、混合物中の有機固
体物の融点にも依存するが、４９℃（１２０Ｆ）から８
２℃（１８０Ｆ）の供給温度が必要である。
限に対して監視し制御し、ボイド、流れ停滞と固形物の
堆積を防止する。間違った条件が検出されたら、マイク
ロ波トランスミッターは止められる。すべての入る原料
は従来手段でプレヒートされ、処理原料から分離された
熱い廃水により粘度が低下し、原料エマルジョンからの
岩石及び他の大きな固体の塊の事前濾過に役に立つ。発
明者はマイクロ波エネルギーはより高温度で原料に組み
込まれることを発見した。土及び砂のような伴出された
不溶固体物のタイプと量だけでなく、混合物中の有機固
体物の融点にも依存するが、４９℃（１２０Ｆ）から８
２℃（１８０Ｆ）の供給温度が必要である。
【００１５】本発明は多モード共鳴循環マイクロ波空洞
中において炭化水素及び水エマルジョンの注入された蒸
気へマクロ波無線周波エネルギーを効果的に印加し、無
線周波エネルギーを最大限に吸収するように設計された
装置について詳述する。中心にマイクロ波導波管のある
二重対向エマルジョンフローチャンバーは、多重ＲＦエ
ネルギー反射を行う２つの末端共鳴チャンバーを形成
し、流れているエマルジョンを効果的に処理する。エマ
ルジョン原料はフローチャンバー双方の底に入り、マイ
クロ波無線周波エネルギーで加熱され処理された上部か
ら出る。
中において炭化水素及び水エマルジョンの注入された蒸
気へマクロ波無線周波エネルギーを効果的に印加し、無
線周波エネルギーを最大限に吸収するように設計された
装置について詳述する。中心にマイクロ波導波管のある
二重対向エマルジョンフローチャンバーは、多重ＲＦエ
ネルギー反射を行う２つの末端共鳴チャンバーを形成
し、流れているエマルジョンを効果的に処理する。エマ
ルジョン原料はフローチャンバー双方の底に入り、マイ
クロ波無線周波エネルギーで加熱され処理された上部か
ら出る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものであり、無線周波エネルギーを用いて
炭化水素及び水エマルジョンを効果的に破壊するマイク
ロ波アプリケーターを提供することを目的とする。
みてなされたものであり、無線周波エネルギーを用いて
炭化水素及び水エマルジョンを効果的に破壊するマイク
ロ波アプリケーターを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、無線周波
エネルギー導波管の２つの面平行対向面に位置する二重
平行対向無線周波透過窓と、該導波管は該無線周波透過
窓を通して該無線周波エネルギーを反射する反射手段を
有し、該エマルジョン原料内で該無線周波エネルギーを
捕捉する該無線周波エネルギーアプリケーターを囲む二
重エマルジョン原料処理チャンバーを有し、該二重エマ
ルジョン原料処理チャンバーは少なくとも１つの原料入
口及び少なくとも１つの原料出口を有し、該二重エマル
ジョン原料処理チャンバーは該無線周波エネルギーアプ
リケーターと組み合わさって多モード共鳴循環マイクロ
波空洞を形成し、該原料は該原料処理チャンバー内でエ
マルジョン破壊へ最大限の効果をもたらすように最適に
保持されている無線周波エネルギーアプリケーター組立
体から成るオイル及び水エマルジョン原料の破壊装置に
より達成される。
エネルギー導波管の２つの面平行対向面に位置する二重
平行対向無線周波透過窓と、該導波管は該無線周波透過
窓を通して該無線周波エネルギーを反射する反射手段を
有し、該エマルジョン原料内で該無線周波エネルギーを
捕捉する該無線周波エネルギーアプリケーターを囲む二
重エマルジョン原料処理チャンバーを有し、該二重エマ
ルジョン原料処理チャンバーは少なくとも１つの原料入
口及び少なくとも１つの原料出口を有し、該二重エマル
ジョン原料処理チャンバーは該無線周波エネルギーアプ
リケーターと組み合わさって多モード共鳴循環マイクロ
波空洞を形成し、該原料は該原料処理チャンバー内でエ
マルジョン破壊へ最大限の効果をもたらすように最適に
保持されている無線周波エネルギーアプリケーター組立
体から成るオイル及び水エマルジョン原料の破壊装置に
より達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１に示されているように、マイ
クロ波エネルギー１８はアプリケーター導波管１６のフ
ランジ１５へ連結する中空の導波管（図示せず）を通し
て送り込まれる。マイクロ波エネルギーは傾斜のある偏
向板５により二重処理チャンバーへ分割され進路がそら
される。２つの面平行であるマイクロ波透過窓４は、マ
イクロ波エネルギーを導電性材料で組立てられた二重処
理チャンバー２へ導く。処理チャンバー寸法は作用する
無線周波と原料誘電特性において、多モード共鳴パター
ンが最大になるように選択される。通信装置との衝突を
避けるために、産業用処理に最もよく利用させた周波数
は、９１５Ｈｚ又は２４５０ＨｚのＲＦ周波数である。
クロ波エネルギー１８はアプリケーター導波管１６のフ
ランジ１５へ連結する中空の導波管（図示せず）を通し
て送り込まれる。マイクロ波エネルギーは傾斜のある偏
向板５により二重処理チャンバーへ分割され進路がそら
される。２つの面平行であるマイクロ波透過窓４は、マ
イクロ波エネルギーを導電性材料で組立てられた二重処
理チャンバー２へ導く。処理チャンバー寸法は作用する
無線周波と原料誘電特性において、多モード共鳴パター
ンが最大になるように選択される。通信装置との衝突を
避けるために、産業用処理に最もよく利用させた周波数
は、９１５Ｈｚ又は２４５０ＨｚのＲＦ周波数である。
【００１９】入口管８を通して入り、出口管３８を通し
て出るオイル及び水エマルジョンの形で原料処理チャン
バー空間２内で、エネルギーは原料により吸収される。
フランジ９は入口管とつながりポンプに接続されてお
り、必要ならば、濾過された原料源をプレヒートさせ
る。フランジ３９は出口管とつながり、遠心分離や収集
タンクのような適当な原料処理設備に接続されている。
固定具によりある位置に保持された金属アクセスカバー
３は周辺４０の周りに設置され、必要ならば処理チャン
バーの検査と洗浄するための手段を提供する。
て出るオイル及び水エマルジョンの形で原料処理チャン
バー空間２内で、エネルギーは原料により吸収される。
フランジ９は入口管とつながりポンプに接続されてお
り、必要ならば、濾過された原料源をプレヒートさせ
る。フランジ３９は出口管とつながり、遠心分離や収集
タンクのような適当な原料処理設備に接続されている。
固定具によりある位置に保持された金属アクセスカバー
３は周辺４０の周りに設置され、必要ならば処理チャン
バーの検査と洗浄するための手段を提供する。
【００２０】偏向板５と窓フレーム６と組み合わせた二
重処理チャンバー２は、２つの弧を描く多モード共鳴循
環マイクロ波空洞を形成する。図２において、断面平面
図は二重の弧を描く処理チャンバー組立体１内でのアプ
リケーター配置を詳細に示す。ＲＦエネルギー導波管に
目をやると、偏向板５はマイクロ波エネルギーを二重平
行マイクロ波透過窓４を通して、原料流れ空間２へ反射
させる。流体積中に均等に原料温度が上昇している間
に、原料が処理チャンバー２に入り、エマルジョン破壊
エネルギーがほとんど均一な分布になるので、チャンバ
ーサイド３間の多モード共鳴マイクロ波パターンは均等
に原料を処理する。本発明の本実施例において、ハード
ウエアを保持する窓は、一連のねじ込んだ固定具３１よ
り成り、ステンレススチール板のような導電性材料から
作られた中空バルクヘッド２１に対して確実に窓フレー
ム６を保持する。ガスケット３２及び３３は原料がマイ
クロ波アプリケーター導波管へ漏れることに対して、マ
イクロ波透過窓４を固定する。ブラインド中空バルクヘ
ッド２１は構造上の目的の役目を果たし、二重の弧を描
くチャンバー組立体１の形を効果的なマイクロ波共鳴パ
ターンへ制限し、中空空間内でＲＦエネルギーを伝送し
ない。
重処理チャンバー２は、２つの弧を描く多モード共鳴循
環マイクロ波空洞を形成する。図２において、断面平面
図は二重の弧を描く処理チャンバー組立体１内でのアプ
リケーター配置を詳細に示す。ＲＦエネルギー導波管に
目をやると、偏向板５はマイクロ波エネルギーを二重平
行マイクロ波透過窓４を通して、原料流れ空間２へ反射
させる。流体積中に均等に原料温度が上昇している間
に、原料が処理チャンバー２に入り、エマルジョン破壊
エネルギーがほとんど均一な分布になるので、チャンバ
ーサイド３間の多モード共鳴マイクロ波パターンは均等
に原料を処理する。本発明の本実施例において、ハード
ウエアを保持する窓は、一連のねじ込んだ固定具３１よ
り成り、ステンレススチール板のような導電性材料から
作られた中空バルクヘッド２１に対して確実に窓フレー
ム６を保持する。ガスケット３２及び３３は原料がマイ
クロ波アプリケーター導波管へ漏れることに対して、マ
イクロ波透過窓４を固定する。ブラインド中空バルクヘ
ッド２１は構造上の目的の役目を果たし、二重の弧を描
くチャンバー組立体１の形を効果的なマイクロ波共鳴パ
ターンへ制限し、中空空間内でＲＦエネルギーを伝送し
ない。
【００２１】図３は面平行対向マイクロ波透過窓の１つ
の正面図を詳細に示す。原料処理チャンバーアクセスカ
バー３（図示せず）は多数の固定用穴３１のある窓フレ
ーム６により配置固定された丸い窓４を示すために取り
除かれた。圧縮ガスケット３２は原料がマイクロ波アプ
リケーター導波管１６に漏れないようにする。エマルジ
ョン原料はフランジ９につながった低い管８と滑らかな
移行７により処理空間２に入り、滑らかな移行３７とフ
ランジ３９につながった管３８を通して原料処理空間２
から出る。本図面は丸いマイクロ波透過窓４を示すが、
四角と方形窓も利用できる。
の正面図を詳細に示す。原料処理チャンバーアクセスカ
バー３（図示せず）は多数の固定用穴３１のある窓フレ
ーム６により配置固定された丸い窓４を示すために取り
除かれた。圧縮ガスケット３２は原料がマイクロ波アプ
リケーター導波管１６に漏れないようにする。エマルジ
ョン原料はフランジ９につながった低い管８と滑らかな
移行７により処理空間２に入り、滑らかな移行３７とフ
ランジ３９につながった管３８を通して原料処理空間２
から出る。本図面は丸いマイクロ波透過窓４を示すが、
四角と方形窓も利用できる。
【００２２】マイクロ波透過窓を取付ける好ましい方法
の関心のある無線周波マイクロアプリケーターの断面図
を図４に詳細に示す。無線周波マイクロ波エネルギー１
８は導波管１６を通してアプリケーターに入り、二重原
料反応チャンバー空間２へ厚いテフロン（登録商標）又
は他のフルオロポリマーマイクロ波透過窓４を通して、
傾斜のある偏向板５により反射される。テフロン（登録
商標）又は他の高温度、不活性フルオロポリマー窓はほ
とんどマイクロ波に透過であり、原料混合物に対して不
活性であり不浸透であり、原料を取り扱うのに利用され
る高温で排気圧に耐えるのに十分の厚さがある。流れ特
性を改善し固体の取り込みを防止するような均一に滑ら
かな表面である溝のある取り付けハードウエア３１によ
り、窓フレーム６の位置が固定される。出願人は導波管
側壁３５と窓フレーム６の間の窓周辺のテフロン（登録
商標）３４のつまみの圧縮は十分であると発見したが、
圧縮ガスケット３２及び３３は完璧さを示す。二重処理
チャンバーへの入口及び出口移行の内部壁３６は、窓フ
レーム６のある滑らかな表面移行を有する。ワックス及
びタールの固形物は堆積せず、黒焦げ又は炭化して無線
周波エネルギー、テフロン（登録商標）又は他の高温
度、不活性フルオロポリマー窓をキズ付けるであろう導
電性ホットスポットを形成しない。さらに、二重処理チ
ャンバー内の金属表面間の滑らかな移行は、マイクロ波
周波数での無線周波エネルギーを四散又は反射する不必
要な、電気的反応性突起物の数を減らす。
の関心のある無線周波マイクロアプリケーターの断面図
を図４に詳細に示す。無線周波マイクロ波エネルギー１
８は導波管１６を通してアプリケーターに入り、二重原
料反応チャンバー空間２へ厚いテフロン（登録商標）又
は他のフルオロポリマーマイクロ波透過窓４を通して、
傾斜のある偏向板５により反射される。テフロン（登録
商標）又は他の高温度、不活性フルオロポリマー窓はほ
とんどマイクロ波に透過であり、原料混合物に対して不
活性であり不浸透であり、原料を取り扱うのに利用され
る高温で排気圧に耐えるのに十分の厚さがある。流れ特
性を改善し固体の取り込みを防止するような均一に滑ら
かな表面である溝のある取り付けハードウエア３１によ
り、窓フレーム６の位置が固定される。出願人は導波管
側壁３５と窓フレーム６の間の窓周辺のテフロン（登録
商標）３４のつまみの圧縮は十分であると発見したが、
圧縮ガスケット３２及び３３は完璧さを示す。二重処理
チャンバーへの入口及び出口移行の内部壁３６は、窓フ
レーム６のある滑らかな表面移行を有する。ワックス及
びタールの固形物は堆積せず、黒焦げ又は炭化して無線
周波エネルギー、テフロン（登録商標）又は他の高温
度、不活性フルオロポリマー窓をキズ付けるであろう導
電性ホットスポットを形成しない。さらに、二重処理チ
ャンバー内の金属表面間の滑らかな移行は、マイクロ波
周波数での無線周波エネルギーを四散又は反射する不必
要な、電気的反応性突起物の数を減らす。
【図１】図１はマイクロ波アプリケーターと二重処理チ
ャンバーの断面正面図である。
ャンバーの断面正面図である。
【図２】図２はマイクロ波アプリケーターと二重処理チ
ャンバーの断面平面図である。
ャンバーの断面平面図である。
【図３】図３は１つの処理チャンバーアクセスカバーを
取り外したマイクロ波窓組立体の正面図を示す。
取り外したマイクロ波窓組立体の正面図を示す。
【図４】図４は無線周波マイクロ波アプリケーター窓構
造の断面正面図である。
造の断面正面図である。
１ 処理チャンバー組立体 ２ 処理チャンバー ３ 金属アクセスカバー ４ マイクロ波透過窓 ５ 偏向板 ６ 窓フレーム ７ 滑らかな移行 ８ 入口管 ９ フランジ １５ フランジ １６ アプリケーター導波管 １８ マイクロ波エネルギー ３１ 固定具 ３７ 滑らかな移行 ３８ 出口管 ３９ フランジ ４０ 周辺
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー エイチ カーチナー アメリカ合衆国，テキサス州 77032，ヒ ューストン，ヴァンテージ・パークウェ イ・ウエスト 15311 Ｆターム(参考） 4G075 AA37 AA61 BB08 BB10 CA02 CA26 EB31 EB33
Claims (8)
- 【請求項１】 無線周波エネルギーアプリケーター組立
体から成るオイル及び水エマルジョン原料の破壊装置で
あって、 ａ. 無線周波エネルギー導波管の２つの面平行対向面
に位置する二重平行対向無線周波透過窓と、 ｂ. 該導波管は該無線周波透過窓を通して該無線周波
エネルギーを反射する反射手段を有し、 ｃ. 該エマルジョン原料内で該無線周波エネルギーを
捕捉する該無線周波エネルギーアプリケーターを囲む二
重エマルジョン原料処理チャンバーを有し、 ｄ. 該二重エマルジョン原料処理チャンバーは少なく
とも１つの原料入口及び少なくとも１つの原料出口を有
し、 ｅ. 該二重エマルジョン原料処理チャンバーは該無線
周波エネルギーアプリケーターと組み合わさって多モー
ド共鳴循環マイクロ波空洞を形成し、該原料は該原料処
理チャンバー内でエマルジョン破壊へ最大限の効果をも
たらすように最適に保持されている、装置。 - 【請求項２】 該原料は該原料の流れ及び誘電性質を改
善するようにプレヒートされることを特徴とする請求項
１記載の装置。 - 【請求項３】 少なくとも１つの該原料入口と少なくと
も１つの該原料出口の間の温度差は温度差監視手段によ
り監視され、それにより該温度差は該原料の排気速度を
制御するために利用されて、よって該原料は該原料処理
チャンバー内でエマルジョン破壊へ最大限の効果をもた
らすように最適に保持されることを特徴とする請求項１
記載の装置。 - 【請求項４】 炭化水素不溶フルオロポリマーから構成
される該マイクロ波透過窓を有して、該マイクロ波透過
窓は該原料処理チャンバーの内壁に滑らかな絶え間ない
平らな表面を形成し、該マイクロ波透過窓は該原料処理
チャンバー内の排気圧及び操作温度に耐える十分な厚さ
を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギー
吸収アプリケーター経路内でオイル及び水エマルジョン
原料を構成成分であるオイル及び水へ破壊する方法であ
って、 ａ. 少なくとも１つの原料入口及び少なくとも１つの
原料出口を有するエマルジョン原料二重処理チャンバー
を通して該原料を注入し、 ｂ. 無線周波マイクロ波導波管を通して該無線周波
（ｒｆ）マイクロ波エネルギーを導き、 ｃ. 無線周波（ｒｆ）マイクロ波反射板により面平行
フルオロポリマー窓を通して該無線周波（ｒｆ）マイク
ロ波導波管から発生する該無線周波（ｒｆ）マイクロ波
エネルギーを該エマルジョン原料二重処理チャンバーへ
分割させ反射させ、 ｄ. 該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギーの多重
反射を引き起こし、該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネ
ルギーアプリケーターの該エマルジョン原料二重チャン
バー間で反射させて該オイル及び水エマルジョン原料中
の完全なエネルギー吸収のために該無線周波（ｒｆ）マ
イクロ波エネルギー吸収経路を増加させ、 ｅ. 該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギーは温度
での該オイル及び水エマルジョン原料とを温度上昇させ
て反応し、 ｆ. さらなる処理のために該原料を集めることから成
る方法。 - 【請求項６】 該原料は少なくとも１つの二重エマルジ
ョン原料処理チャンバー入口に入る前にプレヒートされ
ることを特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギー
吸収アプリケーター経路内でオイル及び水エマルジョン
原料を構成成分であるオイル及び水へ破壊する方法であ
って、 ａ. 少なくとも１つの原料入口及び少なくとも１つの
原料出口を有するエマルジョン原料二重処理チャンバー
を通して該原料を注入し、 ｂ. 無線周波マイクロ波導波管を通して該無線周波
（ｒｆ）マイクロ波エネルギーを導き、 ｃ. 無線周波（ｒｆ）マイクロ波反射板により無線周
波透過窓を通して該無線周波（ｒｆ）マイクロ波導波管
から発生する該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギー
を該エマルジョン原料二重処理チャンバーへ分割させ反
射させ、 ｄ. 該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギーの多重
反射を引き起こし、該無線周波（ｒｆ）透過窓を通して
該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギーアプリケータ
ーの該エマルジョン原料二重チャンバー間で反射させて
該オイル及び水エマルジョン原料中の完全なエネルギー
吸収のために該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギー
吸収経路を増加させ、 ｅ. 該無線周波（ｒｆ）マイクロ波エネルギーは該オ
イル及び水エマルジョン原料と反応し処理し、 ｆ. さらなる処理のために該原料を集めることから成
る方法。 - 【請求項８】 該原料は少なくとも１つの該二重エマル
ジョン原料処理チャンバー入口に入る前に濾過されるこ
とを特徴とする請求項７記載の方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/936,063 US5914014A (en) | 1997-09-23 | 1997-09-23 | Radio frequency microwave energy apparatus and method to break oil and water emulsions |
| EP99303579A EP1050330B1 (en) | 1997-09-23 | 1999-05-07 | Radio frequency microwave energy application apparatus to break oil and water emulsions |
| ES99303579T ES2262292T3 (es) | 1997-09-23 | 1999-05-07 | Aparato de aplicacion de energia de radiofrecuencia de microondas para romper emulsiones de aceite y agua. |
| AT99303579T ATE320837T1 (de) | 1997-09-23 | 1999-05-07 | Funkfrequenzmikrowellenenergie-anwendungsappara zur spaltung von öl-und-wasser-emulsionen |
| DE69930473T DE69930473T2 (de) | 1997-09-23 | 1999-05-07 | Hochfrequenz-mikrowellenenergie-applikationsvorrichtung zum spalten von öl-wasser-emulsionen |
| JP11129112A JP2000317207A (ja) | 1997-09-23 | 1999-05-10 | オイル及び水エマルジョンを破壊するための無線周波マイクロ波エネルギー印加装置 |
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