JP2008514417A - マルチ流体インジェクションミキサー - Google Patents
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-
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-
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-
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Abstract
Description
スキャベンジャー(または掃去剤、scavenger)/不可逆的溶剤(irreversible solvent);(酸性分(例えばH2S)、水銀、メルカプタンなどを除去するための液体)
腐食防止剤、水和防止剤、スケール防止剤、ワックス防止剤(wax inihibitor)
流体抵抗減少剤、脱塩剤、乳化破壊剤(de-emulsifier)、脱油剤、消泡剤、
防汚剤、
凝集剤(分散相の凝集速度を高めるもの)
凝縮物/炭化水素(抽出流体)
ガス(浮遊するものまたはスラッギングの抑制するもの)
水(多相流混合物の臨界値から離れるように多相流混合物の脱塩水または水分)
・ガスストリームと液体(選択されたガス成分のための溶剤または試薬を含んだ液体)とを接触させ、選択されたガス成分をガスストリームから吸収することによって、液体をガスストリーム中に分配させるための使用
・天然ガスからH2Sを除去するための使用
・CO2よりも優先的にH2Sを選択的に天然ガスから除去するための使用
・天然ガスストリームから複数の酸性ガス成分を同時に除去するための使用
・水を脱酸素化するための使用
・天然ガスを脱水するための使用
・既存のプラントに適用してフィード条件の変化に対応できるように、既存のカラムと組み合わせる使用
また、上記欧州特許出願では、化学材料を注入せずに流体流れの相を再混合するためのミキサーとしての使用も挙げられている。更には、複数の液体を注入するために複数の注入ミキサーを直列または並列に組み合わせ、各々のミキサーにそれぞれ1種類の化学材料を注入する使用も挙げられている(欧州特許出願第01947618.3号の請求項15および16、図10aおよび図10b参照)。しかしながら、上記欧州特許出願では、複数の混合物流体を1つのインジェクションミキサーに注入することは考慮されていない。なぜなら、おそらくは、複数の混合物流体を同時に注入することは非効率であるからである。例えば、ガスと粘性流体とを注入しても、密度、表面張力および粘度などの流体特性の大きな相違に起因して、混合物流体が緊密に混合されることにならず非効率であると考えられるからである。密度、表面張力および粘度などの流体特性の大きな相違は、流速または注入導管における圧力勾配と相俟って、少なくとも1種類の混合物流体の注入流速が周期的に変動することになる。欧州特許出願第01947618.3号の教示事項に基づいたとしても、技術的効果が向上した種々の態様または可能性が示唆されていないので、当業者にとっては、ガス流れに液体を注入することが考慮されるに過ぎず、1つの注入要素のみが考慮され、また、縮流パイプとして形成された1つの接触要素のみが考慮されるにすぎない。
・周期的な変動のない安定性を有している
・混合物の注入速度が小さい(軸方向の混合)
・流体相内への化学材料の分散および分配の点で均一性を有している(半径方向の混合)
・広い範囲の流体条件に対応できる
・液滴/気泡のサイズ分布の幅が狭い
・圧力損失が少ない
・混合物の付着が少ない
また、パイプを流れる流体を均一に混合できるミキサーも求められている。更には、付加的な設備を含んだインジェクションミキサーから成るアッセンブリ(特に、製造された水の処理、油の処理、脱塩処理および流量保証が可能なアッセンブリ)も求められている。
少なくとも1つの接触要素:かかる接触要素は、パイプ内側断面に狭窄部が形成されるように少なくとも1つの接触面を備えている。接触面はパイプ流体流れの一部と面し、そのパイプ流体流れの向きを変えており、その結果、パイプ流体の流れが加速されると共に、接触面の近傍を流れる流体の向きがその接触面に沿うように変えられることになり、それにより、最も狭い狭窄部分に位置するシャープなエッジ(または鋭いエッジ部、sharp edge)の接触面端部において流速が最大となる。
少なくとも1つの注入要素:かかる注入要素は、接触要素の接触面と流体連通状態で構成されている。注入要素によって、接触面上および接触面に沿うように注入された混合物流体が、シャープなエッジ上を流れるパイプ流体に起因してパイプ流体の流れにエントレインされることになる。狭窄パイプ部として形成される接触要素に対しては、少なくとも2つの注入要素が設けられる。
ンブリも提供される。
We=ρ・U2・d/σ
図6に示すアッセンブリを用いて、「製造された水」に含まれる油分を減少させた。インジェクションミキサーは、コーン部として形成された注入要素を有するインジェクションミキサーを用いた。再混合ミキサーとしては、米国特許第5971604号の請求項2に記載のミキサーを用いた。2種類の流体を注入した。即ち、液体凝集剤の上流に窒素ガスを注入した。窒素は、部分的または完全に天然ガスに置き換えることができる。パイプ長さは0.1〜30mの範囲であった。一般的に実際の体積流量は以下のようなものであった:
製造された水:QW
窒素ガス:QW・10−2
液体凝集剤:QW・10−5
本実施例では、油分処理に本発明のアッセンブリを使用する。油分−水の常套的な処理は、水液滴が重力沈降できるように、水平に設けた大きなベッセル内で行うのが通常である。重油系の処理では、通常、0.5%BS&W(体積%、Basic Sediment and Water)という所望の生成物品質を満たすべく、多くの解乳化剤を加えて油分から水を効果的に分離(または解離)させる必要がある。解乳化剤は、油分に含まれる天然界面活性剤と競合する表面活性剤であって、オイル−水界面からそのような天然界面活性剤を除去する作用を有している。従って、液滴周囲の境膜は破壊されて、液滴−液滴間の結合が容易となる。
本実施例では、原油の脱塩の処理に本発明のアッセンブリを使用する。多くの場合、原油は、水、無機塩、懸濁固形分および水溶液微量金属を含んでいる。精製処理の第1工程では、デバイスの腐食、閉塞および汚れ(ファウリング)を減じたり、処理設備で用いる触媒の劣化を防止するために、上述の汚染物質を脱塩により除去しなければならない。尚、脱塩には、混合物の注入(水を含む)、多相流れの混合および下流での分離が含まれている。
本実施例では、流量保証に本発明のアッセンブリを使用している。流量保証は、リザーバーから受入れ施設へと移送されるオイル流れおよびガス流れを維持するのに重要である。パイプラインに生じ得る閉塞は、ハイドレート(または水和物)、ろう状物質、アスファルテン、スケールまたは砂などが関係している。
驚くべきことであるが、本発明のマルチ流体インジェクションミキサーの好ましい態様では、シャープなスリップエッジ(sharp slip edge)によって発生する乱流状態に起因するガス相内(おそらくは、他のいずれのパイプ流体相内であっても同様である)の液体の分配および維持がC100の場合よりも長い時間行われる。接触要素およびスリップエッジを規定する形状を変えると、驚くべきことに、乱流状態に起因して、液滴がガス相内で保持され易くなる。新しい形状によって、ガスがシャープなスリップエッジへと流れることができると共に、壁部とシャープなスリップエッジとの間にガスのカーテンが形成されることになり、結果的に、C100の場合と比較して、液滴の沈殿速度(または付着速度)が減少することになる。
Claims (17)
- パイプを流れるガスおよび/または液体に対して、混合物流体としてのガスおよび/または液体を注入して、パイプ流体と混合物流体とを均一に混合するためのマルチ流体インジェクションミキサーであって、
前記マルチ流体インジェクションミキサーはパイプ部を成しており、
パイプ内側断面に狭窄部が形成されるように少なくとも1つの接触面を備えた少なくとも1つの接触要素、および
前記接触要素の前記接触面と流体連通状態で構成されている少なくとも1つの注入要素
を有して成り、
前記接触面がパイプ流体流れの一部と面し、そのパイプ流体流れの向きを変えており、その結果、パイプ流体の流れが加速されると共に、前記接触面の近傍を流れる流体の向きがその接触面に沿うように変えられることになり、それにより、最も狭い狭窄部分に位置するシャープなエッジの接触面端部において流速が最大となり、また
前記注入要素によって、前記接触面上および前記接触面に沿うように注入された混合物流体は、前記シャープなエッジ上を流れるパイプ流体に起因してパイプ流体の流れにエントレインされることになり、
狭窄パイプ部として形成される接触要素に対しては、少なくとも2つの注入要素が設けられていることを特徴とするマルチ流体インジェクションミキサー。 - 接触要素が、パイプ軸に位置する逆コーンに対して同軸となるように形成されていること特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素が、パイプ断面に対して複数配置されたコーン部を有して成ることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素が、パイプ断面に対して複数配置された逆コーンを有して成ることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素が、1つ又は複数の逆コーン・リングとして形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素が、パイプ軸に位置する逆コーンに対して同軸となった接触要素および少なくとも1つの逆コーン・リングから成ることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- パイプ内壁に沿うように接触要素を迂回してパイプ流体が流れるための通路が少なくとも1つ設けられている、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- シャープなエッジの上流側から接触要素の接触面に対して混合流体が均等に注入されるためのチャンネルまたは開口部を注入要素が有して成ることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 対象となる混合物流体の各々に対して1つの注入要素が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- ガスを注入するための注入要素が、液体を注入するための注入要素の上流側に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 混合物流体の流速または混合物流体との混合物の流速のための圧力の観点および開口部の観点で注入要素を調整できることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素が交換可能なパーツから構成されており、接触要素の形態を現状の条件に適合させることができることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- パイプ流速の増加に起因して、混合物用の開口部が大きくなり、また、混合物の流速が増加するように、接触要素がバネ作用を有するサスペンションを含んでいる、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- 接触要素と注入要素とが1つのユニットとして一体化していることを特徴とする、請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー。
- パイプを流れる流体を均一に混合するためのミキサーであって、ミキサーはパイプ部を成し、
パイプ内側断面に狭窄部が形成されるように少なくとも1つの接触面を備えた少なくとも1つの接触要素を有して成り、
前記接触面がパイプ流体流れの一部と面し、そのパイプ流体流れの向きを変えており、その結果、パイプ流体の流れが加速されると共に、前記接触面の近傍を流れる流体の向きがその接触面に沿うように変えられることになり、それにより、最も狭い狭窄部分に位置するシャープなエッジの接触面端部において流速が最大となることを特徴とする、ミキサー。 - 請求項2〜7および請求項12の特徴を少なくとも1つ有して成ることを特徴とする、請求項16に記載のミキサー。
- 請求項1に記載のマルチ流体インジェクションミキサー、パイプ部分、米国特許第5971604号に記載の再混合ミキサーを有して成るアッセンブリであって、パイプ部分の第1端部とマルチ流体インジェクションミキサーの出口部とが接続され、パイプ部分の第2端部と再混合ミキサーとが接続されていることを特徴とするアッセンブリ。
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