JP2011529384A - 静止型混合装置/凝集装置を使用して転相する方法と装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この上限以下にせん断力を維持することによって、小液滴の発生が避けられる。意外なことに、これらの小さいせん断力は、液滴をより小さい液滴に分割するには小さ過ぎるだけではなく、実際に凝集を促進させる。凝集は、したがって、転相の主要な推進要因と考えられる。
転相に至る第1流体の臨界体積分率が、より低い値に移動する。このため、転相は、先行技術より低い体積分率で達せられる。特に、原油からの水の分離に適用する場合、普通、油井または海底から得られる分散液を使用するのが好まれる。水の添加は、処理流を増大させる結果となるため、大型のポンプ、タンク等々を必要とし、システムのコストが著しく増大する。そのような場合には、本発明のシステムにより、エネルギーおよび材料費を節減できる。
流速を低く抑えることにより、分散液内への高せん断力の導入が避けられる。こうすることによって、特に、水を第1流体とし、油を第2流体とする分散液の場合、微細液滴の発生が防止される。
流れ方向での凝集を生じさせる流体接触面を備えた構成要素、例えば静止型混合装置を使用する別の利点は、特に転相に影響を与える化学添加剤を添加できる点である。これらの化学添加剤は、容易に供給でき、静止型混合装置内で混合され、均質な混合液を得ることができる。
静止型混合装置の使用により、また詰りが防止され、このことは、固体を含有する流体の処理の場合に重要である。
本発明の既述の目的およびその他の目的と利点は、添付図面と関連して以下で行う詳細な説明によって更に明らかになろう。
図4aおよび図4bに示した第1変化形による静止型混合装置5は、図2a〜図2cの第1実施例、または図3a〜図3eの第2実施例と一緒に使用するためのものである。この静止型混合装置は、流体供給装置4の軸線と合致する軸線7を有している。この静止型混合装置は、また装置のハウジング内37に配置された複数の管35内にらせん構造の複数の静止型混合部材36を含んでいる。
図12〜図14の成績の各々からは、更に、別の興味ある意外な効果が観察される。既述の種類の静止型混合装置を使用する場合、多重液滴の発生は避けることができる。したがって、図12では水、図13および図14では油が分散相の場合、連続相の痕跡は、特に図10および図11の場合のような細滴としては、ほとんど含まれていない。このため、図12〜図14の成績は、静止型混合装置に流入する前に水が添加された場合、図2cまたは図3dに示した状況に対応する。幾つかの場合、図3cに示した状況が生じるが、図12〜図14は、明らかに油滴内に小水滴が存在する現象は示していない。
縦軸には、xcrit_i−xcrit_dの差が示されている。xcrit_iは、静止型混合装置で水中油分散液に転相可能な油中水分散液の臨界的な水画分である。xcrit_dは、静止型混合装置を使用することなく、分散液がそれ自体で転相したような場合の水の画分である。xcrit_i−xcrit_dの差は、実験手続きにより明らかになったものである。諸値<0は、油中水分散液から水中油分散液への転相が静止型混合装置によって促進されたことを示している。
曲線51,54 PhIPP混合装置の場合
曲線52 PhIS1混合装置の場合
曲線53,55 PhIS2混合装置の場合
“PP”の語は、プラスチック製静止混合部材を表し、この特定の事例では、ポリプロピレン製である。
“S”の語は、ステンレス鋼製静止混合部材を表す。特に1.4306型のステンレス鋼が静止混合部材に使用され、これにより最上の成績が得られた。
曲線56,59 PhIPP混合装置の場合
曲線57 PhIS1混合装置の場合
曲線58,60 PhIS2混合装置の場合
図17および図18は、流速をより高い値に移動させることで、転相の開始点がかなり影響を受けることを示している。流速が低い場合、転相は、分散相の少量のほうの画分に生じる。この図では、静止型混合装置、特に異なる2つの種類のステンレス鋼で作られた静止型混合装置の一方の装置で得られた複数の成績が比較されている。
流速は、円形断面の空の管を基準にして計算する。流速は、円形断面の空の管の断面積[m2]で体積流量[m3/s]を除した値と定義される。
動的粘度および流速の各々に関しては、次の静止型混合装置を使用した。材料の仕様は、既述の静止型混合装置に対応しており、この場合、PhIPPは、ポリプロピレン製の流体接触面を有するSMVTM型の静止型混合装置であり、PhIS1は、汎用鋼製の流体接触面を有するSMVTM型の静止型混合装置であり、PhIS2は、1.4306ステンレス鋼製の流体接触面を有するSMVTM型の静止型混合装置である。
特に、表3に示した幾何的特性を有する静止型混合装置が用いられた。
本発明は、混和不能の2流体の使用に限定されない。3成分以上から成る混合物、ならびに固相および/または気相を含有する混合物にも、同じように適用可能である。
Claims (23)
- 分散相を形成する第1流体と、連続層を形成する第2流体とから成る分散液を転相する方法であって、第1流体が分散相から連続相へ、第2流体が連続相から分散相へ変換されるように、流体供給装置内の分散液が転相装置へ供給される複数段階が含まれ、それによって、第1流体の液滴が、流体接触面を備えた部材に接触して流れ方向に凝集する形式のものにおいて、
第1流体(2)と第2流体(3)とが、流体接触面のところを通過するさいに混合され、しかも、該流体接触面が、少なくとも400m2/m3の比表面積を有している、分散液を転相する方法。 - 分散相を形成する第1流体(2)と、連続相を形成する第2流体(3)とから成る混和不能の流体の分散液を転相するシステム(1)であって、第1流体(2)および第2流体(3)を転相装置へ供給する流体供給装置(4)を含み、これにより第1流体(2)の一部が分散相から連続相へ変換され、第2流体(3)が連続相から分散相へ変換される形式のものにおいて、
前記転相装置が、流れ方向での凝集用の流体接触面を備えた構成要素を含み、しかも、該流体接触面が、少なくとも400m2/m3の比表面積有することを特徴とする、混和不可能の流体の分散液を転相するシステム。 - 前記構成要素の流体接触面が、分散相を形成する第1流体がせん断力に曝されるように構成され、しかも、分散相を形成する第1流体のどの液滴も安定的のままであることができる、請求項2記載のシステム。
- 前記流体接触面が、750m2/m3を超える比表面積、好ましくは1000m2/m3を超える比表面積を有している、請求項2または請求項3記載のシステム。
- 前記構成要素が、第1流体(2)を第2流体(3)と混合するための静止型混合装置(5,23,24)を含む、請求項2から請求項4までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記静止型混合装置(5,23,24)が、100mm未満の、好ましくは50mm未満の、最も好ましくは15mm未満の液圧直径を有する、請求項5記載のシステム。
- 前記構成要素が金属製流体接触面を含む、請求項2から請求項6までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記流体接触面が、第2流体(3)に対してよりも第1流体(2)に対して、より良好な湿潤性を有している、請求項2から請求項7までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記流体接触面が、異なる濡れ振る舞いを有する材料から成る、請求項2から請求項8までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記異なる濡れ振る舞いの流体接触面が、交互の順序で配置されている、請求項9記載のシステム。
- 複数の静止型混合装置(5,23,24)またはハイブリッド構成の静止型混合装置が備えられている、請求項2から請求項10までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記静止型混合装置(5,23,24)が、軸線(7)を有し、更に、軸線(19)に対して或る角度で配置された複数プレート(8)を含み、これにより流体流が、前記軸線と平行な主流れ方向から前記角度での流れ方向へ偏向される、請求項2から請求項11までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記角度が10−80°、好ましくは20−75°、最も好ましくは30−60°である、請求項12記載のシステム。
- 前記プレートが波形板である、請求項12または請求項13記載のシステム。
- 前記静止型混合装置が、管(40)内に配置された第1組と第2組のクロスバー(12,13)またはウエブ(42,43)を含み、しかも、該クロスバー(12,13)またはウエブ(42,43)が主流れ方向に対して傾斜し、かつ第1組のクロスバー(12)またはウエブ(42)が第1平面(14,44)内に配置され、第2組のクロスバー(13)またはウエブ(43)が第2平面(15,45)内に配置されており、更に、第1平面(14,44)と第2平面(15,45)とが互いに交差し、第1平面(14,44)と第2平面(15,45)との間には、少なくとも30°、好ましくは少なくとも50°、最も好ましくは約90°の角度が形成される、請求項2から請求項11までのいずれか1項記載のシステム。
- 転相装置の上流の流体供給装置内に前調整装置が配置されている、請求項2から請求項15までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記前調整装置が、せん断力を発生させる構成要素を含む、請求項16記載のシステム。
- 前記分散液の流速が最大3.5m/sである、請求項2から請求項17までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記分散液が0.02Pas未満の動的粘度を有する、請求項18記載のシステム。
- 分散液の前記流速が最大2m/sである、請求項2から請求項17までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記分散液が0.02Pas−0.1Pasの動的粘度を有する、請求項20記載のシステム。
- 分散液の前記流速が最大1m/sである、請求項2から請求項17までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記分散液が0.1を超える動的粘度を有している、請求項22記載のシステム。
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