JP3568932B2 - エマルジョンの処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エマルジョン液から水分と油分とを分離する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
石油(原油,コンデンセート)や天然ガス等を坑井から採取する際、この石油や天然ガスに地層水やガス中に含まれる飽和水蒸気の凝集水が混合する。
【0003】
従って、この混合物から、石油と天然ガスと水分とを分離する作業が行われるが、この際、水分と油分とが混合したエマルジョン液(乳濁液ともいう)が生成されることが多い。
【0004】
よって、このエマルジョン液から水分と油分とを分離するべく、化学薬品の添加,加温,遠心分離等の作業が行われているが、特にエマルジョン液のpHが低い場合(酸性である場合)、水分と油分の結合力が極めて強く、この分離作業は大変厄介であり、且つ、長時間を必要とするものであった。
【0005】
更に、化学薬品を使用した場合には、当然ながら環境問題が発生し、その処理が厄介となる。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するもので、鋭意研究した結果、短時間で且つ簡単に水分と油分とを分離でき、しかも、環境問題も発生しない技術を確立して達成した実用性に秀れたエマルジョンの処理方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【0008】
水分と油分とが混合したエマルジョン液から水分と油分とを分離する方法であって、前記エマルジョン液と貝殻とを接触せしめることを特徴とするエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0009】
また、水分と油分とが混合したエマルジョン液から水分と油分とを分離する方法であって、前記エマルジョン液とカキ殻とを接触せしめることを特徴とするエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0010】
また、前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめることでこのエマルジョン液のpHを上昇せしめて水分と油分とを分離することを特徴とする請求項2記載のエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0011】
また、前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめた後、このエマルジョン液を所定時間静置して水分と油分とを自然分離することを特徴とする請求項2,3のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0012】
また、前記カキ殻を充填槽1に充填し、この充填槽1に前記エマルジョン液を通過せしめることで前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0013】
また、前記エマルジョン液が坑井から採取されたものであることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法に係るものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
好適と考える本発明の実施の形態(発明をどのように実施するか)を、図面に基づいてその作用効果を示して説明する。
【0015】
水分と油分とが混合したエマルジョン液とカキ殻等の貝殻とを接触せしめると、貝殻に含まれる炭酸カルシウムにより、水分と油分の結合力に大きく影響を及ぼすpHが上昇してこの結合力が低下し、よって、水分と油分とを良好に分離せしめることができる。
【0016】
特にエマルジョン液が酸性であると水分と油分の結合力が大きいが、この場合には、エマルジョン液が酸性であるから、貝殻に含まれる炭酸カルシウムの溶出量が多くなり、よって、pHが大きく上昇し、結局は水分と油分とを良好に分離せしめることができる。
【0017】
また、自然界に生息する貝殻を使用した技術である為、地球環境への影響はなく、廃棄処分等が容易となる。
【0018】
【実施例】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【0019】
実験例1(比較例)
新潟県小千谷市片貝の石油採掘用の坑井から採取された石油(コンデンセート油)から、通常の分離装置を用いて水分を除去した。この除去した水分は、乳白色で、水分と油分とがエマルジョンの状態で存在するエマルジョン液となっている。
【0020】
このエマルジョン液は、pH4.94であり、油分130ppmを含んでいた。このエマルジョン液は、そのままでは油分が多くて廃棄することができない。
【0021】
続いて、エマルジョン液のpHを上昇することにより水分と油分との結合力を弱めて分離すべく、エマルジョン液に20%(重量)水酸化ナトリウム水溶液を撹拌しながら徐々に混合して中和した。この混合により、色相は乳白色から赤褐色に徐々に変化した。
【0022】
この混合液は、静置10分により、上部の赤褐色エマルジョン状物質の薄い層と、下部の微黄色半透明の水層とに分離した。
【0023】
この水層をグリコールフィルタを用いた濾過により分離したところ、この水層は、pH7.11であり、含まれる油分は検出下限値以下(5ppm以下)で、廃棄可能であった。
【0024】
また、グリコールフィルタに付着したエマルジョンは水酸化鉄であった。この水酸化鉄は、乾燥によって酸化鉄となり、グリコールフィルタを叩くだけで簡単に分離,回収することができた。
【0025】
以上の実験例1の結果により、エマルジョン液のpHを上昇させることで水分と油分との分離を容易且つ短時間に行えることが確認されたが、化学薬品である水酸化ナトリウムの使用による環境問題や、エマルジョン液のpH度合いによる水酸化ナトリウムの使用量の可変制御等が課題として残った。
【0026】
尚、同エマルジョン液を、一般的なエマルジョンの処理方法、具体的には、エアレーション処理、エマルジョンブレーカー処理、酸化剤(次亜塩素酸)添加処理、凝集剤(硫酸アルミニウム)添加処理によって水分と油分とに分離できるか、実験してみたが、いずれの方法も廃棄基準をクリアできないレベル(13ppm以上)であり、効果不十分であった。また、これらの方法では、ポンプ等の稼働設備が必要であるという問題点や、化学薬品の使用による環境問題が課題であった。
【0027】
実験例2(本実施例)
エマルジョン液のpHを上昇させる為のものとして炭酸カルシウム(CaCO3)を多く含む貝殻、特に多量に発生して廃棄されるカキ殻に着眼した。
【0028】
容量約20リットルの充填槽1に粉砕したカキ殻10キログラム(体積約17リットル)を充填し、充填槽1の上部より連続的にエマルジョン液(実施例1と同じもの)を流入し、充填槽1の下部より連続的に処理液を抜き取る方法を採用した。
【0029】
また、充填槽1は二槽し(図中、一槽目を符号1a、二槽目を符号1bとした)、エマルジョン液を二回カキ殻に接触する方法を採用した。
【0030】
また、二槽目の充填槽1bを通過した処理液は、フィルタ槽2を通過した後、分離槽3に溜められるようにし、この分離槽3の上部よりエマルジョン層を分離し(これは実験例1での水酸化鉄エマルジョンの発生の知見に基づいた。)、分離槽3の下部より水層を分離する方法を採用した。
【0031】
図中、符号4はエマルジョン液とカキ殻との接触による中和反応によって発生した炭酸ガスを抜く為のドレインバルブである。
【0032】
流量110リットル/時で実験したところ、一槽目の充填槽1aを通過した処理液のpHは6.78であった。また、二槽目の充填槽1bを通過した処理液のpHは6.94であった。
【0033】
また、分離槽3の下部より分離した水層は、油分6.6ppmであった。即ち、廃棄基準を十分クリアしていた。
【0034】
同様に種々に流量を変えて実験したところ、流量330リットル/時では油分7.5ppm、540リットル/時では油分15ppmであった。即ち、上記条件であれば、流量330リットル/時以下なら廃棄基準をクリアできることが確認された。
【0035】
また、流量110リットル/時の二槽目の充填槽1bを通過した処理液は、黄褐色半透明であり、10数分の静置により、上部に薄い油膜が発生し、下部には炭酸鉄とみられる沈殿物が発生した。
【0036】
また、フィルタ槽2を通過した処理液も二槽目の充填槽1bを通過した処理液と同様のものであった。これはフィルタ槽2を通過するまでの時間に、実験例1のような鉄分の沈殿が生成しなかった為と考えられる。テスト実験によれば、エマルジョン液とカキ殻との接触から20分程経過すると炭酸鉄が発生する為、時間さえ確保できれば、フィルタ槽2で沈殿物を除去できると考えられる。
【0037】
流量110リットル/時でエマルジョン液とカキ殻との接触時間を20分以上確保する為の充填槽1の容量は、最低でも558リットル、実際に使用する場合には2乃至5割程度の余裕をもった容量とすると良いと思われる。
【0038】
また、一槽目の充填槽1a及び二槽目の充填槽1bのカキ殻の減量を調べたところ、1日43キロリットルのエマルジョン液を処理した場合に、その減量は8.17キログラムであった。この知見から、558リットルの充填槽1にカキ殻を充填した場合を考えると、カキ殻が50%程度に減量するまでにカキ殻を補給する場合、2乃至3週間に1度の補給頻度となる。尚、補給だけではなく、時々は取り替え作業も必要と考えられた。
【0039】
また、分離槽3の下部より分離した水層には、カキ殻から溶出したと見られるカルシウムイオンが50ppmと多く含まれていたが(処理前の約40倍)、排水処理装置等への影響は見られなかった。
【0040】
また、pH度合いの異なる酸性のエマルジョン液についても同様の実験を行ったところ、いずれの場合にも一槽目の充填槽1aを通過した時点でpHが6.6乃至6.9となり、非常に安定した処理液が得られることが確認された。
【0041】
本実施例は上述のようにするから、エマルジョン液をカキ殻と所定時間接触するだけで、エマルジョン液のpHが上昇して水分と油分とを容易に分離できる実用性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0042】
また、エマルジョン液のpHの上昇により、廃液設備等の酸化腐食が防止されることになり、この点においても実用性に秀れる。
【0043】
また、エマルジョン液から油分を分離した後の廃液には、油分、特に安全性に問題があると言われるノルマルヘキサンが少なくなる為、自然放流も可能となる。
【0044】
また、使用するカキ殻は大量に発生し、廃棄処分に困っていたものであり、このカキ殻の有効利用が達成され、この点においても実用性に秀れる。
【0045】
また、水分と油分との分離能力を維持する為の作業は充填槽1にカキ殻を補充したりするだけで行え、よって、運転管理,メンテナンス等も容易なエマルジョンの処理方法となる。
【0046】
尚、アサリ貝やサザエ貝等でも同様に実験を行ったところ、実験例2と同様、エマルジョン液の水分と油分とを分離して水分だけを廃棄できることが確認された。
【0047】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したから、水分と油分とが混合したエマルジョン液とカキ殻等の貝殻とを接触せしめることで、貝殻に含まれる炭酸カルシウムにより水分と油分の結合力に大きく影響を及ぼすpHが上昇してこの結合力を低下せしめるだけで水分と油分とを良好に分離できる実用性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0048】
また、エマルジョン液の酸性度合いによって貝殻から溶出する炭酸カルシウムの量が増減するから、エマルジョン液がアルカリ側へ大きく傾倒することもなく、よって、この点においても水分と油分との分離を良好に行える実用性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0049】
また、自然界に生息する貝殻を使用した技術である為、地球環境への影響はなく、廃棄処分等が容易な実用性,環境性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0050】
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、大量に発生して廃棄処分に困っているカキ殻を使用してエマルジョン液から水分と油分とを分離するから、この分離の為の材料は簡単に入手することができ、しかも、カキ殻の有効利用が達成されて極めて実用性,容易性,リサイクル性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0051】
また、請求項4記載の発明によれば、エマルジョン液とカキ殻とを接触せしめた後、所定時間静置して水分と油分とを自然分離するだけの方法である為、請求項2記載の発明をより一層良好に実現できる実用性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【0052】
また、請求項5記載の発明によれば、カキ殻を充填槽に充填することで、エマルジョン液とカキ殻との接触時間を確保できると共に、反応によって消費されるカキ殻の補充も良好に行えることになり、この点においてより一層実用性に秀れたエマルジョンの処理方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の実験装置を示す説明図である。
【符号の説明】
1 充填槽
Claims (6)
- 水分と油分とが混合したエマルジョン液から水分と油分とを分離する方法であって、前記エマルジョン液と貝殻とを接触せしめることを特徴とするエマルジョンの処理方法。
- 水分と油分とが混合したエマルジョン液から水分と油分とを分離する方法であって、前記エマルジョン液とカキ殻とを接触せしめることを特徴とするエマルジョンの処理方法。
- 前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめることでこのエマルジョン液のpHを上昇せしめて水分と油分とを分離することを特徴とする請求項2記載のエマルジョンの処理方法。
- 前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめた後、このエマルジョン液を所定時間静置して水分と油分とを自然分離することを特徴とする請求項2,3のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法。
- 前記カキ殻を充填槽に充填し、この充填槽に前記エマルジョン液を通過せしめることで前記エマルジョン液と前記カキ殻とを接触せしめることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法。
- 前記エマルジョン液が坑井から採取されたものであることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のエマルジョンの処理方法。
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