JP3597900B2

JP3597900B2 - タンク内貯蔵原油等の自動水切り装置

Info

Publication number: JP3597900B2
Application number: JP844695A
Authority: JP
Inventors: 豊本間; 茂土井; 博光倉持
Original assignee: Shinko Plantech Co Ltd
Current assignee: Raiznext Corp
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JPH08196809A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、タンク内貯蔵原油等の自動水切り装置に関する。より詳細には、タンク内に貯蔵されている原油等を静置して得られる最下層の油水層に含有される原油等の成分を分離し、排出される処理水中の油性成分を可及的に減少することのできる油水分離器を設けた原油等の自動水切り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製油所、原油備蓄基地等に設けられた原油タンクに貯蔵されている原油中には、ほとんどの場合水分が混在している。例えば、海外の産油国からの輸入原油中には必ず水分が混入されており、通常、含水率はおおよそ０．０５〜０．３容積％と言われている。又、原油タンク構造は通常フローティングルーフ形式であるため、外気からの水分の侵入が避けられない。その他、タンク外に事故により流出し、回収された原油中にも水分は混在する。
これら水分は原油を次の工程、例えば精製工程とか製品原油としての出荷工程に移す前に可及的微量に分離即ち、水切りをしておかなければ、これら工程に支障を来すおそれが有る。又、原油備蓄基地では有効貯油量の減少及びスラッジの生成を助長する支障を来す可能性もある。
石油中の水の混在は、上記原油に限られるものではなく、精製工程の中間又は最終製品においても見られ、いづれの場合も次工程、最終用途等において問題となる。
なお、本発明においては、原油以外のこれら水切りの必要な石油類も合わせて「原油等」という。
【０００３】
上記のごとく含有水は有害であるので、原油等管理者としては定期的に水切り作業、即ち原油等の貯蔵タンク内下方に層分離した水主成分の油水層の除去作業を行い、上記支障の発生を未然に防止する必要があり、従来は、検尺で原油等のタンク内の油水層の深さを確認し、タンク側壁に設けた水切りバルブを手動で開け、その油水が流出する状態を目視で且つ現場で確認しながら水切り作業を継続する方法が採られてきた。しかし、タンク内の油水層とその上方の石油を主成分とする層との界面が低くなると、油水導出時の乱流の発生により上層の原油その他が導出油水に混入しはじめるので、上記界面低下の度合いを作業者の勘で判断して水切り作業を終了させていた。この一連の作業は長時間にわたるものであり、その間作業者は現場を離れることはできず、しかも作業者の勘により水切り作業の継続、終了の判断をしなければならないという問題があった。
【０００４】
このような作業者の判断には当然にばらつきがあり、もしこの水切り作業が不十分で水が多く残ると、前記次工程の作業に支障を来す恐れがあり、逆に十分な水切りを行おうとすれば、導出油水中に上層の成分が混入した油水を排出する可能性があり、原油成分の廃棄とか、別の回収設備の設置、含油排水管への高流動点留分の付着又は体積防止のための清掃、運転者の投入の必要性等につながる恐れが有るため、効率的水切り方法の出現が望まれてきた。
最近、この手作業による方法に代え、自動化による省力化を図る技術も一部提案されているが、その分離技術の信頼性、安全性の点も考慮した場合、綜合的には必ずしも満足される技術とは言えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したごとく、従来の手作業による水切り方法とか提案されている自動化による省力化技術も水切り技術としては、その効率的油水分離効果の点及び自動的油水分離機能の点において不十分であり、取扱い原油等の性状、水分含有率（僅かの水分含有率乃至僅かの油分含有率）により性能が大きく左右されていた。
本発明はこれらを解決した高度に自動化され、油水分離度が高効率的である、タンク内貯蔵原油等の自動水切り装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、これらの課題を解決するため鋭意研究をした結果、界面計と公知の油水分離部材を内蔵した油水分離器を原油等貯蔵タンクと接続し、界面計と水切りポンプ及び回収油ポンプと連動させることにより、優れた効果が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
（第１）上流側及び下流側鏡板で閉塞された水平な円筒体からなる油水分離器の上流側鏡板には油水導入口、上流側天面には外方に膨出した油チャンバー、油チャンバー壁面には回収油導出口、油チャンバーより下流側の円筒体内には水平に配置された油滴分離用傾斜板群、該油滴分離用傾斜板群は多数枚の傾斜板が所定の間隙を以て等間隔に配置され枠で固定されたものであり、下流側鏡板には処理水導出口をそれぞれ備え、油水導入口はタンクの側壁下方に油水導入配管で接続され、回収油導出口は回収油ポンプを介してタンク側壁に回収油戻し管で接続され、油チャンバー内には界面計を備え、油滴分離用傾斜板群の各傾斜板間には、上流側には油水流入間隙、下流側には処理水流出間隙、上方には回収油油滴流出間隙、下方にはスラッジ沈降用間隙をそれぞれ有し、処理水導出口は水切りポンプを有する処理水排出管を備え、油水導入配管はタンク内貯蔵原油等と油水分離器内油水のヘッド圧差又はポンプによりタンク内油水を油水分離器に導入する管であり、界面計は比重差を有する回収油と処理水の界面を検知し、該界面が界面計の設定下限位置に達すれば回収油ポンプを起動し、水切りポンプを停止させ、設定上限位置に達すれば回収油ポンプを停止し、水切りポンプを起動させることができる制御機能を有するタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置。
（第２）油水分離器内に加熱要素を内蔵させた上記第１記載のタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置。
【０００８】
以下、本発明の内容を図面を用いて説明するが、本発明の技術的範囲はこの説明により制限されるものではない。
図１は本発明の装置のレイアウトを原油を例にとり、その水切りプロセスに従って表したものの一部断面図であり、図２は同プロセスによる油水Ｐの分離運転を開始し、回収油Ｑと処理水Ｒに分離している状態を示す、装置を含む一部断面図である。原油タンク１内に貯蔵された原油は静置することにより、主として２層即ち、上層の原油を主成分とする原油層１２と、水を主成分とし、少量の原油成分（スラッジ成分を含むこともある）を含む油水層１３に層分離される。分離が不十分の場合は中間層としてエマルション層が形成されることもあり、油水分離器の分離能力が高い場合は、上記油水層の他、このエマルション層も油水分離の対象とすることができる。
なお、原油表面はフロートルーフ１１で覆われている。
【０００９】
この油水層１３の油水は、原油タンク下方の油水層の存在する側壁と油水分離器２の油水導入口２４とを接続する油水導入配管３１を通じて油水分離器２に導入されるが、この導入は、原油タンク内の原油と油水分離器内の液とのヘッド差とか、油水分離後の水切りポンプ４２の吸引により行う方法が最も好ましい。この導入にはポンプの形式に関係なく使用が可能であるが、該油水分離器の前に遠心ポンプ型のポンプを使用すれば導入油水がエマルション化し、油水分離を困難にするためできるだけ避けるべきであり、その場合には容積型、例えば一軸スクリュウ型ポンプの使用が好ましく、この使用により前記問題は回避できる。
なお、上記油水導入配管３１は原油タンク１内の油水取り出し用ノズル３４に接続するが、該ノズル先端は下方に向く逆Ｌ字形であることが、上層の原油の混入防止上好ましい。
【００１０】
油水分離器２は円筒体の両端を鏡板で閉塞した密閉系の形状及び構造のものが油水分離操作上便利である。油水分離器２の一の鏡板（上流側Ａ）２１の油水導入口２４から油水が導入され、乱流状の油水Ｐとなるが、油成分の一部でストークスの理論に従った油滴径以上の径を有する油滴Ｑ_１は浮上分離し、油水分離器天面側の回収油Ｑに合体する。残部の油水は下流側の油滴分離用傾斜板群２９に向かう。
【００１１】
油滴分離用傾斜板群２９は図３にその斜視図、図４に図３のＸ−Ｘ線矢視図で示すごとく、多数枚の傾斜板２９１が所定の間隙２９２を以て等間隔に配置され枠２９９で固定されたものであり、油水分離器２９内には該間隙が油水の流れ方向に一致するように設置される。この設置状態における油滴分離用傾斜板群２９は、油水を受け入れる側、即ち上流側には油水流入間隙２９３、油水分離後の処理水が出る側、即ち下流側には処理水流出間隙２９４、油水分離後の回収油が各傾斜板に沿って浮上して出る側、即ち油滴分離用傾斜板群２９の上方及び側面の回収油油滴流出間隙２９５、２９６、スラッジの沈降分離する側、即ち油滴分離用傾斜板群２９の下方及び他の側面のスラッジの沈降用間隙２９７、２９８をそれぞれ有する。
なお上記油滴分離用傾斜板群は公知の傾斜板の一例を示したものであり、本発明はこの例示された油滴分離用傾斜板群により限定されるものではない。
【００１２】
上記油滴分離用傾斜板群２９に向かった残部の油水は、その上流側の油水流入間隙２９３から油滴分離用傾斜板群の各間隙２９２に流入するが、油滴分離用傾斜板群の狭い各間隙２９２を通過中に含有油滴径が浮上し得る程度の大きさまで成長し、各傾斜板２９１の下面に沿って次第に上昇し、回収油油滴流出間隙２９５、２９６から排出される回収油Ｑ_２となって回収油Ｑに合体される。回収油の分離により得られた水は処理水Ｒとして処理水流出間隙２９４から油滴分離用傾斜板群の下流側に排出される。
油水分離と同時に分離されたスラッジは傾斜板２９１の上面に沿って下降し、スラッジの沈降用間隙２９７、２９８からスラッジＲとして排出される。なお、油水分離器本体のこのスラッジ除去用排出口の図示は省略してある。
【００１３】
上記油滴分離用傾斜板群２９に流入された直後の油水は、乱流状態の油水であることが多いが、該傾斜板群の間隙を通過中に次第に整流化され、油水分離性が向上する。
しかし、該油滴分離用傾斜板群の本来の目的は油水の分離にあり、油水分離を効率よく行うには、既に整流化された油水を流入させることが好ましく、この目的達成のため、前記傾斜板群の更に上流側直前に通常整流板と呼ばれる金網板状体とか多孔板状体を置くこともできる。なお、整流板を使用する場合は、その上方に回収油の移動をよくするための切り欠き部を設けることが好ましい。
【００１４】
このようにして得られた処理水Ｒは他の鏡板（下流側Ｂ）２２の処理水導出口２６と水切りポンプ４２を接続する処理水排出管３３を通じて系外に排出される。
この処理水排出管３３は油水分離器内の処理水取り出し用ノズル３５に接続するが、該ノズルは先端は下方に向く逆Ｌ字形であることが上層の回収油の混入防止上好ましい。
上記処理水排出管３３の下流には、原油タンクヘッド変動に基づく油水導入量への影響を防ぎ、又水切りポンプの能力安定化のためにフローリミッター（図示せず）を設けることも望ましい態様である。
【００１５】
図１、図２に示すごとく油水分離器２の円筒体の上流側天面には、外方に膨出する油チャンバー２３が設けられるが、この油チャンバーは油水の界面を安定させ、油分を一定量滞留させるためのものである他、回収油導出口設置場所でもある。回収油導出口がこの回収油のみ滞留する小室壁に設けられることにより、回収油導出時における油水界面の乱流は起こり難く、界面計の検知性も安定化できるメリットがある。
油水分離器の天面側に集まった回収油Ｑは、該油チャンバーの壁面（側壁面又は天井面）にある回収油導出口２５と原油タンク１の側壁の回収口（図示せず）と接続し、回収油ポンプ４１が介在する回収油戻し管３２を通じて原油タンク１に回収される。
【００１６】
上記回収油ポンプ４１は油水分離器内に相当量の油成分が溜り、しかも油チャンバー２３内にも溜り始め、回収油の一部を原油タンクに移動、回収が必要になれば起動される。
一方、水切りポンプ４２もまた、油水分離器内の未処理の油水又は処理水が多くなり、系外に排出することが必要になれば起動される。
そして本システムの運転中は、油回収ポンプ４１又は水切りポンプ４２のいずれか一方が運転状態にある。
【００１７】
この両ポンプの起動と停止は油水分離量の変化状態を監視しつつ行われるものであり、この監視及び両ポンプ作動制御を行わしめるために油チャンバー２３内に界面計２７が設置されている。使用される界面計は、比重差のある２層の液体界面、即ち回収油Ｑと未処理油水Ｐ又は処理水Ｒとの界面の位置を検知し、その情報を上記回収油ポンプ４１及び水切りポンプ４２に電気信号を伝える制御機能を持つものであり、具体的には界面計の上下に各設定点を設け、設定下限位置２７２に上記界面が達すれば回収油Ｑの量が多くなったわけであるから、回収油ポンプ４１が起動し、同時に水切りポンプ４２は停止し、回収油は原油タンクに移送、回収される。この回収油の移送が開始されると、油水分離器内の圧は下がり、原油タンクの油水層の油水は油水分離器に吸引導入される。逆に、前記界面が設定上限位置２７１に達すれば、回収油Ｑの量は減り、処理水等が増加したわけであるから、回収油ポンプは停止し、同時に水切りポンプが起動する。
【００１８】
このように界面計の制御機能により両ポンプが交互に起動し、又停止して原油タンク内の油水は全て分離処理される。
界面計の検知により油水分離運転中に水切りポンプの停止は適宜行われるが、処理水中に油成分が一定量以上混入する異常時の対策として、処理水導出口近辺に静電容量型等の油分検知器を備えて、上記異常時に水切りポンプを停止可能としておくことが好ましい。
なお、一連の水切り作業の終了は、水切りポンプの下流に流量計（質量流量計が望ましい）（図示せず）を設けることにより、一定時間内の総排水量が一定量以下に低下した情報を基に、本システムの運転は停止となり、原油等貯蔵タンク元の自動弁（図示せず）を閉止することができる。又質量流量計の代わりに水切りポンプが一定時間作動しないことで水切り作業終了の判断をすることも可能である。
【００１９】
本発明に係る装置を適用できる原油等の流動特性は、低流動点が０℃以下、高流動点が３５℃程度である。
又、分離対象としての原油又は油水の流動点が高く、油水分離操作に固化による支障が有る場合は、原油等貯蔵タンク又は油水分離器に適宜高温水蒸気、加熱油、電熱等を用いた各種加熱要素を内蔵させることにより問題を解決することができる。
【００２０】
【作用】
上述のごとく、本発明に係るタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置は、界面計及び油滴分離用傾斜板群を内蔵する高効率の小型油水分離器を中心とし、回収油ポンプ、水切りポンプを主たる構成装置とするものであり、界面計の制御機能により、回収油と処理水等との界面を検知して回収油ポンプ及び水切りポンプを起動、停止せしめる。
この一連の装置の運転により、原油等貯蔵されたタンク内の油水は高効率で、しかも自動的に回収油及び処理水に分離される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係る自動水切り装置を使用することにより、原油等の貯蔵されたタンク内の油水層の原油成分含有量が１００％に近い場合とか、０％に近い僅かの含有量の場合も含め、広範囲の含有量に対し適用することができ、完全に近い油水分離機能を有する他、安全で、現場への作業員の固定を不要とするため省力化が図れる効果は大である。
また、必要以上の油水の水切りによる原油の廃棄、回収、処理設備の設置及びその運転、維持管理作業は不要となる効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置のレイアウトを原油の水切りプロセスに従って表したものの一部断面図。
【図２】油水分離運転を開始し、回収油と処理水に分離している状態を示す装置の一部断面図。
【図３】油滴分離用傾斜板群の斜視図。
【図４】図３のＸ−Ｘ線矢視図。
【符号の説明】
１・・原油タンク
１１・・フロートルーフ
１２・・原油層
１３・・油水層
２・・油水分離器
２１・・鏡板
２２・・鏡板
２３・・油チャンバー
２４・・油水導入口
２５・・回収油導出口
２６・・処理水導出口
２７・・界面計
２７１・・設定上限位置
２７２・・設定下限位置
２９・・油滴分離用傾斜板群
２９１・・傾斜板
２９２・・傾斜板間の間隙
２９３・・油水流入間隙
２９４・・処理水流出間隙
２９５・・回収油油滴流出間隙
２９６・・回収油油滴流出間隙
２９７・・スラッジ沈降用間隙
２９８・・スラッジ沈降用間隙
２９９・・枠
３１・・油水導入配管
３２・・回収油戻し管
３３・・処理水排出管
３４・・油水取り出し用ノズル
３５・・処理水取り出し用ノズル
４１・・回収油ポンプ
４２・・水切りポンプ
Ａ・・油水分離器上流側
Ｂ・・油水分離器下流側
Ｐ・・乱流状態の油水
Ｑ・・回収油
Ｑ_１・・油水分離器導入直後の回収油
Ｑ_２・・傾斜板において分離した回収油
Ｒ・・処理水
Ｓ・・スラッジ

Claims

原油等の貯蔵タンク内下方に層分離した水主成分の油水を処理するタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置であって、上流側及び下流側鏡板で閉塞された水平な円筒体からなる油水分離器の上流側鏡板には油水導入口、上流側天面には外方に膨出した油チャンバー、油チャンバー壁面には回収油導出口、油チャンバーより下流側の円筒体内には水平に配置された油滴分離用傾斜板群、該油滴分離用傾斜板群は多数枚の傾斜板が所定の間隙を以て等間隔に配置され枠で固定されたものであり、下流側鏡板には処理水導出口をそれぞれ備え、油水導入口はタンクの側壁下方に油水導入配管で接続され、回収油導出口は回収油ポンプを介してタンク側壁に回収油戻し管で接続され、油チャンバー内には界面計を備え、油滴分離用傾斜板群の各傾斜板間には、上流側には油水流入間隙、下流側には処理水流出間隙、上方には回収油油滴流出間隙、下方にはスラッジ沈降用間隙をそれぞれ有し、処理水導出口は水切りポンプを有する処理水排出管を備え、油水導入配管はタンク内貯蔵原油等と油水分離器内油水のヘッド圧差又はポンプによりタンク内油水を油水分離器に導入する管であり、界面計は比重差を有する回収油と処理水の界面を検知し、該界面が界面計の設定下限位置に達すれば回収油ポンプを起動し、水切りポンプを停止させ、設定上限位置に達すれば回収油ポンプを停止し、水切りポンプを起動させることができる制御機能を有することを特徴とするタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置。
油水分離器内に加熱要素を内蔵させた請求項１記載のタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置。