JP5620103B2 - 連続液体相中における不連続液体相の生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に従った連続液体相中における不連続液体相の生成のための装置、そのような装置を有するプラント及びこのプラントの使用に関する。

原油の精製方法及び対応する装置は特許文献１により知られている。この精製プロセスにおいては、脱気水が第１ステージにおいて得られ、第２ステージにおいて水及び油に分離される。第２ステージは洗浄水のための分配システムを含む精製装置の容器において実施される。精製処理を行うために、水と油との相界面が洗浄水と接触させられる。２つの相が合一することにより、それらは互いに分離されることができる。エマルジョンが洗浄水からなる連続相中に液滴の形態でもたらされる場合、その方法は改善されうる。これは第１精製相である。合一の後、この方法で洗浄された油は、新鮮な洗浄水が追加的に界面の清浄のために液滴形態で又は増加した運動量で導入されて、第２連続相を形成する。（油及び水の両方の）合一が起こる転移領域は、２つの連続相の間に生じる。精製装置へのエマルジョン及び洗浄水の供給は、転移領域が予め定められた位置に本質的に２つの連続相よりも小さな容量になるようにされる。どの場合においても、洗浄効果について２つの不連続相に対して最適な液滴の大きさが存在し、同様に相分離を得るために、経験的に決定しうる分散相の最適なずれが存在する。

国際公開第ＷＯ２００５／１００５１２号パンフレット

最適な精製工程に必要となるのは、液滴または滴の最適な大きさを確立すること、及び、連続相中でどの場合も均一的に不連続相を分配することを成し遂げることである。この目的のために適切に構成された装置が必要となる。

連続液体相中に不連続液体相を生成する装置を提供することが本発明の目的であり、分離工程、並びに不連続相の予め定められた滴の大きさでの生成及び連続相中のその均一な分配を促進する分散相のずれを実現することができる。この目的は請求項１で定義された装置により満たされる。

装置は、第１又は第２液体の連続相中において不連続液体相の生成に役立つ。２つの液体は分離した相として共存し、異なる密度を有し、及び所望の物質の交換を可能にする。連続相を形成している第２液体を含む容器中に装置を配置するように準備がなされる。水平の長手方向において、装置は分配部材、特に円筒状の筒、及び第１液体用の収集通路を含む。収集通路は、出口側、収集側及び出口側と収集側を接続する少なくとも一つの側壁を有する。側壁は出口側及び水平滴端（ｄｒｉｐ ｅｄｇｅ）の間の接続表面を構築する。この接続表面は第１液体に対して良好な濡れ性を有する。側壁は液体フィルムの形成を可能にする傾き又は形状を有し、この目的のために、側壁は出口側及び／又は収集側に液滴の形態の不連続相を生成するための手段を有する。

液体フィルムの安定性を増大させるために、側壁は第１液体に対して良好な濡れ性を有してもよい。滴端又は側壁は、好ましく、所定の輪郭（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）、特に滴の形態の不連続相の生成のための歯状の配置を有し、その均一な歯状配置によって滴の形態が同一の寸法であるのが好ましい。

従属請求項２から１１は、本発明による装置の有利な実施形態に関する。この装置が使用されるプラントは請求項１２から１４の主題である。プラントの使用可能性は、請求項１５及び１６の主題である。

手段は、側壁の出口側及び／又は収集側に沿って内側領域から出て行く均一な第１液体の放出流を可能にする複数の開口部を含む。開口部（６１）は穴形、ジグソー形状、ギザギザ状のような形又は歯状の配置のような形である。好ましくは、それらは周期的に繰り返す形を有し、液体がしっかりと側壁の出口側及び／又は収集側に方向づけられる。

側壁は滴端を有してもよく、そこからほとんど均一な寸法の液滴が分離し、液体に統合され、それは連続相を形成している。側壁は少なくとも部分的に垂直であるか、または水平方向に対して傾きを有しており、それは１０〜８５度、好ましくは２０〜６０度、最も好ましくは３０〜４０度に存在する。さらに、側壁は少なくとも１つの曲がりを有してもよい。さらなる実施形態によれば、側壁は少なくともその横の端の１つにガイド要素を有しており、液体は出口側から側壁又は開口部の上の収集側の方向に方向付けられる。収集側は追加的に第１液体のための穴及び壁を備えることができ、滴端でこれらの穴を塞ぐ。

収集通路は追加的に少なくとも１つの偏向障害物、特に偏向要素を含み、それは分配部材の流出開口部の前に配置され、それを通じて第一液体が、収集側への収集通路の内側領域に偏向可能であり、ここで分配部材の流出開口部は特に直線帯に沿って配置されており、偏向要素は前記直線帯の反対に配置されて、隣接した、平面又は凹状の偏向領域を形成する。

プラントはベース、側面壁、及び上記のような容器に配置された複数の装置を備える容器を含む。これらの装置、以下で下側装置と呼ばれる、はベースの近傍に配置されて、かつ、それらの流出側は下方に開いており、及び／又は、そのような又はさらなる装置、以下で上側装置と呼ばれる、は容器の上側部分に配置され及びそれらの流出側は上方に開いており、そこで下側の装置の場合にベースは分配部材から流れ出る液体について偏向障害物となってもよい。容器の水平断面領域は、特に装置により均一に覆われており、そこでは装置は好ましくは平行に配置される。下側、同様に、上側装置は、下側装置が軽い液体を供給するように見越され、及び上側装置が重い液体を容器に供給するように見越され、さらに流出導管及び流出部材が容器の下に配置され、容器は特に流出導管及び／又は排水堰が上側装置の上に配置されることが見越されている。

上記のようなプラントは特に原油の洗浄のために用いられ、そこでは洗浄されるべき軽い液体は原油であり、かつ、容器の上方領域では、不連続相としての水が原油からの汚染物質を吸収し、かつ、下方領域では第２連続相として作用する水は上昇する油滴からの汚染物質を吸収し、そこでは２つの連続相の間に、領域が存在し、そこでは不連続相は対応する連続相に合一によって混ざる。プラントは特に浮揚プラットホーム又は輸送手段、例えば船のようなものに応用することを見出すことができる。

本発明による装置の第１実施形態の図である。 本発明による装置の第２実施形態の図である。 本発明による装置の第３実施形態の図である。 容器中に配置された本発明による装置を備えたプラントの図である。 壁端及び滴端のさらなるデザインオプションを備えた本発明による装置のさらなる実施形態の図である。 曲がった側壁を備えた本発明によるさらなる実施形態の図である。

本発明は以下で図面を参照して説明される。

本発明による装置１の第１実施形態は図１に詳細に示され、第２液体を構成する連続相中の第１液体を有する不連続相の生成を可能にする。２つの液体は所望の物質交換を可能にする共存相を形成する。それらは異なる密度を有する。連続相を形成する第２液体を含む容器（参照、図４：容器９）中に本発明による装置を配置するように準備がなされる。水平な長手方向の広がりにおいて、この装置１は分配部材２、特に円柱状の管、並びに出口側４、収集側５及び出口側４と収集側５とに接続された少なくとも１つの側壁を有する第１液体のための収集通路３を含む。２つの相は出口側４において接触し、質量及び運動量の移転を可能にする。示される実施例において、第１液体は第２のものよりも軽い。出口側４はしたがって下方に開く。本発明によれば、収集通路３は分配部材２の出口開口部２０の前に配置される偏向部材８（或いは偏向障害物）を追加的に含む。複数の分配部材２及び対応する偏向部材８もまた備えられることができる。

分配管２の出口開口部２０は直線帯上に配置され、偏向部材８は好ましくはこの帯に対して連続した凹偏向表面を形成する。本発明による装置１は容器のベースの上に直接的に配置されることができる。この場合に、その機能を引き受ける容器をもって、分離した偏向部材８なしで済ますことができる。出口側４の領域に延在するベースは偏向障害物であり、それも収集通路３の一部とみなされる。

出口開口部２０は、分配管２に横方向に配置されて、上方に向けられることもできる。この場合、分離偏向部材８についても必要ではなく；側壁６が偏向障害物として作用する。

第１液体は分配部材２からジェット形態で下方に流出され、偏向障害物又は偏向部材８上で衝突し、それによって収集通路３の内側領域への収集側に向かって上方に偏向される。流れは衝突により緩和される。装置１の非常に大きい長手方向への広がり（例えば３０ｍを超える）及び円柱状の分配部材２によって、第１分配管を液体分配の第１ステージ向けの分配部材２中に同軸上に提供することができるという利点を有する。

第１液体、すなわち軽い液体、は出口側４上の側壁６に配置された複数の開口６１を経由して側壁６の外側に導かれ、内側領域３０からの均一な流出を可能にする。開口部６１は壁端６２に向けた開かれた方法で刻み形態で設計される；しかしながら、それらは穴の形態にすることもできる。側壁６は出口側４及び水平滴端７の間の接続表面６を定め、それは不連続液体相の液体フィルムの形成を可能にする傾き及び形状を有する。傾いた側壁６はフィルム形成用の必要な表面を提供する。形成手段によって、例えば、側壁６の下方端中の液体流出の領域を円形上にすることにより、側壁６上のフィルムの形成は液体相の間の相対速度を減少させることより支持することができる。フィルムの拡大された安定性のために、前記側壁６は第１液体に対して良好な濡れ性を有することができる。良好な濡れ性は、例えば、それが第１液体のフィルムで覆われる操作に入る前の表面６０準備により、達成されうる。さらに荒くされた表面６０が濡れ性を増大することができる。

滴端７は歯型形状の配置７０を有し、その手段により滴形態での不連続相の生成が可能となる。歯型形状の配置７０は好ましくは均一であり、全てが同じ寸法又は大部分が同じ寸法の液滴が生ずる。

図５で示されるさらなる実施形態によれば、側壁の下方壁端６２はそれ自身の形状を有する。この形状は本質的に周期的に山と谷が配置されて形成されるか、又は、特に歯型形状の配置若しくは波形状に形成される。開口部６１がその形状に加えられてもよく、そこに加えて又は代わりに窪んだ空間を含んでもよい。

図１においては、側壁６の外側上の接続表面６０が、垂直に位置合わせされた、若しくは垂直方向に対して所定の角度を有する平面中にある滴端７がともに存在する。前記平面と交差する平面が垂直的に配置された水平面とのこの交差する直線の間の傾きの角度は１０及び８５度の範囲にあり、好ましくは２０及び６０度の間にあり、特に好ましくは３０度及び４０度の間にある。図１では、２つの側壁６は鏡面対称配置にある。これらの２つの側壁の少なくとも１つは上述の傾きを有することができる。装置１は、図２の第２実施形態で例示されるように１つの側壁６のみを有することができる。偏向部材８だけが第１の流体が１つの側に流出することを可能にしている。この例では、さらに、側壁６が傾いている。そのように傾いた位置では、滴端７の歯状の配置７０が、垂直な平面から及び分配部材２から離れて傾いている平面に存在するという利点がある。また、側壁６の下方部は歯状の配置７０によって橋渡しされた平面に対して異なる傾きを有することもできる。

図３は第３実施形態を示し、ここで収集側５は第１液体のための穴５０を追加的に含む。これらの穴５０を防御する壁６’が設けられ、それは歯状配置７０’を備えた滴端７’を有する。（壁６’の非可視面上の）さらなる接続表面が穴５０と滴端７’の間に延在し、滴端６と同じ特性を有する。

側壁６を備えた装置１のさらなる実施形態が図５で示され、この実施形態は輪郭のように形成された壁端６２を備える。傾いた側壁６２の壁端は、その中に歯状配置が備えられ、一方、垂直な側壁６として示された後方側壁はリブを備えられている。輪郭の形状と深さは流れる液体の性質に、同様にそれらの量についても依存する。たとえ前記側壁が完全に水平に配置されていなくても、十分に長いリブを予期することは側壁６２からの均一な流出を可能にするという利点がある。また、滴端７には輪郭が備えられる。この例では、波様の輪郭が示されるが、しかしながら他の輪郭の組み合わせのいかなるものも可能である。追加的に、穿孔が側壁及び／又は開口部６１との組み合わせを予想することができ、これは図面には示されていない。

図６は装置のさらなる実施形態を示し、ここで側壁６は接続通路３の方向に張り出す曲率を有する。液体放出の領域で、２つの液体の間の放出方向における速度成分の速度の勾配は減少することができ、よって側壁上のフィルムの生成及びフィルムの安定性が維持される。側壁６２の端部及び／又は滴端が先に記載されたどの輪郭若しくは形状にすることができることは自明である。簡単のため、装置の一部のみが図６で示されるが、それは図１で示されるようにどちらも鏡面的に配置されるか、図２で示されるように片側の液体の放出を考慮してもよい。

図面には側壁を備えた装置は示されていないが、この装置は少なくとも１つの曲がりを有する。その上側壁６は少なくとも１つのその側方端上にガイド要素を有することができる。このガイド要素はフラップとして形成することができる。このガイド要素は開口部６１に加え記載された通路の方向にある側壁６に沿って出口側４に渡り流出する液体を方向付ける。ガイド要素によれば、特に液体が側壁の側方端に渡って流出することを避けられる。

本発明によれば装置１はプラントのために提供され、ここで同じに設定された複数の装置１の１つとして配置される。分配部材２は一般に平行回路の形態で（図示されない）共通供給線に接続される。本発明による装置を備えた図４で図式的に示されるプラント１０において、上側装置１’及び下側装置１’’は区別されることができる。これらの装置１’、１’’は容器９に配置される。下側装置１’’はベース９０に近接して配置され、及びそれらの出口側３’’は下に向かって開いている。上側装置１’は容器９の上側領域に配置され、それらの出口側３’は上に向かって開いている。容器９の水平方向の横断表面は装置１’、１’’によってそれぞれ均一に占有されており、この接続において、装置１’、１’’は好ましくは平行に並べられる。

プラント１０において、上側装置１’は、重い若しくはより重い液体１１のために備えられ、下側装置１’’は、軽い若しくはより軽い液体１２のために備えられる。重い液体１１のための排水線１１’が容器９にあるベース９に接続されている。少なくとも１つの流出部材があり、それは特に、上側装置１’にわたる軽い液体１２のための排水線１２’及び／又は（図示されていない）放出堰を含む。

洗浄水を有する油／水のエマルジョンの処理はプラント１０の好ましい使用として提供される。この場合、重い液体は水で、軽い液体は、既に脱気された精製されるべき原油である。容器９の上側領域で、不連続相としての水が油からの汚染物を吸収して、それは連続相１２０を形成する。容器９の下側領域で、第２連続相１１０としての水が発生した油滴からの汚染物を吸収する。領域１３０が２つの連続相１１０及び１１２の間に配置され、並びに不連続相がその中に合体して対応する連続相を形成する。領域１３０の上側層１２１では、油滴が大規模に結合して連続相１２０を形成する。上から落ちてきた水液滴が、層１２１中にまだ残っている水の残渣を吸収する。同じことが、反対に従って水が優勢な下側層１１２に対しても適用される。

また、本発明による装置１の使用は、重い又は軽い液体のみが軽い又は重い液体に滴形態で導入される場合にも相当可能である。

上記のプラントは、水平配置が、常に生じている回転運動による時間に関する手段にのみ実現される得る船上において使用することもできその船の上では。分配管又は収集通路３の水平な長手方向の広がりはそこでは静止した、浮揚する船又は浮揚可能なプラットホームに存在するであろう平均位置に関連する。

１ 装置
１’ 装置
１’’ 装置
２ 分配部材
３ 収集通路
４ 出口側
５ 収集側
６ 側壁
７ 滴端
８ 偏向部材
９ 容器
１０ プラント
１１ 重い液体
１１’ 重い液体用排水線
１２ 軽い液体
１２’ 軽い液体用排水線
２０ 出口開口部
３０ 内側領域
５０ 穴
６０ 表面
６１ 開口部
６２ 壁端
７０ 歯状配置
９０ ベース
１１０ 第２連続相
１１２ 下側層
１２０ 連続相
１２１ 上側層
１３０ 領域

Claims (16)

1. 第２液体の連続液相内に第１液体の不連続液相を生成する装置（１）であって、
   複数の開口部（２０）を有する円柱状管（２）であって、前記円柱状管が水平に浸されている前記第２液体中に前記第１液体を運び、かつ前記開口部から放出させるための円柱状管（２）と、
   前記円柱状管から水平に延在する水平部材と、
   前記円柱状管と離間した関係になるよう前記水平部材に接続された側壁（６）であって、該側壁（６）は、前記水平部材と共に前記円柱状管から放出された前記第１液体を受け入れる収集領域を形成し、該側壁（６）は、前記水平部材に対して下方に延在する部分と、上方に延在する部分を有し、前記側壁の下端には、前記第１液体が通過する複数の開口部（６１）であって、該側壁の外面に沿って上に向かう液体フィルムを形成するための開口部（６１）と、を有し、前記側壁の上端は、前記第１液体のフィルムを前記側壁から上方に向かう不連続な滴に形成し得る形状となっている、側壁（６）と、
   を有する装置。
2. 前記側壁の上端は、少なくとも、略均一な寸法の液滴を分離させるための滴端（７）であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記側壁（６）が少なくとも部分的に垂直に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
4. 前記側壁（６）が水平方向に関して傾きを有し、傾きが１０度〜８５度の間であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
5. 前記側壁（６）が少なくとも曲がりを有することを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
6. 液体が前記側壁の側方端に渡って流出することを避けるために、前記側壁（６）が少なくとも１つの側方端にガイド要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
7. 前記第１液体を前記側壁（６）に向かって偏向させるために、前記円柱状管（２）の放出開口部（２０）に対向する凹偏向面を有する偏向部材（８）を備える、請求項１に記載の装置（１）。
8. 前記第１液体は水であって、水を分配するために、前記円柱状管（２）の前記複数の開口部（２０）が、前記円柱状管の下端に配置され、さらに水を上方に偏向させるように前記円柱状管の下に偏向部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
9. 滴形状の水を流出させるために前記側壁（６）が該側壁の下端に複数の開口部（６１）を含む請求項８に記載の装置（１）。
10. 前記側壁（６）が上端部に沿ったギザギザの歯状形状を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記側壁（６）が垂直平面に配置される、請求項１０に記載の装置。
12. ベース（９０）及び側壁を含む容器（９）を有するプラント（１０）であって、以下で下側装置（１’’）と呼ばれる、そのような装置は前記収集領域が下に向かって開くようにベースに隣接して配置された請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置であり；及び／又は、以下で上側装置（１’）と呼ばれる装置が容器の上側領域に配置され、前記上側装置は、
    複数の開口部（２０）を有する円柱状管（２）であって、前記円柱状管が水平に浸されている第２液体中に第１液体を運び、かつ前記開口部から放出させるための円柱状管（２）と、
    前記円柱状管から水平に延在する水平部材と、
    前記円柱状管と離間した関係になるよう前記水平部材に接続された側壁（６）であって、該側壁（６）は、前記水平部材と共に前記円柱状管から放出された前記第１液体を受け入れる収集領域を形成し、該側壁（６）は、前記水平部材に対して下方に延在する部分と、上方に延在する部分を有し、前記側壁の上端には、前記第１液体が通過する複数の開口部（６１）であって、該側壁の外面に沿って下に向かう液体フィルムを形成するための開口部（６１）を有し、前記側壁の下端は、前記第１液体のフィルムを前記側壁から下方に向かう不連続な滴に形成し得る形状となっている、側壁（６）と、
    を有し、
    該上側装置は、上下が反転した状態の前記下側装置と同じ特徴を有し、
    前記下側装置の場合には、前記円柱状管（２）から放出された液体のための偏向するための障害物となることが可能な前記ベースを備えることを特徴とするプラント（１０）。
13. 前記容器（９）の水平断面は前記装置（１；１’、１”）により均一的に占有され、平行に整列された装置を備えることを特徴とする請求項１２記載のプラント（１０）。
14. 前記第１液体および第２液体のうちの軽い液体を前記容器（９）に供給するための下側装置（１”）及び重い液体を前記容器に（９）に供給するための上側装置（１’、１”）の両方が設けられ；前記重い液体を排出するための排出路（１１’）が前記ベースに接続され、前記軽い液体を排出するための排出路（１２’）及び／又は放出堰を含む少なくとも１つの流出部材が前記上側装置の上に配置されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３のいずれかに記載のプラント（１０）。
15. 前記重い液体（１１）は水であり、前記軽い液体（１２）は精製されるべき原油であり；ここで、前記容器（９）の前記上側領域において、不連続相としての前記水は前記原油からの、すなわち前記連続相（１２０）からの汚染物質を吸収し、前記容器の下側の領域において、前記第２連続相（１１０）としての前記水が、生成する油滴からの汚染物質を吸収し、前記２つの連続相及び前記対応する連続相を形成するために合体する前記不連続相との間に配置された領域（１３０）を備えることを特徴とする請求項１４に記載のプラントの使用方法。
16. 浮揚するプラットホーム上又は船のような輸送手段上の請求項１５に記載のプラントの使用方法。

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