JPH08196809A - タンク内貯蔵原油等の自動水切り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高度に自動化され、高効率的に油水が分離でき
る原油等の自動水切り装置を提供すること。 【構成】密閉系円筒体の油水分離器の上流側に油水導入
口、上流側天面に油チャンバー、その壁面に回収油導出
口、油チャンバー下流に油滴分離用傾斜板群、更に下流
に処理水導出口を備え、油水導入口は油水導入配管によ
り、回収油導出口は回収油ポンプを介して回収油戻し管
により原油タンクにそれぞれ接続され、油チャンバー内
には界面計を備え、油滴分離用傾斜板群を構成する傾斜
板間隙は油水の流れ方向に平行に配設され、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
入配管はヘッド圧差等で油水を導入する管であり、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、回
収油ポンプ及び水切りポンプを停止又は起動させうる制
御機能を有するタンク内貯蔵原油等の自動水切り装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、油チャンバーの下流側室内に
は水平に配置された油滴分離用傾斜板群、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２
４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Ｑ₁ 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２
９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２９
５、２９６から排出される回収油Ｑ₂ 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２
３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２
３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 Ｑ₁ ・・油水分離器導入直後の回収油 Ｑ₂ ・・傾斜板において分離した回収油 Ｒ・・処理水 Ｓ・・スラッジ

フロントページの続き (72)発明者 倉持 博光 東京都港区芝公園二丁目４番１号 新潟工 事株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、油チャンバーの下流側
   室内には水平に配置された油滴分離用傾斜板群、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。
2. 【請求項２】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。