JPS58170508A - 電気的に効率を高めた傾斜板セパレ−タ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術背景 本発明は、非極性の連通相に分散している極性液体を次
第に会合させる電界と傾斜板セパレーターとの緊密結合
に係るものである。更に具体的にいえば、本発明は電界
の電極とセパレーターの傾斜板とを組合せて板の間に漸
減電界をつくって極性液体の液滴の会合と収集とを促進
させることに係るものである。

背県技術 一方の液相が普通原油又はタールサンド（ｔａｒｓａｎ
ｄ　）からつくられた［ン／クルードｊ　（５ｙｎｃｒ
ｕｄｅ　）又はンエール油であり、他方の液相は水又は
プラインである大量の液体・液体の迅速分離は油産業で
はどこでも必要としている。勿論、油と水とは混和しな
い。然しなから水相は高度に分散し、不連通相となって
しばしば、製造した油の中に存在−ｊる。この混合物は
エマルジョンとして参照される。この水相源は二次と三
次の回収に使用される蒸気の凝縮および又は生成水であ
る。

電界による会合 油にのせられている又は乳状とされて−る水を油から取
除くことは次・の文献に明らかなように長い間問題とな
っている。米国特許第３，７７２，１８０号号（１９７
３）　；同第３，８４７，７７５号（１９７４）　：同
第４，１１６，７９０号（１９７８）　；同第４，３０
８，１２７号（１９８１）　；　ウォターマン。

エル・シー・ケミカル　エンジュャリング　プログレス
、　６１（１０）、　　５ｌ−５７（１９６５）；ジョ
ブロム。

ジー・エル及ヒゴーレン、ニス・エル　アイ　アンド　
イー　シー　ファント、　５（４）、　　５１９−５２
５（１９６６）。この分離を行うため最も広く使用され
ている方法の一つは高圧電界を使用する。２つのメカニ
ズムが非極性媒体、例えば油の中で極性水の液滴の会合
を電界の力で生じさせる。第１に、水滴は帯電電極との
直接接触（（より、又は電極から電荷を油が対流移送す
ることによって水滴は電を 荷る得る。反対の電荷を得た水滴どうしの間で吸引力が
生じる。これらの吸引力は会合を促進する。

第２に、外部電界に極性水の分子が揃って分極するか、
又は水滴内の動ける帯電粒子又はイオンの再配列によっ
て分極するかして電界中の水滴の分極が行なわれる。近
接している水滴の反対に帯電している区域の間で働く吸
引性の静電気力がそれらの近接している水滴の会合を促
進する。これら２つのメカニズムは２つの相の物理的特
性と化学的特性とにより決定されるということは明らか
である。特に重要なのは油の導電性である。電気的に促
進させる会合のメカニズムは次の科学文献で説明されて
いる。ピアース、シー・エイ・アール。

／ヲティツシジャーナルオプアプライドフィジックス、
５　、１３６−１４３　（１９５４）　；アラン、アー
ル、ニス及ヒメイソンエス・ジー　トランス壷ファー・
　ンサエティ（Ｔｒａｎｓ、　Ｆａｒ、　Ｓｏｃ、　）
　　５７　。

２０２７−２０４．０　（１９６１）　；ポール、エイ
チ・エイ・ジャーナルアプライド　ンイジックス、２２
（７）。

８６９−８７１　（１９５１）　：ペイルーズ、ビー・
ジェイ及２２９−２３７　（１９８１）　；サドックス
、ニス、イー・及びへンドリックス、シー、ディー、ア
イアンドイー　シー　ファント（Ｉ　＆ＥＣＦａｎｄ　
）　１３　、１３９−１４２　　（１９７４） 会合を電気的に促進・させる基本技術には、非極性液体
中に分散している極性液体を分離するため効果的に電界
をかける方法が多くある。本発明に特に適している一つ
の方法は漸減する電界を使用することである。この思想
は米国特許第４，１２６，５３７号（１９７８）　、エ
フ、エル、プレストリッジ及び米国特許第４，３０８，
１２７号（１９８１）、プレストリッジ及びロングウェ
ルの基本となっている。これらの特許に開示されている
会合を電気的に促進する方法では、固定電極間の電圧勾
配を、電極間の距離を次第に増大していくことによって
流体の流れ方向に減少させる。処理しようとするエマル
ジョンを先ず、近接電極によりつくられた大き彦電界強
度へさらし、次に電極間の距離が次第に増大していって
次第に小さくなっていく電界強度にエマルションをさら
すように電極を構成する。前述の特許に示されているよ
うにこの漸減電界の思想の重要な点は、漸減電界の使用
が従来の電気処理システムの固有の限界を撤去する方向
に一歩前進しているということにある。このことは以下
の説明から明らかとなろう。

ある電界強度において、非極性の、非導電性の連通液相
内での近くどうしの分極した又は帯電しだ液滴間の吸引
力の大きさは液滴の半径によっても変る。液滴の半径が
小さい程会合を促進する吸引力は弱くなる。更に、液滴
半径は衝突頻度数に影響することによって会合効率に影
響を与える。

正味の電荷を帯びている極性液体の液滴は反対極性に帯
電している電極に向って電界中を動く。電界強度と液滴
の電荷とが同じなら、液滴の速度は液滴の半径につれて
減少する。液滴の速度の減少と半径の減少とは衝突頻度
数を低下させる。反対極性に帯電しだ液滴間の吸引力は
それらの間の距離が減少するにつれて増大するので衝突
もしくは遭遇の頻度数の低減は会合効率に悪い影響を与
える（サデツク、ニス・イー及びヘンドリツクス。

シー・ディ、アイアンドイーシフアンド（Ｉ＆ＥＣＦｕ
ｎｄ、　）　１３　、１３９−１４２　（１９７４）参
照）。

非極性連通相内の分極又は帯電液滴間の吸引力と帯電液
滴の速度とは、液滴がうける電界強度の増大につれて増
大する・。それ故、分散している極性相の非常に小さい
液滴を会合させるのに非常に強い電界強度を必要とする
ことを先行技術が示しているのは驚くにはあたらない。

然しなから、ある電界強度におりて到達可能な最大液滴
の大きさには限界がある。説明の便宜上、油中に水が分
散混在して因るとする。第１の限界は水滴が電界内でう
ける力に関係している。水滴が取得した正味の電荷によ
ってこれらの液滴は２つの帯電電極間又は帯電電極と大
地電位の部分との間で動く。この運動に、連通油相内で
発生した電気対流が加わる。これらの運動によって水滴
は力をうけて粒滴は個々に分散（−ていく。水滴を分散
するに必要な力の大きさは粒滴半径にも関係している。

粒滴半径が小さｂ程、粒滴を分散するに必要とされる力
は大きい。

第２の限界は水滴にか＼る電気的ストレスに関係する。

帯電液滴の表面にクリティカルな電気的る。クリティカ
ルな分散勾配の大きさは粒滴半径の平方根に逆比例する
。それ故帯電粒滴が大きくなる程粒滴分散を生じさせる
粒滴表面の電気的勾配は小さくなる。粒滴表面の過大力
電気的勾配は粒滴の伝導又は対流帯電により、又は粒滴
の分極によりつくられる。その場合ハイドロダイナミッ
クなそして電気的なストレスは電界中で最大水滴寸法を
確ｆＬ　Ｌようとする。この最大寸法は２つの液相の物
理的特性により、そして電界の強度と均質性とにより決
定される。電気会合システムの限界は次の文献で論じら
れている。サデツク、ニス。

イー及びヘンドリンクスジ−・ディー、アイ　アヤリン
グ　プログレス、　６１．（１０）、　５ｌ−５７（１
９６５）；ドイル、エイ０．モヘット、ディ、アール１
．ボネガツト、ビー・、ジャーナルコロイドサイエンス
。

１９．１３６−１４３（１９６４）。

原油中の水又はブラインのエマルジョンは水滴の分散を
通常含んでいる。油中の水滴の直径は例えば２−　’１
００ミクロンもしくはそれ以上であるのが普通である。

あるエマルジョンでは分散しているうちの最小粒滴に含
まれている水の一部分を取除くことが十分に乾いた油を
つくるのに必要とされる。これらの非常に小さい水滴を
会合させるには高い電界強度を必要とする。然しなから
、既に述べたように、これらの高い電界強度はその電界
内で到達し得る最大粒滴の大きさに制限を設けている。

この制限された大きさの水滴が十分に犬きくで重力作用
により油から取除けるのであれば、それらの水滴を会合
させても得られる利点は殆んどない。更に、処理電界強
度に対して最大の粒滴寸の電気処理装置が使用していた
電界は油から重力作用で下降してくるだけの大きさの水
滴をつくることはできるが、エマルジョン中の最小粒滴
を会合させるだけの強度を有してはいなかった。流れの
方向で帯電電極間の距離を広げることによりつく′つた
漸減電界内でエマルジョンを先ず高電界区域１．こさｒ
）シ、て、非常に小さい粒滴を会合させる。

そねかも、この区域で会合した粒滴を電気勾配の小さい
第２区域に通す。この第２区域の電界は第１区域からう
けとった水滴の会合を促進させるだけの強さを有してい
る。第１区域よりも弱い第２区域の電界はその電界中に
存在する最大粒滴の寸法を増大させる。それ故、エマル
ジョンが漸減強度の電界を通過するにつれて分散粒滴は
次第に成長していって最後には油から重力作用によシ沈
降する寸でになる。この漸減電界による先行技術の改良
点は、（１）典型的な油中水工マルジョ／の非常に小さ
い粒滴の効果的な会合と、（２）処理混合液中で大きな
、効果的に重力分離できる水滴をつくるということであ
る。

上に述べた漸減電界の思想を実施したものは有機連通エ
マルジョンの電気処理における先行技術をかなり改善し
た。然しなから、それは万能の方策ではない。流れの向
きで電界強度は減少して−くけれども、電極の電荷は電
極の全区域にわたつて一定である。それ故、電界強度の
小さい区域では伝導又は対流電荷伝達による水滴帯電を
生じ、そしてそれから粒滴を分散させてしまうというメ
カニズムがある。電気的ストレスの影響下では、この粒
滴分散のメカニズムは、産れた粒滴をもとの又は親の粒
滴よりもはるかに小さくしてしまう。

これらの産まれた粒滴か弱い電界区域でつくられるとき
、それらが再び会合するということは殆んどない。この
問題を更に複雑にしているのは、クリティカルな分散勾
配が粒滴の分極によシミ界の出口区域で電極近くの粒滴
につくられることである。粒滴の強力な分極が電極の縁
の局部的に強い不均一な発散電界にさらされて生じる。

傾斜板セパレーター ｒ１１セパレーター、又は面セパレーター」とは、比重
の差に基づめで分散液相を混和しない第２の連通液相か
ら分離する装置であって次の特徴を有している。すなわ
ち、（１）全体の流れが複数の流路に分けられ、これら
の流路内では分散液相の粒滴は比較的短距離を上昇又は
下降して面上で散じて１．／）る液相に集められた粒滴
が面に沿って動き、分散相の他の粒滴と出会い、そして
−緒になって大きな粒滴となって面を出ていく。

この「傾斜面セパレーターＪの代表的なものはヤ 多分、ロイｙルダツチシエルが以前に開発したセパレー
ターであろう。このセパレーターの最も普通の応用例は
精製する廃棄水から油とスラジとを取除くものである。

このセパレーターは平行な平らな、又は波形の板のアレ
ーから全体として成っている。これらの板の材料は金属
、プラスチック又はファイバーガラスである。組立てら
れたこの板のアレーを水平に対しである角をなすように
流れの中に取付けてその流れの中の分散液を収集する面
とする。典型的な動作では、油滴は板と板との間の比較
的短かい距離を上昇して、上の板の底面に接触し、板に
沿って上昇していき、そして既に集められている油滴と
会合する。結果として、板のアレーの面を出る会合した
油滴は板のアレーに入る油滴よりも大きい。大きい油滴
はアレーに入る小さい油滴よりも速い速度で上昇してい
き水相から効果的に取除かれる。このセパレーターによ
り粒滴の寸法を大き′くすることは分離に必要とされる
停留時間を減少させる。板に沿う摩擦によってつくられ
る好場合の、均一な流れ分布によって停留時間は更に減
少させられる。乱流と大きな環流とがなくされる。この
停留時間の減少が容器を減少させそして投資を節減させ
るととメなる。

この形式のセパレーターは次の文献に見られる。

プランズマン、ジエー、ジエー、コネリソセンジエー及
びアイラース、エイチ、ジエイ、ダブリミランダ、ジエ
イ、ジー１．ケミカルエンジニアリング、　８４　（３
）　　１０５−１０７　（１９７７）　；及びモリソン
、ジエイ、オイルエントガスジエイ０．ｐ。

８６−８８　（１９７０年１２月１４日）。

傾斜面セパレーターは廃棄水から油を取除くのに昔は使
用されたけれども、油から水又はプラインの粒滴を取除
くのにも適している。その場合分散している水滴は重力
の作用により板と板の間の短かい距離を降下し、そして
それらが傾斜面上を下降していくときそれらは集まって
いきそして他の水滴と会合する。

傾斜面セパレーターでは収集できる分散相の粒滴の大き
さにある制限がある。油にせよ、水にせよ分散相の粒滴
が第２の混和しな一連通相内で沈下する速さは粒滴の直
径の自乗につれて増大する。

２相系では常に分散相のある粒滴寸法以下では、重力分
離だけに頼る装置は動作不能となる。例えば、水中に分
散している油を取除くのにこの型式のセパレーターでは
８０ミクロンより小さい油滴を取除くことは経済的にも
技術的にも実際的ではないということが一般に認められ
ている。ボイド。

ジエイ、エル、シェル、ジーニル及ヒダールストローム
、ディ　エイ　エイ　アイ　ケミカル　エンジニアリン
グンンポジウムシリーズ、　Ｎｏ、　１２４．６８　。

３９３−４０１　（１９７１）参照 語　　論 電気的会合と傾斜面セパレーターによシ実施される会合
とは両方とも油中の水又はプラインの分散の粒滴の大き
さにつｂて制限をうける。電気会合装置は極端に小さい
水滴を会合させることはできるが、電界の特性と２つの
相の物理特性と眞より決まる粒滴の大きさの上限がある
。もし水滴の直径がこの上限を越えると、相分離に必要
とされる停留時間が短縮される。傾斜面セパレーターは
非常に小さい水滴を会合させるに適した装置ではないが
、電気会合によりつくられる水滴を更に会合させるに理
想的といえる程に適してｂろ。もし、傾斜板セパレータ
ーにそれの傾斜板の最初の部分に漸減電界のための手段
を加えることができれば、漸減電界と傾斜板セパレータ
ーの利点を密接に結合してこれまで可能であった会合以
上に会合を促進させることができる。

発明の開示 本発明は、非極性の連通液相に分散した極性液相のエマ
ルジョンを水平に対して斜めに流れの中に配置した平行
板に通すことを意図している。各板の最初の部分、すな
わちエマルジョンが最初に出会う各板の部分を導電性材
料からつくり、そして板の残りの部分をその導電性材料
と物理的にぴったり接触している非導電性の、すなわち
絶縁性材料から−）くるということも意図して因る。ア
レーの中で隣り合っている板の導電材料を反対の極性に
帯電するように、又は一つ置きの板を帯電して残りの板
を接地するようにして各複合板の導電部分を電気的に付
勢するということも意図している。それ故、極性と非極
性の液体の混合物は、板の第２の部分の漸減電荷密度に
より流れ方向に強度が減少していく電界の会合力をうけ
、そして会合した液滴は傾斜板と直ちに接触１〜てそれ
らの会合を完成させる。

本発明の他の目的、利点及び特徴は明細書、添付図及び
特許請求の範囲から当業者には明らかであろう。

本発明の最良の実施例 用語と技術 混合物である油井流体を分離する装置に適用するものと
して本発明の最良実施例を説明する。更に具体的にいう
と、分離する液体は油と水である。

油を抽出する組成物から水で出て、これをときどきブラ
インと称する。水を称して「水相」ということもある。

電界中で油・水混合物を処理するときに油と水とをそれ
らの電気特性に基づいて識別することが必要である。そ
こで水は導電性としてそして２つの液体のうちの極性を
有するものとして便宜上参照されることがあるし、油は
非導電性としてそして２つの液体のうち極性を有しない
ものとして便宜上参照されることがある。この用語は当
業者間ではよく使われており、混同を生じることはない
。

電極を帯電させてつくる場（電場）は普通電界として参
照される。又、「静電界」と称することもある。これら
の術語を一諸に使用しても当業者が混乱するという心配
はない。

傾斜板セパレーターについて述べると、それの平行板は
まとめて「アレー」ということがある。

これらの多数の平行板は、処理する混合液を通す平行通
路を形成するよう一緒に「組合せ」だものとして参照で
きることは添付図から容易に理解されよう。

７エル１内の全体的な機構 第１図は水平にのびるシェル１の断面図である。

極性液体と非極性液体との混合物として、油と水とのエ
マルジョンを導管２を通してシェルの左端に注入する。

本発明により分離されると油は上方出口３を通ってシェ
ル１から取除かれ、そして水は下方出口４を通ってシェ
ル１から取除かれる。

シェル１に注入されるエマルジョン内にガスがあること
もある。本発明を説明する上ではガスはこれを無視する
ものとし、本発明は油と水との液・液分離をその対象と
するものとする。

／エル１の内部は幾つかの隔室に分けられている。第１
の隔室５の中には熱源を配置して、隔室５を流通する油
井流が熱源に接触するようにしておく。この構成の目的
は、下流側で実施する液φ液分離を促進させるのに必要
な油井流の温度を高めることである。勿論、油井流れへ
のこの熱入力はシェル１の上流側の導管２内に設けたヒ
ーターによって供給するようにしてもより０シェル１内
の処理のための温度準備において油井流に熱を加える必
要がないこともある。

シェル１を水平に配置したのには理由がある。

シェル１内の各隔室は水平方向に流ねる液体をうける。

各隔室内の処理液の流れは垂直方向に向かうこともある
が、隔室と隔室との間の流れは大体水平方向である。各
隔室内につくられる分離力を液体混合物がうけると、あ
る形の実質的に水平な流れ空間がつくられ、その空間内
では混和しない液体間のある程度の分離が予期される。

水平の流れの中で調整されると、これらの分離された液
体は重力作用により上下に分離する最大の機会を持ち、
それらがぶつかり合って流れるということはない。

電気部分 隔室６はヒーター隔室５の下流にあって、隔室６の電界
内で液・液分離の開始に適した温度範囲の油井流をうけ
る。隔室６の電界は電極７０間で発生しており、これら
の電極は変圧器８かも充電される。電極７の配列と、電
界を通るよう油井流を方向つけるために・必要なパンフ
ルと、その他の機械的、電気的配置は種々変更できるが
、それらのすへての変更を考えろ必要はこ＼ではない。

非圏性液体中に分散１−ている極性液体の混合を分離す
るのに電界を効果的に利用するための技術には種々ある
。この現象は参照文献を紹介した本文の背は技術のとこ
ろで解説した。

隔室６とそれの電界とを油井流が通る結果は、水又は水
相が大きな粒滴になると込うことである。

粒滴のあるものはシェル１の下部に溜まった水１０へ重
力により沈降して−く程の大きさとなる。

この隔室６の電界は本発明の実施例で上流側にある必要
はないとｂうことを最後に理解すべきである。本発明に
従って確立される電界は、隔室６内の電界で事前に準備
しなくてもそれだけで会合を行なわせるに十分なもので
ある。隔室６内で発生している電界は隔室５のヒーター
と同様に任意に選択するものである。これらの隔室内に
発生した力は上流側で使用されても、使用されなくても
よい。隔室５の熱と隔室６の電界とはシェル１内につく
られる処理装置にとって価値ある選択事項すなわちオプ
ンヨンである。

分離域 隔室６の電界へさらされる混合液体は区域１１を水平に
流れる。区域１１は隔室６の下流下側にあるシェル１内
の空間である。この鎮静域は分離の一部として重力作用
によりかなりの量の会合した液体を上と下に遊離させる
。隔室１１を通してこれらの液体を水平に流すことによ
り水から油を、そして油から水を分離させ、その際分離
を遅延させる水と油の対向流を最少限にする。

勿論、液体が完全に分離するわけではなく、混合したま
５本発明の実施例に取付けられている下流隔室２０へ区
域１１から運ばれる。

帯電傾斜板セパレーター シェル１の隔室２０中の本発明の重要な要素は傾斜板セ
パレーター２１であって、それの板２２は電源２３から
電荷をうけて、セパレーターを通る流体の流れ方向で漸
減していく電界を発生する。

傾斜板２２が形成するアレー２１は板と板との間に油・
水混合物の平行通路をつくって因る。混合液は電源２３
から発生した電界の最大強度へ先ずさらされ、次に漸減
していく電解の強度へさらされ、最後には板の表面に分
かれていき、混合液中の会合流体が集ｔ、ｂそして電界
中で開始した会合を継続していく。

第２分離域 アレー２１の下流のシェル１の区域１１ａでも、混合液
中の会合した液体を分離する。この区域内で、アレー２
１から出た液体は更に分離の機会を与えられ、上昇して
いく油と下降していく水とはシェル１の頂部と底部とに
既に集まっている油と水とにそれぞれ加わっていく。ア
レー２１から出る液体はアレーから水平に放出されてい
て油の上昇と水の下降とに影響を殆んど与えない。シェ
ル１かも油と水とを別々に抜き取るための構造は本発明
の装置では二義的なものである。

傾斜板セパレーターの電界区域 第２図において、隔室２０内のアレーの上方の２枚の板
２２．２２′を断面で示している。アレーのすべでの板
は同じようにつくられている。それ故アレーの機能をユ
ニットとして説明するために２枚だけを拡大して示−し
選択した材料で形成したときの、そして電源２３に接続
されたときのその機能を説明すれば足りる。

各板は２つの区分から成っている。第１の区分２４は導
電材料から形成されており、そしてそれに続く、下流の
第２の区分２５は非導電材料から形成されている。区分
２４．２５は近密に配置されていて一枚のシート、又は
板を形成している。

導電区分２４は第３図に示すように電源２３に接続され
ている。分離域１１から放出される流体混合物は＠２２
．２２′を通って流れ、これらの板は一様に間隔をあけ
て相互に平行に配置されている。

アレー２１の平行板２２，２２’はそれらが形成する通
路の入口の処で一定強度の均一電界をつくり、そしてそ
れに電界の漸減部分が続いていく。

この電界の漸減は電荷密度は一定にして電極としての板
と板との間隔を増大していくことによってつくるのでは
なくて、板と板との間隔を一定にしてお・いて流れの方
向で板と板との間の電位を下げていくことによりつくる
のである。このようにして、電界による粒滴分散は漸減
電界の電界強度の低い区域で最小となる。

この漸減電界は各板電極の非導電部分２５の絶縁特性に
よりつくられるのである。各板の前端の導電部分２４と
接触して、導電材料に加えられているのと同じ極性の表
面電荷が絶縁部分２５上に生じる。然しなから、絶縁材
料は当然非導電性であるのでこの電荷はそれの全表面域
に均一に分布しない。板の導電性部分近くの区域の表面
電荷の密度は高く□、導電部分から離れるにつれて流れ
の方向に表面電荷密度は減少していく。

アレー２１の複合板２２，２２’の対の間の空間は３つ
の区域Ａ、、Ｂ、Ｃに分けられる。区域Ａは板の帯電し
た導電部分２４と２νとの間の区域である。この区域Ａ
ではエマルジョンは電界強度一定の均一電界へさらされ
る。アレーを通って流れる間エマルジョンにか＼る最大
の電界強度はこの区域にある。区域Ｂと区域Ｃとは板２
２．２２／の絶縁、すなわち非導電区域２５．２５’に
よシ定められる。区域Ｂでは電界は流れの方向に漸減し
ていき、区域Ｃでは電界は弱いか又は全く存在しない。

それ故、区域Ａ゛とＢとで既述のメカニズムによシ会合
が電気的に促進され、区域Ｃは実質的に傾斜板として働
き、会合は機械的に促進される。

第２図に示される３つの区域の相対的な大きさと、これ
らの区域に発生する電界の特性とは多くの設計要因によ
シ異なってくる。これらの要因とは、（１）流れの方向
に導電性部分がのびている距離；（２）導電性部分にか
Ｘる電圧；（３）加えられる電圧の特性；（４）アレー
の板と板との間隔；（５）絶縁性部分２５の帯電特性；
及び（６）流れの方向に絶縁性部分がのびている距離で
ある。これらの設計パラメーターの適正な選定は、処理
しようとするエマルジョンの特性と処理要件とによって
変ってくる。もし電気的に効率を高める傾斜板セパレー
ターを例えば−次会合装置として使用しようとすれば、
区域ＡとＢとは隣り合う板と板との間の面積の比較的大
きな部分を構成しており、そして強い電界を区域Ａに発
生させるのが望ましい。区域Ａの大きさは勿論各板の導
電性部分の大きさによシ調整される。区域Ｂの大きさは
絶縁性材料の帯電特性により異なる。ファイバーガラス
のような表面電荷を容易にうけ、そして表面電荷を保持
する絶縁物が、流れの方向に表面電荷を次第に減少させ
ていくのに最も適している。区域Ｂの入口における電界
強度は絶縁材料の帯電特性と区域Ａの導電性部分へ加え
られる電圧とによシて定まる。

分散相の微粒子を会合させるのにエマルジョンの特性か
らみてよシ適している最初の装置に続く二次会合装置と
して電気的に効率を高める傾斜板セパレーターを使用す
るのであれば、比較的弱い漸減電界を有する比較的大き
い区域Ｂが望ましい。

そのような特性は、弱く帯電した比較的小さい区域Ａと
、表面電荷を容易にうけそして保持するファイバーガラ
スのような絶縁材料とを使用することによりつくられる
。区域Ａの導電性部分へ加えられた電圧の調整により観
察されることは、弱い漸減電界が区域Ｂにつくられ、そ
の電界は分散相の粒滴の分極により会合を促進させ、そ
の際電気泳動（でより粒滴の重力沈降を阻害することは
なりということである。

導電性の部分と非導電性、すなわち絶縁性の部分とから
成る複合板で漸減電界をつくるには絶縁材料の研究が重
要である。ファイバーガラスは各複合板の第２の部分と
して良好な絶縁材料である。

又、他の絶縁材料でも次の要因に適合するものであれば
使用できる。

絶縁材料の帯電は主として表面現象であり、十分には理
解されていない。然しなから、絶縁材料の表面に沿う電
荷の移動率と周囲へ電荷が失なわれていく率は次式によ
り決定される電荷緩和時定数に関係している。

γ　二　°−１ σ こ＼゛でγは電荷緩和時定数、εは材料の誘電率ぞして
σは導電率である。電荷緩和時定数の大きい材料は材料
の表面に沿ってゆっくりと電荷を動かし２、電荷緩和時
定数の小さい材料よりも容易に放電Ｌ〜ない。それ故電
荷緩和時定数の大きい材料は比較的安定した表面電荷勾
配を維持するのに適（７ているものと大抵の場合いえる
。ムーア、エイ。

ンドサンズ、ニューヨーク（１９７３）　参照　　。

傾斜板セパレーターの電気回路 第３図に示す本発明の実施例では、電気会合装置と傾斜
面セパレーターの最良の特徴が非極性の連通液相中に分
散した極性液体の粒滴を会合させる目的で一つの処理装
置中で組合されている。板２２の叩行アレー２１では各
プレートの前端部分２４は導電体であり、そしてその下
流部分２５は非導電材料から成っている。板の前端の導
電材料は板の巾一杯にのびている。電気回路が含む変圧
器２３の一次巻線２３’は電源（図示せず）へ接続され
、そして二次巻線２３“の−側は大地へそして他側は各
板２２の前端部分２４へ接続されている。

二次巻線の電極への接続は２つの並列の整流器２６．２
７を含んでいろ。各整流器はアレー２１の板２２０半数
へ接続され、一つ置きの板は同じ整流器へ接続されてい
る。このように接続されているので、アレーの隣り合う
対の板は反対極性に帯電される。

整流器２６．２７を回路から取除いて、２次巻線２３“
の−側をアレーの−っ置きの板へ接続し、２次巻線２３
“の他側を残シの板へ接続し、そして接地してもよい。

このように接続すると、アレーのそれぞれ隣り合う対の
板の一方は交流で充電され、他方は接地される。

勿論、第３図が示す電気的に効率を高める傾斜板セパレ
ーターはンエル１の隔室２ｏによって示されるような容
器に収容されなければ々らない。

この容器の設計は第３図には示されて因ない。容器の設
計は本発明を使用する適用対象により異なるからである
。作動に当っては、バッフル（図示せず）がアレーには
マ水平にエマルジョンの流れを向けろ。分散相の液滴、
ここでは水滴が電界中で会合し、電界強度の弱い区域で
は重力により板面上で会合する。液滴が板アレーの出口
域へ向って板を下降していくとき板面上で更に会合が生
じる。分散相の会合粒滴が各板の端から鎮静分離区域１
１ａニ放出され、そして水と油との間の界面′＼重力沈
降する。乾いた油がこの鎮静区域の頂部から取除かれ、
水は処理容器の底に集まり、底から取除かれる。

結　　　論 もよく適用されるものと考える。サブレットの発明では
傾斜板セパレーターは電界から離してその下流側に配置
されている。電界とセパレーターが順次作用していて非
極性液体の連通相に分散している極性液体を効率よく会
合させる。本発明は、セパレーターの傾斜板の通路に電
界をっくシ、そして流れ方向にこの電界を漸減させてｂ
くことによりザブレットの発明を越える。

セパレーターのアレーの平行板は、導電材料の前端部と
非導電材料の後端部とから成る「複合体」として参照さ
れる。傾斜板の通路につくられる電−界はそれの広がり
と強度につめて区分される。複合板の導電部分へ接続さ
れた電気エネルギー源は隣り合う板を異なる極性で帯電
するように構成するのが好捷しい。然しなから、電源と
板との間の接続の仕方によって本発明の思想を制限する
ものと解すべきではない。

斜上から、本発明がその目的と利点とを達成するもので
あることが理解されよう。

実用的な特徴を選択して組合せ採用することができ、そ
のような組合せも当然本発明の技術的思想に属するもの
である。

本発明の思想内で種々実施することができ、それ故本文
に説明し図面に示した実施例は本発明を制限することを
意図しているものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の傾斜板セパレーターを有する水平容器
の断面側面図である。 第２図は第１図の傾斜板セパレーターの板の側面図であ
って、電界の強度区域を示す。 第３図はセパレーターの板を付勢する電気系の詳細を示
す結線図である。 １Φ・シェル、２・・導管、３・・上方出口、４・・下
方出Ｉ］、５　、６　、２０・・隔室、７・・電極、８
・・変圧器、１０・・水、１１・・鎮］浄域、２１・・
傾斜（反十・し−ター、２２．２２’・・牢？−を仮、
２４　、２４’・自板の第１の区分、２５．２５’φ・
板の第２の区分、２３・・電源。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）非極性の連続液相から分散極性液相を分離するた
   め電界と機械的表面を利用するセパレーターにおりて、 相互に平行に固定されそして下方に傾斜して極性液体と
   非極性液体との混合物をうけ入れる通路を形成している
   板のアレー、 このアレーの板の間の通路に極性液体と非極性液体との
   混合物を流す手段、及び 電源を含み、各板の第１の部分は導電材料から形成され
   、そして各板は第１の部分へ連通している第２の部分を
   含み、この第２の部分は非導電材料から形成され、前記
   の電源はアレーの各板の第１の導電部分へ接続されてい
   てアレーの板と板の間の各通路に電界を発生し、それに
   より、第１段階として液体混合物は板の第１の導電部分
   の間の電界へさらさね、第２段階として板の第２の部分
   の漸減電荷密度によりつくられる流れ方向の漸減電界へ
   さらされ、そして第３段階として板の第２の部分と機械
   的接触をすることを特徴としたセパレーター。
2. （２）　　前記の電源は隣り合う板が反対極性に帯電す
   るようアレーの板へ接続されている特許請求の範囲第１
   項に記載のセパレーター。
3. （３）　　前記のアレーの板の第２の部分は非導電材料
   としてファイバーガラスから形成されている特許請求の
   範囲第１項に記載のセパレーター　〇
4. （４）　　前記のアレーの一つ置きの板が交流によシ帯
   電され、そして残シの板が接地されるよう前記の電源を
   アレーの板へ接続している特許請求の範囲第１項に記載
   のセパレーター。
5. （５）非極性の連通液から極性分散液を分離するための
   処理装置において、 極性液体と非極性液体との混合物を処理する水平にのび
   るシェル、 非極性液体に分散して因る極性液体の混合物をシェルの
   一端へ入れるための手段、シェルの中へ、流れ込んだ混
   合物をうけとって、極性液体の一部分が会合しそして非
   極性液体から重力分離するだけの停留時間を与えるシェ
   ル内の第１の隔室、 極性液体の残りの部分を板セパレーターを取付けた隔室
   内へ流すための手段及び会合した極性液体を板セパレー
   ターから集めそしてその収集液体を容器から排出するた
   めの手段ヲ含み、前記のセパレーターは何）相互に平行
   に取付けられそして隔室内への液体混合物の水平の流れ
   に対し下方に傾斜した導電性の材料の第１の平行板部分
   と、（ロ）板と板との間に電界を発生させるため導電板
   部分へ接続された電気エネルギー源と、（ハ）第１の板
   部分へ機械的に接続されている非導電性材料から成り、
   導電性部分と非導電性部分の対となっている連通面を形
   成して、板と板との間を流れる混合物の流れ方向に漸減
   している電界を生特徴とする処理装置。
6. （６）電源がアレーの第１の板部分へ接続され、それに
   より隣り合う板部分が反対極性に帯電している特許請求
   の範囲第５項に記載の処理装置。
7. （７）第２の板部分が非導電利料としてのファイバーガ
   ラスから成る特許請求の範囲第５墳に記載の処理装置。
8. （８）一つ置きの板が交流により帯電されそしてその他
   の板が接地されろようにアレーの板へ電源を接続してｂ
   る特許請求の範囲第５項に記載の処理装置。
9. （９）非極性液体が分散している混合物の極性液体と非
   極性液体のセパレーターにおじで、導電性材料からなる
   第１組の板部分、 非導電性材料から成る第２組の板部分、第１組の板部分
   を前端にそして第２組の板部分を第１組の板部分に連通
   させて、各板を平行にそして水平に対して下方へ傾けて
   配置して複合板のアレーを形成する手段、 平行板間に形成される通路の流れの方向で第２の板部分
   間の電界が漸減していくように通路に電界をつくるため
   板の導電部分へ接続される電気エネルギー源及び 会合した極性液体をアレーから収集しそして非極性液体
   をアレーから収集するための手段 を含むセパレーター。 ００）隣り合う複合板が反対極性に帯電するようアレー
   のプレートの第１組の部分へ電源を接続した特許請求の
   範囲第９項に記載のセパレーター。 ０υ　第２組の板の部分が非導電性材料としてファイバ
   ーガラスから成る特許請求の範囲第９項に記載のセパレ
   ーター。 （１の　　一つ置きの板が交流によシ帯電されそして残
   りの板が接地されてＡるようにアレーの板へ電源が接続
   されている特許請求の範囲第９項に記載のセパレーター
   。