JPS6036010B2 - 組成分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、異成分から成る液体混合物の組成を分析する
装置に関する。

（従来の技術） 本質的に異なるほとんど混和できない液体相を含む異成
分から成る混合物を運ぶ時、混合物中の各々の相の率を
正確に知ることがいまいま重要になる。

さらにこのような混合物が速い速度でパイプを通って流
れる時、これらの成分の時間的変化を連続的に追従する
ことがいまいま重要になる。従って、例えばタンカーや
貯蔵タンク等に荷積みしたり荷おろししたりする時、原
油や流れている貴重な生産物の不溶解性の水分を知るこ
とが重要である。事実上現在のところこのようななすべ
き測定を正確かつ信頼できる方法で行うことを可能にす
る装置はないづ例えば原油の「水分＋沈澱物」成分に関
する通常の基準は船一驚分の積み荷量全体に対してたっ
た１つの１００ｃｃのサンプルを取ってこのサンプルを
遠心分離法で分析することを勧めている。

これは船一隻分の積み荷量全体の実際の配合について非
常に不正確な、または偶然的な描像を与えることしかで
きない。

というのは、各相の比重の違いのために船荷は均質であ
るというには程遠いからである。特に、生産物の水より
軽い上層から取れば水分をほとんど含まないサンプルを
集めることになり、また逆に下層からとれば水分のみを
集めることになる。流動媒体の構成を測定する装置は既
に存在しているがこのような装置は（導電率を測定する
装置の場合のように）媒体の遊離した水分の測定を許さ
ないかまたは（蒸留装置の場合のように）正確で連続的
な測定を提供しないかのいずれかである。

異成分から成る混合物の実効誘電率を測定するマイクロ
ソンデは混合物が原油である場合にはその粘度の故にほ
とんど使用できない。

さらにマイクロゾンデを妨害する水滴や油滴が全ての測
定に影響を及ぼすかもしれない。（発明が解決しようと
する問題点）これらの不便を除去するために本発明にお
いて、サンプルを時間または分析すべき生産物の流速の
関数として集めることができ、また連続的な遠心分離法
によって実行される集められたサンプルの分離および分
析を可能にするサンプル分析装置を設計した。

．この信頼できかつ正確な装置を用いて、分析すべき混
合物中の不溶解性の液体および固体を時間の関数として
、あるいはまた流出流速に関連しても測定することがで
きる。

（問題点を解決するための手段） 本発明に従う装置は以下のものから成る。

ａ−流れている混合物の調整可能な選択された量のサン
プルを取るための装置。

ｂ−前記サンプリング装置に接続し、混合物から少なく
とも１つの液体相を分離するための装置ｃ‐分離された
液体相の量を測定するための装置ｄ−前記サンプリング
装置および前記測定装置の両方に接続している、上記量
の測定値およびサンプルされた混合物の量の表示するた
めの装置。

本装置は、可変的な流速のサンプリング装置と、連続的
な分離装置と、前記分離装置から流れ出る少なくとも１
つの液体相を再循環させるための装置とが結合し、また
前記再循環装置が、前記分離装置と、前記サンプリング
装置が異成分からなる混合物の流れに接続している点の
下流におけるこの流れとに接続していることにおいて特
徴づけられている。

（実施例） 第１図において装置は例えば「水分＋沈澱物」のような
重い相および他の例えば原油のようなより低い比重を持
つ不溶解性の軽い相の連続的な分離を提供する遠心分離
機１を含む数個の要素の結合によって形成されている。

この遠心分離機はパイプ２を通じてサンプルが送られ、
パイプ２は例えば（矢印によって流れの方向が示されて
いる）主流またはこの主流の一部分によって常に洗われ
ているパイプ４からサンプルを集める自動サンプラ３に
接続している。サンプラ３によって集められた各々のサ
ンプルの量はサンプリング期間全体を通じて固定されて
いるが、必要に応じて例えばｌｃｃないし１０００ｃｃ
へ変えることができる。しかし１０ｃｃないし３００ｃ
ｃが好ましい。サンプルは一定の時間間隔、例えば毎秒
上限ないこ少なくとも１つのサンプルを取ってもよいし
または別に測定される主流の速度の関数として変化する
時間間隔においてサンプルを取ってもよい。

この第２の可能性はあらかじめ選択された量が十分な時
間を通じて流れるやいなや計画的にサンプルを集めるこ
とを可能にする。あらかじめ選択された量の流れる混合
物が集められる毎に、サンプラ３は記録装置Ｒの第１の
端子にパルスを送って例えば装置Ｒの記録用紙をある長
さだけ巻き戻させる。

従って巻き戻された紙の長さはサンプルされた混合物の
量に比例する。この信号ＳＩはまたサンプラ３によって
集められた量を遠心分離機１に接続しているパイプ２へ
送る通路を通す電気パルプ６を開く回路５をも働かせる
。より一般的には装置Ｒは集められた混合物の量を表示
又は記録するための任意の装置から構成することができ
る。

遠Ｄ分離機１へ導入する前に、サンプラの流出物は以下
に示すような方法で付加的な流れを迎え入れる。

これらの２つの流れは高い加速度の遠心分離効果によっ
て不溶解性の相を分離する遠心分離機１へ送られる。

水分を含む原油の分析の例において、水の重い相ＰＬは
高速で回転している室の周囲に流れて行き、一方原油か
ら成る軽い相Ｐ，はこの室の中央部にとどまる。

そこで重い相を単独にコンテナ７に集めることが可能に
なる。このコンテナは例えばその底に膜８を有し、膜８
はそこに加えられる集めた水量に比例する圧力を測定す
るポテンショメータの滑動部へ至るちようつがいをつけ
た棒のシステムに接続している。信号Ｓ２は記録計へ送
られ、記録計はそのようにしてＳ，で表わされるサンプ
ラを通じて流れた全体の混合物の量に関するこの水の量
を記録する。それは任意の時に引き出すことができ、例
えば流出相の端部に混合物中の重い相の平均的な割合を
引き出すことができる。サンプルされた原油の量に対す
る重い相の量を表わす曲線の側亀磯ヒを追跡するこ比よ
り、混合物中の重い相の割合の展開もまた決定すること
ができる。

１つの実施例において信号Ｓ２は比△Ｓ２／△Ｓ，に比
例する信号Ｓ３（図示せず）を作成する分割電子回路へ
導かれる。

この信号Ｓ３は連続的あるいは断続的に時間に対して記
録することもできる。

信号Ｓ３は比△Ｓ２／△Ｓ，の値が選択された限界値よ
り大きくなった時に警報を出すために随意に用いられる
。第４図は（水の含有量を表わしている）信号Ｓ２を（
全体の混合物の量を表わしている）信号Ｓ，の轍とし細
腕き批係なく比会…の変化をサンプルされた原油の量の
関数として記録することができる。

信号Ｓ，を伝えるサンブラ３と信号Ｓ２を発するポテン
ショメー外こ各々接続している導線２６および２７はフ
ィル夕（フィル夕２８および２９）を通じて分岐回路３
０および３１に接続している。

分岐回路３０および３１は次に各々導線３２および３３
を通じて分割回路３４に接続している。分晒路３４‘ま
比翁こ比例する信財発し・この信号は導線３５を通じて
表示または記録装置Ｒ′の第１の入力端子に送られる。
この装置は導線３６を通じてフィル夕２８の出力端子に
接続している第２の入力端子において信号Ｓ，を受信す
る。信号Ｓ．およびＳ２を受信する第１図と同様な表示
または記録装置Ｒは各々導線３７および３８を通じてフ
ィル夕２８および２９の出力端子に接続している。

分割回路３４は比△Ｓ２／△Ｓ，の値が選択された限界
値を越えた時に音あるいは光の信号を発する警報回路（
図には示されていない）に接続することができる。

パイプ２またはサンプラ３をパイプ４につなぐサンプリ
ングパイプを通って流れるほとんど純粋な水分を直接検
出する警報装置を用いることも可能になるだろう。

天然の石油と水の混合物の例において原油からなる軽い
相は遠心分離機１から流れ出て、９において一時的に貯
蔵した後ポンプ１０の圧力を受けてパイプ１１および１
２を通じて遠心分離機の入口と、またパイプ１３を通じ
てパイプ４のサンプリングがなされる位置より下流の点
との両方に再循環される。

パイプ１１およびパイプ１２を通じての軽い相のこのよ
うな部分的な再循環はサンプラ３によってなされる不連
続的なサンプリングの結果もたらされる流速の変動を減
ずるという利点を有する。

さらにこのような設定は分離の質を高め、また遠Ｄ分離
機１における混合物の滞在時間の変化を減ずるという付
加的な利点を有する。，説明のために上の記述は原油の
水分含有量の測定という特別な例に関してなされている
が、記述されている装置は例えば水中油乳状液の油含有
量のような軽い相の含有量の場合にも用いることができ
るだろう。

この目的のためには、軽い相をコンテナ７に集め、また
逆に重い相を一時的な貯蔵タンク９へ移せばこと足りる
。より一般的には、必要条件に従って２つの液体相の両
方を上に記述したように再循環させることになろう。

分析すべき異成分から成る混合物中の液体相に加えて分
散している固体層がある時はいつでもこのような固体相
を考慮に入れることも可能である。

この固体相は一般にそのぎっしり詰まった形態において
重いＰＬより高い密度を有し、従って遠心分離機１のボ
ウルの壁に広がるだろう。

見し、出すべき固体相の量に依って、適当な公知の装置
によって遠心分離機１の回転を止めることなく運転の間
この固体相を周期的に排出することが可能になるだろう
。しかしながら固体相の含有量が遠心分離機１のボウル
の大きさに比較して小さければこの固体相の量全体を運
転の終わりに集めることが可能だろう。第２図は本発明
に従う装置において用いることのできる公知の型の遠心
分離機のボウル１４を概略的に示している。

高速で回転しているこのボウルは異成分からなる液体混
合物をパイプ２から供給されている。遠心力の作用を受
けて異なる比重を持つ２つの液体層ＰＬおよびＰ】が分
離されて界面１５を形成する。液体層は各々パイプ１６
および１７を通じて排出することができ、これらのパイ
プは隔て板１８の両側の２つの液体を集める。

混合物中に存在するかもしれない固体はボウル１４の内
壁の環状地帯１９に集められそこから運転の終わりに排
出することができる。

上に示したように、ボウル１４はこの固体を連続的に排
出する装置を備えることもできる。

第３図における例によって示されているサンプリングシ
ステムは主流の一部をパィブプ４から導き出すためのパ
イプ２０を含んでいる。電子回路２１は１つまたは数個
の電子バルブ２２を働かしてパイプ２０を通って流れて
いる流体を主パイプ４へ戻すかまたは遠心分離機１につ
ながっているパイプ２へ向けることを可能にする。電気
制御パイプを発するこの回路２１はクロック２３によっ
て周期的に働かせるかまたは（図示されている実施例に
おいては接続点２０の上流の）パイプ４を通じる流体の
流速に関する指示を流量計２５から受ける装置２４によ
って制御することができる。開閉器２６は制御装置２１
を働かせるために上に示した２つの動作モードの１つを
選ぶことを可能にする。信号Ｓ，は回路２１によって上
に示したような記録装置Ｒ（第１図）の第１の端子に送
られる。

本発明の範囲を逸脱することなく改良または修正をもた
らすことができる。例えば、分流用のパイプ２０はパイ
プ４内に位置してパイプの軸からの調整可能な距離にあ
る口金を有するマイクロゾンデを通じて液体混合物を採
取することができる。

このようにしてパイプ４の断面における速度分布を考慮
に入れてパイプ４内の流体の流れを実際に代表するサン
プルを集めることが可能になるだろう。

さらにパイプ４からこのパイプ内の流速に依存する流速
で実質的に連続的なサンプリングを可能にする型のサン
プラ３を用いることも可能になるだろう。

このサンプラは例えばその流速がパイプ４内の液体の流
速によって制御される計測ポンプを含んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の概略図、第２図は遠心分離
機の概略図、第３図はサンプリング装置の実施例の概略
図、第４図は本発明に従う装置のもう１つの実施例の図
である。 １・・・遠心分離機、３・・・サンプラ、４，１１，１
２，１３…パイプ、７…コンテナ、１０…ポンプ、Ｒ・
・・記録装置。 第２図 第３図 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つの互いに完全に混和しない液体相を
   含む異成分から成る混合流体の組成の変化を追跡するた
   めの組成分析装置であつて、ａ 混合流体の調整可能な
   選択された量をサンプルするためのサンプリング装置、
   ｂ 前記サンプリング装置に接続され、混合物から少な
   くとも１つの液体相を分離するための分離装置、ｃ 分
   離された液体相の量を測定するための測定装置、および
   ｄ 前記サンプリング装置および前記測定装置の両方に
   接続されており前記液体相の量の測定値およびサンプル
   された混合物の量の値を表示するための表示装置を有し
   、また該組成分析装置は、可変的な流速のサンプリング
   装置と、連続的な分離装置と、前記分離装置から流れ出
   る少なくとも１つの液体相を再循環させるための再循環
   装置との結合を有し、該再循環装置は、前記分離装置と
   、前記サンプリング装置が異成分から成る混合物の流れ
   に接続されている点の下流におけるこの流れとに接続さ
   れていることを特徴とする組成分析装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、前記分
   離装置が連続的な遠心分離装置を含んでいる組成分析装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置であ
   つて、前記サンプリング装置が前記異成分から成る混合
   物の流れに直接に接続されている組成分析装置。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置であ
   つて、前記サンプリング装置が異成分からなる混合物の
   流れの派生流に接続されている組成分析装置。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載
   の装置であつて、流れの軸からの調整可能な距離をおい
   て混合流体内に開いているサンプリングゾンデを含んで
   いる組成分析装置。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載
   の装置であつて、前記サンプリング装置があらかじめ選
   択された時間表に従つてサンプリングを行なうようにさ
   れた断続的に働く装置である組成分析装置。 ７ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の装置であつて、前記サンプリング装置がサンプリン
   グ周期を異成分から成る混合物の流速の関数として制御
   する装置を備える断続的に働く装置である組成分析装置
   。 ８ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の装置であつて前記サンプリング装置が連続的に働き
   、またサンプルされた流速を異成分から成る混合物の流
   速の関数として制御するための装置を備えている組成分
   析装置。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、△Ｓ＿
   １をサンプルされた混合物の全体の量におけるわずかな
   変化とし、△Ｓ＿２をそれに対応する分離された液体相
   の量の変化として、比（△Ｓ＿２）／（△Ｓ＿１）を測
   定するための装置を含む組成分析装置。 １０ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、△Ｓ
   ＿１をサンプルされた混合物の全体の量におけるわずか
   な変化とし、△Ｓ＿２をそれに対応する分離された液体
   相の量の変化として、比（△Ｓ＿２）／（△Ｓ＿１）が
   あらかじめ選択された限界値を越えた時に働く警報装置
   を含んでいる組成分析装置。 １１ 特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに
   記載の装置であつて、固体相をも含む異成分から成る混
   合物に対して使用することができ、前記分離装置がその
   運転を止めることなく固体相を排出することができる型
   の装置である組成分析装置。