JPS6124042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エマルジヨンに高電圧を印加してそ
れを破壊し、液体中に混在する他の液体を分離す
る液液分離装置に関するものである。

互いに溶け合わない液体の混合物は微小な液滴
が混り合うエマルジヨン化した状態となつてい
る。その液滴径は１mm程度の大きいものもあれ
ば、数ミクロン程度の微小なものもある。液滴群
を分離する方法には重力分離法、遠心分離法、静
電法などがあり、その選定にあたつては処理程度
あるいは液滴径、液滴密度、粘度、表面張力など
の物理的特性を把握しておく必要がある。

工業的にエマルジヨンを大量処理する分野に
は、特に原油の脱水や脱塩操作が一般的である。
原油を油田から産出するときには、水攻法によつ
て注入される海水が多量に原油中に混入する。ま
た、タンカーでの運搬時にもバラスト水が混入す
るが、原油から燃料その他石油製品を製造する過
程において、装置内の汚れや腐食の原因となる含
塩水分や不純物を前もつて除去する必要がある。

原油中の塩分や他の不純物は、もともと原油に
含まれる水に溶解しているため、不純物を除去す
るためには脱水すればよい。しかしながら、水分
は微小な液滴となつて油中に分散し、安定化した
エマルジヨン状態にあるため、重力分離法などで
は分離速度がおそく、経済的に成り立たない。そ
こで、工業的にはエマルジヨン層に高電圧を印加
することによつて、液滴どうしを合体させる。そ
れによつて液滴径が大きくなり、分離速度が促進
される。負荷電圧値はエマルジヨンの物理的特性
によつて異なるが、一般に電極間距離１cmあたり
1000〜2000Vである。脱塩槽は普通竪型円筒式が
多く、内部には電極が設置されており、槽下部か
らは原油−水エマルジヨンが供給され、電極間を
上昇する間に液滴が合体して沈降分離される。脱
塩原油は槽上部から、水分は槽下部からそれぞれ
抜き出される。液滴を十分に合体させるために
は、電極間の負荷電圧を高くして液滴間引力を強
めればよいが、過度の電圧は液滴を再分割させ
る。そのため、エマルジヨン固有の限界電圧以下
で操作する必要があり、その結果脱水率あるいは
脱塩水に限界を生じている。したがつて、高除去
率を必要とする場合には、分離槽を直列に２段以
上設けて操作する場合が多い。

上述した従来技術では、エマルジヨン特有の限
界電圧以下で操作する必要があるため、１段あた
りで高除去率は期待できない。高除去率を得るた
めには、２段以上で操作しなければならず、設備
費が増大する。一方、負荷電圧をさほど高くしな
いで、１段当たりで高除去率を得ようとすれば、
遅い液滴沈降速度に見合うエマルジヨン滞留時間
が必要となり、そのため槽容量が増大する。

本発明は、同一容器内にそれぞれ独立した複数
組の電極を設け、それぞれの電極には、高電圧に
よつて破壊されたエマルジヨン中の液滴数あるい
は液滴密度、および液滴径が小さくなるにつれ
て、さらに大きな電圧を印加することによつて、
１段の分離槽で高除去率を得るようにしたもので
ある。

さらに詳しくは、例えば油−水のエマルジヨン
は、まず初めに第１の電極間を通り、そこで、通
常印加される電圧によつて水滴どうしが合体し始
める。第１電極に供給される前のもともとの水滴
径は、すべて同一ではなく、液滴径と個数の関係
は正規分布を示している。よつて、水滴径は１mm
のものもあれば、数ミクロン程度のものまであ
る。液滴間に働く引力は、液滴径の６乗、負荷電
圧の２乗に比例し、液滴間距離の４乗に反比例す
る。そのため、微小な液滴に作用する引力は、負
荷電圧がそれほど高くないため小さく、合体しに
くい。したがつて、第１電極間では比較的微小な
液滴はそのまま通り抜ける。

次に、第１電極を通過した微小な液滴群を含む
エマルジヨンは、さらに第１電極とは独立の第２
電極へ流れる。第２電極間を通る液滴の密度や液
滴径は、第１電極間に比べて小さくなつており、
そのため、第１電極と同負荷電圧では液滴間引力
が小さい。そこで、さらに高い電圧を第２電極に
印加すると、微小な液滴は合体して油層から分離
し始める。以上のような操作を順次行なうことに
よつて、単一分離槽で高除去率を達成させること
ができる。

上述したように、液滴径が広範囲にある場合、
単一電極のみで液滴を分離させようとすると、粗
大液滴に対しては高負荷電圧によつて再分割し、
また、再分割しないように低負荷電圧とすると、
微小液滴が合体せず、そのまま電極を通過する恐
れがある。しかして、本発明のように、それぞれ
径の異なつた液滴が合体し易い電圧を別々の電極
に印加することによつて、効率よく液滴を分離す
ることが可能となる。

以下、本発明による液液分離装置の一実施例を
図面によつて説明する。実施例では原油−水エマ
ルジヨンから水分を分離除去する場合について説
明するが、これは必ずしも限定されたものではな
く、他の互いに溶け合わない液体の混合物の液液
分離にも適用できるものである。

原油−水エマルジヨンは、エマルジヨン供給管
１０を通して槽１の底部へ供給され、入口液デイ
ストリビユータ２を通して槽１の内部に均一に分
散される。槽１の外部にはトランス７，８，９が
設置されており、トランス７，８，９にはそれぞ
れ１個の電極４，５，６が接続されている。槽１
内に均一に分散されたエマルジヨンは、ゆるやか
に上昇して電極６の間に流れ込む。電極４，５，
６は、格子状あるいはすだれ状のパイプによつて
構成されており、〓間があるためエマルジヨンは
容易に流れ込む。電極６には高電圧が印加されて
おり、液滴は合体して液滴径はしだいに大きくな
り、少なくともエマルジヨン上昇速度より速い沈
降速度を有する液滴群は、エマルジヨンから分離
し始め、槽１の底部に溜まるが、他の微小液滴は
電極６を通過してエマルジヨンとともに上昇す
る。槽１底部に分離された水は、油−水界面が電
極６まで上昇して電極６が短絡することがないよ
う一定量を分離液出口管１２から系外へ排出され
る。電極６を通過した微小液滴群は、さらに上部
の電極５間へ流れ込み、上述と同様に合体し始め
る。ただし、液滴間引力をより強めるため、負荷
電圧はさらに高くなつている。合体して径が大き
くなつた液滴群のうち、少なくともエマルジヨン
上昇速度より速い沈降速度を有するものは沈降し
始め、電極５からさらに電極６へ下降し、槽１の
底部に溜まる。電極５を通過した残りの微小液滴
群は、さらに電極４の間で合体し、沈降する。ほ
ぼすべての液滴が分離除去された原油は、出口液
集合管３に集められ、処理液出口管１１から系外
へ取出される。

実施例 原油中に混在する塩分を除去する場合、塩分は
原油中にエマルジヨン化した水分中に溶解してお
り、塩分を除去するため水分を分離沈降させた。
実施条件および結果はつぎのとおりであつた。

人口原油中の水分濃度 ５ wt％ 原油−水エマルジヨン上昇温度 10 cm/mm 第１電極６の負荷電圧 1000 V/cm 第２電極５の負荷電圧 2000 V/cm 第３電極４の負荷電圧 3500 V/cm 出口原油中の水分温度 0.5wt％ （水分除去率90％） 以上述べたように、本発明は単一の分離槽内に
複数組の電極を設け、各電極にエマルジヨン入口
側より処理液出口側に向つて、順次高負荷電圧を
印加したものであるから、単一の分離槽において
径の異なる液滴を順次合体させて沈降分離するこ
とができ、分離効率を向上させることができると
共に、設備費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による液液分離装置の一実施例を
示す略図である。 １……槽、２……入口液デイストリビユータ、
３……出口液集合管、４〜６……電極、７〜９…
…トランス、１０……エマルジヨン供給管、１１
……処理液出口管、１２……分離液出口管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 底部に分離液出口を設けた槽内下部にエマル
   ジヨン入口を設け、槽内上部に処理液出口を設
   け、上記槽内のエマルジヨン入口と処理液出口と
   の間に、エマルジヨン入口側より処理液出口側に
   向つて順次高負荷電圧を印加した複数組の電極を
   設けたことを特徴とする液液分離装置。