KR20080063314A

KR20080063314A - 물과 오일의 에멀젼이나 혼합물에서 물을 분리하는 장치와방법

Info

Publication number: KR20080063314A
Application number: KR1020087009233A
Authority: KR
Inventors: 클라예스 올로포슨
Original assignee: 클라예스 올로포슨
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20080272069A1; US7678285B2; SE0600099L; CN101291714B; CN101291714A; SE530632C2

Abstract

본 발명에 따른 오일회수장치는 물(3)과 오일(4)의 에멀젼(2)을 컨테이너(5)의 밑바닥(24)에 있는 인입구(6)를 통해 받아들이는 컨테이너(5)에서 물과 오일을 분리하는 것으로, 펌프(8)를 이용해 컨테이너(5) 안으로 에멀젼(2)을 펌핑해 올림과 동시에 물(3)보다 밀도가 낮은 오일(3)이 오일입자(16) 형태로 위로 부유하면서 물(3) 위에 오일층(17)을 만드는데, 오일층(17) 밑에서 오일입자(16)가 상승하고, 수집부(9)를 구성하는 배출관(11)의 상단 배출파이프(25)는 컨테이너(5)의 중간 높이에 위치하고 다수의 구멍(10)이 형성되어 있는채 에멀젼(2)의 물(3)로 둘러싸여 있으며, 수집부(9)에서 흡입된 배출수(13)는 컨테이너(5) 밑바닥(24)에 있는 하부 배출구(14)를 통해 컨테이너 밖으로 배출되고, 그와 동시에 오일층(17)도 상부의 배출구(15)를 통해 컨테이너 상부(12)에서 배출된다.

Description

물과 오일의 에멀젼이나 혼합물에서 물을 분리하는 장치와 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SEPARATION OF WATER FROM AN EMULSION OR MIXTURE OF WATER AND OIL}

본 발명은 물과 오일의 분리를 위해 물과 오일의 혼합물/에멀젼을 회수하기 위한 컨테이너를 갖는 오일회수장치에 관한 것이다.

기존의 오일회수장치는 오일을 없애고 오일에서 물을 분리하는데 이용되는바, 예를 들면 해변가 부근의 개울에 쏟아진 오일이나, 수면에서나, 탱커 내부에서 물을 분리하는데 사용되곤 했다. 오늘날의 오일회수장치는 대형이고 고가이며, 구조가 복잡하고, 다루기가 어려워, 바로 사용할 수 있도록 현장에 설치하는데 시간이 많이 걸린다. 대형 오일회수장치는 공간이 필요하고 너무 무겁기 때문에 아무곳에서나 사용할 수 없다. 이때문에 오일 분리작업을 쇠스랑이나 삽이나 갈퀴를 사용해 수작업으로 할 수밖에 없는 경우가 많다. 기존에는 오일과 물의 혼합물을 컨테이너에 담고 오일이 표면에 떠오르기까지 10~20시간을 대기한 다음 오일을 걷어내곤 했다. 이 방법은 많은 시간과 넓은 공간이 필요하고 연속적으로 작업하기도 힘들다. 미국특허 4,855,065에서 소개한 오일분리장치는 아주 대형이고, 고가이며 구조가 복잡하면서, 여러 단계를 거쳐 물과 오일의 혼합물을 원심분리하여 물을 분리 한다. 미국특허 2,917,178에 소개된 다른 대형이고 고가인 장치는 복잡한 공정을 거쳐 물과 오일의 혼합물을 여러 방에 부은 다음 여러 단계에 걸쳐 흘러내리게 하면서 필터를 거쳐 물과 오일을 분리한다. 미국특허 1,984,003에 소개한 방법에서는 많은 방과 구간을 거치면서 여러 단계에 걸쳐 물과 오일을 분리한다. 이 방법도 다른 특허와 동일한 단점을 갖는다. 또, 이상 설명한 장치들은 유지관리에 아주 많은 비용이 소요된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 저렴하고, 다루기 쉬우며, 유지관리가 용이하면서도 부품수가 적고 필터도 없는 오일회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 장치는 연속공정으로 물과 오일의 혼합물을 흡입하면서도 화학약품의 투여 없이 오일에서 물을 분리할 수 있다. 본 발명의 모든 특징은 특허청구범위에서 주장한 바와 같다.

본 발명에 따른 오일회수장치는 소형경량이고, 사용자가 사용하기 쉬우며, 저렴하고, 효과적이며, 부품수가 적고, 필터가 불필요하므로, 좁은 장소, 심지어는 환경적으로 민감한 장소에 설치하여 바로 사용할 수 있고, 또한 물에 화학약품을 투여하지 않고 오일을 제거할 수 있어서, 환경을 해치지도 않는다. 본 발명의 오일회수장치는 모든 종류의 오일오염에 사용될 수 있고, 소형경량이어서 소량의 오일오염 위치에 정확히 설치하여 사용할 수 있으며 사람이 운반하기도 쉽다.

도 1은 본 발명에 따른 오일회수장치의 수직단면도;

도 2는 본 발명에 따른 오일회수장치의 사시도.

도면에 도시된 오일회수장치(1)의 컨테이너(5)는 물(3)과 오일(4)의 에멀젼(2)을 회수하여 오일에서 물을 분리하기 위한 것이다. 컨테이너(5) 밑바닥(24)에 있는 인입구(6)에 회수장치가 연결된다. 에멀젼(2)은 인입구(6)에 연결된 호스(29)로 들어간 다음, 펌프(8)에 의해 컨테이너(5) 안으로 펌핑된다. 오일(4)은 물보다 밀도가 낮아 입자(16) 형태로 물위로 떠올라 수면(3)에 오일층(17)을 형성하는데, 이 오일층은 물에 의해 계속 상승한다. 오일층 밑의 오일입자(16)가 상승하는 임의의 한 곳에 배치된 수집부(9)는 구멍(10)이 많이 뚫린 배출파이프(25)가 배출관(11) 윗쪽에 달린 형태를 취하고 있는데, 에멀젼(2)내의 물(3)이 배출파이프(25)를 통해 배출관(11)을 통해 컨테이너(5) 밑바닥(24)의 배출구(14)로 나간다. 오일층(17)은 기존의 상부 배출구(15)를 통해 컨테이너(5) 상부(12)에서 배출된다. 본 발명에 따른 펌프(8)는 인입구(6)에 연결된다. 펌프(8)를 우회하는 바이패스관(18)에 제1 밸브(19)를 설치해 개폐도를 변화시키면서 에멀젼(2)의 일부나 전체를 다시 펌프(8) 상류로 되돌린다. 이렇게 하면 감압현상이 생겨, 인입구의 속도가 낮아져 에멀션의 난류가 줄어들기는 해도, 이 부분의 난류가 너무 크기 때문에 수집부(9)를 윗쪽으로 배치해야 하고, 이런 윗쪽 위치에서는 오일입자가 크고 난류현상이 작으므로 오일입자가 위로 상승하면서 물을 효과적으로 배출할 수 있다. 인입구(6), 하부 배출구(14), 상부 배출구(15)에 각각 밸브(20,21,22)를 설치하고, 필요에 따라 다양하게 개폐한다. 본 발명에서는 컨테이너(5)의 최저 수위(23)에 수집부(9)를 배치할 수 있는데, 최저수위에서부터 오일입자가 상승하기 시작하여 오일층(17) 바로 밑의 최고수위(31)까지 상승하는데, 최저수위와 최고수위의 간격을 7로 표시했고, 최고수위 위치에서도 오일입자는 아직 오일층으로 동화되지 못하고 있다. 최저수위와 최고수위 사이의 간격(7) 내에서 배출관(11)이나 배출파이프(25)에 작용하는 압력의 영향으로, 바람직하게 컨테이너(5)의 중앙 부분에서 상승운동이 일어난다. 배출관(11) 윗쪽의 배출파이프(25) 측면에 다수의 구멍(10)이 뚫려 있으므로, 구멍(10)의 높이를 조절하면 오일이 갖는 점성이나 오일의 종류나 품질은 물론 물의 염도에 따라 오일로부터 물을 최적의 조건에서 분리할 수 있다.

본 발명에 의하면, 컨테이너 내벽면에 오일입자가 달라붙지 않도록 기공이 없는 스테인리스스틸로 컨테이너를 만드는 것이 좋다. 컨테이너(5)의 바닥(26), 원통형 측벽(27) 및 지붕(28)은 회수한 에멀젼(2)을 완전히 밀폐한다. 컨테이너(5)의 높이는 최소 직경의 2배이다. 지붕(27)은 약간 기울어지게 하여, 오일층(17)이 상부 배출구(15)에 이르면 지붕(28)에 닿으면서 오일층내의 물과 공기 입자들이 배출구쪽으로 밀려나가도록 하면, 오일을 배출하기가 더 쉽다. 물론 지붕(28)의 높은 쪽을 배출구(15)를 향하게 하고, 지붕의 최저점은 측벽과 같은 높이로 된다. 오일회수장치(1)는 운반이 쉽도록 소형경량으로 만들 수 있고, 손잡이와 바퀴를 달 수도 있는데, 이 경우 컨테이너의 용량은 100리터 미만으로 하고 인입구(6)에 연결된 호스(29)의 길이는 25미터 정도이다. 회수된 에멀젼의 역류를 방지하기 위해 일방향 밸브(30)를 호스(29)에 설치한다. 에멀젼(2)의 흐름을 좋게 하기 위해, 오일층 밑에서, 바람직하게는 펌프(8)에 이르기 전에 에멀젼에 열을 가할 수도 있다.

본 발명에 따른 오일회수장치(1)를 이용해 에멀젼을 회수하고 오일에서 물을 분리하는 과정에 대해 설명한다. 1단계로, 인입구(6)의 제2 밸브(20)와 상부 배출구(15)의 제4 밸브(22)를 열되, 제1 밸브(19)와 하부 배출구(14)의 제3 밸브(21)는 닫는다. 펌프(8)를 작동시켜 호스(29)에서부터 펌핑하여 컨테이너(5)의 상부 배출구(15)까지 에멀젼을 채운다. 2단계로, 오일층(17)이 원하는 두께로 형성될 때까지 펌프(8)의 작동을 멈춘다. 3단계로 배출관(11)에 물이 차기 시작하면, 제3 밸브(21)를 열어 하부 배출구(14)를 통해 물을 배출함과 동시에, 펌프를 다시 작동시켜 오일층의 높이를 상부 배출구(15)에 계속 유지하면서 오일은 배출하고 오일층(17)에 새로운 오일입자를 계속해서 채운다. 이어서, 4단계로, 제1 밸브(19)를 필요한 만큼만 열어 적절히 난류를 줄인다. 5단계에서, 배출수의 오일 함량이 원하는 비율보다 높으면 배출수를 인입구(6)로 다시 보내는데, 3단계에서 5단계까지의 과정중에 모든 밸브를 적절히 조작하여 오일회수장치(1)가 에멀젼을 계속해서 최적의 조건으로 흡입하고 물과 오일을 분리하도록 한다. 에멀젼(2)의 회수와 물과 오일의 분리 과정은 컴퓨터나 프로세서를 이용해 연속으로 이루어지는데, 이때 오일회수장치 곳곳에 배치된 센서를 이용해 과정을 감시하고, 컴퓨터나 프로세서를 이용해 밸브를 몇개나 얼만큼 개폐할지 판단하며, 수집부(9)의 높이와 펌프의 활동이나 가열상황도 제어한다.

Claims

물(3)과 오일(4)의 에멀젼(2)을 컨테이너(5)의 밑바닥(24)에 있는 인입구(6)를 통해 받아들이는 컨테이너(5)에서 물과 오일을 분리하는 오일회수장치에 있어서:

펌프(8)를 이용해 컨테이너(5) 안으로 에멀젼(2)을 펌핑해 올림과 동시에 물(3)보다 밀도가 낮은 오일(3)이 오일입자(16) 형태로 위로 부유하면서 물(3) 위에 오일층(17)을 만드는데, 오일층(17) 밑에서 오일입자(16)가 상승하고, 수집부(9)를 구성하는 배출관(11)의 상단 배출파이프(25)는 컨테이너(5)의 중간 높이에 위치하고 다수의 구멍(10)이 형성되어 있는채 에멀젼(2)의 물(3)로 둘러싸여 있으며, 수집부(9)에서 흡입된 배출수(13)는 컨테이너(5) 밑바닥(24)에 있는 하부 배출구(14)를 통해 컨테이너 밖으로 배출되고, 그와 동시에 오일층(17)도 상부의 배출구(15)를 통해 컨테이너 상부(12)에서 배출되는 것을 특징으로 하는 오일회수장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프(8)가 인입구(6)에 연결되고, 개폐도를 조절하는 제1 밸브(19)가 설치된 바이패스관(18)을 펌프(8) 둘레에 설치하여, 펌프(8)의 상류측으로 에멀젼을 되돌리면서 인입구(6)의 압력을 필요한만큼 경감시킴으로써, 에멀젼(2)의 난류현상을 줄여 인입구를 안정상태로 유도하는 것을 특징으로 하는 오일회수장치.
제1항에 있어서, 개폐도를 조절하는 밸브를 인입구(6), 하부 배출구(14) 및 상부 배출구(15)에 하나씩 인입구(6)에는 제2 밸브(20)를, 하부 배출구(14)에는 제3 밸브(21)를, 상부 배출구(15)에는 제4 밸브(22)를 설치하여, 에멀젼(2)의 회수와 물(3)과 오일(4)의 분리 과정을 조절함으로써, 오일층(17)과 물(3)을 원하는 정도로 배출함과 동시에, 하부 배출구(14)내 배출수(13)에 잔류하는 오일(4)의 양이 임계값보다 높으면 이 배출수(13)를 다시 컨테이너(5) 안으로 보내 한번 더 오일 분리과정을 거치도록 하는 것을 특징으로 하는 오일회수장치.
제1항에 있어서, 상기 수집부(9)가 컨테이너(5)의 최저수위(23)와 최고수위(31) 사이에 위치하고, 최저수위에서 에멀젼(2)의 난류가 감소하면서 오일입자들(16)이 커지면서 상승을 시작하며, 최고수위는 오일층(17) 바로 밑에 위치하면서 오일입자들이 오일층으로 변하기 직전의 높이로서, 양 수위(23,31) 사이의 간격(7)내에서 상기 구멍(10)의 위치를 위아래로 움직이면서 오일(4)에서 물(3)을 분리하는 최적의 위치를 찾는 것을 특징으로 하는 오일회수장치.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 따른 오일회수장치로 에멀젼(2)을 회수해 물(3)을 오일(4)에서 분리하기 위한 방법에 있어서:

1단계로, 인입구(6)의 제2 밸브(20)와 상부 배출구(15)의 제4 밸브(22)를 열되, 제1 밸브(19)와 하부 배출구(14)의 제3 밸브(21)는 닫은채 펌프(8)를 작동시켜 호스(29)에서부터 펌핑하여 컨테이너(5)의 상부 배출구(15)까지 에멀젼을 채우며;

2단계로, 오일층(17)이 원하는 두께로 형성될 때까지 펌프(8)의 작동을 멈추고;

3단계로, 배출관(11)에 물이 차기 시작하면, 제3 밸브(21)를 열어 하부 배출구(14)를 통해 물을 배출함과 동시에, 펌프를 재작동시켜 오일층의 높이를 상부 배출구(15)에 계속 유지하면서 오일은 배출하고 오일층(17)에 새로운 오일입자를 계속해서 채우며;

4단계로, 제1 밸브(19)를 필요한 만큼만 열어 난류를 줄이고;

5단계로, 배출수(13)의 오일 함량이 원하는 비율보다 높으면 배출수를 인입구(6)로 다시 보내고, 3단계에서 5단계까지의 과정중에 모든 밸브(19~22)를 조작하여 오일회수장치(1)가 에멀젼을 계속해서 최적의 조건으로 흡입하고 물과 오일을 분리하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.