KR20140130074A - 교차흐름 여과를 사용하여 원유를 가공하는 방법 및 시스템 - Google Patents

교차흐름 여과를 사용하여 원유를 가공하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

원유 가공 방법 및 시스템은 물을 원유에 참가하여 브라인과 고형분을 포함하는 에멀젼을 생성하는 단계; 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계로서, 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함하는 단계; 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계; 및 상기 탄화수소 에멀젼을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

교차흐름 여과를 사용하여 원유를 가공하는 방법 및 시스템{Methods and systems for processing crude oil using cross-flow filtration}
본 발명은 교차흐름 여과를 사용하여 원유를 가공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
몇몇 원유 정제 공정시, "래그층(rag layer)" 또는 "슬로프(slop)"로도 알려진 에멀젼이 형성될 수 있다. 이러한 래그층은, 예를 들면, 오일 및/또는 기타 탄화수소, 브라인(brine), 아스팔텐, 및/또는 고형분을 포함하는, 임의의 1종 이상의 몇몇 물질을 포함할 수 있다. 상기 고형분은 금속 또는 그릿(grit)의 작은 고형분 입자 뿐만 아니라 콜로이드 입자를 포함할 수 있고, 상기 래그층은 정제 시스템에서 오염(fouling) 및 부식을 야기할 수 있으며, 이는 불리하게 상기 정제 시스템의 효율 및 처리능력을 감소시킬 수 있다.
따라서, 원유를 가공하는 개선된 시스템 및 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 일 구현예는 물을 원유에 첨가하여 오일, 브라인(brine) 및 래그층(rag layer)을 생성하는 단계로서, 상기 래그층은 브라인, 오일 및 고형분을 포함하는 에멀젼을 포함하는 단계; 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계로서, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함하는 단계; 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 갖는 브라인으로 분리하는 단계; 및 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계를 포함하는 원유 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 원유 및 물을 탈염기에 통과시키는 단계로서, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계, 상기 탈염기로부터 제1 포트를 통해 래그층을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 제2 포트를 통해 상기 오일을 제거하는 단계를 포함하는 단계; 래그층을 포함하는 상기 브라인을 분리기에 통과시키는 단계로서, 상기 래그층을 미세 고형분을 포함하는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계, 상기 분리기로부터 제3 포트를 통해 거대 고형분을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 상기 분리기로부터 제4 포트를 통해 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 제거하는 단계를 포함하는 단계; 및 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터(cross-flow filter)를 사용하여 여과하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계로서, 상기 교차흐름 필터로부터 제5 포트를 통해 상기 잔류물을 제거하는 단계 및 상기 교차흐름 필터로부터 제6 포트를 통해 상기 투과액을 제거하는 단계;를 포함하는 단계를 포함하는 원유 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 원유를 가공하는 시스템으로서, 상기 시스템은
래그층을 포함하는 브라인으로부터 오일을 분리하는 탈염기; 상기 탈염기로부터 상기 오일을 배출하는 하나 이상의 포트; 상기 탈염기로부터 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 배출하는 하나 이상의 포트; 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 분리기; 상기 래그층을 상기 분리기에 도입하는 하나 이상의 포트; 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 분리기로부터 배출하는 하나 이상의 포트; 상기 브라인 및 거대 고형분을 상기 분리기로부터 배출하는 하나 이상의 포트; 교차흐름 필터를 포함하는 하우징으로서, 상기 교차흐름 필터는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 탄화수소를 포함하는 투과액과 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물로 분리하는 하우징; 상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 하나 이상의 포트; 상기 하우징으로부터 잔류물을 배출하는 하나 이상의 포트; 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 하우징에 도입하는 하나 이상의 포트를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 방법 및 시스템은 유리하게도, 제거하지 않으면 정제 시스템의 구성 요소를 손상시키는 고형분을 제거함으로써 원유 정제 시스템에서 오염 및/또는 부식을 감소 또는 제거한다. 또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 상기 래그층이 효과적이고 효율적으로 가공되도록 하여, 상기 래그층이 가공되지 않았을 경우에는 상기 래그층으로 손실되는, 오일을 포함하는 많은 탄화수소를 회수할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법 및 시스템은 유리하게도 원유 정제 공정의 신뢰성, 효율성 및 처리능력을 증가시킬 수 있다.
도 1은 원유 가공 시스템의 일 구현예의, 실제 척도가 아닌(not to scale), 대표적인 개략도이다.
도 2는 원유 가공 시스템의 또 다른 구현예의, 실제 척도가 아닌, 대표적인 개략도이다.
도 3은 원유 가공 시스템의 또 다른 구현예의, 실제 척도가 아닌, 대표적인 개략도이다.
도 4는 원유 가공 시스템의 또 다른 구현예의, 실제 척도가 아닌, 대표적인 개략도이다.
교차흐름 여과를 사용하는 원유 가공 시스템 및 방법은 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 원유를 가공하는 시스템(10)의 다양한 실시예들 중 하나를 도 1에 나타낸다. 상기 시스템은, 예를 들면, 탈염기; 벌크 분리기; 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층에 도입하는 하나 이상의 유입 포트; 혼합기; 분리기; 작업 탱크; 및 교차흐름 필터를 포함할 수 있다.
상기 시스템의 구성 요소들은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탈염기는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 탈염기는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 탱크 또는 용기의 형상을 포함하는, 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 탈염기는 원유와 물을 결합함으로써 원유로부터 금속 및/또는 염 및 기타 용해성 물질을 제거하여 오일, 브라인 및 래그층을 생성할 수 있다. 원유와 물은 상기 탈염기에 별도로 공급될 수 있거나, 또는 원유와 물은 상기 탈염기의 상류에서 서로 혼합되어 상기 혼합물이 상기 탈염기에 공급될 수 있다. 또한, 상기 탈염기는 조대화기(coalescer) (예를 들면, 정전식 조대화기) 및 분리기로 기능할 수 있다. 상기 탈염기내에서, 상기 원유와 상기 브라인은 서로 분리될 수 있으며, 브라인, 오일, 고형분 및 기타 물질 (예를 들면, 아스팔텐)을 포함하는 에멀젼을 포함하는 래그층이, 예를 들면, 상기 브라인의 상부 및/또는 상기 오일과 브라인 사이의 계면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 래그층은, 예를 들면, 상기 브라인 내에서 액적 또는 덩어리(mass)로서 혼입(entrained)될 수 있다.
또한, 상기 탈염기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 탈염기는 2개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 탈염기는 세개의 포트(3a, 3b, 3c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는, 상기 탈염기의 상부, 바닥 또는 측면을 포함하여, 상기 탈염기 상의 어디에든 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 탈염기의 동일 면 또는 상기 탈염기의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 포트(3a)는 탈염기(2)의 상부 상에 배치될 수 있고, 포트(3b)는 탈염기(2)의 상부 상에 배치될 수 있으며, 포트(3c)는 탈염기(2)의 바닥 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 원유(또는 원유와 물의 혼합물)를 상기 탈염기에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 원유(또는 원유와 물의 혼합물)를 상기 탈염기에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 탈염기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 원유(또는 원유와 물의 혼합물)를 상기 탈염기에 도입하는 상기 유입 포트(3a)는 상기 탈염기의 상부 상에 배치될 수 있다. 상기 원유(또는 원유와 물의 혼합물)를 상기 하우징에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 탈염기의 내부와 외부 원유 공급원 (미도시)의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬(fluidly communicate) 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 탈염기(2)는 외부 원유 공급원과 탈염기(2)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(3a)를 포함할 수 있다. 원유(또는 원유와 물의 혼합물)는 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(4)에 의해 보여진 바와 같이, 외부 공급원로부터 상기 탈염기로 유입될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 시스템은 원유를 상기 탈염기로 이송하는 도관(conduit)을 더 포함할 수 있다. 원유를 상기 탈염기로 이송하는 도관은 상기 탈염기의 내부와 외부 원유 공급원의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 시스템(1)은 원유를 탈염기(2)로 이송하는 도관으로서, 유입 포트(3a)를 통해 외부 원유 공급원과 상기 탈염기의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 도관(7)을 포함할 수 있다. 도 1은 상기 탈염기의 상부 상에 배치된 유입 포트(3a)와 유체 연통하는 도관을 보여주지만, 상기 도관은 상기 탈염기의 상부, 바닥 또는 측면을 포함하여, 상기 탈염기 상의의 임의의 위치에 배치된 유입 포트와 유체 연통할 수 있다. 원유는, 원유를 상기 탈염기로 이송하는 상기 도관을 통과하여, 예를 들면, 화살표(4)에 의해 보여진 바와 같이, 외부 공급원로부터 상기 탈염기로 유입될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 시스템은 물을 상기 탈염기에 도입하기 위한 하나 이상의 물 유입 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 시스템은 하나의 물 유입 포트(8)를 포함할 수 있다. 도 1은 하나의 물 유입 포트(8)을 보여주지만, 상기 시스템은 물을 상기 탈염기에 도입하는 임의의 개수의 포트를 포함할 수 있다. 상기 물 유입 포트는 상기 탈염기 상의 어디에든 (예를 들면, 상기 탈염기에 또는 원유를 상기 탈염기로 이송하는 도관에) 배치될 수 있다. 상기 물 유입 포트는 원유를 상기 탈염기로 이송하는 상기 도관 또는 상기 탈염기의 내부와 외부 물 공급원 (미도시)의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 시스템(1)은 외부 물 공급원와 원유를 탈염기(2)에 도입하는 도관(7)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 물 유입 포트(8)를 포함할 수 있다. 물은 물 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(9)에 의해 보여진 바와 같이, 외부 공급원로부터, 원유를 상기 탈염기로 이송하는 도관으로 유입될 수 있다. 도 1은 원유를 상기 탈염기로 이송하는 도관(7) 상에 배치된 물 유입 포트(8)를 보여주지만, 상기 물 유입 포트는, 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 탈염기 자체 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 물은 상기 탈염기 상에 배치된 상기 물 유입 포트를 통과하여 외부 공급원로부터 상기 탈염기로 직접 유입될 수 있다.
예를 들면, 항유화제 및/또는 부식 방지제를 포함하는 다양한 기타 화학 물질이 (예를 들면, 추가적인 유입 포트들 또는 공통 유입 포트를 통해) 상기 탈염기에 공급될 수 있다. 또한, 히터(미도시)가 상기 탈염기 또는 상기 원유 및 물의 공급원과 결부되어, 상기 탈염기로 공급되는 상기 원유 및 물을 가열할 수 있다. 상기 히터는, 예를 들면, 열교환기 또는 스팀 인젝터와 같이, 다양하게 구성될 수 있다.
상기 탈염기의 포트는 탈염 오일(desalted oil)을 상기 탈염기로부터 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 탈염기로부터 탈염 오일을 배출하는 유출 포트는 상기 탈염기 내의 상기 탈염 오일과 유체 연통하는 상기 탈염기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 탈염기로부터 탈염 오일을 배출하는 유출 포트(3b)는 상기 탈염기의 상부 상에 배치될 수 있다. 상기 탈염기로부터 탈염 오일을 배출하는 유출 포트는 상기 탈염기의 내부와 상기 탈염기의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 탈염기(2)는 탈염기(2)의 내부와 상기 탈염기의 외부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(3b)를 포함할 수 있다. (예를 들면, 탈염 오일을 포함하는) 유체는, 예를 들면, 화살표(5)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 유출 포트를 통과하여 상기 탈염기를 나갈 수 있다.
상기 유출 포트는 상기 탈염기로부터 래그층을 포함하는 브라인을 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 탈염기로부터 배출되는 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인은, 주로 브라인을 포함하고 상기 래그층을 약간 포함하는 상태 내지 주로 상기 래그층을 포함하고 브라인을 약간 포함하는 상태에 이르는, 다양한 양의 브라인과 래그층을 포함할 수 있다. 상기 탈염기로부터 래그층을 포함하는 브라인을 배출하는 상기 유출 포트는 상기 탈염기 내의 상기 브라인 및/또는 상기 래그층과 유체 연통하는 상기 탈염기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 탈염기로부터 래그층을 포함하는 브라인을 배출하는 유출 포트(3c)는 탈염기(2)의 바닥 상에 배치될 수 있다. 상기 탈염기로부터 래그층을 포함하는 브라인을 배출하는 상기 유출 포트는 상기 탈염기의 내부와 상기 벌크 분리기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 탈염기(2)는 탈염기(2)의 내부와 상기 벌크 분리기(12)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(3c)를 포함할 수 있다. (예를 들면, 래그층을 포함하는 브라인을 포함하는) 유체는, 예를 들면, 화살표(6)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 유출 포트를 통과하여 상기 탈염기를 나갈 수 있다. 도 1은 상기 탈염기의 바닥 상에 배치된 유출 포트(3c)를 보여주지만, 상기 유출 포트는, 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 탈염기의 측면 상에 배치될 수 있다. 따라서, 래그층을 포함하는 상기 브라인은 상기 탈염기의 상기 측면 상에 배치된 상기 유출 포트를 통과하여 상기 탈염기를 나갈 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 시스템은 상기 탈염기로부터 배출되는 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인으로부터 상기 브라인의 많은 양을 분리하는 벌크 분리기를 더 포함할 수 있다. 상기 벌크 분리기는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 벌크 분리기는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 탱크 또는 용기의 형상을 포함하는, 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 벌크 분리기는, 예를 들면, 침강 탱크(settling tank), 중력 분리기 또는 판 분리기(plate separator)(예를 들면, CPI 분리기(coalescing plate interceptor separator))를 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 벌크 분리기는 LUCID라는 상표명으로 입수 가능한 판 분리기(Port Washington, NY, USA의 Pall Coporation)를 포함할 수 있다.
상기 벌크 분리기는 상기 시스템에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 벌크 분리기는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터의 상류의 임의의 위치, 및/또는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치 및 상기 분리기의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 도 1에 보여진 바와 같이, 벌크 분리기(12)는 탈염기(2)의 하류, 분리기(25)의 상류, 및 교차흐름 필터(31)의 상류에 배치될 수 있다.
또한, 상기 벌크 분리기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현에에서, 상기 벌크 분리기는 3개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 몇몇 구현에에서, 상기 벌크 분리기는 3개의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 벌크 분리기는 3개의 포트(13a, 13b, 13c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트가 상기 벌크 분리기의 상부, 바닥, 또는 측면들을 포함하여, 상기 벌크 분리기의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 벌크 분리기의 동일 면 상에 또는 상기 벌크 분리기의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 포트(13a)는 벌크 분리기(12)의 측면 상에 배치될 수 있고, 포트(13b)는 벌크 분리기(12)의 바닥 상에 배치될 수 있고,포트(13c)는 벌크 분리기(12)의 상부 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 래그층을 포함하는 상기 브라인을 상기 벌크 분리기에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 유입 포트는, 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템 구성요소를 통해 간접적으로, 상기 래그층을 포함하는 브라인용인 상기 탈염기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 래그층을 포함하는 상기 브라인을 상기 벌크 분리기에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 벌크 분리기의 내부와 상기 탈염기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 벌크 분리기(12)는 탈염기(2)의 내부와 벌크 분리기(12)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(13a)를 포함할 수 있다. 래그층을 포함하는 브라인은, 예를 들면, 화살표(6)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 유입 포트를 통과하여 상기 탈염기로부터 상기 벌크 분리기로 들어갈 수 있다.
상기 포트들은 상기 벌크 분리기로부터 상기 브라인 (예를 들면, 대체적으로 또는 실질적으로 상기 래그층을 결여하는 브라인)을 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 벌크 분리기로부터 상기 브라인을 배출하는 상기 유출 포트는 상기 벌크 분리기의 내부와 상기 벌크 분리기의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 벌크 분리기(12)는 상기 래그층 아래의 브라인과 유체적으로 연통하고, 벌크 분리기(12)의 내부와 벌크 분리기(12)의 외부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(13b)를 포함할 수 있다. 상기 래그층을 결여하는 브라인은, 예를 들면, 화살표(14)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 유출 포트를 통과하여 상기 벌크 분리기를 나갈 수 있다.
상기 포트들은 상기 벌크 분리기로부터 상기 래그층을 포함하는 브라인을 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 유출 포트는 상기 벌크 분리기 내부의 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인과 유체적으로 연통할 수 있다. 또한, 상기 유출 포트는 상기 벌크 분리기의 내부와 상기 혼합기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 벌크 분리기(12)는 벌크 분리기(12)의 내부와 혼합기(20)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(13c)를 포함할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인은, 예를 들면, 화살표(15)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 유출 포트를 통과하여 상기 벌크 분리기를 나갈 수 있다.
상기 시스템은 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 벌크 분리기로부터 상기 혼합기로 이송하는 도관을 더 포함할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 벌크 분리기로부터 상기 혼합기로 이송하는 도관은 상기 벌크 분리기의 내부와 상기 혼합기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 시스템(1)은 유출 포트(13c)와 유입 포트(21a)를 통해 벌크 분리기(12)의 내부와 혼합기(20)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 도관(13)을 포함할 수 있다. 도 1은 상기 벌크 분리기의 상부에 위치하는 유입 포트(13c)와 유체 연통하는 도관을 보여주지만, 상기 도관은 상기 벌크 분리기의 상부, 바닥 또는 측면들을 포함하여, 상기 벌크 분리기의의 임의의 위치 위치하는 유입 포트와 유체 연통할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인은, 예를 들면, 화살표(15)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 벌크 분리기를 나가, 상기 도관을 통과하여 상기 혼합기로 들어갈 수 있다.
상기 래그층의 조성은, 예를 들면, 상기 탈염기에 공급되는 원유의 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 일부 래그층은 유중 수형 에멀젼을 포함할 수 있는 반면, 다른 래그층은 수중 유형 에멀젼을 포함할 수 있다. 또한, 일부 래그층은 안정화제 (예를 들면, 아스팔텐)에 의해 화학적으로 안정화될 수 있고, 일부 래그층은 상기 에멀젼 중의 다양한 고형분에 의해 미립자 안정화될 수 있고 상기 에멀젼 중에 아스팔텐을 거의 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다. 래그층의 많은 예들 중 하나는 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 (예를 들면, 오일과 같은) 탄화수소, 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 브라인, 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 고형분, 및 약 10 중량% 이하의 아스팔텐을 포함할 수 있다. 이러한 물질의 다양한 양은 상기 래그층에서 서로 결합(bound up)될 수 있다.
이러한 래그층들의 일부가 보다 효율적으로 여과되도록 하기 위해, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제, 및 응집제 중 1종 이상이 상기 래그층에 첨가될 수 있다. 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제, 및/또는 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층에 첨가하는 것은 상기 래그층의 불안정화 및 상기 래그층 내에서의 상기 래그층 및/또는 물질들의 적어도 부분적인 그리고 심지어 상당한 분열(disintegration) 및 분해(decomposition )를 촉진하여, 상기 래그층에서 결합된(bound up) 상기 오일과 기타 탄화수소의 제거 및 회수를 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 상기 추가적인 탄화수소는 상기 래그층 중의 안정화제 (예를 들면, 아스팔텐)을 용해시킬 수 있다. 또한, 상기 추가적인 탄화수소는 상기 래그층의 점도를 감소시키고, 및/또는, 상기 오일 또는 기타 탄화수소를 상기 래그층의 연속상의 형태로 구축할 수 있다. 상기 항유화제는 수중 유형(oil-in-water) 에멀젼을 분해하는 것을 도울 수 있는 반면, 상기 역항유화제는 유중 수형(water-in-oil) 에멀젼을 분해할 수 있다. 상기 응결제 및 상기 응집제는 상기 래그층 중에 분산된 입자를 응집 및 집괴(agglomerate)하여, 상기 래그층 밖으로 침강하는 더 큰 응집체를 형성할 수 있다.
그에 따라, 몇몇 구현예에서, 상기 시스템은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층에 도입하는 하나 이상의 포트를 더 포함할 수 있다. 이것과 관련하여, 상기 시스템은, 별도의 포트들, 또는, 도 1에 보여지는 바와 같이, 공통 포트(16)를 포함함으로써 상기 추가적인 탄화수소, 상기 항유화제, 상기 역항유화제, 상기 응결제 및/또는 상기 응집제를 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입할 수 있다.
추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 임의의 포트는 상기 시스템에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 상기 하나 이상의 포트는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 상기 하나 이상의 포트는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치 및 상기 벌크 분리기의 상류의 임의의 위치, 상기 벌크 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 혼합기의 상류의 임의의 위치, 상기 벌크 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 분리기의 상류의 임의의 위치, 및/또는 상기 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 공통 포트(16)는 탈염기(2)의 하류, 벌크 분리기(12)의 하류, 혼합기(20)의 상류, 분리기(25)의 상류, 및 상기 교차흐름 필터의 상류에 배치될 수 있다.
추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 임의의 포트는 상기 시스템의 임의의 구성요소 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 상기 하나 이상의 포트는 상기 탈염기, 상기 벌크 분리기, 상기 혼합기, 상기 분리기, 또는 상기 작업 탱크 상에 배치될 수 있거나, 또는 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 상기 탈염기 및/또는 상기 벌크 분리기로부터 배출하는 도관 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 공통 포트(16)는 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 상기 탈염기 및/또는 상기 벌크 분리기로부터 배출하는 도관(13) 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에 도입하는 상기 유입 포트(들)은 탄화수소 및/또는 항유화제의 공급원(미도시)의 외부와 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 상기 탈염기 및/또는 상기 벌크 분리기로부터 배출하는 도관의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 시스템(1)은 상기 추가적인 탄화수소, 상기 항유화제, 상기 역항유화제, 상기 응결제 및/또는 상기 응집제의 외부 공급원(들)과, 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 탈염기(2) 및/또는 벌크 분리기(12)로부터 배출하는 도관(13)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 공통 유입 포트(16)를 포함할 수 있다. 상기 추가적인 탄화수소, 상기 항유화제, 상기 역항유화제, 상기 응결제 및/또는 상기 응집제는, 각각, 유입 포트(들)을 통과하여 외부 공급원(들)(17a-17e)로부터 상기 시스템으로 들어갈 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 상기 시스템은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인에서 혼합하는 혼합기를 포함할 수 있다. 상기 혼합기는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 혼합기는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 탱크 또는 인라인 용기(in-line receptacle)의 형상을 포함하여, 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합기는 정적 혼합기(static mixer) 또는 혼합 탱크일 수 있다.
상기 혼합기는 상기 시스템에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 혼합기는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 브라인에 도입하는 상기 하나 이상의 유입 포트의 하류의 임의의 위치, 및 상기 교차흐름 필터의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합기는 상기 탈염기의 하류 및 상기 벌크 분리기의 상류의 임의의 위치, 상기 벌크 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 분리기의 상류의 임의의 위치, 및/또는 상기 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 도 1에 보여진 바와 같이, 혼합기(20)는 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층을 포함하는 브라인에 도입하는 공통 유입 포트(16)의 하류 및 분리기(25)의 상류에 배치될 수 있다.
또한, 상기 혼합기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 혼합기는 2개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 혼합기(20)는 2개의 포트(21a, 21b)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 상기 혼합기의 상부, 바닥 또는 측면들을 포함하여, 상기 혼합기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 혼합기의 동일 면 또는 상기 혼합기의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 포트(21a, 21b)는 상기 혼합기의 서로 반대쪽 측면들에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 상기 래그층을 포함하는 브라인과 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 혼합기에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 혼합기의 유입 포트는 상기 혼합기의 내부와 상기 탈염기 또는 상기 벌크 분리기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있으며, 직접적으로 또는 상기 시스템의 하나 이상의 기타 구성 요소를 통해 간접적으로, 상기 탈염기 또는 상기 벌크 분리기의 유출 포트와 유체적으로 연통될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 혼합기(20)는 혼합기(20)의 내부와 벌크 분리기(12)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(21a)를 포함할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인 뿐만 아니라 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(15)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 벌크 분리기로부터 상기 혼합기로 들어간다. 상기 혼합기 내에서, 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인과 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상이 서로 혼합될 수 있다.
상기 포트들은 상기 혼합물을 상기 혼합기로부터 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 유출 포트는 상기 혼합기의 내부와 상기 분리기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 혼합기(20)는 혼합기(20)의 내부와 분리기(25)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(21b)를 포함할 수 있다. 상기 혼합물은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(22)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 혼합기를 나간다.
예를 들면, 상기 시스템은 상기 래그층을 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 분리기를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 거대 고형분은 약 40 마이크론 이상의 크기를 갖는 고형분 입자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 미세 고형분은 약 40 마이크론 미만의 크기를 갖는 고형분 입자를 포함할 수 있다. 상기 분리기는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 분리기는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 탱크 또는 용기의 형상을 포함하는, 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 분리기는, 침강 탱크 또는 혼합 탱크일 수 있다. 브라인 및 거대 고형분은 상기 분리기의 바닥에서 수집될 수 있고, 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은, 임의의 첨가된 탄화수소 및 용해된 아스팔텐과 함께, 상기 분리기의 상단에서 수집될 수 있다.
또한, 상기 분리기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 분리기는 2개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 분리기는 3개의 포트(26a, 26b, 26c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 상기 분리기의 상부, 바닥 또는 측면들을 포함하여, 상기 분리기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 분리기의 동일 면 또는 상기 분리기의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 포트(26a, 26c)는 분리기(25)의 상부 상에 배치될 수 있고, 포트(26b)는 분리기(25)의 바닥 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 적어도 상기 래그층을 포함하는 브라인 (예를 들면, 래그층을 포함하는 상기 브라인과 상기 추가적인 탄화수소, 상기 항유화제, 상기 역항유화제, 상기 응결제 및 상기 응집제 중 1종 이상을 포함)의 혼합물을 상기 분리기로 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 혼합기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있으며, 직접적으로 또는 상기 시스템의 하나 이상의 구성 요소를 통해 간접적으로, 상기 혼합기의 상기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 분리기(25)는 분리기(25)의 내부와 혼합기(20)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(26b)를 포함할 수 있다. 래그층을 포함하는 상기 브라인과 상기 추가적인 탄화수소, 상기 항유화제, 상기 역항유화제, 상기 응결제 및 상기 응집제 중 1종 이상이 혼합된 상기 혼합물은 상기 혼합기로부터 나와서 상기 유입 포트를 통과한 다음, 예를 들면, 화살표(22)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 분리기로 들어간다.
상기 포트들은 고형분을 포함하는 상기 브라인을 상기 분리기부터로 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 고형분을 포함하는 상기 브라인을 상기 분리기부터로 배출하는 상기 유출 포트는 상기 분리기 내에 있는 고형분을 포함하는 상기 브라인과 유체 연통하는 상기 분리기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 고형분을 포함하는 브라인을 상기 분리기부터로 배출하는 유출 포트(26b)는 분리기(25)의 바닥 상에 배치될 수 있다. 고형분을 포함하는 상기 브라인을 상기 분리기부터로 배출하는 상기 유출 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 분리기의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 분리기(25)는 분리기(25)의 내부와 상기 분리기의 외부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(26b)를 포함할 수 있다. 고형분을 포함하는 브라인은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(27)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 분리기를 나간다.
상기 포트들은 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 분리기부터로 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 분리기부터로 배출하는 상기 유출 포트는 상기 분리기 내에 있는 상기 탄화수소 에멀젼과 유체 연통하는 상기 분리기 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 탄화수소 에멀젼을 상기 분리기부터로 배출하는 유출 포트(26c)는 분리기(25)의 상부 상에 배치될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 분리기부터로 배출하는 상기 유출 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 작업 탱크의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 분리기(25)는 분리기(25)의 내부와 작업 탱크(37)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(26c)를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은, 임의의 첨가된 탄화수소 및 용해된 아스팔텐과 함께, 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(28)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 분리기를 나간다.
많은 구현예에서, 상기 시스템은 작업 탱크를 더 포함할 수 있다. 상기 작업 탱크는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 작업 탱크는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 탱크 또는 용기의 형상을 포함하여, 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 작업 탱크는 상기 시스템에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 작업 탱크는 상기 탈염기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 상류의 임의의 위치, 또는 상기 분리기의 하류의 임의의 위치 및 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 상류의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 작업 탱크(37)는 분리기(25)의 하류 및 상기 교차흐름 필터를 포함하는 하우징(30)의 상류에 배치될 수 있다.
또한, 상기 작업 탱크는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 작업 탱크는 2개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 작업 탱크는 3개의 포트(38a, 38b, 38c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 상기 작업 탱크의 상부, 바닥 또는 측면들을 포함하여, 상기 작업 탱크 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 작업 탱크의 동일 면 또는 상기 작업 탱크의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 포트들(38a, 38c)은 상기 작업 탱크의 상부 상에 배치될 수 있고, 포트(38b)는 상기 작업 탱크의 바닥 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을, 임의의 첨가된 탄화수소 및 용해된 아스팔텐과 함께, 상기 작업 탱크에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 작업 탱크에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 작업 탱크의 내부와 상기 분리기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있으며, 직접적으로 또는 상기 시스템의 하나 이상의 구성 요소를 통해, 상기 분리기의 상기 탄화수소 에멀젼 용인 상기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 작업 탱크(37)는 작업 탱크(37)의 내부와 분리기(25)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(38a)를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(28)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 분리기로부터 상기 작업 탱크로 들어간다.
상기 포트들은 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을, 임의의 첨가된 탄화수소 및 용해된 아스팔텐과 함께, 상기 작업 탱크로부터 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 유출 포트는 상기 작업 탱크의 내부의 상기 탄화수소 에멀젼과 유체 연통하는 상기 작업 탱크 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 작업 탱크로부터 배출하는 상기 유출 포트는 상기 작업 탱크의 내부와 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 작업 탱크(37)는 작업 탱크(37)의 내부와 상기 교차흐름 필터를 포함하는 하우징(30)의 내부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(38b)를 포함할 수 있다. 탄화수소 에멀젼은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(39)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 작업 탱크를 나간다.
또한, 상기 포트들은 상기 교차흐름 필터로부터의 잔류물을 상기 작업 탱크에 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 잔류물을 상기 작업 탱크에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 작업 탱크의 내부와 상기 교차흐름 필터의 피드측 상의 상기 잔류물 영역 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 작업 탱크(37)는 작업 탱크(37)의 내부와 하우징(30)의 내부 상의 교차흐름 필터(31)의 피드측 상의 상기 잔류물 영역 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(38c)를 포함할 수 있다. 상기 잔류물은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(40)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 교차흐름 필터의 피드측 상의 상기 잔류물 영역으로부터 상기 작업 탱크로 들어간다.
상기 시스템은 교차흐름 필터를 포함하는 하우징으로서, 상기 교차흐름 필터는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 여과된 탄화수소 (오일 및/또는 기타 탄화수소를 포함)를 포함하는 투과액과, 오일, 브라인, 미용해 아스팔텐 및/또는 고형분을 포함하는 잔류물로 분리하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징은 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 하우징은 임의의 형태를 취할 수 있으며, 예를 들면, 케이싱, 캡슐 또는 용기의 형상을 포함하여, 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 하우징은 분리되는 상기 탄화수소에 적합한 다양한 상이한 물질들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들면, 탄화수소로부터 브라인의 분리를 위해, 상기 하우징은 여과되는 상기 탄화수소와 접촉하기에 적합한 임의의 물질로 제조될 수 있다. 상기 하우징의 예시적인 물질들은 금속 및 플라스틱을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 하우징은 3개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 상기 하우징은 3개의 포트(32a, 32b, 32c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 상기 하우징의 상부, 바닥 또는 측면들을 포함하여, 상기 하우징 상의의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 하나 이상의 포트가 상기 하우징의 동일 면 또는 상기 하우징의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 유입 포트(32a)는 하우징(30)의 바닥 상에 배치될 수 있고, 유출 포트(32b)는 하우징(30)의 측면 상에 배치될 수 있으며, 유출 포트(32c)는 하우징(30)의 상부 상에 배치될 수 있다.
상기 포트들은 하나 이상의 유입 포트 (예를 들어, 피드 유체로서의 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 하우징에 도입하는 피드 포트)를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 하우징에 도입하는 상기 유입 포트는 상기 작업 탱크의 내부와 상기 하우징의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있으며, 직접적으로 또는 상기 시스템의 하나 이상의 구성 요소를 통해, 상기 작업 탱크의 상기 탄화수소 에멀젼 용인 상기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 하우징(30)은 작업 탱크(37)의 내부와 하우징(30)의 내부 상의 교차흐름 필터(31)의 상류 또는 피드측 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유입 포트(32a)를 포함할 수 있다. 탄화수소 에멀젼(예를 들면, 브라인 및 탄화수소 및 미세 고형분을 포함)은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(39)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 작업 탱크로부터 상기 하우징으로 들어간다. 상기 탄화수소 에멀젼은 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따라 흐를 수 있으며, 상기 탄화수소 에멀젼의 일부 (예를 들면, 오일 및 기타 탄화수소)는 상기 교차흐름 필터를 통과하여 투과액이 된다.
상기 포트들은 하나 이상의 유출 포트 (예를 들면, 상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 투과액 출구)를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 하우징(30)은 하우징(30)의 내부 상의 교차흐름 필터(31)의 투과액측과 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(32b)를 포함할 수 있다. 투과액 (예를 들면, 여과된 탄화수소를 포함)은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(34)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 하우징을 나간다.
상기 교차흐름 필터를 통과하지 않은 상기 탄화수소 에멀젼의 일부, 즉, 상기 잔류물은 상기 교차흐름 필터의 상기 피드측 상의 잔류물 영역으로 흐를 수 있다. 상기 포트들은 하나 이상의 유출 포트, 예를 들면, 상기 하우징으로부터 잔류물을 배출하는 잔류물 출구를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 잔류물을 배출하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 작업 탱크의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 하우징(30)은 하우징(30)의 내부 상의 교차흐름 필터(31)의 피드측 상의 상기 잔류물 영역과 상기 작업 탱크의 내부 사이 (예를 들면, 상기 하우징의 상기 잔류물 유출 포트와 상기 작업 탱크의 상기 잔류물 유입 포트 사이)를 유입 포트(38c)를 통해 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 유출 포트(32c)를 포함할 수 있다. 잔류물 (예를 들면, 잔유(residual oil), 브라인, 아스팔텐 및/또는 고형분을 포함)은 상기 유출 포트를 통과하여, 상기 하우징을 나가서, 예를 들면, 화살표(40)에 의해 보여진 바와 같이, 상기 작업 탱크로 흘러들어간다.
상기 교차흐름 필터는 다양한 상이한 방식들 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 교차흐름 필터에 대한 예시적인 구성은 중공, 대체적으로 원통형 구성, 예를 들면, 중공 로그(hollow log) 또는 중공 주름 구성(hollow pleated configuration)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 교차흐름 필터는 중공사 막을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 교차흐름 필터 구성 또는 교차흐름 필터 매질이 선택될 수 있다. 상기 교차흐름 필터 매질용의 한 물질은 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터용의 다른 물질은 금속을 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터용의 또 다른 물질은 1종 이상의 폴리머를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 교차흐름 필터용의 상기 재료는 소수성일 수 있다. 본 발명 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 교차흐름 필터 매질은 Port Washington, NY, USA의 Pall Coporation으로부터 입수 가능한, MEMBRALOX 세라믹 막 필터 요소, SCHUMASIV 세라믹 막 필터 요소, 및 ACCUSEP 금속 필터 요소를 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터는 유리하게도 고형분을 제거하고 상기 탄화수소 에멀젼으로부터의 탄화수소의 제거를 촉진한다.
상기 교차흐름 필터 또는 필터 매질은 투과성일 수 있으며, 예를 들면, 미세다공성(microporous ) 또는 더 거친 등급에서부터 초미세다공성(ultraporous) 또는 더 미세한 등급을 포함하는, 광범위한 분자 분리능(molecular cutoff)들 또는 제거 등급들 중 어느 하나를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 필터 매질은 약 0.005 마이크론 이하 내지 약 100 마이크론 이상의 범위의 제거 등급을 가질 수 있다. 특별한 이론 또는 메커니즘에 구속되는 것은 아니지만, 상기 브라인이 유화된 액적 및/또는 캡슐화된 고형분의 형태일 수 있으며, 상기 탄화수소로부터의 상기 브라인의 분리가 크기 배제(size exclusion)에 의해 발생하는 것으로 추정된다. 몇몇 구현예서, 상기 교차흐름 필터 또는 필터 매질은 소수성이거나 또는 탄화수소로 젖을(wetted) 수 있어서, 예를 들면, 또한 수성 액적을 배제함으로써 상기 탄화수소로부터 브라인을 분리할 수 있다.
상기 시스템은 펌프를 더 포함할 수 있다. 상기 펌프는 임의의 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 상기 펌프는 상기 작업 탱크의 내부 및 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 보여진 바와 같이, 펌프(40)는 작업 탱크(37)의 하류측과 교차흐름 필터(31)의 상류측 사이를, 예를 들면, 유입 포트(32a)와 유출 포트(38b)를 통해 유체적으로 연통시킬 수 있다. 상기 펌프는 교차흐름 필터(31)의 상류측에서 상기 하우징으로 들어가는 상기 탄화수소 에멀젼의 압력 및/또는 유속을 증가시킬 수 있으며, 상기 작업 탱크와 상기 하우징 사이에서 상기 교차흐름 필터의 상기 피드측을 따라 유체를 순환시킬 수 있다.
본 발명을 구현하는 시스템의 또 다른예를 도 2에 나타낸다. 상기 시스템은 예를 들면, 탈염기, 분리기, 작업 탱크 및 교차흐름 필터를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 예를 들면, 오일을 래그층을 포함하는 브라인으로부터 분리하는 탈염기를 포함할 수 있다. 상기 탈염기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 탈염기는 입구(들) 및 출구들을 포함하며, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 탈염기(2)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 위한 유입 포트 및 혼합기를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있고, 상기 혼합기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 예를 들면, 상기 탈염기와 상기 분리기 사이에 배치될 수 있다.
상기 시스템은 예를 들면, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 거대 고형분을 갖는 브라인과 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼으로 분리하는 분리기를 더 포함할 수 있다. 상기 분리기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성되고, 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 분리기(25)를 포함할 수 있다.
또한 상기 분리기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 분리기는 둘 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 3개의 포트(26a, 26b 및 26c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 분리기의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
상기 포트는 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 분리기로 이송하는 하나 이상의 유입 포트(26a)를 포함할 수 있다. 상기 유입 포트는 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템 구성 요소를 통해, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 위한 상기 탈염기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 분리기로 이송하는 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 탈염기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 하나 이상의 유입 포트(26a)를 포함할 수 있고, 상기 유입 포트는 분리기(25)의 내부와 탈염기(2)의 내부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 상기 래그층을 포함하는 브라인은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(6)로 나타낸 바와 같이 상기 탈염기로부터 상기 분리기로 유입된다.
상기 포트는 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 배출하는 하나 이상의 유출 포트(26b) 및 상기 분리기로부터 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 배출하는 하나 이상의 유출 포트(26c)를 포함할 수 있다. 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 배출하는 유출 포트 및 상기 분리기로부터 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 배출하는 하나 이상의 유출 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
상기 시스템은 작업 탱크, 교차흐름 필터를 포함하는 하우징 및 펌프를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시스템(1)은 작업 탱크(37), 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30) 및 펌프(40)를 포함할 수 있고, 이는 도 1의 그것과 유사하다. 상기 작업 탱크, 하우징, 교차흐름 필터 및 펌프는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
본 발명을 구현하는 많은 시스템은 교차흐름 필터를 따라 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 재순환시킬 수 있다. 일부 재순환 시스템(도 1 및 2에 나타낸 시스템을 포함)은 분리기(25) 및 별도의 작업 탱크(37)를 포함할 수 있다. 다른 재순환 시스템은 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리기 및 작업 탱크의 기능은 단일 용기(예를 들면, 단일 분리기)의 형태로 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 래그층을 포함하는 브라인은 상기 탈염기 또는 상기 벌크 분리기로부터 상기 분리기에 공급될 수 있고, 잔류물은 1개 또는 2개의 유입 포트를 통해 상기 교차흐름 필터로부터 상기 분리기에 공급될 수 있다. 상기 분리기는 다양한 방식으로 미세 고형분을 갖는 상기 탄화수소 에멀젼을 브라인 및 거대 고형분으로부터 분리할 수 있다. 예를 들면, 상기 브라인 및 거대 고형분은 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분 아래로 침강할 수 있다. 브라인 및 거대 고형분은 상기 분리기(예를 들면, 상기 분리기의 하부의 유출 포트)로부터 취할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 상기 분리기(예를 들면, 상기 분리기의 상부의 또 다른 유출 포트)로부터 취하여, 펌프로 또는 펌프 없이, 상기 교차흐름 필터에 공급될 수 있다.
본 발명을 구현하는 또 다른 시스템은 상기 교차흐름 필터에 상기 잔류물을 재순환시키지 않을 수 있다. 본 발명을 구현하는 단일패스(single-pass) 시스템의 예를 도 3에 나타낸다. 상기 시스템은 예를 들면, 탈염기, 벌크 분리기, 분리기 및 교차흐름 필터를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 예를 들면, 오일을 래그층을 포함하는 브라인으로부터 분리하는 탈염기를 포함할 수 있다. 상기 탈염기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탈염기는 입구(들) 및 출구들을 포함하며, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 탈염기(2)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 브라인을 상기 래그층을 포함하는 브라인으로부터 분리하는 벌크 분리기를 더 포함할 수 있다. 상기 벌크 분리기는 임의의 다양한 방식으로 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 상기 벌크 분리기는 유입구 및 유출구를 포함하며, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 배치되고, 구성되며, 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 벌크 분리기(12)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 위한 유입 포트 및 혼합기를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있고, 상기 혼합기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 예를 들면, 상기 탈염기 또는 상기 벌크 분리기와 상기 분리기의 사이에 배치될 수 있다.
상기 시스템은 예를 들면, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 거대 고형분을 갖는 브라인과 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼으로 분리하는 분리기를 더 포함할 수 있다. 상기 분리기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 분리기(25)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 분리기는 예를 들면, 둘 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 3개의 포트(26a, 26b 및 26c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 상기 분리기의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
상기 포트는 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 분리기로 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 유입 포트는 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템 구성 요소를 통해, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 위한 벌크 분리기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 분리기로 도입하는 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 벌크 분리기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 하나 이상의 유입 포트(26a)를 포함할 수 있고, 상기 유입 포트는 분리기(25)의 내부와 벌크 분리기(12)의 내부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 래그층을 포함하는 상기 브라인은 상기 유입 포트를 통과하여, 상기 벌크 분리기로부터 상기 분리기로 유입된다 (예를 들면, 화살표(22)로 표시된 바와 같이).
상기 포트는 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 배출하는 하나 이상의 유출 포트 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 이송하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 이송하는 유출 포트 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼을 이송하는 하나 이상의 유출 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 포트는 상기 분리기로부터 브라인을 이송하는 하나 이상의 유출 포트(26b) 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼을 이송하는 하나 이상의 유출 포트(26c)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 또한 교차흐름 필터를 포함하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징 및 상기 교차흐름 필터는 각각, 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)을 포함할 수 있다.
또한 상기 하우징은 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 하우징은 3개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징은 3개의 포트(32a, 32b 및 32c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 상기 하우징의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
상기 포트는 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 상기 하우징으로 이송하는 하나 이상의 유입 포트(예를 들면, 피드 포트)를 포함할 수 있다. 탄화수소 에멀젼을 상기 하우징으로 이송하는 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 하우징의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있고, 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템의 구성 요소를 통해, 탄화수소 에멀젼을 위한 상기 분리기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유입 포트(32a)를 포함할 수 있고, 상기 유입 포트는 분리기(25)의 내부와 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 상류 또는 피드측 사이를 유체적으로 연통시킨다. 탄화수소 에멀젼의 압력 및/또는 유량을 증가시키는 펌프는 예를 들면, 상기 분리기와 상기 교차흐름 필터의 하우징 사이에 포함되거나, 포함되지 않을 수 있다. 예를 들면, 브라인, 탄화수소 및 미세 고형분을 포함하는 상기 탄화수소 에멀젼은 예를 들면, 화살표(28)로 나타낸 바와 같이, 상기 유입 포트를 통과하여, 상기 분리기로부터 상기 하우징으로 유입될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따라 흐르게 할 수 있고, 탄화수소 에멀젼의 일부(예를 들면, 오일 및 기타 탄화수소)는 투과액으로서 상기 교차흐름 필터를 통과할 수 있다.
상기 포트는 상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 하나 이상의 유출 포트(예를 들면, 투과액 포트)를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 투과액을 이송하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유출 포트(32b)를 포함할 수 있고, 상기 유출 포트는 상기 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 투과액측과 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 예를 들면, 여과된 탄화수소를 포함하는 투과액은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면 화살표(34)로 나타낸 바와 같이, 상기 하우징으로부터 배출된다.
상기 교차흐름 필터를 통과하지 않는 탄화수소 에멀젼의 일부, 즉, 잔류물은 상기 교차흐름 필터의 피드측의 잔류물 지역으로 전달될 수 있다. 상기 포트는 상기 하우징으로부터 잔류물을 이송하는 하나 이상의 유출 포트(예를 들면, 잔류물 포트)를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 잔류물을 이송하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유출 포트(32c)를 포함할 수 있고, 상기 유출 포트는 상기 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 피드측의 잔류물 지역과 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 잔류물은, 예를 들면, 약간의 오일, 브라인, 아스팔텐 및/또는 고형분을 포함하며, 예를 들면, 화살표(33)로 나타낸 바와 같이, 상기 유출 포트를 통과하여, 상기 하우징으로부터 배출될 수 있다. 따라서, 피드 유체 즉, 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분은 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따른 재순환 없이 단일패스로 흐르게 할 수 있다.
본 발명을 구현하는 시스템의 또 다른 예를 도 4에 나타낸다. 상기 시스템은 예를 들면, 탈염기, 분리기 및 교차흐름 필터를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 예를 들면, 오일을 래그층을 포함하는 브라인으로부터 분리하는 탈염기를 포함할 수 있다. 상기 탈염기는 임의의 다양한 방식으로 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 상기 탈염기는 입구(들)과 출구들을 포함하며, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 탈염기(2)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 위한 유입 포트 및 혼합기를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있고, 상기 혼합기는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 상기 탈염기와 상기 분리기 사이에 배치될 수 있다.
상기 시스템은 상기 래그층을 포함하는 브라인을 거대 고형분을 포함하는 브라인과 래그층의 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼으로 분리하는 분리기를 더 포함할 수 있다. 상기 분리기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 분리기(25)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리기는 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 분리기는 둘 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 3개의 포트(26a, 26b 및 26c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 상기 분리기의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
상기 포트는 상기 래그층을 포함하는 브라인을 상기 분리기로 도입하는 하나 이상의 유입 포트를 포함할 수 있다. 상기 유입 포트는 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템 구성 요소를 통해, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 위한 상기 탈염기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 상기 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 탈염기의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 분리기(25)는 하나 이상의 유입 포트(26a)를 포함할 수 있고, 상기 유입 포트는 분리기(25)의 내부와 탈염기(2)의 내부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 래그층을 포함하는 브라인은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(22)로 나타낸 바와 같이, 상기 탈염기로부터 상기 분리기로 유입될 수 있다.
상기 포트는 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 배출하는 하나 이상의 유출 포트 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 배출하는 하나 이상의 유출 포트를 포함할 수 있다. 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 배출하는 유출 포트 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 배출하는 하나 이상의 유출 포트는, 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 포트는 상기 분리기로부터 거대 고형분을 포함하는 브라인을 이송하는 하나 이상의 유출 포트(26b) 및 상기 분리기로부터 탄화수소 에멀젼을 이송하는 하나 이상의 유출 포트(26c)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 예를 들면, 교차흐름 필터를 포함하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징 및 상기 교차흐름 필터는 각각, 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 임의의 다양한 방식으로 구성되고 기능할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 시스템은 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)을 포함할 수 있고, 이는 도 3의 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)과 유사할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 많은 구현예에서, 상기 하우징은 3개 이상의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징은 3개의 포트(32a, 32b 및 32c)를 포함할 수 있다. 임의의 포트는 예를 들면, 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이, 상기 하우징의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
상기 포트는 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 하우징으로 도입하는 하나 이상의 유입 포트(예를 들면, 피드 포트)를 포함할 수 있다. 탄화수소 에멀젼을 상기 하우징으로 이송하는 유입 포트는 상기 분리기의 내부와 상기 하우징의 내부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있고, 직접적으로 또는 하나 이상의 시스템 구성 요소를 통해, 상기 탄화수소 에멀젼을 위한 분리기 유출 포트와 유체적으로 연통할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유입 포트(32a)를 포함할 수 있고, 상기 유입 포트는 분리기(25)의 내부와 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 상류 또는 피드측의 사이를 유체적으로 연통시킨다. 탄화수소 에멀젼의 압력 및/또는 유량을 증가시키는 펌프는 예를 들면, 상기 분리기와 상기 교차흐름 필터의 하우징 사이에 포함되거나, 포함되지 않을 수 있다. 예를 들면, 브라인, 탄화수소 및 미세 고형분을 포함하는 상기 탄화수소 에멀젼은 상기 유입 포트를 통과하여, 예를 들면, 화살표(28)로 나타낸 바와 같이, 상기 분리기로부터 상기 하우징으로 유입될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따라 흐르게 할 수 있고, 탄화수소 에멀젼의 일부(예를 들면, 오일 및 기타 탄화수소)는 투과액으로서 상기 교차흐름 필터를 통과할 수 있다.
상기 포트는 상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 하나 이상의 유출 포트(예를 들면, 투과액 포트)를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 투과액을 이송하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유출 포트(32b)를 포함할 수 있고, 상기 유출 포트는 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 투과액측과 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 예를 들면, 여과된 탄화수소를 포함하는 투과액은 상기 유출 포트를 통과하여, 예를 들면 화살표(34)로 나타낸 바와 같이, 상기 하우징으로부터 배출될 수 있다.
상기 교차흐름 필터를 통과하지 않는 탄화수소 에멀젼의 일부, 즉, 잔류물은 상기 교차흐름 필터의 피드측의 잔류물 지역으로 전달될 수 있다. 상기 포트는 상기 하우징으로부터 잔류물을 배출하는 하나 이상의 유출 포트(예를 들면, 잔류물 포트)를 포함할 수 있다. 상기 하우징으로부터 잔류물을 이송하는 유출 포트는 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(30)은 하나 이상의 유출 포트(32c)를 포함할 수 있고, 상기 유출 포트는 상기 하우징(30)의 내부의 교차흐름 필터(31)의 피드측의 잔류물 지역과 상기 하우징의 외부 사이를 유체적으로 연통시킨다. 잔류물은, 예를 들면, 잔유, 브라인, 아스팔텐 및/또는 고형분을 포함하며, 예를 들면, 화살표(33)로 나타낸 바와 같이 상기 유출 포트를 통과하여, 상기 하우징으로부터 배출될 수 있다. 따라서, 피드 유체 즉, 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따른 재순환 없이 단일패스로 흐르게 할 수 있다.
본 발명의 구현예는 수많은 원유 가공 방법을 더 포함한다. 상기 방법은 임의의 다양한 방식으로 원유를 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 물을 원유에 첨가하여 오일, 브라인 및 래그층을 생성하는 단계로서, 상기 래그층은 브라인, 오일 및 고형분을 포함하는 에멀젼을 포함하는 단계; 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계로서, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함하는 단계; 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계; 및 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 원유 가공 방법을 제공하며, 상기 방법은 원유를 탈염기에 통과시키는 단계로서, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계 및 상기 탈염기로부터 제1 포트를 통해 래그층을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 제2 포트를 통해 상기 오일을 제거하는 단계를 포함하는 단계; 상기 래그층을 분리기에 통과시키는 단계로서, 상기 래그층을 미세 고형분을 포함하는 탄화수소 에멀젼 및 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계, 상기 분리기로부터 제3 포트를 통해 거대 고형분을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 상기 분리기로부터 제4 포트를 통해 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 제거하는 단계를 포함하는 단계; 및 상기 탄화수소 에멀젼을 교차흐름 필터를 사용하여 여과하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계로서, 상기 교차흐름 필터로부터 제5 포트를 통해 상기 잔류물을 제거하는 단계 및 상기 교차흐름 필터로부터 제6 포트를 통해 상기 투과액을 제거하는 단계를 포함하는 단계;를 포함한다.
많은 구현예에서, 상기 방법은 물을 상기 원유에 첨가하여 금속 및/또는 염 그리고 기타 용해성 물질을 상기 원유로부터 제거하여 브라인 및 오일의 에멀젼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 원유 자체의 화학적 조성; 고형분 및 상기 원유에 혼입 및/또는 용해된 기타 물질의 양 및 화학적 조성; 등을 포함하는 원유의 성질은 많은 인자에 따라 달라질 수 있으며, 상기 인자는 상기 원유의 지질학적 공급원 및 상기 지질학적 공급원으로부터 상기 원유를 추출하기 위해 첨가된 물질을 포함한다. 물 이외에, 예를 들면, 항유화제 및/또는 부식 방지제를 포함하는 다양한 기타 화학물질이 상기 원유, 상기 물 또는 상기 오일과 물(브라인)의 혼합물에 첨가되어 상기 원유를 추가 처리할 수 있다.
물은 임의의 다양한 방식으로 원유에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 원유를 상기 탈염기로 이송하기 전, 이송 중 및/또는 이송한 후에, 물을 상기 원유에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 도면을 참조하면, 물을 상기 원유에 첨가하는 단계는 원유를 탈염기(2)로 이송하기 위한 도관(7)에 배치된 물 유입 포트(8)를 통해 물을 원유에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 방법은 상기 탈염기 자체의 임의의 위치에 배치된 물 유입 포트를 통해 물을 원유에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
물은 다양한 양으로 상기 원유에 첨가될 수 있다. 많은 구현예에서, 방법은 물을 브라인, 오일 및 래그층을 생성하기에 충분한 양으로 상기 원유에 첨가하는 단계로서, 상기 래그층은 오일과 고형분을 포함하는 탄화수소와 브라인의 에멀젼을 포함하는 단계를 포함할 수 있다. 물은 원유에, 금속 및/또는 염 그리고 기타 용해성 물질을 원유로부터 제거하기에 충분한 양으로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 물을 약 5 vol% 이하 내지 약 10 vol% 이상의 양으로 상기 원유에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 물을 상기 원유에 첨가하여 브라인, 오일 및 브라인과 오일의 에멸젼을 생성하는 단계는 상기 원유 및/또는 물을 가압 및/또는 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 탈염기에서 상기 원유 및 물(브라인)은 약 200°F 이하 내지 약 300°F 이상의 범위에 있는 온도까지 가열될 수 있다. 일부 구현예의 경우, 상기 원유 및 물(브라인)은 약 225°F 내지 약 275°F의 범위에 있는 온도까지 가열될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 원유 및 물 (브라인)은 가열되지 않을 수 있다. 상기 원유 및 물 (브라인)은 상기 탈염기 내에서 약 10 psig 이하 내지 약 200 psig 이상의 범위에 있는 압력까지 가압될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 원유 및 물(브라인)은 가압되지 않을 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 물을 상기 원유에 첨가하는 단계는 상기 물 및 상기 원유를 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 물 및 상기 원유는 임의의 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 물을 상기 원유에 첨가하는 단계는 원유(또는 원유 및 물의 혼합물)를 탈염기로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 원유(또는 원유 및 물의 혼합물)는 임의의 다양한 방식으로 탈염기로 이송될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 도관(7)으로부터 나온 원유(또는 원유 및 물의 혼합물)를 유입 포트(3a)를 통해 탈염기(2)로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계로서, 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함하는 단계를 더 포함할 수 있다. 오일은 임의의 다양한 방식으로 브라인으로부터 분리될 수 있다. 본 발명의 많은 구현예에서, 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계는 원유 및 물을 조대화하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 조대화하는 단계는 탈염기의 에멀젼에 전기장을 인가하는 단계로서, 브라인 액적에 쌍극자를 유도하고, 상기 브라인 액적을 조대화하며, 상기 탈염기의 일부분(예를 들면, 바닥)에서 수성상으로서 상기 브라인 액적을 수집하는 단계를 포함하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계는 오일상을 생성하는 단계 및 상기 탈염기의 또 다른 부분(예를 들면, 상부)에서 상기 탈염된 오일을 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다.
브라인으로부터 오일을 분리하는 단계는 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 래그층은 임의의 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 상기 래그층은 브라인의 상부에서(예를 들면, 브라인 및 오일의 계면에서) 생성되거나, 액적 또는 덩어리의 형태로 (예를 들면, 브라인 내에) 혼입될 수 있다. 상기 래그층은 오일, 브라인, 아스팔텐 및 고형분을 포함하는 임의의 몇몇 물질들을 포함할 수 있다. 상기 래그층의 조성은 예를 들면, 상기 원유의 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 일부 래그층은 유중 수형(water-in-oil) 에멀젼을 포함할 수 있는 반면, 다른 래그층은 수중 유형(oil-in-water) 에멀젼을 포함할 수 있다. 또한, 일부 래그층 에멀젼은 안정화제(예를 들면, 아스팔텐)에 의해 화학적으로 안정화될 수 있고, 일부 래그층 에멀젼은 상기 에멀젼 중의 미립자(particulate)에 의해 미립자 안정화될 수 있으며, 상기 래그층 중에 거의 또는 전혀 아스팔텐을 포함하지 않을 수 있다. 래그층 에멀젼의 많은 예 중 하나는 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 오일, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 고형분, 약 30 중량% 내지 약 40 중량%의 브라인 및 약 0 중량% 내지 약 10 중량%의 아스팔텐을 포함할 수 있다. 이들 물질은 상기 래그층의 탄화수소 에멀젼에서 서로와 결합(bound up)될 수 있다.
상기 방법은 상기 탈염기로부터 상기 탈염된 오일과 래그층을 포함하는 브라인을 별도로 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 탈염된 오일은 임의의 다양한 방식으로 상기 탈염기로부터 배출될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 탈염된 오일은 예를 들면, 화살표(5)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(3b)를 통해 탈염기(2)로부터 배출될 수 있다. 배출되면, 상기 탈염된 오일은 추가 가공(예를 들면, 분별)될 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인은 임의의 다양한 방식으로 상기 탈염기로부터 배출될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 래그층을 포함하는 브라인은 예를 들면, 화살표(6, 22)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(3c)를 통해 탈염기(2)로부터 배출될 수 있다. 상기 탈염기로부터 배출되는 상기 래그층을 포함하는 브라인은 래그층을 약간 포함하고 브라인을 주로 포함하는 상태 내지 브라인을 약간 포함하고 래그층을 주로 포함하는 상태에 이르는, 다양한 양의 브라인 및 래그층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 래그층을 포함하는 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상당량의 브라인이 상기 래그층과 함께 탈염기로부터 제거되는 구현예에서, 유리하게도, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 많은 브라인을 더 분리할 수 있다. 브라인은 임의의 다양한 방식으로 래그층을 포함하는 브라인으로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계는 래그층을 포함하는 브라인을 벌크 분리기를 통과하도록 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 벌크 분리기는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 벌크 분리기는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
래그층을 포함하는 브라인으로부터 과량의 브라인이 다양한 방식으로 벌크 분리기에서 분리될 수 있고, 상기 방식은 예를 들면, 많은 브라인을 상기 래그층 아래로 침강시키는 방식을 포함한다. 예를 들면, 도 1 및 3을 참조하면, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계는 래그층을 포함하는 브라인을 (예를 들면, 화살표(6)로 나타낸 바와 같이) 유입 포트(13a)를 통해 벌크 분리기(12)로 이송하고, (예를 들면, 화살표(14)로 나타낸 바와 같이) 하부 유출 포트(13b)를 통해 벌크 분리기(12)로부터 브라인을 배출하는 단계, 및 상기 래그층을 포함하는 브라인을 (예를 들면, 화살표(22)로 나타낸 바와 같이) 상부 유출 포트(13c)를 통해 벌크 분리기(12)로부터 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 브라인과 래그층을 포함하는 상기 브라인을 벌크 분리기로부터 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 3을 참조하면, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계는 래그층을 포함하는 브라인을 (예를 들면, 화살표(22)로 나타낸 바와 같이) 유출 포트(13c)를 통해 벌크 분리기(12)로부터 배출하는 단계 및 추가적인 브라인 즉, 래그층을 포함하지 않는 브라인을 (예를 들면, 화살표(14)로 나타낸 바와 같이) 유출 포트(13b)를 통해 벌크 분리기(12)로부터 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 구현예에서, 방법은 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계를 포함한다. 상기 래그층은, 임의의 다양한 방식으로, 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리될 수 있으며, 상기 방식은 상기 브라인 및 거대 고형분을 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 아래로 침강시키는 방식을 포함한다. 본 발명의 일부 구현예에서, 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계는 상기 래그층을 포함하는 브라인을 분리기에 통과시키는 단계를 포함한다. 상기 분리기는 예를 들면, 침강 탱크일 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계는 상기 래그층을 포함하는 브라인을 예를 들면, 화살표(22)로 나타낸 바와 같이, 유입 포트(26a)를 통해 분리기(25)에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 래그층을 포함하는 브라인은 예를 들면, 직접적으로 또는 벌크 분리기 또는 혼합기를 포함하는 하나 이상의 기타 시스템 구성 요소를 통해, 상기 탈염기로부터 상기 분리기로 제공될 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계는 분리기의 바닥에서 상기 래그층의 외부로 브라인 및 거대 고형분을 침강시키는 단계 및 분리기의 상부에서 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 수집하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 분리기(25)의 바닥에서 상기 래그층의 외부로 브라인 및 거대 고형분을 침강시키는 단계 및 분리기(25)의 상부에서 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계는 거대 고형분을 포함하는 브라인을 상기 분리기의 외부로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 거대 고형분을 포함하는 브라인은 임의의 다양한 방식으로 상기 분리기의 외부로 이송될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 거대 고형분을 포함하는 브라인을 예를 들면, 화살표(27)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(26b)를 통해 분리기(25)의 외부로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 분리기의 외부로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼은 임의의 다양한 방식으로 상기 분리기의 외부로 이송될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 예를 들면, 화살표(28)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(26c)를 통해 분리기(25)의 외부로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 피드 유체로서 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 주로 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 주로 탄화수소(오일과 기타 탄화수소를 포함)를 포함하는 투과액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 교차흐름 필터는 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 임의의 다양한 방식으로 교차흐름 필터를 따라 흐르게 할 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 하우징(30)을 통과하면서 교차흐름 필터(31)를 따라 흐르도록 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 많은 구현예에서, 피드 유체로서 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터의 상류 또는 피드측을 따라 흐르게 하는 단계를 포함한다. 상기 탄화수소 에멀젼을 임의의 다양한 방식으로 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르게 할 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 탄화수소 에멀젼을 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르게 하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼을 (예를 들면, 화살표(28)로 나타낸 바와 같이) 유입 포트(32a)를 통해 하우징(30)내로 전달하여 교차흐름 필터(31)의 상류측을 따라 흐르게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에서, 방법은 상기 교차흐름 필터의 상류측으로 이송되는 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 압력 및/또는 유량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터의 상류측으로 이송된 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분의 압력 및/또는 유량은 임의의 다양한 방식에 의해 증가될 수 있다. 예를 들면, 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르도록 하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 압력 및/또는 유량을 증가시키는 펌프에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예의 경우, 상기 압력은 증가되어 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르는 탄화수소 에멀젼의 유량을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 압력은 약 30 psig 이하 내지 약 300 psig 이상의 범위에 있는 압력까지 증가될 수 있다. 상기 펌프는 상기 시스템 내에 다양한 위치에 배치되어 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 압력 및/또는 유량을 증가시키며, 상기 위치는 예를 들면, 상기 분리기와 상기 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징의 사이를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 탄화수소 에멀젼의 압력 및/또는 유량은 예를 들면, 상기 분리기의 탄화수소 에멀젼 유출구의 압력을 초과하여 증가될 수 없고, 펌프가 포함되지 않을 수도 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 피드 유체로서 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르게 하는 단계는 탄화수소를 포함하는 투과액과 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물을 생성하는 단계를 포함한다. 탄화수소를 포함하는 투과액과 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물은 임의의 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 교차흐름 필터의 상류측으로부터의 투과액으로서 피드 유체의 일부를 교차흐름 필터를 통해 교차흐름 필터의 하류측으로 전달하는 단계, 및 잔류물로서 피드 유체의 나머지를 교차흐름 필터의 상류측의 잔류물 지역으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 많은 구현예에서, 상기 투과액은 오일과 기타 탄화수소를 포함하는 여과된 탄화수소를 포함할 수 있고, 상기 잔류물은 잔유, 브라인, 아스팔텐 및 고형분 중 임의의 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터에 통과시키는 단계는 상기 투과액을 교차흐름 필터를 포함하는 하우징의 외부로 전달하는 단계를 포함한다. 상기 투과액은 임의의 다양한 방식으로 교차흐름 필터를 포함하는 하우징의 외부로 전달될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 상기 투과액을 예를 들면, 화살표(34)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(32b)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)의 외부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 많은 구현예에서, 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하는 단계는 상기 잔류물을 교차흐름 필터를 포함하는 하우징의 외부로 전달하는 단계를 포함한다. 상기 잔류물은 임의의 다양한 방식으로 교차흐름 필터를 포함하는 하우징의 외부로 전달될 수 있다. 예를 들면, 도면을 참조하면, 상기 방법은 상기 잔류물을 예를 들면, 화살표(33)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(32c)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)의 외부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 방법은 상기 잔류물을 상기 교차흐름 필터의 피드측을 따라 재순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 잔류물을 재순환시키는 단계는 상기 래그층의 탄화수소 에멀젼으로부터 더 많은 비율의 탄화수소를 회수할 수 있도록 한다. 상기 잔류물은 임의의 다양한 방식으로 재순환될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 잔류물을 재순환시키는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 작업 탱크를 통해 상기 교차흐름 필터로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분은 임의의 다양한 방식으로 상기 작업 탱크로 이송될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2를 참조하면, 상기 탄화수소 에멀젼을 작업 탱크를 통해 상기 교차흐름 필터로 이송하는 단계는 분리기(25)로부터 나온 상기 탄화수소 에멀젼을 예를 들면, 화살표(28)로 나타낸 바와 같이, 유입 포트(38a)를 통해 작업 탱크(37)로 이송하는 단계를 포함한다.
또한, 방법은 작업 탱크로부터 나온 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 교차흐름 필터를 포함하는 하우징으로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼은 임의의 다양한 방식으로 상기 작업 탱크로부터 교차흐름 필터를 포함하는 상기 하우징으로 이송될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2를 참조하면, 작업 탱크로부터 나온 탄화수소 에멀젼을 교차흐름 필터를 포함하는 하우징으로 이송하는 단계는 작업 탱크(37)로부터 나온 탄화수소 에멀젼과 미세 고형분을 유출 포트(38b) 및 유입 포트(32a)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)으로 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에서, 상기 잔류물을 재순환시키는 단계는 상기 작업 탱크로부터 상기 교차흐름 필터의 상류측으로 이송된 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 압력 및/또는 유량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 교차흐름 필터의 상류측으로 이송된 상기 탄화수소 에멀젼의 압력 및/또는 유량은 임의의 다양한 방식에 의해 증가될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2를 참조하면, 상기 교차흐름 필터의 상류측으로 이송된 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 압력은 펌프(40)를 통해 증가될 수 있고, 상기 펌프는 예를 들면, 하우징(30)의 유입 포트(32a)의 상류에 배치될 수 있다. 일부 구현예의 경우, 상기 압력은 약 30 psig 이하 내지 약 300 psig 이상의 범위에 있는 압력까지 증가될 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 유량은 예를 들면, 상기 정제 시스템의 크기 및 생성된 에멀젼 또는 래그층의 양에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예의 경우, 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분의 유량은 약 10 gpm (gallons per minute) 이하 내지 1,000 gpm 이상의 범위에 있을 수 있다.
상기 작업 탱크로부터 나온 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 교차흐름 필터의 하우징을 통과하도록 이송하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 오일 및 기타 탄화수소를 포함하는 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 임의의 다양한 방식으로 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화수소 에멀젼을 본 발명의 다른 측면에 대하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성할 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2를 참조하면, 상기 작업 탱크로부터 나온 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 교차흐름 필터의 상류측을 따라 흐르게 하는 단계는 상기 탄화수소 에멀젼을 유입 포트(32a)를 통해 하우징(30)으로 전달하고 교차흐름 필터(31)의 상류측을 따라 흐르게 하면서, 상기 투과액을 예를 들면, 화살표(34)로 나타낸 바와 같이 유출 포트(32b)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)의 외부로 전달하는 단계 및 상기 잔류물을 예를 들면, 화살표(40)로 나타낸 바와 같이, 유출 포트(32c)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)의 외부로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 잔류물을 상기 교차흐름 필터로 재순환시키는 단계는 임의의 다양한 방식으로 상기 잔류물을 상기 교차흐름 필터의 피드측의 잔류물 지역으로부터 상기 작업 탱크로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 2를 참조하면, 상기 잔류물을 작업 탱크를 통해 상기 교차흐름 필터로 재순환시키는 단계는 교차흐름 필터를 포함하는 하우징(30)으로부터 나온 잔류물을 유출 포트(32c) 및 유입 포트(38c)를 통해 작업 탱크(37)로 이송하는 단계 및 작업 탱크(37)로부터 나온 상기 잔류물을 유출 포트(38b) 및 유입 포트(32a)를 통해 교차흐름 필터(31)를 포함하는 하우징(30)으로 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 임의의 구현예에서, 상기 방법은 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 첨가하여, 상기 탄화수소 에멀젼의 불안정화를 촉진하고, 상기 에멀젼 중의 에멀젼 및/또는 물질의 적어도 부분적인 분해를 촉진하며, 및/또는 상기 에멀젼으로부터 상기 물질의 분리를 촉진하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 에멀젼에 첨가되는 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및/또는 응집제의 종류 및 양은 예를 들면, 온도; 압력; pH; 전단력의 양; 유기 및 무기 고형분의 조성; 아스팔텐, 잘 처리된 화학 물질, 파라핀 또는 황의 농도; 원유의 API 비중; 상기 브라인과 상기 원유 사이의 밀도차 및 상기 에멀젼의 조성 및 안정성 중 하나 이상을 포함하는 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다.
임의의 다양한 탄화수소가 첨가되어 아스팔텐을 포함하는 물질을 용해시킬 수 있으며, 이 물질은 상기 에멀젼을 안정화시키는 것을 도우며 및/또는 필터 매질들을 오염시킨다. 또한 상기 추가적인 탄화수소는 상기 에멀젼의 점도를 감소시키고 및/또는 상기 에멀젼 중에 오일 및 탄화수소를 연속상의 형태로 구축할 수 있다. 상기 첨가된 탄화수소는 방향족 또는 비방향족일 수 있고, 예를 들면, 개질유(reformate), 나프타, 가스 오일 및 탄화수소 응축액 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 탄화수소는 상기 에멀젼의 체적의 약 10배 이상에 이르기까지의 양으로 첨가될 수 있다. 상기 래그층 중의 안정화제(예를 들면, 아스팔텐)의 양이 적을 경우, 더 적은 탄화수소, 예를 들면, 상기 에멀젼의 체적의 약 1배 내지 약 2배 이상의 양으로 탄화수소가 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 약 1 중량% 이하 내지 약 50 중량% 이상의 범위에 있는 탄화수소가 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 탄화수소가 첨가되지 않을 수 있다.
또한, 임의의 다양한 항유화제 및/또는 역항유화제가 첨가되어 상기 에멀젼을 적어도 부분적으로 분해하고 상기 에멀젼 중의 물질의 분리를 용이하게 할 수 있다. 상기 첨가된 항유화제는 예를 들면, 에톡시화 또는 프로폭시화 산- 또는 염기-촉매화 페놀-포름알데히드 수지, 에톡시화 또는 프로폭시화 폴리아민, 에톡시화 또는 프로폭시화 디에폭사이드, 및 에톡시화 또는 프로폭시화 폴리올 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 첨가된 역항유화제는 예를 들면, 액상 양이온성 아크릴아미드와 같은 유기 중합체를 포함할 수 있다. 임의의 수많은 응결제 및/또는 응집제가 첨가되어 상기 에멀젼 내의 고형분을 응집 및 집괴(agglomerate)시켜, 거대 응집된 고형분이 상기 에멀젼으로부터 침강하도록 할 수 있다. 상기 첨가된 응결제는 예를 들면, 액상/유기/수용성/낮은 양이온성 4차 암모늄 고분자전해질을 포함하는, 액상 무기 또는 유기 응결 중합체를 포함할 수 있다. 상기 응집제는 예를 들면, 고분자량 및/또는 중저(low to medium)의 음이온성 전하를 갖는 액상 유기 아크릴산/아크릴아미드 공중합체를 포함할 수 있다. 많은 구현예의 경우, 상기 항유화제, 역항유화제, 응결제 및/또는 응집제는 상기 래그층의 0% 내지 약 1% 이상의 범위에 있는 양으로 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 항유화제는 약 1 ppmw 이하 내지 약 200 ppmw 이상의 범위에 있는 농도로 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제가 첨가되지 않을 수 있다.
추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 임의의 다양한 방식으로 상기 래그층에 첨가될 수 있다. 방법은 단지 1종 또는 2종 또는 3종 만을 첨가하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 모든 종을 상기 래그층에 개별적으로 또는 조합으로 첨가할 수 있다. 일부 구현예에서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 상기 래그층에 첨가하기 전, 첨가시 또는 첨가 후에 가열될 수 있다. 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 임의의 다양한 온도까지 가열될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화수소는 약 150°F 이하 내지 약 300°F 이상의 온도까지 가열될 수 있다. 상기 온도는, 온도; 압력; pH; 전단력의 양; 아스팔텐의 농도, 잘 처리된 화학 물질의 농도, 파라핀의 농도 또는 황의 농도; 원유의 API 비중, 상기 브라인과 상기 원유 사이의 밀도차 및 상기 에멀젼의 안정성 중 하나 이상을 포함하는 다양한 인자에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 탄화수소 및/또는 항유화제는 가열되지 않는다.
추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 상기 원유 가공 방법 중에 언제든지 상기 래그층에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 물을 상기 원유에 첨가하는 단계 후, 및 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하는 단계 전에 상기 래그층에 첨가되거나, 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계 후, 및 상기 래그층을 탄화수소 에멀젼과 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계 전에 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 상기 래그층을 포함하는 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계 후 및 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계 전에 상기 래그층에 첨가된다. 예를 들면, 도 1을 참조하면, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 (예를 들면, 도면에 나타낸 바와 같이, 공급원(17a-e)으로부터, 탈염기(2) 또는 벌크 분리기(12)로부터의 하류 및 분리기(25)의 상류에서 또는 분리기(25)의 내부에서) 공통 유입 포트(16)를 통해 상기 래그층에 첨가될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 방법은 상기 래그층에서 탄화수소 및/또는 항유화제를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 임의의 다양한 방식으로 상기 래그층에서 혼합될 수 있다. 예를 들면, 상기 래그층과 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 첨가하는 단계 후 및 상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계 전에 혼합될 수 있다. 도 1을 참조하면, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상은 혼합기(20) 내의 상기 래그층에서 혼합될 수 있다. 상기 방법은 상기 래그층과 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 유입 포트(21a)를 통해 혼합기(20)를 통과하도록 이송하는 단계 및 상기 혼합된 처리된 래그층을 유출 포트(21b)를 통해 상기 혼합기의 외부로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 래그층은 상기 분리기 내에서 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상과 혼합될 수 있다.
모든 구현예에서, 방법은 교차흐름 필터의 필터 매질을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 필터 매질은 다양한 방식으로 세척될 수 있다. 예를 들면, 상기 필터 매질을 세척하는 단계는 가스 보조가 있거나 없는 상태로, 세척 유체(cleaning fluid)를 상기 필터 매질의 상류측을 따라 접선 방향으로 이송하는 단계, 및/또는, 세척 유체를 하류측으로부터 상류측으로 또는 이와 반대로 상기 필터 매질을 통과하도록 이송함으로써 상기 필터 매질을 역세척하는 단계를 포함할 수 있다. 임의의 다양한 세척 유체가 사용될 수 있고, 세척 유체는 예를 들면, 용매 및/또는 계면활성제를 포함하는 1종 이상의 첨가제를 가질 수 있다. 또한, 상기 필터 매질은 예를 들면, 고온 탄화수소 중에 침지될 수 있다.
본 명세서에서 인용된, 간행물, 특허출원 및 특허를 포함하는 모든 인용문헌은 인용에 의하여 본 명세서에 통합되는데, 이는, 각 인용문헌이 인용에 의하여 통합되는 것으로 개별적으로 그리고 구체적으로 표시되고 그 전체가 본 명세서에 기재되어 있는 것과 마찬가지의 효과를 갖는다.
본 발명을 기술하는 문맥에서(특히, 하기 청구항의 문맥에서), "하나의", "일", "상기" 등의 용어 및 이와 유사한 지시어의 사용은, 본 명세서에서 달리 표시되거나 문맥상 명백한 모순이 발생하지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. "포함하는(comprising 또는 including)", "갖는", "함유하는" 등의 용어는 말단 개방형 용어(즉, "포함하되 이에 제한되지 않는"의 의미)인 것으로 해석되어야 한다. 다만, 달리 표시된 경우에는 그러하지 아니하다. 본 명세서에서의 수치 범위의 언급은, 달리 표시되어 있지 않은 한, 그 범위 내에 들어오는 각각의 수치들을 개별적으로 일일이 언급하는 것의 축약법의 역할을 하고자 하는 것으로 단순히 의도되며, 각각의 개별적인 수치는, 마치 그것이 본 명세서에 개별적으로 언급된 것 인양, 본 명세서에 통합된다. 본 명세서에서 기술된 모든 방법은 달리 표시되거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 모든 예들 또는 예시적인 표현(예를 들면, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하는 것으로 의도되며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위에 제한을 부과하지 않는다. 본 명세서의 어떠한 표현도, 임의의 청구되지 않은 요소를, 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 표시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하는데 있어서 본 발명자가 알고 있기에는 베스트 모드인 구현예를 포함하는 본 발명의 바람직한 구현예가 본 명세서에 기술되어 있다. 그러한 바람직한 구현예의 변형은, 앞에 기술된 상세한 설명을 읽은 당업자에게는 명백해질 것이다. 본 발명자들이 예상하기에, 당업자는 그러한 변형을 적합하게 채용할 수 있고, 본 발명자들이 의도하는 바는, 본 명세서에 구체적으로 기술된 것과 다른 방식으로도, 본 발명이 수행될 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명은, 관련 법규에 의하여 허용되는 바와 같이, 본 명세서에 첨부된 청구항에 언급된 주제에 대한 모든 변형예 및 균등물을 포함한다. 또한, 상술된 요소들의 임의의 조합을 통한 모든 가능한 변형예도 본 발명의 범위에 속한다. 다만, 본 명세서에 달리 표시되어 있거나 문맥상 명백하게 모순되는 경우에는 그러하지 아니하다.

Claims (13)

  1. 원유 가공 방법으로서,
    물을 원유에 첨가하여 오일, 브라인(brine) 및 래그층(rag layer)을 생성하는 단계로서, 상기 래그층은 브라인, 오일 및 고형분을 포함하는 에멀젼을 포함하는 단계;
    브라인으로부터 오일을 분리하는 단계로서, 상기 래그층을 포함하는 브라인을 생성하는 단계를 포함하는 단계;
    상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계; 및
    상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 따라 흐르게 하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계;를 포함하는 원유 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인으로부터 브라인을 분리하는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 추가적인 탄화수소, 항유화제(demulsifier), 역항유화제(reverse demulsifier), 응결제(coagulant) 및 응집제(flocculant) 중 1종 이상을 상기 래그층에 첨가하는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  4. 원유 가공 방법으로서,
    원유를 탈염기에 통과시키는 단계로서, 래그층을 포함하는 브라인으로부터 오일을 분리하는 단계, 상기 탈염기로부터 제1 포트를 통해 래그층을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 제2 포트를 통해 상기 오일을 제거하는 단계를 포함하는 단계;
    상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 분리기에 통과시키는 단계로서, 상기 래그층을 미세 고형분을 포함하는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 단계, 상기 분리기로부터 제3 포트를 통해 거대 고형분을 포함하는 상기 브라인을 제거하는 단계 및 상기 분리기로부터 제4 포트를 통해 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 제거하는 단계를 포함하는 단계; 및
    상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 교차흐름 필터를 사용하여 여과하여 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물과 탄화수소를 포함하는 투과액을 생성하는 단계로서, 상기 교차흐름 필터로부터 제5 포트를 통해 상기 잔류물을 제거하는 단계 및 상기 교차흐름 필터로부터 제6 포트를 통해 상기 투과액을 제거하는 단계를 포함하는 단계;를 포함하는 원유 가공 방법.
  5. 제4항에 있어서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층에 첨가하는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 래그층과 상기 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 혼합기에서 혼합하는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 잔류물을 상기 교차흐름 필터로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 분리기로부터 작업 탱크로 이송하는 단계 및 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 작업 탱크를 통해 상기 교차흐름 필터로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 원유 가공 방법.
  9. 원유를 가공하는 시스템으로서,
    상기 시스템은
    래그층을 포함하는 브라인으로부터 오일을 분리하는 탈염기;
    원유 및/또는 물을 상기 탈염기에 도입하는 하나 이상의 포트;
    상기 탈염기로부터 상기 오일을 배출하는 하나 이상의 포트;
    상기 탈염기로부터 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인을 배출하는 하나 이상의 포트;
    상기 래그층을 미세 고형분을 갖는 탄화수소 에멀젼과 거대 고형분을 포함하는 브라인으로 분리하는 분리기;
    상기 래그층을 상기 분리기에 도입하는 하나 이상의 포트;
    상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 분리기로부터 배출하는 하나 이상의 포트;
    상기 브라인 및 거대 고형분을 상기 분리기로부터 배출하는 하나 이상의 포트;
    교차흐름 필터를 포함하는 하우징으로서, 상기 교차흐름 필터는 상기 탄화수소 에멀젼을 탄화수소를 포함하는 투과액과 브라인 및 고형분을 포함하는 잔류물로 분리하는 하우징;
    상기 탄화수소 에멀젼 및 미세 고형분을 상기 하우징에 도입하는 하나 이상의 포트;
    상기 하우징으로부터 투과액을 배출하는 하나 이상의 포트; 및
    상기 하우징으로부터 잔류물을 배출하는 하나 이상의 포트를 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 래그층을 포함하는 상기 브라인으로부터 브라인을 분리하는 벌크 분리기, 상기 탈염기로부터 상기 벌크 분리기로 상기 래그층을 이송하는 하나 이상의 포트, 및 상기 벌크 분리기로부터 브라인을 배출하는 하나 이상의 포트를 더 포함하는 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 상기 래그층에 도입하는 하나 이상의 포트를 더 포함하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 래그층의 상기 추가적인 탄화수소, 항유화제, 역항유화제, 응결제 및 응집제 중 1종 이상을 혼합하는 혼합기를 더 포함하는 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 작업 탱크, 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 작업 탱크에 도입하는 하나 이상의 포트, 상기 탄화수소 에멀젼을 상기 작업 탱크로부터 상기 하우징으로 이송하는 하나 이상의 포트, 및 상기 하우징으로부터 상기 작업 탱크로 잔류물을 이송하는 하나 이상의 포트를 더 포함하는 시스템.
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