NL194782C - Flotatie-scheider voor twee niet-mengbare vloeistoffen. - Google Patents

Description

1 194782

Flotatiescheider voor twee niet-mengbare vloeistoffen

De uitvinding heeft betrekking op een flotatiescheider voor twee niet-mengbare vloeistoffen, voorzien van een gesloten tank, die in de doorstroomrichting achtereenvolgens een passieve ruimte, waarin een toevoer 5 voor te scheiden vloeistof uitmondt, actieve ruimten die elk met een flotatiegastoevoer zijn verbonden en een flotatieturbine bevatten, en een passieve ruimte die met een afvoer voor vloeistof verbonden is, omvat, alsmede afvoermiddelen voor schuim uit de actieve ruimten omvat.

Een dergelijke flotatiescheider is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.884.803 (zie figuur 3). Bij deze bekende flotatiescheider voor het verwijderen van olie uit met olie verontreinigd water door flotatie, 10 bevat de tank een aantal kamers met elk een flotatieturbine, voorzien van een rotor en een deze omgevende stator met geperforeerd scherm, van welke stator de binnenruimte met de gasruimte binnen de tank is verbonden. Het olieachtige flotatieschuim wordt uit elke kamer verwijderd via een overloop die aan de zijde van de kamer is aangebracht.

Op aardolievelden werkt de flotatiescheider met afdekking met gas en wordt contact met de buitenlucht 15 om veiligheidsredenen vermeden. Gezien de debiet-veranderingen op productievenen is het bij de bekende flotatiescheider mogelijk om het inwendige vloeistofniveau binnen aanvaardbare grenzen te houden en tevens om na te gaan, of een eventuele regeling op de juiste wijze plaatsvindt.

De uitvinding beoogt een flotatiescheider met een verbeterde opbrengst te verschaffen.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat de tank bestaat uit een gesloten cilinder 20 met horizontale as, waarbij de passieve ruimten elk een kalmeringszone vormen, en ten minste twee actieve ruimten gescheiden zijn door een gemeenschappelijke schuimafscheider met een afvoerschacht voor schuim, die een op en neer beweegbaar bovendeel met een overlooprand voor het vanuit de beide aangrenzende actieve ruimten naar de afvoerschacht toelaten van schuim en een vast benedendeel heeft, waarbij aan het beweegbare bovendeel ten minste een drijver zit en waarbij het beweegbare bovendeel 25 wanden heeft die een omgekeerde U vormen waar het vaste benedendeel in steekt, zodat tussen het beweegbare bovendeel en het vaste benedendeel een gasafdichting wordt gevormd, die in stand gehouden wordt door door de flotatieturbines geleverd gas.

Bij de flotatiescheider volgens de uitvinding is een fijne regeling van het vloeistofniveau niet vereist voor een goede werking omdat het op en neer beweegbare deel van de schuimafscheider door de drijver op het 30 juiste niveau wordt gehouden ten opzichte van de vloeistofspiegel. Bij de bekende scheider wordt er met het schuim meer water mee in de schuimafscheider afgevoerd wanneer de waterspiegel in de scheider stijgt. Dit effect wordt bij de scheider volgens de uitvinding door het op en neer beweegbare deel voorkomen, waardoor minder water verloren gaat via de schuimafscheider en de opbrengst van de scheider dus verbeterd wordt. In dit kader voorkomt de gasafdichting dat vloeistof tussen het beweegbare bovendeel en 35 het vaste benedendeel kan wegstromen.

Een bijzondere uitvoeringsvorm, die leidt tot een verdere verbetering van de opbrengst van de flotatiescheider, heeft het kenmerk, dat elke flotatieturbine bestaat uit een rotor met vlakke verticale schoepen en een kooivormige stator, die de rotor volledig omhult en bestaat uit radiale wanden met een rechthoekige doorsnede, die regelmatig langs de omtrek van de rotor en evenwijdig aan de symmetrie-as van de rotor 40 zijn geplaatst en welke schoepen op afstand van hun boveneinde met ten minste twee ringen, die in een vlak loodrecht op de symmetrie-as van de rotor zijn geplaatst, zijn verbonden, en waarbij de met de ringen verbonden radiale wanden aan hun boveneinde zijn met een bovenste ringvormige plaats, die aangebracht is aan het ondereinde van een gastoevoerbuis, die de as van de rotor omgeeft.

45 De uitvinding zal nader toegelicht worden in de hiernavolgende gedetailleerde beschrijving onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: figuur 1 een overzicht van de flotatiescheider met een circulatieschema van de stromen; figuur 2 een doorsnede van de flotatiescheider; figuur 3A een gedeeltelijke doorsnede van de flotatieturbine; 50 figuur 3B een onderaanzicht van de flotatieturbine; figuur 4 een zijaanzicht volgens de richting van de stromen van de zelfstabiliserende schuimafscheider; figuur 5 een bovenaanzicht volgens de richting van de stromen van de schuimafscheider en de scheidingsbarrières van de twee actieve afdelingen; figuur 6 een zijaanzicht volgens een as loodrecht op de verplaatsingsrichting van het medium bij de 55 schuimafscheiderrichting; figuur 7 een zijaanzicht van een variante uitvoeringsvorm van de flotatiescheider met een snelle scheider van het type van een apparaat voor coalescentie onder invloed van de zwaartekracht, en 194782 2 figuur 8 een zijaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de flotatiescheider met een snelle scheider van het type hydrocycloon toont.

De in de figuren 1 t/m 6 weergegeven flotatiescheider heeft een binnenruimte omsluitende cilindermantel 1, 5 die met zijn symmetrie-as horizontaal en evenwijdig aan de doorstroomrichting FF voor de te behandelen vloeistof, een olie in water emulsie is opgesteld. Deze mantel heeft twee bolle eindwanden 2 en 3. Het geheel rust op poten of onderstellen 4. Aan het ene uiteinde bevindt zich de toevoerbuis 5 voor het te behandelen water en aan het andere uiteinde de afvoerbuis 6 voor het behandelde water. De binnenruimte is onderverdeeld in verscheidene afdelingen, in het algemeen in een even aantal, die gescheiden zijn door 10 enkele of dubbele tussenwanden. In het hiernavolgende noemt men actieve ruimten, de afdelingen met een flotatieturbine, en passieve ruimten, de afdelingen die geen flotatieturbine bevatten. Afhankelijk van de moeilijkheden van de te behandelen emulsie kan de scheider twee, vier, zes of meer actieve ruimten bevatten, waarbij dit geheel de flotatiescheider vormt. De beschreven flotatiescheider heeft twee actieve ruimten.

15 Vanaf de toevoer voor het te behandelen water in de stromingsrichting bepaalt een eerste enkele tussenwand 7 een eerste ruimte 8 voor het kalmeren van de stroom. Deze eerste ruimte 8 vormt een eerste passieve ruimte. Vervolgens komt men achtereenvolgens in twee actieve ruimten 9 en 10, die onderling geschieden zijn door een dubbele tussenwand 29, 29bis en die stroomafwaarts begrensd worden door de enkele tussenwand 12.

20 In het centrum van elk van de actieve ruimten zijn als flotatieturbine rotor-statorcombinaties 13 en 14 aangebracht, waarvan de symmetrie-assen verticaal verlopen. Zoals te zien in de figuren 3A en 3B heeft de rotor vlakke radiale verticale schoepen 15, waarvan het aantal afhankelijk van de afmeting varieert. Het weergegeven voorbeeld bevat twaalf schoepen 15. Zoals te zien in figuur 3A omhult de stator de rotor volledig Deze stator heeft radiale wanden 16 met een rechthoekige doorsnede, die aan hun bovenste 25 uiteinde bevestigd zijn aan een bovenste plaat 17 en aan de kleine zijden van hun rechthoekige doorsnede bevestigd zijn aan de binnenomtrek van ten minste twee ringen 18 met een vierkante doorsnede, die op een regelmatige afstand over hun lengte zijn aangebracht. De stator is verlengd met een buis 19, die de aandrijfas van de rotor omgeeft en verbonden is met de bovenste plaat 17. Deze buis 19 is in het bovenste gedeelte voorzien van openingen 20 om de circulatie van het door de turbine aangezogen gas mogelijk te 30 maken. De twee ruimten 9, 10 zijn gescheiden door de twee tussenwanden 29, 29bis, waartussenin de schuimscheider zit. De schuimafscheider bestaat uit twee hoofddelen, een met de cilindermantel 1 verbonden vast deel en een beweeglijk deel. Het vaste deel bestaat uit twee tussenwanden 21, 22, die dwars op de circulatierichting van de vloeistof zijn geplaatst en onderling verbonden zijn door loodrecht op deze tussenwanden staande wanden 30 onder vorming van een met de mantel verbonden buis met een 35 rechthoekige doorsnede. De in de figuren 5 en 6 weergegeven tussenwanden 29, 29bis vormen aan weerszijden van de vaste buis 21, 22, 30 van de schuimafscheider de scheiding tussen de afdelingen 9 en 10. Zoals te zien in figuur 6 is de tussenwand 29bis zodanig in de binnenruimte geplaatst, dat deze zich boven het niveau van de vloeistof en het schuim uitstrekt en in het door de buitenwand van de cilinder en het vaste deel van de schuimafscheider begrensde onderste gedeelte een doorgang 49 openlaat. Daarente-40 gen sluit de tussenwand 29, die zich met betrekking tot de circulatierichting van de vloeistof aan de stroomopwaartse zijde van de tussenwand 29bis bevindt, de tussen het vaste deel van de schuimafscheider en de zijwand van de cilindermantel 1 in het onderste gedeelte beschikbare ruimte volledig af en laat ter hoogte van het oppervlak van de vloeistof een doorgang 50 open.

Zoals is te zien in figuur 5 gaat de uit de ruimte 9 komende en naar de ruimte 10 stromende vloeistof 45 boven de tussenwand 29 langs en onder de tussenwand 29bis door. Bovendien bevatten deze tussenwanden 29 en 29bis respectievelijk uitsnijdingen 290 en 290bis, die het beweeglijke deel van de schuimafscheider in staat stellen zich over het vaste deel te verplaatsen. Het beweeglijke deel van de schuimafscheider bestaat uit een stel wanden 280 t/m 285, die evenwijdig en aan weerszijden van de tussenwanden 21, 22, 30 zijn aangebracht en onderling aan hun bovenwanden verbonden zijn door een afsluitende bovenwand 50 286 onder vorming van een omsloten ruimte met een opening, die naar de bodem van de binnenruimte, waarin zich de vloeistof bevindt, is gericht. De bovenwand 286 is naar het gedeelte van de binnenruimte, waarin zich het gas bevindt, gericht. Zoals te zien in figuur 1 wordt het gas door de toevoerleiding B ingeleid en bevindt het zich boven het niveau van de vloeistof, die door de toevoerleiding A wordt ingeleid. De wanden 280, 281, 282, 283, 285 en de bovenwand 286 vormen het beweeglijke deel van de schuimafschei-55 der. Op de binnenwanden 280, 281 van het beweeglijke deel zitten drijvers 24 en 25, daar waar de binnenwanden steken in een schachtvormige van het vaste deel van de schuimafscheider deel uitmakende ruimte 26. Deze ruimte 26 staat door middel van de afvoeropening 27 in verbinding met de buitenzijde. De 3 194782 gasafdichting 28 wordt begrensd door het stel wanden 280 t/m 286. Zoals te zien in figuur 6 zijn de > tussenwanden 29, 29bis verbonden met de cilindermantel 1 en in het gedeelte beneden de uitsnijdingen 290, 290bis bevestigd aan de zijwanden 30 van de schachtvormige ruimte 26. Schotten 31 en 32, 31 bis en 32bis begrenzen zoals te zien in figuur 5 en figuur 6 de doorgangen van de stroom door de uitsnijdingen 5 290, 290bis, die plaats zouden vinden bij kortsluiting van de tussenwanden 29 en 29bis. Zoals te zien in figuur 6 bezitten de schotten 31 bis en 32bis een zodanige hoogte, dat ze boven het maximale niveau van de af te schuimen vloeistof kunnen reiken, terwijl de schotten 31 en 32 een zodanige afmeting bezitten, dat ze onder alle omstandigheden beneden het niveau van de af te schuimen vloeistof blijven.

Volgend op de met de bodem van de cilindermantel 1 verbonden tussenwand 12 en het einde van de 10 actieve ruimte 10 bepalend bevindt zich een tussenwand 33, van een sifon, welke wand aan de zijkant bevestigd is aan de cilindermantel 1 en een zodanige afmeting bezit, dat deze aan de onderzijde de doorgang van de vloeistof niet volledig afsluit en aan de bovenzijde het maximale niveau van de vloeistof overschrijdt. Deze tussenwand 33 begrensd met de tussenwand 12 een ruimte 45, die aan de onderzijde in verbinding staat met een ruimte 46, die begrensd wordt door de wand 33 en een begrenzing vormende 15 tussenwand 34 die in het onderste gedeelte en aan de zijkanten bevestigd is aan de cilindermantel 1 en een zodanige hoogte bezit, dat deze beneden het maximale niveau van de stroom blijft. Deze tussenwand 34 begrensd met de bodem 3 van de cilindermantel 1 en zijn zijwanden een passieve ruimte 35, die als buffer dient. Deze ruimte 35 staat in verbinding met de buitenzijde via leiding 6, waardoor het behandelde water wordt afgevoerd.

20 Wanneer de flotatiescheider onder gasoverdruk werkt, maakt een in figuur 1 weergegeven niveaudetector 36 het mogelijk om het vloeistofniveau in de ruimte 35 te controleren.

De werking van de flotatiescheider is als volgt; Het te behandelen water komt door leiding 5 in de kalmeringsruimte 8, waarin niet geëmulgeerde olie onder invloed van de zwaartekracht boven komt drijven en waarin ontgassing van de stroom kan plaatsvinden. De opgehoopte olie stroomt over de tussenwand 7, 25 doch het grootste gedeelte van ede stroom gaat onder deze tussenwand 7 door. De stroom komt in de ruimte 9, en wordt daarin onderworpen aan flotatie met behulp van lucht, die ingeleid wordt door de rotor-stator combinatie 13, 14. De kooivormige stator stelt de lucht of het flotatiegas, dat door leiding B en opening 20 in de inwendige ruimte van de stator is geleid, in staat om daaruit te ontsnappen. De rotatie-snelheid van de rotor veroorzaakt een wervelend effect, dat de aanzuiging bevordert van de lucht of het 30 gas, dat op de stator wordt geworpen en een wolk van belletjes in de vloeistofstroom van de flotatiescheider vormt.

Door de toepassing van radiale wanden met een rechthoekige doorsnede, die aan de kleine zijde van de rechthoekige doorsnede verbonden zijn met ringen, wordt de wervelende beweging aan het oppervlak van het water onderdrukt.

35 Door middel van deze flotatieturbines deelt men aan de stroom een zodanige energie mede, dat de olie de neiging bezit om zich aan de lucht- of gasbelletjes te hechten en in de vorm van schuim naar het oppervlak stijgt. Het schuim op het oppervlak van de ruimten 9 en 10 wordt via de overlooprand 23 van het beweeglijke deel van de schuimafscheider verwijderd, terwijl de van een gedeelte van de olie bevrijde waterfase over de tussenwand 29 en vervolgens onder de tussenwand 29bis doorstroomt en in de tweede 40 flotatieruimte 10 komt, waarin hetzelfde verschijnsel zich voordoet. De rotatierichting van de turbines van de ruimte 9 en 10 wordt zodanig gekozen, dat deze tegen de richting van de klok is om het drijvende schuim een beweging te geven, die het naar de schuimafscheider doet stromen. Het in de ruimte 10 gevormde schuim wordt verwijderd via de overlooprand 23bis, terwijl het water over de tussenwand 12 en vervolgens onder de tussenwand 33 door stroomt alvorens over de overlaat 34 te stromen en zich in de ruimte 35 te 45 verzamelen. Wanneer de flotatie-inrichting bij atmosferische druk werkt, stroomt het water op natuurlijke wijze onder invloed van de zwaartekracht door de leiding 6. Wanneer de flotatie-inrichting onder gasoverdruk werkt, zorgt de niveaudetector 36 door aansturing van de in figuur 1 weergegeven en in de leiding 6 aangebrachte afsluiter 41 dat het niveau vrijwel constant gehouden worden in de ruimte 35, die dan de rol van waterslot speelt.

50 Wanneer de flotatiescheider in bedrijf wordt genomen moet ervoor gezorgd worden dat de ruimten 9, 10 en 26 bijvoorbeeld door middel van doorspoelkleppen (niet weergegeven) in verbinding gebracht worden. Naarmate het niveau stijgt, wordt een hoeveelheid lucht door eenvoudige klokwerking in de zone 28 opgesloten. Tijdens de werking wordt het luchtvolume gehandhaafd dankzij de door de flotatiewerking in de vloeistof aanwezige hoeveelheid lucht. Deze lucht zal opgesloten worden tussen respectievelijk de 55 tussenwanden 283 en 21 en de tussenwanden 282 en 22. Wanneer het schuim door de leiding 27 wordt afgevoerd, daalt het niveau van de vloeistof in de ruimte 26 en volgt het beweeglijke deel dit niveau door middel van de drijvers 24 en 25 tot het op het oppervlak van de ruimten 9 en 10 drijvende schuim over de

Claims (2)

194782 4 overloopranden 23 en 23bis stroomt. Wanneer de mate van afschuiming gelijk is aan de mate van verwijdering, bevindt het beweeglijke deel zich dan in evenwicht. Opgemerkt wordt, dat de vloeistof ten gevolge van de gasafdichting niet tussen de vaste wanden en het beweeglijke deel kan stromen, aangezien de hoogten, waarmee de tussenwanden, die het beweeglijke deel vormen, en de vaste tussenwanden 5 bedekt zijn, zodanig zijn, dat de gasafdichting niet teniet gedaan wordt onder de veranderende omstandigheden van het beweeglijke deel. Bovendien wordt opgemerkt, dat de werking van de inrichting niet afhankelijk is van de mate van verwijdering van het behandelde water. Het door de leiding 27 door middel van de zwaartekracht of door verpompen met behulp van de pomp 47 van figuur 1 afgevoerde schuim kan teruggeleid worden naar een primaire scheider, om daarin gedehydra-10 teerd te worden. Wanneer men niet beschikt over een primaire scheider of wanneer de beschikbare plaats beperkt is, is gebruik te maken van één van de twee in de figuren 7 en 8 weergegeven variante uitvoeringsvormen. In figuur 7 wordt door de pomp 47 het schuim door een leiding 37 en 40 naar een scheider voor coalescentie onder invloed van de zwaartekracht met snelle doorvoer geleid, die bestaat uit een invoer-15 ruimte 42 om de scheiding van het schuim mogelijk te maken. Dit door leiding 40 op een lager niveau dan het niveau van de toevoer van het te behandelen water ingeleide en door ruimte 42 heen gestroomde schuim wordt gewonnen met behulp van een selectief systeem, zoals bijvoorbeeld een oleofiele trommel 45, die door een leiding 44 in verbinding staat met de buitenzijde. Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt door de pomp 47 het schuim naar de toevoer 38 van een in 20 figuur 8 weergegeven hydrocycloon geleid. Deze toevoer 38 bevindt zich op een hoger niveau dan de toevoer van het te behandelen water. De hydrocycloon leidt de olie door de leiding 39 op een hoger niveau dan de toevoerleiding van het te behandelen water in de eerste ruimte en het uit het schuim verwijderde water door een leiding 40 in het onderste gedeelte van die ruimte. De op het oppervlak van de eerste ruimte drijvende olie is derhalve ofwel afkomstig van de directe stroom (niet in het water geëmulgeerde olie) ofwel 25 afkomstig van het schuim, dat de scheiding en de behandeling door middel van de hydrocycloon heeft ondergaan. Deze olie wordt dan gewonnen door een selectief systeem, bijvoorbeeld een oleofiele trommel 43, die door een leiding 44 in verbinding staat met de buitenzijde. Men verkrijgt aldus bij de afvoer van de leiding 44 een uit de flotatieafscheider afgevoerde en vrijwel geen water bevattende olie. 30

1. Flotatiescheider voor twee niet-mengbare vloeistoffen voorzien van een gesloten tank, die in de doorstroomrichting achtereenvolgens een passieve ruimte, waarin een toevoer voor te scheiden vloeistof 35 actieve ruimten die elk met een flotatiegastoevoer zijn verbonden en uitmondt, een flotatieturbine bevatten, en een passieve ruimte die met een afvoer voor vloeistof verbonden is, omvat, alsmede afvoermiddelen voor schuim uit de actieve ruimten omvat, met het kenmerk, dat de tank bestaat uit een gesloten cilinder (1) met horizontale as, waarbij de passieve ruimten elk een kalmeringszone vormen, en ten minste twee actieve ruimten (9, 10) gescheiden zijn door een gemeenschappelijke schuimafscheider met een afvoerschacht voor 40 schuim, die een open veer beweegbaar bovendeel (280 t/m 286) met een overlooprand (23, 23bis) voor het vanuit de beide aangrenzende actieve ruimten (9,10) naar de afvoerschacht toelaten van schuim en een vast benedendeel (21, 22, 30) heeft, waarbij aan het beweegbare bovendeel ten minste een drijver (24, 25) zit en waarbij het beweegbare bovendeel wanden (280 t/m 286) heeft die een omgekeerde U vormen waar het vaste benedendeel in steekt, zodat tussen het beweegbare bovendeel en het vaste benedendeel een 45 gasafdichting wordt gevormd, die in stand gehouden wordt door door de flotatieturbines (13, 14) geleverd gas.

2. Flotatiescheider volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke flotatieturbine (13, 14) bestaat uit een rotor (13) met vlakke verticale schoepen (15) en een kooivormige stator (14), die de rotor (13) volledig omhult en bestaat uit radiale wanden (16) met een rechthoekige doorsnede, die regelmatig langs de omtrek 50 van de rotor (13) en evenwijdig aan de symmetrie-as van de rotor (13) zijn geplaatst en welke radiale wanden (16) op afstand van hun boveneinde met ten minste twee ringen (18), die in een vlak loodrecht op de symmetrie-as van de rotor (13) zijn geplaatst, zijn verbonden, en waarbij de met de ringen (18) 5 194782 verbonden radiale wanden (16) aan hun boveneinden verbonden zijn met een bovenste ringvormige plaat (17), die aangebracht is aan het ondereinde van een gastoevoerbuis (19), die de as (150) van de rotor (13) omgeeft. Hierbij 6 bladen tekening