NL2002494C2

NL2002494C2 - Inrichting voor het in fracties separeren van een stromend vloeistofmengsel, doorstroomtank en werkwijze ter vervaardiging van een platen-inrichting.

Info

Publication number: NL2002494C2
Application number: NL2002494A
Authority: NL
Inventors: Robert Schook
Original assignee: Advanced Tail End Oil Company N V
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-05
Also published as: EP2393567A1; WO2010090520A1; US20120103896A1; BRPI1005410A2; CA2751055C; US9067153B2; MY158916A; EP2393567B1; CA2751055A1; BRPI1005410B1

Description

Inrichting voor het in fracties separeren van een stromend vloeistofmengsel, doorstroomtank en werkwijze ter vervaardiging van een platen-inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het separeren van een stromend 5 vloeistofmengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid omvattende: meerdere in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde platen, en een de platen ten minste in hoofdzaak omgrijpend gestel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een doorstroomtank voorzien van een dergelijke platen-inrichting en een werkwijze voor het vervaardigen van een platen-inrichting.

10

Het door middel van bezinken scheiden van fracties vraagt tijd cn maakt het bij het verwerken van grotere volumes mediummengsel noodzakelijk gebruik te maken van volumineuze reservoirs hetgeen ondermeer kostbaar is. Tn het bijzonder, maar niet exclusief, bij de scheiding van water en olie in de oliewinning en olie verw erkende 15 industrie wordt daarbij gebruik gemaakt van doorstroomtanks. Dit zijn zogenoemde zwaartekracht- of gravitatieseparatoren die gebruik maken van het verschil in soortelijk gewicht van tussen de te separeren fracties (bijvoorbeeld in water gedispergeerde oliedeeltjes). Het scheidingsrendement van een gravitatieseparator wordt in belangrijke mate bepaald door het scheidingsoppervlak (F) en de doorzet (Q). Deeltjes met een 20 stijgsnclhcid groter of gelijk aan dc oppcrvlaktcbclasting (Q/F) kunnen volledig worden afgescheiden. Een gravitatieseparator is bedoeld om drijflagen te vormen. De aldus in de separator gevormde drijflaag kan vervolgens worden verwijderd, bijvoorbeeld met behulp van een zogeheten “skimmer” of een overstort. Om nu het rendement van een doorstroomtank te vergroten bestaan er reeds doorstroomtanks waarin gebruik wordt 25 gemaakt van één of meerdere platenpakketten waartussen de te separeren facties stromen. Het voordeel van het toepassen van een platenpakket is dat hierdoor een efficiëntere scheiding wordt verkregen door vergroting van het scheidingsoppervlak (F) dan wanneer een platenpakket ontbreekt. Het gevolg van de aanwezigheid van een platenpakket ten opzichte van het ontbreken daarvan is dat de vloeistof een kortere 30 periode in de doorstroomtank hoeft te verblijven om toch een gewenst scheidingsresultaat te bereiken. Bijkomend voordeel is dientengevolge ook dat de doorstroomtank relatief compact kan worden uilgevoerd.

2

Nadeel van de bestaande doorstroomtanks voorzien van één of meerdere de separatie versnellende platenpakketten is dat de platenpakketten relatief kostbaar zijn, volumineus zijn en het nuttig doorstroomoppervlak ervan beperkt is.

5 De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een inrichting voor het separeren van een stromend vloeistofmengsel van het in aanhef genoemde type dal onder handhaving van de voordelen van de stand der techniek goedkoper is te vervaardigen en bedrijven. De uitvinding heeft tevens tot doel een doorstroomtank te verschaffen voorzien van een dergelijke platen-inrichting, alsook een werkwijze te 10 verschaffen ter vervaardiging van zo een platen-inrichting.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting voor het separeren van een stromend vloeistofmengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid omvattende: meerdere in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde platen, en een de 15 platen ten minste in hoofdzaak omgrijpend gestel, waarbij de in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde platen zijn voorzien van koppel-openingen, door welke koppel-openingen ten minste één langgerekt koppelorgaan is gestoken dat in een richting loodrecht op de axiaal van het langgerekt koppelorgaan op tussen de platen gelegen posities een asymmetrische dwarsdoorsnede heeft. De platen zijn bij voorkeur vlakke 20 platen. De bijzondere maatregelen van de inrichting overeenkomstig de onderhavige uitvinding vergemakkelijken het vervaardigen van een platen-inrichting (ook wel aangeduid als een “platenpakkef’) aanzienlijk. Dit heeft uiteraard een direct voordelig effect op de prijs waartegen een platenpakket kan worden vervaardigd. Een ander voordeel van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is dat deze zo uitgevoerd 25 kunnen worden dat het nuttig doorstroomoppervlak ervan veel voordeliger is dan dat bij de inrichtingen volgens de stand der techniek.

Aanvullend wordt opgemerkt dat onder het scheiden van de fracties wordt verstaan het ten minste gedeeltelijk scheiden van twee fracties zodanig dat er een significant verschil 30 in de gemiddelde massadichtheid van de twee fracties ontstaat; een volledige (100%) scheiding zal moeilijk of niet realiseerbaar zijn. Het betreft een scheiding die de gebruiksmogelijkheden van ten minste één van de fracties vergroot ten opzichte van het mengsel. Deze bruikbare (“gereinigde”) fractie kan ook na het separeren nog steeds een deel van een overige ongewenste fractie bezitten (“vervuild zijn met een overige 3 fractie”) maar deze overige fractie is significant kleiner dan de aanwezigheid van deze ongewenste fractie in het oorspronkelijke mengsel. Met een eventuele opvolgende bewerking van een gesepareerde fractie kan een nog hoger scheidingsrendement worden verkregen.

5

Door de speciale vormgeving van de openingen in de platen en de op vorm van de openingen afgestemde vormgeving van het langgerekt koppelorgaan kan het langgerekt koppelorgaan eenvoudig door de openingen worden gestoken om vervolgens het langgerekt koppelorgaan een slag te draaien en zo de afstand tussen de platen op zeer 10 eenvoudige wijze gefixeerd te bepalen. Niet alleen is dit een uitvoering van een platcnpakkct die snel is te assembleren, tevens maakt dit dat de gewenste onderlinge afstanden tussen de platen onjuist wordt ingesteld onmogelijk. Het betreft dus een “fooi proof’ systeem waarvoor ook het vakmanschap van de assembleur niet of in ieder geval minder relevant is ten opzichte van de traditionele ambachtelijke wijze waarop 15 platenpakketten tot op heden werden geassembleerd. Dit voordeel kan nog verder worden vergroot indien het langgerekt koppelorgaan is voorzien van “zoekranden” waardoor bij het roteren van het langgerekt koppelorgaan in een toestand waarbij dit door de openingen van een aantal platen is gestoken de platen op een onderling gewenste toestand worden gebracht wanneer zij zich niet reeds op de gewenste 20 onderlinge afstand bevonden. Dcrgclijkc zoekranden (een in axiale richting geleidelijk alnemende doorsnede van het langgerekt koppelorgaan naar de verdiept gelegen locaties waarin de platen worden gehouden) vergemakkelijken de montage en voorkomen dat de assemblage op onjuiste wijze plaatsvindt.

25 Voor een goede montage is het verder wenselijk dat de in een platen-inrichting loodrecht op de axiaal van het langgerekt koppelorgaan asymmetrische dwarsdoorsnede van het langgerekt koppelorgaan op een tussen de platen gelegen positie een doorsnede heeft die afwijkt van een cirkel-symmetrische doorsnede. Door deze maatregel zal het roteren van het langgerekt koppelorgaan ertoe kunnen leiden (onder voorwaarde dat de 30 vorm van de openingen hierop is afgestemd) dat het langgerekt koppelorgaan in de verdraaide positie niet meer door de openingen in de platen kan worden gevoerd; aldus is er een solide koppeling gerealiseerd. Voor een goede werking is het verder wenselijk dat een koppelopening in een plaat asymmetrisch is gevormd. De vorm van de openingen dient te worden afgestemd op de vormgeving van het langgerekt 4 koppelorgaan; in een bepaalde rotatiestand dient het langgerekt koppelorgaan door de openingen gestoken te kunnen worden en in een andere (verdraaide) rotatiestand dient het langgerekt koppelorgaan in axiale richting niet meer of nauwelijks verplaatsbaar te zijn door de opening.

5

In een andere voordelige uitvoeringsvariant van de platen-inrichting zijn de langszijden van de platen voorzien van uitkragende nokken waarmee zij in daartoe in het gestel aangebrachte openingen plaatsbaar zijn. Aldus kunnen de platen op een eenvoudige wijze in gesteldelen worden gestoken; ook deze maatregel vereenvoudigt de montage en 10 verkleint de kans op onjuistew assemblage. Opgemerkt wordt dat het tevens voordelig is het gestel uit te voeren met behulp van proficldclcn, welke proficldclcn de ribben bepalen van een in hoofdzaak blokvormige structuur. Een bijkomend voordeel van een dergelijk gestel is dat het nuttig frontoppervlak van de platen-inrichting met wel 10 -20% kan worden vergroot ten opzichte van de traditionele platen-inrichting. Omdat de 15 onderlinge fixatie van de platen wordt verzorgd door de langgerekt koppelorganen en de bevestiging van de platen aan het gestel eenvoudig kan worden gerealiseerd met de nok/uitsparing constructie zoals beschreven kunnen de profteldelen aan de kopse zijden van de platen-inrichting relatief dun worden uitgevoerd, zodanig dat zij de doorstroming slechts in zeer geringe mate belemmeren.

20

In een andere voorkeursvariant van de platen-inrichting sluiten de platen een hoek van 30 - 60° in met de langszijden van de door de ribben van het gestel bepaalde in hoofdzaak blokvormige structuur. Onder een dergelijke scheefstand zal een drijvende (bovenste) fractie zijdelings en opwaarts afgevoerd kunnen worden hetgeen het 25 verzamelen van de gesepareerde fracties vereenvoudigt. Voor de toevoer van het te separeren medium sluit wenselijk op een eerste kopse zijde van het gestel een toevoer voor het te separeren vloeistofmengsel aan, terwijl voor de afvoer van de gesepareerde fracties op een tweede kopse zijde afvoermiddelen aansluiten voor het gescheiden afvoeren van ten minste twee gesepareerde vloeistoffracties.

30

Bij voorkeur is de platen-inrichting tevens voorzien van middelen waardoor de scheiding van de verschillende vloeistof-fracties vereenvoudigt. Hierbij valt te denken aan de temperatuur van het te separeren vloeistofmengsel beïnvloedende middelen.

5

Echter ook elektrostatische of andere (chemische) beïnvloeding van het vloeistofmengsel kan in bepaalde situatie voordeel bieden.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een doorstroomtank, ook wel aangeduid als 5 een “(scheidings-) drukvat”, voorzien van een toevoer voor het te separeren vloeistofmengsel en voorzien van ten minste twee gescheiden afvoeren voor de afvoer van twee gesepareerde vloeistofffacties, waarbij de doorstroomtank tevens ten minste één platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies omvat. In de praktijk worden er veelal meerdere platen-inrichtingen in een enkele doorstroomtank geplaatst.

10

De onderhavige uitvinding verschaft bovendien een werkwijze voor het vervaardigen van een platen-inrichting voor het separeren van een stromend vloeistofmengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de bewerkingsstappen: A) het in een in hoofdzaak onderling 15 parallele oriëntatie brengen van meerdere platen; B) het door de daartoe in de platen aangebrachte openingen steken van ten minste één langgerekt koppelorgaan; C) het zodanig roteren van het door de openingen in de platen gestoken langgerekt koppelorgaan dat de platen door het langgerekt koppelorgaan op een vaste onderlinge afstand worden gehouden. Daarbij kan tijdens bewerkingsstap A) ten minste een deel 20 van de platen ten minste gedeeltelijk in het gestel worden geplaatst, bijvoorbeeld doordat de platen met aan de langszijden van de platen uitkragende nokken in daartoe in het gestel aangebrachte uitsparingen worden geplaatst. Deze werkwijze verschaft de voordelen die reeds voorgaand zijn beschreven naar aanleiding van de platen-inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De assemblage is uiterst eenvoudig, behoeft 25 daardoor weinig vakmanschap, kan op willekeurige locatie geschieden en draagt er zorg voor dat de assemblage op foutloze wijze en nauwkeurig geschiedt. Om te voorkomen dat de platen-inrichting loskomt is het wenselijk dat na het volgens bewerkingsstap C) roteren van het langgerekt koppelorgaan het koppelorgaan zodanig wordt geborgd, bijvoorbeeld door vastlassen, dat het hoegenaamd niet meer roteerbaar is.

30

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergeven niet-limilatieve uilvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 6 figuur 1 een zijaanzicht op een plateninrichting overeenkomstig de onderhavige uitvinding; figuur 2 een vooraanzicht op een platen-inrichting getoond in figuur 1; figuur 3 een bovenaanzicht op een deel van een individuele plaat zoals 5 onderdeel van de platen-inrichting getoond in de voorgaande figuren; figuur 4 bovenaanzicht op een langgerekt koppelorgaan zoals onderdeel van de platen-inrichting getoond in de figuren 1 en 2; figuur 5 een detailaanzicht op een deel van de frontale zijde van de plateninrichting getoond in de figuren 1 en 2; en 10 figuur 6 een perspectivisch aanzicht op een deel van de platen-inrichting getoond in dc figuren 1 cn 2.

Figuur 1 toont een zijaanzicht op een platen-inrichting 1. Hierbij wordt een pakket evenwijdig opgestelde platen 2 omgeven door een gestel 3. Van dit gestel 3 zijn in deze 15 figuur langsprofielen 4 zichtbaar die onderling verbonden zijn door dwarsverbindingen 5. In de dwarsverbindingen 5 zijn uitsparingen 6 aangebracht die samenwerken met, in deze figuur moeilijk zichtbare lippen (zie daartoe figuren 3-5) die deel uitmaken van de platen 2. De lengte van de platen-inrichting 1 is typisch 0,5 - 2 m.

20 Figuur 2 toont in vooraanzicht dc platen-inrichting 1 van figuur 1. Hierin zijn opnieuw de dwarsverbindingen 5 zichtbaar die zoals getoond op hoekpunten 7 star met elkaar zijn verbonden. Zeer relevant is ook een langgerekt koppelorgaan 8 dat in deze figuur zichtbaar is. Dit langgerekt koppelorgaan 8 is door daartoe in de platen 2 uitgespaarde openingen 9 gestoken en vervolgens verdraaid zodanig dat de getoonde onderlinge 25 afstand tussen de platen 2, typisch 5-20 mm, door het langgerekt koppelorgaan 8 wordt gefixeerd.

Figuur 3 toont een bovenaanzicht op een deel van een individuele plaat 2 waarbij duidelijk de aan de langszijden uitkragende lippen 10 zichtbaar zijn die samenwerken 30 met de uitsparingen 6 in de dwarsverbindinghen zoals getoond in figuur 1. Tevens zijn de openingen 9 in meer detail getoond dan in figuur 2. De slotvormige openingen 9 zijn ingericht voor het doorlaten van een langgerekt koppelorgaan 8. Dit langgerekt koppelorgaan 8 is deels in bovenaanzicht getoond in figuur 4 en is in dit geval vervaardigd (gesneden) uit een plaatmateriaal; het betreft dus een vlak element. De 7 maximale breedte (B) van het langgerekt koppelorgaan 8 is kleiner dan de maximale hoogte (Sh) van de slotvormige openingen 9 (zie figuur 3). Aldus kan het vertande langgerekt koppelorgaan 8 door de slotvormige openingen 9 worden gestoken om vervolgens over 90° te worden verdraaid. De minimale afstand (M) tussen de tanden 5 van het langgerekt koppelorgaan 8 is fractioneel kleiner (of gelijk aan) de breedte (Sb) van de slotvormige openingen 9 daar waar het langgerekt koppelorgaan 8 aangrijpt. Aldus dwingt het langgerekt koppelorgaan 8 de platen 2 op een gewenste onderlinge afstand. Kleine onnauwkeurigheden bij de onderlinge positionering van de platen 2 zullen bij het roteren van het langgerekt koppelorgaan 8 door de schuine tandzijden 12 10 worden gecorrigeerd. Opgemerkt wordt dat de slotvormige openingen 9 ook in een verdraaide oriëntatie kunnen worden aangebracht in de plaat 2. Ten aanzien van het vertande langgerekt koppelorgaan 8 kan er ook worden gevarieerd in de vormgeving; zo is het bijvoorbeeld denkbaar de vertanding vloeiend uit te voeren.

15 Figuur 5 toont een detailaanzicht op een deel van de frontale zijde van de plateninrichting 1. Duidelijk zichtbaar is hier dat het vertande langgerekt koppelorgaan 8 door de slotvormige openingen 9 is gestoken en vervolgens een kwartslag is gedraaid. Ook is duidelijk zichtbaar dat uitkragende lippen 10 van de platen 2 in daartoe in de dwarsverbindingen 5 aangebrachte uitsparingen 6 zijn geplaatst.

20

Figuur 6 ten slotte toont een perspectivisch aanzicht op een deel van de platen-inrichting 1 zoals reeds voorgaand getoond. Additioneel is in deze figuur goed zichtbaar dat het vertande langgerekt koppelorgaan 8 door middel van een lasverbinding 13 is gefixeerd ten opzichte van het gestel 3. Een typische stroomsnelheid van het mengsel is 0,03 -25 0,15 meter/seconde, meer in het bijzonder 0,07 m/s. Omdat de platen-inrichting slechts naar behoren functioneert bij een laminaire stroming van het vloeistofmengsel is het Reynolds getal typisch kleiner dan 2300.

Claims

1. Inrichting voor het separeren van een stromend vloeistofmengsel in ten minste twee fracties met afwijkende massadichtheid omvattende: 5. meerdere in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde platen, en - een de platen ten minste in hoofdzaak omgrijpend gestel, met het kenmerk dat de in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde platen zijn voorzien van koppel-openingen, door welke koppel-openingen ten minste één langgerekt koppelorgaan is gestoken dat in een richting loodrecht op de axiaal van het 10 langgerekt koppelorgaan op tussen de platen gelegen posities een asymmetrische dwarsdoorsnede heeft.

2. Platen-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de in een plateninrichting loodrecht op de axiaal van het langgerekt koppelorgaan asymmetrische 15 dwarsdoorsnede van het langgerekt koppelorgaan op een tussen de platen gelegen positie een doorsnede heeft die afwijkt van een cirkel-symmetrische doorsnede.

3. Platen-inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat een koppelopening in een plaat asymmetrische is gevormd. 20

4. Platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de langszijden van de platen zijn voorzien van uitkragende nokken waarmee zij in daartoe in gestel aangebrachte openingen zijn geplaatst.

5. Platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het gestel wordt gevormd door profieldelen die de ribben bepalen van een in hoofdzaak blokvormige structuur,

6. Platen-inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de platen een hoek 30 van 30 - 60° insluiten met de langszijden van de door de ribben van het gestel bepaalde in hoofdzaak blokvormige structuur.

7, Platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat op een eerste kopse zijde van het gestel een toevoer voor het te separeren vloeistofmengsel aansluit.

8. Platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat op een tweede kopse zijde afvoermiddelen aansluiten voor het gescheiden afvoeren van ten minste twee gesepareerde vloeistoffracties.

9. Platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat 10 platen-inrichting tevens is voorzien van middelen voor vereenvoudigen van het scheiden van de te separeren vlocistof-fractics.

10. Doorstroomtank voorzien van een toevoer voor het te separeren vloeistofmengsel aansluit en ten minste twee gescheiden afvoeren voor de afvoer van 15 twee gesepareerde vloeistoffracties, waarbij de doorstroomtank tevens ten minste één platen-inrichting volgens een der voorgaande conclusies omvat.

11. Werkwijze voor het vervaardigen van een platen-inrichting voor het separeren van een stromend vloeistofmengsel in ten minste twee fracties met afwijkende 20 massadichthcid volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de bewerkingsstappen: A) het in een in hoofdzaak parallel aan elkaar opgestelde oriëntatie brengen van meerdere platen;

25 B) het door de daartoe in de platen aangebrachte openingen steken van ten minste één langgerekt koppelorgaan; C) het zodanig roteren van het door de openingen in de platen gestoken langgerekt koppelorgaan dat de platen door het langgerekt koppelorgaan op een vaste onderlinge afstand worden gehouden. 30

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk dat tijdens bewerkingsstap A) ten minste een deel van de platen ten minste gedeeltelijk in het gestel worden geplaatst.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de platen door middel van aan de langszij den van de platen uitkragende nokken in daartoe in het gestel aangebrachte uitsparingen worden geplaatst.

14. Werkwijze volgens conclusies een der conclusies 11-13, met het kenmerk dat na het volgens bewerkingsstap C) roteren van het langgerekt koppelorgaan het koppelorgaan zodanig wordt geborgd dat het hoegenaamd niet meer roteerbaar is.