NL8502005A

NL8502005A - Inrichting voor het behandelen van vloeistoffen.

Info

Publication number: NL8502005A
Application number: NL8502005A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1984-07-12
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1986-02-03
Also published as: DK161671B; GB2161395B; DK314185A; DE3524640C2; DK161671C; NO162843B; GB8417783D0; CA1252054A; US4640781A; DE3524640A1; GB2161395A; DK314185D0; NO852769L; GB8517453D0; NO162843C

Description

- 1 -

K 6227 NET

INRICHTING VOOR HET BEHANDELEN VAN VLOEISTOFFEN

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het behandelen van vloeistoffen, zoals het coalesceren van vloeistofdruppeltjes die gedispergeerd zijn in een emulsie. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een zogenaamde 5 vezelbedcoalescentieinrichting, welke een permeabel bed van vezels bevat.

Vezelbedcoalescentieinrichtingen worden gewoonlijk gebruikt in de olie- en gasindustrie voor het coalesceren van oliedruppeltjes die gedispergeerd zijn in een IQ olie-in-wateremulsie. Een vezelbedcoalescentieinrichting welke thans voor dit doel wordt gebruikt is.beschreven in het Britse octrooischrift No. 2.018.610. De bekende inrichting omvat een vezellaag welke onder druk wordt gehouden tussen een paar geperforeerde platen. De platen zijn op verstelbare afstand 15 , ten opzichte van elkaar en zijwaarts ten opzichte van de stromingsweg van de te behandelen vloeistof opgesteld, waardoor een vezelbed met een regelbare dichtheid en permeabiliteit wordt gevormd. Ofschoon de werking van de bekende vezelbedcoalescentieinrichtingen bevredigend is, bleek 20 dat er meerdere zones waren met een hoge potentiële schuifspanning, waar herdispergering van gecoalesceerde druppeltjes kon plaats vinden. Een dergelijke zone komt voor in het gebied van de stroomafwaarts aangebrachte plaat waar de in het vezelbed gecoalesceerde druppeltjes met een relatief 25 hoge snelheid door de perforaties in de plaat stromen. Een ander probleem dat zich bij de bekende inrichting voordoet is, dat de vezellaag regelmatig dient te worden gereinigd omdat tijdens bedrijf vaste verontreinigingen die in de vloeistof aanwezig zijn zich in de nauwe vloeistofkanalen tussen de % ΐ - 2 - vezels kunnen ophopen, waardoor het vezelbed verstopt raakt en het coalescentievermogen wordt verminderd.

De uitvinding beoogt nu een inrichting te verschaffen welke minder regelmatige reiniging van de vezels vereist dan 5 de bekende inrichting. De uitvinding beoogt bovendien een inrichting te verschaffen waarin het voorkomen van zones met een hoge schuifspanning nabij het stroomafwaarts gelegen uiteinde van het vezelbed wordt vermeden.

Volgens de uitvinding worden deze doelstellingen bereikt jQ door een vezelbedcoalescentieinrichting omvattende een huis dat een fluïdumdoorgang vormt tussen een fluidumtoevoer en een fluïdumafvoer, en een in het huis gerangschikte bundel vezels, welk huis een halsdeel omvat dat verbonden is met de fluïdumtoevoer en een ander deel met een grotere wijdte dan 15 die van het halsdeel welk deel verbonden is met de fluïdumafvoer, waarbij de vezelbundel ten opzichte van het huis verplaatsbaar is van een positie waarbij ten minste een deel van de vezelbundel samengedrukt wordt tussen de wanden van het halsdeel naar genoemd ander deel, en omgekeerd.

20 De uitvinding kan op een aantal wijzen in praktijk worden gebracht, maar thans zal bij wijze van voorbeeld een specifieke uitvoeringsvorm worden beschreven aan de hand van de bijbehorende tekening, waarin een langsdoorsnede van een inrichting volgens de uitvinding is getoond.

25 De in de tekening getoonde inrichting omvat een huis 1 dat een fluïdumdoorgang vormt tussen een fluïdumtoevoerpijp 2 en een paar fluïdumafvoerpijpen 3 en 4, en een vezelbundel 5 welke beweegbaar in het huis is opgesteld door middel van een ondersteuning 16.

30 Het huis 1 omvat een buisvormig halsdeel IA en een afgeknot-kegelvormig deel 1B met een grotere wijdte dan die van het halsdeel IA. De huisdelen IA en 1B hebben een gemeenschappelijke centrale as I, welke bij voorkeur in een nagenoeg verticale richting loopt. Het halsdeel IA komt uit in 35 het afgeknot-kegelvormige deel 1B waardoor een fluïdumdoorgang wordt gevormd met een in stroomafwaartse richting geleidelijk Λ. ** Λ ' t · Λ ' ’ ‘ ^ ·

** Λ* * j _ J

- 3 - toenemende diameter. Het huis X omvat verder een ondereinddeksel 1C dat vast bevestigd is aan het ondereind van het halsdeel IA, en een koepelvormig boveneinddeksel 1D dat vast bevestigd is aan de bovenzijde van het 5 afgeknot-kegelvormige deel 1B.

De fluïdumtoevoerpijp 2 komt uit in het inwendige van het huis 1 via een inlaatopening 8 in het ondereinddeksel, terwijl de fluïdumafvoerpijpen 3 en 4 in verbinding staan met het inwendige van het huis via respectievelijk een eerste en een tweede afvoeropening 9 en 10 in het boveneinddeksel 1D. De eerste afvoeropening 9 is aangebracht nabij de bovenzijde van het deksel 1D en is bestemd om te worden gebruikt voor het afvoeren van de gecoalesceerde druppeltjes. De tweede afvoeropening 10 bevindt zich op een lager niveau dan de eerste afvoeropening 9 en is bestemd voor het afvoeren van de dragervloeistof. De tweede afvoeropening 10 is voorzien van een trogvormige instroomkamer 11 ten einde te voorkomen dat gecoalesceerde druppeltjes in de fluidumafvoerpijp 4 stromen.

Het is waargenomen dat de inrichting in de getoonde 20 positie geschikt is voor het scheiden van gecoalesceerde .

druppeltjes die een lager soortelijk gewicht hebben dan de dragervloeistof, zoals het geval is in een olie-in-water emulsie. Het zal duidelijk zijn dat wanneer het soortelijk gewicht van de te coalesceren vloeistofdruppeltjes hoger is 25 dan dat van de dragervloeistof, de inrichting ondersteboven dient te worden geplaatst.

De vezels 5 zijn bevestigd aan een schijfvormige geperforeerde plaat 12 welke deel uitmaakt van de ondersteuning 16. De plaat 12 is onder een rechte hoek ten 50 opzichte van de centrale as I opgesteld en de diameter van de plaat 12 is iets kleiner dan de inwendige diameter van het buisvormige halsdeel IA. De plaat 12 is boven op een coaxiale ondersteuningsstang 14 gemonteerd. De ondersteuningsstang 14 loopt door een opening 15 in het ondereinddeksel 1C, waardoor 55 opening 15 wordt afgesloten. De ondersteuningsstang 14 is verbonden met een (niet getoond) aandrijfmechanisme dat zich Λ * J * * - « % ” m ' , «k .

- 4 - buiten het huis 1 bevindt, welk mechanisme geschikt is voor het in axiale richting ten opzichte van het huis verplaatsen van de stang 14 in bovenwaartse richting (zie pijl II) en in benedenwaartse richting (zie pijl III), en voor het roteren 5 van de stang 14 om de centrale as I (zie pijl IV). De axiale slag van het mechanisme is van zodanige lengte dat de stang 14 de geperforeerde plaat 12 door het inwendige van het huis 1 kan verplaatsen van een positie waarbij de plaat 12 zich in het halsdeel IA vlak boven het ondereinddeksel 1C bevindt naar IQ een positie waarbij de plaat 12 zich in het afgeknot-kegelvormige deel 1B van het huis bevindt.

Tijdens bedrijf van de coalescentieinrichting betreedt de uit dragervloeistof en fijngedispergeerde druppeltjes bestaande emulsie via de fluïdumtoevoerpijp 2 en de 15 inlaatopening 8 het inwendige van het huis 1. Vervolgens stroomt de emulsiestroom in bovenwaartse richting via de perforaties van de plaat 12 in de vezelbundel 5.

In het getoonde voorbeeld wordt de vezelbundel door middel 'van een ondersteuning 16 in een zodanige positie 20 gehouden dat de vezels aan het onderste deel van de bundel samengedrukt worden tussen de wanden van het buisvormige halsdeel IA, waardoor in het halsdeel een vast vezelbed B met een diepte D wordt gevormd, gemeten in axiale richting.

Coalescentie van de fijngedispergeerde 25 vloeistofdruppeltjes vindt plaats in het vaste vezelbed B door het onderscheppen van de druppeltjes in de nauwe fluïdumkanalen tussen de samengedrukte vezels 5, door welk onderscheppen de druppeltjes tot grotere druppels of bolletjes G kunnen agglomereren.

3Q In het bovenste deel van de vezelbundel 5, dat zich in het afgeknot-kegelvormige huisdeel 1B bevindt, zijn de fluïdumkanalen tussen de vezels wijder dan in het vezelbed B. Aangezien er in deze wijde kanalen geen agglomeratie plaats vindt, treedt er in dit deel van de vezelbundel 5 geen verdere 35 coalescering van de bolletjes op.

-f: . ’ ,' * *1 .' ~

1 * v .v ;. V -J

- 5 -

Na de vezelbundel 5 te zijn gepasseerd, stroomt de emulsie welke de gecoalesceerde vloeistofbolletjes G bevat met een geleidelijk afnemende snelheid in bovenwaartse richting door het afgeknot-kegelvormige huisdeel IS, waardoor de 5 bolletjes zich onder invloed van de zwaartekracht uit de emulsiestroom kunnen afzetten.

Daarna agglomereren de gecoalesceerde bolletjes G in het koepelvormige boveneinddeksel 1D zich tot een continue, van de dragervloeistof afgescheiden vloeistoffase P, welke fase P uit 10 het huis wordt afgevoerd via de eerste fluïdumafvoeropening 9 naar de fluïdumafvoerpijp 3. De dragervloeistof wordt uit het huis 1 afgevoerd via tweede afvoeropening 10 naar de andere fluïdumafvoerpijp 4.

De emulsiestroom kan vaste gruisdeeltjes bevatten welke zich in het vaste vezelbed B zullen ophopen. Een dergelijke opeenhoping van vaste gruisdeeltjes kan het coalesceervermogen van het bed B op negatieve wijze beïnvloeden, waardoor de tegendruk omhoog gaat totdat het bed uiteindelijk dient te worden gereinigd. Dit verschijnsel zal hier minder veelvuldig 20 voorkomen dan bij het eerdere ontwerp van de coalesceerinrichting, aangezien bij de onderhavige uitvinding niet alle vezels zich in het samengedrukte deel van het bed bevinden.

Voor het reinigen van het bed wordt de inrichting 25 buitenwerking gesteld en wordt de verontreinigde vezelbundel 5 gereinigd door de bundel eerst geheel in het afgeknot-kegelvormige huisdeel te verplaatsen en daarna de vaste gruisdeeltjes eruit te wassen door middel van een reinigingsvloeistof die met hoge snelheid in bovenwaartse 20 richting door het huis 1 stroomt. Gedurende de reinigingsprocedure kan de stang 14 hetzij continu hetzij afwisselend in tegengestelde richtingen (zie pijl XV) worden rondgedraaid, waardoor centrifugale krachten het gruis uit de vezels kunnen verwijderen. Na de reinigingsprocedure kan met 25 een volgende coalescentiecyclus worden begonnen.

0 ~ Λ λ, : 1 · . - . ; j - 6 -

De in de inrichting volgens de uitvinding gebruikte vezels kunnen van elk geschikt materiaal zijn gemaakt, zoals glas of polypropeen. De vezels kunnen worden behandeld met N-(j3 -aminoethyl)-^-aminopropyltrimethoxysilaan ten einde de vezels ^ ten minste aan het oppervlak ervan te voorzien van een geschikte elektrische lading. Een geschikte behandeling van dit type is uitvoerig beschreven in de door Aanvraagster ingediende Britse octrooiaanvrage No. 8304389.

De vezels kunnen op elke geschikte wijze worden bevestigd 10 aan de geperforeerde plaat,zoals een zeefplaat, bijvoorbeeld door het daaraan vastknopen of het daarop vastlijmen, enz. Bovendien kunnen de vezels in plaats van aan een geperforeerde plaat te worden bevestigd ook aan een oog boven aan de stang worden bevestigd.

y° ./> i's ί i e- ü v u u ΰ

Claims

1. Inrichting voor het behandelen van vloeistoffen omvattende een huis dat een fluïdumdoorgang vormt tussen een fluïdumtoevoer en een fluïdumafvoer, en een in het huis gerangschikte bundel vezels, met het kenmerk dat het huis een 5 halsdeel omvat dat verbonden is met de fluïdumtoevoer en een ander deel met een grotere wijdte dan die van het halsdeel welk deel verbonden is met de fluïdumafvoer, waarbij de vezelbundel ten opzichte van het huis verplaatsbaar is van een positie waarbij ten minste een deel van de vezelbundel 10 samengedrukt wordt tussen de wanden van het halsdeel naar genoemd ander deel, en omgekeerd.

2. Inrichting volgens conclusie I, met het kenmerk, dat het halsdeel de vorm van een buis heeft en genoemd ander deel de vorm van een afgeknotte kegel heeft, terwijl beide huisdelen 15 een gemeenschappelijke centrale as hebben.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vezelbundel bevestigd is aan een ondersteuning welke axiaal , ten opzichte van het huis kan worden verplaatst en die om de centrale as draaibaar is.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de ondersteuning stapsgewijs in axiale richting kan worden verplaatst tussen een positie waarbij de vezelbundel zich in hoofdzaak in het halsdeel van het huis bevindt en een positie waarbij de vezelbundel zich in hoofdzaak in het 25 afgeknot-kegelvormige deel van het huis bevindt.

5. Inrichting volgens een der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de ondersteuning een stang omvat, welke stang zich in nagenoeg axiale richting door het inwendige van het huis uitstrekt en door een opening in de huiswand loopt, 30 waardoor de opening wordt afgesloten.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de ondersteuning verder een geperforeerde plaat omvat, en dat de vezels bevestigd zijn aan de plaat. 4 «» ^ 'l * i > ! =5 : 3 'is Si i - Ί*·· ·-* *' % - 8 -

7. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de ondersteuning verder een oog omvat dat aan een uiteinde van de stang bevestigd is, en dat de vezels door het oog lopen en daaraan bevestigd zijn.

8. Inrichting volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de vezels gemaakt zijn van polypropeen. 9

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de vezels ten minste aan het oppervlak ervan een geschikte elektrische lading hebben. £Ά ^ Λ > i.' V..· t' V -J <<J