NO145780B

NO145780B - Gravity Separator for Non-Mixable Liquids

Info

Publication number: NO145780B
Application number: NO780019A
Authority: NO
Inventors: David Atwood Wright; Chester Howard Walters
Original assignee: Nat Marine Service Inc
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-03
Publication date: 1982-02-22
Also published as: JPS5392968A; BR7800232A; JPS5512287B2; CA1121279A; PT67504B; FR2385428B3; DK578A; AU3219978A; GB1567712A; FR2385428A1; SE7800237L; AU513962B2; JPS54266A; NO145780C; NO146842C; NL7714471A; FI780159A; GB1567711A; PT67504A; NO780018L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tyngdekraft-separator The present invention relates to a gravity separator

for ikke blandbare væsker med forskjellig densitet, omfattende en tank som inneholder et reaksjonselement som kan bevege seg vertikalt mellom to endestillinger i avhengighet av mengden av den letteste væske som befinner seg under reaksjonselementet, et innløp for tilførsel av væskene under reaksjonselementet og et utløp for den letteste væsken, anordnet med sin munning over innløpet. for immiscible liquids of different density, comprising a tank containing a reaction element that can move vertically between two end positions depending on the amount of the lightest liquid that is under the reaction element, an inlet for supplying the liquids under the reaction element and an outlet for the lightest liquid, arranged with its mouth above the inlet.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en tyngdekraft-separator av den type der det anvendes en oppsamlingstank eller beholder for ifylling av væsker som skal separeres ved hjelp av tyngdekraften, idet tanken fortrinnsvis har et reaksjonselement i form av, en flytende kuppel eller en skive i det øvre området av tanken, hvilken kuppel eller skive tjener som reaksjonsflate som volumet av den letteste væsken som er samlet i det øvre området av tanken utøver en oppadrettet oppdriftskraft mot. More specifically, the invention relates to a gravity separator of the type where a collection tank or container is used for filling liquids to be separated by gravity, the tank preferably having a reaction element in the form of a liquid dome or a disk in the upper area of the tank, which dome or disk serves as a reaction surface against which the volume of the lightest liquid collected in the upper region of the tank exerts an upward buoyant force.

Separatorer av den type der det anvendes en flytende kuppel er tidligere kjent, f.eks. fra GB-PS 1.212.553, samt US-PS 3.626.660. I separatorer av denne type ifylles lettere og tyngre væsker (vanligvis olje og vann) i det indre av separatoren under kuppelen under overtrykk eller innføres ved hjelp av suget fra den tyngre væske fra denne væskes utløpsåpning fra separatoren, idet separatoren er hermetisk lukket. De sammenhelte tyngre og lettere væsker separeres i separatoren ved hjelp av tyngdekraften, idet den lettere væske stiger opp under kuppelen og den tyngre væske synker til det nedre området av separatortanken under kuppelen. Separators of the type where a floating dome is used are previously known, e.g. from GB-PS 1,212,553, as well as US-PS 3,626,660. In separators of this type, lighter and heavier liquids (usually oil and water) are filled into the interior of the separator under the dome under positive pressure or introduced by means of the suction from the heavier liquid from this liquid's outlet opening from the separator, as the separator is hermetically closed. The combined heavier and lighter liquids are separated in the separator by gravity, with the lighter liquid rising under the dome and the heavier liquid sinking to the lower area of the separator tank under the dome.

Den gradvise oppsamling av lettere væske under kuppelen, hvilken er utbalansert slik at den normalt er gitt en liten negativ oppdrift i den tyngre væske, forårsaker at kuppelen flyter oppover i den tyngre væske i separatoren. The gradual accumulation of lighter liquid under the dome, which is balanced so that it is normally given a small negative buoyancy in the heavier liquid, causes the dome to float upwards into the heavier liquid in the separator.

Det er vanlig å avføle den øvre grensestilling av kuppelen slik at det frembringes et styresignal for å aktivere ventiler og pumper som gjør det mulig å fjerne væske med liten densitet fra undersiden av kuppelen. It is common to sense the upper limit position of the dome so that a control signal is produced to activate valves and pumps which make it possible to remove liquid with a low density from the underside of the dome.

Tyngdekraft-separatorer av denne type som brukes for å separere olje fra en "blanding" av olje og vann er utstyrt med filter eller oppsamlingsduker eller -elementer mellom den undre del av separatoren og utløpsrøret for vann, for å oppsamle oljedråper som har kommet ned i den undre del av separatoren. Slike filterduker vaskes med jevne mellom-rom for å fjerne olje som har festet seg til filterne, og som angitt i US-PS 3.628.660, kan slik vasking av filter-dukene utføres effektivt i de perioder da olje tappes fra separatoren.Det er en vanlig fremgangsmåte å fjerne den oppsamlede olje fra under den flytende kuppel ved å sette utløpsrøret for vann fra separatoren under trykk for å føre vann tilbake til den nedre ende av separatoren gjennom filterne og inn i området under kuppelen, for derved å presse oppsamlet olje ut av separatoren ved hjelp av overtrykk. Bare olje slippes ut, idet den omvendte innstrømning av vann opphører når den oppsamlede olje er tømt ut og kuppelen har sunket til sin nedre utgangsstilling. Gravity separators of this type used to separate oil from a "mixture" of oil and water are equipped with filter or collection cloths or elements between the lower part of the separator and the water outlet pipe, to collect oil droplets that have entered the the lower part of the separator. Such filter cloths are washed at regular intervals to remove oil that has adhered to the filters, and as stated in US-PS 3,628,660, such washing of the filter cloths can be carried out effectively during the periods when oil is drained from the separator. It is a common method of removing the collected oil from under the floating dome is by pressurizing the water outlet pipe from the separator to return water to the lower end of the separator through the filters and into the area under the dome, thereby forcing the collected oil out of the separator using excess pressure. Only oil is discharged, the reverse inflow of water ceasing when the collected oil is discharged and the dome has sunk to its lower initial position.

Erfaringen viser at det er flere problemer forbundet med bruken av separatorer av den beskrevne type. Experience shows that there are several problems associated with the use of separators of the type described.

Ett av disse problemer er tendensen til oppsamling av luft under reaksjonselementet, særlig når dette har en for-holdsvis plan eller svakt buet,Øvre begrensning. Derved vil luften fordeles over en stor flate, og vil kunne heve reaksjonselementet, og grenseflaten mellom det letteste fluid,f.eks. olje, og luft kan bli liggende over munningen til utløpet. Dette kan medføre at tykkelsen av oljelaget blir mindre enn det som er nødvendig av hensyn til ut-ballanseringen. One of these problems is the tendency for air to collect under the reaction element, particularly when this has a relatively flat or slightly curved surface, Upper limit. Thereby, the air will be distributed over a large surface, and will be able to raise the reaction element, and the interface between the lightest fluid, e.g. oil, and air may remain above the mouth of the outlet. This can cause the thickness of the oil layer to be less than what is necessary for reasons of out-balancing.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme The object of the present invention is to come

frem til en løsning av dette problem. until a solution to this problem.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd med en tyngde-kraf tseparator som angitt innledningsvis, og som kjenne-tegnes ved at det i det øvre parti av reaksjonselementet : er et luftoppsamlingskammer som er åpent nedover, og at munningen for utløpet befinner seg inne i luftoppsamlingskammeret når reaksjonselementet er i eller nær sin nedre endestilling. According to the invention, this is achieved with a gravity separator as indicated at the beginning, and which is characterized by the fact that in the upper part of the reaction element: there is an air collection chamber which is open downwards, and that the mouth for the outlet is located inside the air collection chamber when the reaction element is in or close to its lower end position.

Med henvisning til den vedføyde tegning skal i det følgende beskrives en eksempelvis utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 1 viser en utførelsesform av en tyngdekraft-separator i henhold til oppfinnelsen, sett i et vertikaisnitt. Fig. 2 viser et snitt etter linjen III^-III i fig. 1, og Fig. 3 viser i detalj det øvre av kuppelen vist i fig.l, vist i sin øverste stilling. With reference to the attached drawing, an exemplary embodiment of the invention will be described below. Fig. 1 shows an embodiment of a gravity separator according to the invention, seen in a vertical section. Fig. 2 shows a section along the line III^-III in fig. 1, and Fig. 3 shows in detail the upper part of the dome shown in Fig. 1, shown in its uppermost position.

De konsentriske duker 200 er anordnet vertikalt inne i et filterkammer 202 med en bunn 204 og en øvre endevegg 206, samt en sidevegg 208. Kammeret 202 er ved denne utførelses-form avtettet i forhold til det indre av tankene 10, med unntak av de trykkfølsomme enveis-innløpsventiler 210 og de trykkfølsomme enveis-utløpsventiler 212. Kammeret 202 kommuniserer ved midten av bunnen med en vannledning 214 som har et utvidet parti 216 som er skrudd inn i et parti 218 The concentric cloths 200 are arranged vertically inside a filter chamber 202 with a bottom 204 and an upper end wall 206, as well as a side wall 208. In this embodiment, the chamber 202 is sealed in relation to the interior of the tanks 10, with the exception of the pressure-sensitive one-way inlet valves 210 and the pressure-sensitive one-way outlet valves 212. The chamber 202 communicates at the center of the bottom with a water line 214 having an extended portion 216 which is screwed into a portion 218

i bunnen 204 i kammeret 202. Det utvidete parti 216 er anordnet for å bevirke hastighetsforandring av væsken som in the bottom 204 of the chamber 202. The extended portion 216 is arranged to effect a change in velocity of the liquid which

strømmer gjennom ledningen 214 når væsken strømmer fra kammeret 202 til ledningen 214 eller i motsatt retning, avhengig av driften av systemet. flows through conduit 214 as fluid flows from chamber 202 to conduit 214 or in the opposite direction, depending on the operation of the system.

Ved den viste utførelsesform vil vann i det nedre parti In the embodiment shown, water in the lower part will

av tanken 10, fra hvilket det meste av oljen er fjernet, komme inn i filteret gjennom den undre vegg 204 som begrenser kammeret 202, og beveger seg mot utløpsledningen 214 som ved denne utførelsesform er anordnet ved midten av kammeret, inne i den innerste av dukene 200. Det oppnås derved lengst mulig tid for separasjon av olje-partikler fra vannet, og for strømning av oljeblanding gjennom systemet,etter som vannet tvinges til å strømme til bunnen av separatortanken .før det kommer inn i kammeret 202. of the tank 10, from which most of the oil has been removed, enter the filter through the lower wall 204 which limits the chamber 202, and moves towards the discharge line 214 which in this embodiment is arranged at the center of the chamber, inside the innermost of the cloths 200. The longest possible time is thereby achieved for the separation of oil particles from the water, and for the flow of the oil mixture through the system, after which the water is forced to flow to the bottom of the separator tank before it enters the chamber 202.

01jepartikler som oppsamles på dukene 200 og i kammeret 2 02 mellom dukene fjernes ved styring av kammeret 202. Vann under trykk strømmer i motsatt retning gjennom ledningen 214 og ventilene 212, slik at olje og vann strømmer ut av kammeret 202, mens ventilene 210 hindrer strømning ut gjennom bunnen av kammeret 2 02. Den utspylte olje tvinges derfor til å strømme ut av kammeret 202 gjennom ventilene 212 ved den øvre ende av kammeret. 01je particles that are collected on the cloths 200 and in the chamber 202 between the cloths are removed by controlling the chamber 202. Water under pressure flows in the opposite direction through the line 214 and the valves 212, so that oil and water flow out of the chamber 202, while the valves 210 prevent flow out through the bottom of the chamber 202. The flushed oil is therefore forced to flow out of the chamber 202 through the valves 212 at the upper end of the chamber.

Som vist i fig. 1 er et oppsamlingsdeksel 230 forbundet med toppen av kammeret 202, og er forseglet til dette. Dekslet, som hovedsakelig er utformet som en opp/ned As shown in fig. 1, a collection cover 230 is connected to the top of the chamber 202, and is sealed thereto. The cover, which is mainly designed as an upside down

trakt, omfatter en oppover ragende kanal 231 som ender inne i det området som omgis av det kuppelformede reaksjonselement 235, fortrinnsvis i området like under"det øvre parti av kuppelen når denne er i sin nedre stilling. Et lede-element 236 som holdes av et gjennomhullet avstands-element 238 er anordnet ved enden av kanalen 231 på dekslet 230. Blandingen av olje og vann tilføres tanken 10 gjennom funnel, comprises an upwardly projecting channel 231 which ends inside the area surrounded by the dome-shaped reaction element 235, preferably in the area just below the upper part of the dome when this is in its lower position. A guide element 236 which is held by a perforated spacer element 238 is arranged at the end of the channel 231 on the cover 230. The mixture of oil and water is supplied to the tank 10 through

en innløpsledning 12 som omfatter et fleksibelt parti 240 og et utvidet parti 242, for å minske strømnings-hastigheten av den innkommende blanding. Partiet 242 på innløpsledningen 12, slik det fremgår av fig. 3, går så an inlet conduit 12 comprising a flexible portion 240 and an extended portion 242, to reduce the flow rate of the incoming mixture. The part 242 on the inlet line 12, as can be seen from fig. 3, then goes

vidt klar av innerveggen i kanalen 231. Blandingen som suges inn i tanken 10 gjennom ledningen 12 føres således til kanalen 2 31, der den beveger seg oppover inntil den avb<^yes av ledeplaten 236 til separasjonsområdet i tanken 10. wide clear of the inner wall of the channel 231. The mixture that is sucked into the tank 10 through the line 12 is thus led to the channel 2 31, where it moves upwards until it is deflected by the guide plate 236 to the separation area in the tank 10.

Utløpsledningen 250 for olje ender i det øverste området The outlet line 250 for oil ends in the uppermost area

av kuppelen, like under den øverste flate i kuppelen Ledningen 250 omfatter også et fleksibelt parti 251 som tillater en viss bevegelse mellom dekslet 230 og sideveggene i tanken. of the dome, just below the top surface of the dome. The line 250 also includes a flexible part 251 which allows some movement between the cover 230 and the side walls of the tank.

Kuppelen 235 er utstyrt med en vertikal, fleksibei tetning eller duk 255 rundt sin omkrets, hvilken duk forløper mellom kuppelen 235 og en ring 256. Således kan olje som eventuelt separeres fra vannet i det undre parti av tanken under den nedre kant av kuppelen ikke komme inn i rommet i tanken over kuppelen. Duken 255 er ikke porøs, og et utligningsrør 275 er anordnet mellom det øvre og nedre parti av tanken, hvilket utligningsrør er fylt med vann, slik som beskrevet i norsk patentansøkning nr. 76.2961. The dome 235 is equipped with a vertical, flexible seal or cloth 255 around its circumference, which cloth extends between the dome 235 and a ring 256. Thus, oil that may be separated from the water in the lower part of the tank cannot get under the lower edge of the dome into the space in the tank above the dome. The cloth 255 is not porous, and an equalization pipe 275 is arranged between the upper and lower parts of the tank, which equalization pipe is filled with water, as described in Norwegian patent application no. 76.2961.

En belgformet tetning 276 er anordnet for ytterligere å A bellows-shaped seal 276 is provided to further

hindre oljeforurensning over kuppelen 235. Tetningen 255 kan også være slik utformet at den er ugjennomtrengelig for olje, men gjennomtrengelig for vann, hvorved et utligningsrør ikke vil være nødvendig. prevent oil contamination above the dome 235. The seal 255 can also be designed so that it is impermeable to oil, but permeable to water, whereby an equalization pipe will not be necessary.

Kuppelen 2 35 er fortrinnsvis laget av glassfiberarmert plast eller lignende, og er utstyrt med en flytekrave 260 som gir kuppelen tilstrekkelig oppdrift til å gjøre den nøytral eller gi den en liten oppdrift i vann. Balansemekanismen over kuppelen, som er forbundet med staven 262 gir den nødvendige nøyaktighet for justering av oppdriften som trengs for styresystemet for enheten. The dome 2 35 is preferably made of glass fiber reinforced plastic or the like, and is equipped with a buoyancy collar 260 which gives the dome sufficient buoyancy to make it neutral or give it a small buoyancy in water. The balance mechanism above the dome, which is connected to the rod 262, provides the necessary accuracy for adjusting the buoyancy needed for the control system of the unit.

Kuppelen 235 er utstyrt med et luftoppsamlingskammer 265 som er avgrenset av et øvre parti av kuppelen 235. Volumet av dette luftkammer er nøyaktig avpasset ved fremstillingen av kuppelen, av grunner som skal forklares nærmere i det følgende. Kammeret 265 er åpent nedentil over en flate som er betydelig mindre (mindre enn halvparten) enn den samlede flate av den underside av kuppelen som påvirkes av det letteste fluid (i dette eksempel olje) som oppsamles under kuppelen. The dome 235 is equipped with an air collection chamber 265 which is delimited by an upper part of the dome 235. The volume of this air chamber is precisely adjusted during the manufacture of the dome, for reasons to be explained in more detail below. The chamber 265 is open below over an area that is significantly smaller (less than half) than the total area of the underside of the dome affected by the lightest fluid (in this example, oil) that collects under the dome.

Den øvre ende av utløpskanalen 250 for olje rager normalt inn i luftkammeret 265 når kuppelen er under sin normale øvre endestilling, slik det er vist i fig. 1, men ligger omtrent i det nivå som er vist i fig. 4 når kuppelen er ved sin normale øvre endestilling. The upper end of the oil outlet channel 250 normally protrudes into the air chamber 265 when the dome is below its normal upper end position, as shown in fig. 1, but is approximately at the level shown in fig. 4 when the dome is at its normal upper end position.

Med kuppelen i den øvre endestilling, som vist i fig. 3, vil separatoren normalt gå over til å tømme ut olje, og vil derfor bli satt under trykk med vann gjennom ledningen 214. With the dome in the upper end position, as shown in fig. 3, the separator will normally switch to draining oil, and will therefore be pressurized with water through line 214.

Luft som forekommer under reaksjonselementet vil derved oppsamles i luftkammeret 265, og dette kammer er slik dimensjonert at når det er samlet tilstrekkelig luft til å bringe reaksjonselementet til den øvre endestilling, er den øvre overflate av oljelaget omtrent på nivå med eller under den øvre åpning for utstrømningsledningen250. Ved hjelp av luftkammeret overvinnes et problem ved tidligere kjente separatorer som oppstår på grunn av at luft stenges inne under den øvre flate av reaksjonselementet som påvirkes av Air that occurs below the reaction element will thereby be collected in the air chamber 265, and this chamber is dimensioned in such a way that when sufficient air has been collected to bring the reaction element to the upper end position, the upper surface of the oil layer is approximately at the level of or below the upper opening for the outflow line250. By means of the air chamber, a problem with previously known separators is overcome which arises due to air being trapped under the upper surface of the reaction element which is affected by

det letteste fluid. the lightest fluid.

Luftkammeret 265 hindrer effektivt at tykkelsen av oljelaget synker under et visst minimum når luft tømmes ut, og mulig-gjør at et visst luftvolum komprimeres over oljelaget og kommuniserer med ledningen for oljeutstrømning. Selv når systemet arbeider bare med luft, vil toppen av ledningen 250 befinne seg ved eller over det øvre nivå av det minste ønskelige oljelag som skal finnes under reaksjonselementet. The air chamber 265 effectively prevents the thickness of the oil layer from falling below a certain minimum when air is exhausted, and enables a certain volume of air to be compressed above the oil layer and communicate with the line for oil outflow. Even when the system is operating with air only, the top of line 250 will be at or above the upper level of the minimum desirable oil layer to be found below the reaction element.

Uttrykket reaksjonselement betyr ikke noen begrensning til The term reaction element does not mean any limitation to

en kuppel slik som vist. Det kan likeså gjerne omfatte en plan skive, såvel som en buet, fleksibel skive. a dome as shown. It may equally well include a flat disc, as well as a curved, flexible disc.

Claims

1. - Gravity separator for immiscible liquids of different density, comprising a tank (10) containing a reaction element (235) which can move vertically between two end positions depending on the amount of the lightest liquid located below the reaction element , an inlet (242) for supplying the liquids below the reaction element and an outlet (250) for the lightest liquid, arranged with its mouth above the inlet, characterized in that there is an air collection chamber (265) in the upper part of the reaction element which is open downwards, and that the mouth for the outlet (250) is located inside the air collection chamber when the reaction element is in or near its lower end position.

2. Separator as stated in claim 1, characterized in that the air collection chamber (265) forms an upward extension of the middle part of the wall (235) which forms the reaction element.

3. Separator as specified in claim 1 or 2, characterized in that the mouth for the outlet (250) is located immediately below the air collection chamber (265) when the reaction element (235) is in its upper end position.