NO148701B - Fremgangsmaate ved avgasning av vaesker, samt anordning for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og anordning for avgasning av væske, særlig avgasning av vann, i den hensikt å fjerne en vesentlig andel av det i væsken absorberte oksygen.

Det er kjent å injisere vann såsom sjøvann i underjordiske hydrokarbonbærende lag i den hensikt å fortrenge de tilstedeværende hydrokarboner for derved å kunne oppnå en bedre utnyttelse av ressurser.

Imidlertid vil en injisering av sjøvann som inneholder absorbert oksygen kunne forårsake visse ulemper, bl.a. vil tilstedeværende oksygen befordre korrosjon ide anvendte rørsystemer og ytterligere, vil det tilstedeværende oksygen resultere i uønsket vekst av aeorobe mikroorganismer som føres ned med det injiserte vann. Vekst av aeorobe mikroorganismer i de hydrokarbonbærende forma-sjoner vil kunne resultere i at kolonier av mikroorganismene vil tette igjen det hydrokarbonbærende lag, slik at den tilsiktede virkning ikke oppnås.

Oksygen og andre gasser kan desorberes eller fjernes fra vann

ved at dette kokes ved atmosfæretrykk, imidlertid er en slik fremgangsmåte ikke egnet for behandling av større vannmengder. Absorberte gasser kan også fjernes ved gass-stripping, hvilket

kan utføres i en gass-strippe avgasser som normalt er bygget som et pakket motstrømsstrippekolonne, inneholdende et fyll-materiale eller perforerte plater. Vannet føres inn i toppen av avgasseren og strippegassen, eksempelvis renset naturgass, innføres i tårnets bunn og bobler opp gjennom vannet i intim kontakt med dette, hvorved strippegassen vil fortrenge de andre absorberte gasser, slik at det kan erholdes

vann som i det minste delvis er befridd for eksempelvis oksygen. Imidlertid er gass-stripping beheftet med visse ulemper, nemlig

den anvendte apparatur er kostbar, tung og plasskrevende noe som representerer en meget stor ulempe på en offshore-plattform, hvor den opptar plass og representerer en uønsket vekt.

Det forbrukes store mengder svovelfattig naturgass som etter bruk må brennes.

Området rundt et slikt anlegg er gassfårlig, hvilket medfører restriksjoner med hensyn til anleggets plassering og ytterligere medfører iaktagelse av forskjellige sikkerhetsforanstaltninger.

Da mengden av absorbert gass i en væske tilnærmet er proposjonalt med gassens partialtrykk over væsken, kan absorberte gasser også fjernes ved å senke partialtrykket av gassen over væsken. For dette formål kan anvendes vakuum-avgassere av konvensjonell type som har en oppbygning som ligner gass-strippe-avgasserens, men i stedet for å tilføre gass i bunnen så tilknyttes fortinns-vis avgasserens øvre del en egnet vakuumnumpe for derved å senke gassens partialtrykk. Ved den konvensjonelle utforming må avgasseren utformes som en flertrinnsavgasser for å oppnå den ønskede effekt. En slik vakuumavgasser vil derfor bli like tung og plasskrevende som en gass-strippe-avgasser. Ofte er det i slutt-trinnet også nødvendig å tilsette oksygenforbrukende kjemi-kalier for å oppnå akseptable lave verdier for oksygeninnholdet. Kjemikalietilsetning vil nødvendiggjøre ytterligere kostbart doserings- og kontrollutstyr og i tillegg vil kjemikalieomkost-ninger fordyre totalomkostningen.

En nærmere omtale av tekninkkens stilling på dette området er beskrevet av Dr. Charles C. Patton: "Oilfield Water Systems"

(Petrotek. LTD. 1977), hvori er beskrevet den for tiden anvendte apparatur og fremgangsmåter, samt inneholder en fyldig referanse-liste til ytterligere litteratur på dette felt. Se også US-patent nr. 1.072.670.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forbedret fremgangsmåte, samt anordning for vakuumavgassing av væsker, særlig vann, hvilken fremgangsmåte muliggjør en 1-trinnsavgasning som vil resultere i meget lave verdier for gjenværende, fritt oksygen i det behandlede vann. Fremgangsmåten muliggjør anvendelse av vesentlig mindre apparatur enn den tidligere kjente.

I henhold til oppfinnelsen avgasses væsker, særlig vann,

ved at væsken innføres i en vakuumsone og etter avgassing ut-føres fra denne, idet væsken i vakuumsonen finfordeles ved at den sprøytes mot minst en tilnærmet vertikalt anordnet flate av et porøst materiale og får flyte nedad dette i ret-

ning mot et utløp fra vakuumsonen, og fremgangsmåten er særpreget ved at væsken som flyter ned langs det porøse mate-

rialet føres igjennom en horisontalt utstrekkende, porøs skillevegg inn i et underliggende bad av avgasset væske, idet overflatenivået for den avgassede væske innstilles til å ligge inne i den horisontale, porøse skillevegg.

Som det fremgår av senere viste forsøksresultater, så oppnås

ved ovenfornevnte fremgangsmåte en vesentlig bedre avgasning enn ved hjelp av de tidligere kjente. Det antas iat når eksempelvis vannet sprøytes inn i en avgasser hvor vakuumsonen holdes ved et

meget lavt trykk vil de absorberte gasser kunne danne "kokekimer", rundt hvilke dannes vanndamp eller større dampbobler som praktisk talt momentant frigjøres fra det utsprøytede vann før eller etter vannets anslag mot det porøse materiale. Det antas ytterligere at den dårligere effektivivtet for konvensjonelle, fylte vakuum-avgassere skyldes dannelse av skum og gassbobler på overflaten av det tilstedeværende vann. Som følge av vannets overflate-spenning vil oksygenets partialtrykk inne i en boble være høyere enn partialtrykket utenfor boblen og følgelig vil oksygeninnholdet

i vannet i kontakt med en slik boble være høyere enn totaltrykket i kolonnen skulle tilsi. Det er antatt at den mindre gode effektivitet av en konvensjonell vakuumavgasser skyldes boble og skumdannelse under vannets bevegelse ned gjennom kolonnens fylling og at denne skumdannelse setter en praktisk grense for en slik av-gassers effektivitet.

For utøvelse av fremgangsmåten er det tilveiebrakt en anord-

ning av den art som er angitt i krav 2's ingress, inneholdende minst en vakuumsone hvori vannet innsprøytes og minst en underliggende sone for oppsamling og avtapning av det avgassede vann. Inne i den første sone er det anordnet minst en anslagsflate av "skumdrepende" porøst materiale, mot hvilket vann innsprøytes via en eller flere egnede dyser.

Den første og den andre sone er avgrenset ved hjelp av en permea-bel skilleanordning omfattende et porøst materiale, eksempelvis det samme materiale som anvendes på anslagsveggen som vannet slår an mot. Anordningen er særpreget ved det som er angitt i krav 2's karakteriserende del.

Hensikten med skilleanordningen mellom vannet i den underliggende sone og sonen hvori vannet innføres er delvis for å hindre skum-ning og delvis for å forhindre at vann fra dysene kommer i direkte kontakt med det behandlede vann,hvilket ville nedsette apparaturens effektivitet. Nivået for det behandlede vann juste-res fortrinnsvis slik at vannets overflate befinner seg et sted inne i den porøse skilleanordning som avgrenser de to soner.

De nevnte soner er anordnet inne i et egnet hus som kan settes under det nødvendige vakuum. Fortrinnsvis er huset isolert for å forhindre uønsket kondens på husets ytterside.

En anordning i henhold til det ovenfor beskrevne er vist i den vedlagte figur, som viser en foretrukket utførelsesform av det nye apparat. Apparatet omfatter en tett ytre tank 1 som er slik kon-struert at den kan settes under et nødvendig vakuum. Inne i tanken 1 er anordnet et indre skall 2 som hindrer vannet i å komme i kontakt med tankens 1 ytre vegg, i det minste i dens øvre del. Rommet 3 som dannes mellom skallet 2 og tanken 1 er ventilert ved 4 til sugesiden av eksempelvis en "ROOTS"-blåser 17 via rørledningen 16. Som følge av dette vil rommet stå under vakuum og således virke varmeisolerende, slik at den ytterligere isolasjon er unødvendig.

Innenfor skallet 2 er anordnet en eller flere konsentriske vertikale vegger 5 og 5a. Disse er belagt med et porøst materiale 6, eksempelvis glassvatt eller et tekstilmateriale av naturlige eller kunstige fibre eller lignende, med en tykkelse på eksempelvis 50-100 mm. Veggene 5 og 5a utstrekker seg ned til og gjennom belegget 11 av porøst materiale som dekker badet 7. Belegget 11 og de konsentriske vegger 5 og 5a hviler på en perforert pla-te 20 eller lignende. Vann innføres i anordningen via regule-ringsventilen 13 og røret 8 gjennom dysene 9, med et trykk til-strekkelig til å gi en god fordeling, ca. 0,5-0,7 bar for 15

mm "Full-jet" dyse. Fra dysene 9 utsprøytes vannet mot det po-røse materiale 6 på veggene 5 og 5a. Belegget 11 vil forhindre at vann med relativt stor hastighet kommer i kontakt med vannet i badet 7, slik at det unngås at oksygeninnholdende vann bringes direkte i kontakt med det behandlede vann. Forsøk har vist at hvis belegget 11 ikke er tilstede er det vanskelig å oppnå et restoksygeninnhold mindre enn 0,40 ppm ved en 1-trinnsvakuum-avgasser ved en vanntemperatur på 10-20°C.

I belegget 6 oppbremses vannet og fordeler seg ytterligere i dette uten skumdannelse og renner gjennom belegget og eventuelt langs veggene 5 og 5a ned i badet 7. Ved at vannet fra dysene forhindres fra å komme i direkte kontakt med vannet i badet og det renner ned i dette gjennom de nevnte porøse belegg vil desorberete gasser ikke kunne rives med vannet og innføres i dette på nytt. Ved at vannets overflate i badet 7 ligger i kontakt med det porøse belegg vil skumming på vannets overflate unngås.Fortrinnsvis ligger vann-nivået inne i belegget 11, slik som markert med 12. Dette oppnås ved hjelp av en reguleringsven-til 13 som er operert av staget 21 forbundet med flottøren 14. Vannet suges ut av avgasseren gjennom utløpet 15. Avsugd gass

og vanndamp suges ut ved toppen av avgasseren gjennom røret 16 ved hjelp av en egnet vakuumpumpe eksempelvis en "R00TS"-blåser 17. Fra "R00TS"-blåseren kan den utførte gass/damp kondenseres i sprøytekjøleren 18 ved innføring av kaldt vann. Volumet som væskeringspumpen 19 skal pumpe blir dermed sterkt redusert. Vannet som blandes inn i sprøytekjøleren 18 og det erholdte kon-densat kan i tillegg benyttes som etterfylling i væskeringspum-

pen 19, hvorfor denne etterfylles automatisk.

En sammenligning av en konvensjonell sjøvannsavgasser som arbei-der etter vakuumprinsippet og den ovenfor beskrevne viser at foreliggende fremgangsmåte og anordning byr på vesentlige fordeler. For en kapasitet på 340 m<3> vann/h er de følgende dimensjoner

og effektiviteter typiske.

Konvensjonell type;

Diameter 3 m

Høyde 10 m

Effektivitet 0,05 ppm rest 07 ved 30°C og 0.10 ppm rest 09 ved 20°C. Å

Anordning ifølge oppfinnelsen:

Diameter 1,5 m

Høyde 3,9 m

Effektivitet 0,015 (0,015 ppm var den nedre grense for det anvendte måleapparat) ppm rest O2 ved 13°C.

Som det fremgår av de viste resultater så oppnås en vesentlig bedre fjerning av oksygen ved hjelp av foreliggende avgasser, sammenlignet med den konvensjonelle type. For den sistnevnte var rest 02 ca. 7 ganger høyere ved 20°C enn det som ble funnet for foreliggende avgasser, dette til tross for at foreliggende avgasser ble undersøkt ved en vanntemperatur på 13°C, hvilket ytterligere understreker fordelene ved foreliggende fremgangsmåte og apparat.

Volumet av den konvensjonelle type er ca. 10 ganger større enn volumet for foreliggende apparat, hvilket betyr at man ved hjelp av foreliggende anordning oppnår betydelige besparelser både med hensyn til vekt og plass.

Selv om anordningen vist i den vedlagte tegning er forsynt med et absorberende belegg 6 på veggen 5, så er det mulig at veggen 5 på motstående side også kan være dekket av et tilsvarende belegg og dysene anordnet slik at også dette belegg besprøytes med det innførte vann.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved avgassing av væsker, særlig vann, hvor væsken innføres i en vakuumsone og etter avgassing ut-føres fra denne, idet væsken i vakuumsonen finfordeles ved at den sprøytes mot minst en tilnærmet vertikalt anordnet flate av et porøst materiale og får flyte nedad dette i ret-ning mot et utløp fra vakuumsonen, karakterisert ved at væsken som flyter ned langs det porøse materialet føres igjennom en horisontalt utstrekkende, porøs skillevegg inn i et underliggende bad av avgasset væske, idet overflatenivået for den avgassede væske innstilles til å ligge inne i den horisontale, porøse skillevegg.

2. Anordning for anvendelse ved utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende et hus (1) forbundet med et evakueringssystem (16, 17, 18, 19), midler (8) for innføring av væske, såsom vann til huset, samt et avløp (15) for utfør-ing av behandlet væske og hvor det i huset er anordnet minst en i det vesentlige vertikalt anordnet anslagsflate av porøst materiale (6), samt midler (9) for påsprøytning av finfordelt væske på det porøse materialet (6), karakterisert ved en i det vesentlige horisontalt anordnet skillevegg (11) av porøst og gjennomtrengelig materiale, hvilken porøse flate (11) avgrenser den øvre del av huset (1) fra et under-liggende vannbad (7), samt midler (14, 21) for å justere vannbadet (7) til et nivå (12) i det porøse materialet (11).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det porøse materialet (6) utgjøres av et tekstilmateriale e.l. av naturlige eller kunstige fibre.

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det porøse materialet (6) er anordnet på eller som vertikale vegger (5, 5a).

5. Anordning ifølge kravene 2-4, karakterisert ved at anslagsflaten av det porøse materialet (6) utstrekker seg ned til og eventuelt gjennom skilleveggen (11) .

6. Anordning ifølge kravene 2-5, karakterisert ved en væskeåpen, bærende konstruksjon (20) som bærer skilleveggen (11) og minst en vegg (5,5a) hvorpå det porøse materialet (6) er anordnet.

7. Anordning ifølge kravene 2-6, karakterisert ved at veggen (5,5a) av eller med det porøse materialet (6) har form av stort sett ringformede, konsentriske vertikale vegger.

8. Anordning ifølge kravene 2-7, karakterisert ved et rom (3) definert av huset (1) og et indre skall (2) som i det minste strekker seg ned til væske-nivået (12), hvilket rom (3) står i kontakt med evakuerings-systemet (16, 17, 18, 19).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at rommet (3) kommuniserer med et rør (16) via hull (4) i rørets vegg.