NO154878B - Fremgangsmaate for koalesering av en ublandbar vaeske som er fint dispergert i en annen samt koaliseringspatron for anvendelse i fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og

en koaleseringspatron for fjerning av forurensninger fra en væske. Forurensningen kan være faste partikler og en eller annen væske som er ublandbar med og dispergert i den første væsken.

Ved operasjoner hvor store mengder oljeforurenset vann frembringes som avløp, f.eks. oljeraffinering og vasking av skipstanker, blir tilførselsvannet ofte tatt fra nærliggende kilder, f.eks. sjøen eller en elv. Etter bruk av vannet, returneres avløpet sluttlig til en naturlig forekommende kilde. Før avløpet returneres direkte til en kilde eller indirekte via et kloakksystem, må forurensende olje fjernes.

Det eksisterer også et motsatt problem, dvs. fjerning

av forurensende vann fra olje. Ved fremstilling av råolje fra et oljefelt er det vanlig at den oljen som til å begynne med produseres er vesentlig fri for vann. I løpet av oljefeltets levetid vil andelen av vann som produseres sammen med råoljen, vanligvis øke og det nås et punkt hvor det kan være ønskelig å separere oljen fra det produserte vann før oljen transporteres fra brønnhodet, enten ved hjelp av rørledning eller en tankbåt.

I begge tilfeller er faste partikler vanligvis tilstede sammen med den forurensede væske.

Det er kjent flere anordninger for å takle det ene eller begge problemene, men koaleseringspatroner med stive elementer har i alminnelighet vist seg å være de mest populære. Disse er imidlertid forbundet med visse ulemper. Elementet, ofte et glassfiberelement, virker både som et koaleseringsmedium og som et filter. Filtreringseffekten resulterer i at patronen til slutt blir blokkert av de suspenderte faste stoffer som fjernes fra strømmen under behandling. Når dette inntrer, må patronen kasseres.Dette er uønsket delvis p.g.a. av patronens pris,

men særlig på offshore-plattformer p.g.a. de der rådende pro-blemer med forsyning, lagring og bortkasting.

Man har nå kommet frem til en fremgangsmåte og en koaleseringspatron som er egnet for forbedring av kvaliteten av enten vann forurenset med olje eller olje forurenset med vann. Nevnte patron er kompakt og kan lett regenereres ved vasking.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for koalesering av en ublandbar væske som er fint dispergert i en annen, spesielt olje i vann eller vann i olje, ved føring av blandingen av væsker gjennom et koaleseringsapparat inneholdende en koaleseringspatron omfattende en fastgjort første endeplate, en annen endeplate som kan beveges mot og bort fra den første endeplaten og som er fastgjort til en betjeningsstang, samt fibrøst koaleseringsmateriale holdt mellom den første og den andre platen, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det anvendes en koaleseringspatron som som fibrøst materiale inneholder flere fibere eller fiberbunter, idet hver fiber eller bunt er festet ved en ende til den første endeplaten og ved den andre enden til den andre endeplaten, slik at fiberene kan komprimeres og dekomprimeres ved bevegelse av den andre endeplaten og ved at fibrene holdes i den komprimerte tilstand mens blandingen føres gjennom patronen.

Videre er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en koaleseringspatron for anvendelse i ovennevnte fremgangsmåte,

for fjerning av forurensninger fra en væske, omfattende en fastgjort endeplate i en første ende, en annen endeplate i den andre enden, og som kan beveges mot og bort fra den første platen,

og som er forbundet med en betjeningsstang, samt fibrøst koaleseringsmateriale holdt mellom den første og den andre platen, kjennetegnet ved at det fibrøse materialet utgjøres av flere fibrer eller fiberbunter, idet hver fiber eller bunt er festet ved én ende til den første platen og ved den andre enden til den andre platen, og idet nevnte fibrer kan komprimeres og dekomprimeres.

Ved bruk blir nevnte endeplater bragt nær hverandre

ved å bevege stangen slik at fibrene komprimeres til dannelse av et fint nettverk.

Egnede fibermaterialer er naturlig forekommende og syntetiske produkter, slik som ull, bomull, viskose, polyamider, polyestere, polyolefiner og mineraler.

Generelt er fibermaterialene i området 1-lOOOyum, og fibrene foreligger fortrinnsvis i form av bunter med en diameter på opptil 30 mm.

Patronen har fortrinnsvis en lengde i området fra 1 mm til Imi komprimert tilstand og en lengde i området fra 10 mm til 10 m i dekomprimert tilstand.

Patronen har fortrinnsvis et forhold mellom lengde og diameter i området 1000:1 til 1:1 i komprimert tilstand.

Ved betegnelsen "lengde" menes avstanden mellom endeplatene .

Patronen anvendes hensiktsmessig i en anordning omfattende en beholder som har et inntak og et uttak, idet patronen er anbragt mellom disse.

En sedimenteringssone er fortrinnsvis tilveiebragt i nedstrømsretningen for koaleseringspatronen slik at de koale-serte dråper fra den tidligere dispergerte fase kan sedimen-tere .

Det er fortrinnsvis to uttak fra sedimenteringssonen, slik at separate væskestrømmer kan føres ut.

Foreliggende fremgangsmåte er spesielt egnet for fjerning av råpetroleum og petroleumprodukter fra vasking av skipstanker og raffineriavløp. Normalt inneholder disse 5-750 mg råpetroleum eller petroleumprodukter pr. kg vann. Mengden av suspenderte faste stoffer er generelt meget variabel, og typisk avløp inneholder 10-500 ppm suspenderte faste stoffer.

Dersom fast, suspendert materiale er til stede, opp-fanges dette i patronen og forstyrrer ikke koaleseringen av

væskene.

Ved forandring av fibermaterialet og graden av kom-primering av patronen kan filtreringsgraden reguleres.

I den følgende omtale av koaleseringsmekanismen er

en dispersjon av spormengder av olje i vann betraktet som en typisk tilførsel for behandling. Oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes for koalesering av vanndråper dispergert i olje.

Strømningsmengden av det forurensede vann bør til-passes fiberdiameteren i sjiktene, tverrsnittsarealet for sjiktene og komprimeringsgraden av fibrene slik at det dannes noe turbulens i væsken når det strømmer gjennom patronen,

men ikke tilstrekkelig turbulens til å hindre avsetning av en oljefilm på fibrene eller til å fjerne en avsatt film. Dette fremmer bevegelsen av oljedråper på tvers av strømnings-linjene i de buktede passasjene i nettverket i patronen slik at de vil kollidere med oljefilmen på fibrene og med hverandre.

Dråper som kolliderer med oljefilmen, oppfanger olje som kan oppsamles. Denne kollisjon med hverandre leder til vekst i størrelsen av dråpene. Dersom vannhastigheten er for stor, vil imidlertid den resulterende forøkede turbulens fjerne oljefilmen fra fibrene og oppbryte oljedråpene og derved reversere de ovenfor nevnte effekter.

Optimale strømningshastigheter kan velges for gitte patrondimensjoner og fiberdiametre i patronen. Genrelt er den hydrauliske belastning av væske som strømmer gjennom an-ordningen i området 15-150 m 3 /m 2«time.

Som omtalt ovenfor brukes patronen med fibre i komprimert tilstand. Etter en lengre operasjonsperiode kan patronen bli blokkert med faste stoffer og/eller væske, hvilket forårsaker et uakseptabelt høyt trykkfall og reduserer koaleseringseffektiviteten. Patronen kan etter dette lett regenereres ved å bevirke relativ bevegelse mellom endeplatene for å dekomprimere fibrene og åpne nettverket til en rekke relativt brede kanaler. Forurensningene fjernes deretter ved gjennomspyling med vaskevæske for å vaske vekk disse forurensninger.

Oppfinnelsen skal illustreres under henvisning til den medfølgende tegning og eksempler.

Tegningen viser skjematisk en koaleseringspatronenhet ifølge oppfinnelsen med fibrene i patronen i dekomprimert tilstand. Et kammer 1 er utstyrt med et inntak 2 og et uttak 3.

I kammeret omfatter en koaleseringspatron en gjengeforsynt stang 4 hvortil det er festet en perforert endeplate 5. I sin andre ende passerer stangen fritt gjennom en annen perforert endeplate 6 fastgjort i forhold til kammeret 1. Fibrer 7 er vist i dekomprimert tilstand mellom endeplatene 5 og 6. En mutter 8 er skrudd på stangen 4 og ligger an mot endeplaten 6.

I bruk trekkes mutteren 8 til å trekke tilbake stangen og bevege endeplaten 5 nærmere endeplaten 6 for derved å kom-primere fibrene 7 i ønsket grad.

Vann forurenset med fint dispergert olje kommer inn i kammeret 1 gjennom inntaket 2 og passerer gjennom perforeringene i endeplaten 5 i nettverket av fibrer 7 hvor koalesering finner sted. Større dråper av olje og vann passerer ut av kammeret gjennom perforeringene i endeplaten 6 og strømmer til en sedimenteringssone (ikke vist) hvor oljen og vannet danner separate lag.

Eksempler

Koaleseringspatronenhet A (som beskrevet under henvisning

til tegningen)

Eksempel 1

Sjikt komprimert til 30 mm

Etter 14,75 timer hadde trykkfallet over sjiktet steget til 3,8 bar ved en hydraulisk bestandning på 55 m 3 /m 2«time. Forsøket ble derfor avsluttet. Dette forsøk demonstrerer at patronen er en effektiv koaleseringspatron.

E ksempel 2

Det benyttede sjikt var det samme som i eksempel 1. Før forsøket ble sjiktet utvidet og ca. 5 liter vann ført gjennom i den normale strømningsretning for å skylle ut olje og faste stoffer oppsamlet i sjiktet. Det ble deretter komprimert til en dybde på 3 5 mm.

Koaleseringspatronens yteevne forringes noe ved høye hydrauliske belastninger.

Eksempel 3

Samme sjikt som i eksempel 2 ble benyttet, utvidet, gjennomvasket og rekomprimert til 25 cm dybde.

For dette forsøk ble vann ført gjennom ved en hydraulisk belastning på 27 m 3 /m 2-time. En oppløsning av oksalsyre ble tilsatt i oppstrømsretningen i et mengdeforhold som ga en konsentrasjon på 50 mg/liter i hovedvannstrømmen. Denne reagerte med det naturlig forekommende kalsium i vannet og ga et bunnfall av kalsiumoksalat. Dette bunnfall ble fjernet av sjiktet, og man fikk en klar avløpsstrøm. Trykkfallet over sjiktet steg til 3,6 bar etter 1 time.

Dette forsøk demonstrerer at patronen er en effektiv filterenhet.

Eksempel 4

Sjiktet i dette forsøk var det samme som i eksempel 3, utvidet, gjennomskyllet og komprimert til 25 mm. Det innledende trykkfall var 0,8 bar. Dette indikerer at vasking i utvidet tilstand tjener til å fjerne faststoffer fra sjiktet. Forsøksmetoden var den samme som i eksempel 3 med unntagelse av at olje også ble tilsatt i en mengde på 370 mg/liter. Filtratet var også denne gangen klart, og oljeinnholdet i avløpet var bare 2 mg/ liter.

Dette forsøk indikerer at enheten kan benyttes som et kombinert filter og koaleseringspatron og vil koalesere olje i nærvær av faste stoffer.

Koaleseringspatronenhet B (stor utgave av koaleseringspatronenhet A)

Eksempel 5

Patronenheten ble testet på et raffineriavløpsprodukt i et bensinvaskeanlegg. Avløpet var surt med en pH på 2.

Enheten ble benyttet i 20 timer ved en hydraulisk belastning

på 45 m 3 /m 2-time, og i denne tid steg trykkfallet fra 0,4 til 0,9 bar, slik det fremgår fra nedenstående tabell.

Inntaksolje-konsentrasjonen varierte mellom 220 og

2180 mg/liter med et gjennomsnitt ved 1330 mg/liter.

Vannstrømmen fra koaleseringspatronenheten varierte fra

9 til 23 mg/liter med et gjennomsnitt på 15 mg/liter.

Dette gir en oljefjerningseffektivitet på 99%. Av denne olje var ca. 8 ppm oppløselig, hvorved det er tatt hensyn til den frie olje i avløpet varierende fra 1 til 15 mg/liter med et gjennomsnitt på 7 mg/liter, eller en fri oljefjerningseffektivitet på 99,5%.

Dette forsøk viser at patronen vil funksjonere tilfreds-stillende med anleggsavløp.

Eksempel 6

Koaleseringspatronenheten B ble igjen testet under anvendelse av olje forurenset med vann fra et separeringsanlegg.

Over et område for vann/olje-sammensetninger og strøm-ningshastigheter produserte koaleseringspatronen hele tiden en behandlet oljestrøm inneholdende mindre enn 1% vann, i de fleste tilfeller mindre enn 0,5%, hvilket fremgår fra nedenstående tabell over resultatene. Små doser slam og sand ble innsprøytet i koaleseringspatronens innløp og hadde liten synlig effekt. Ved demontering av enheten ved slutten av forsøket var det åpenbart at sanden ikke hadde trengt inn i sjiktet, og denne sand kunne lett ha blitt fjernet ved spyling.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for koalesering av en ublandbar væske som er fint dispergert i en annen, spesielt olje i vann eller vann i olje, ved føring av blandingen av væsker gjennom et koaleseringsapparat inneholdende en koaleseringspatron omfattende en fastgjort første endeplate, en annen endeplate som kan beveges mot og bort fra den første endeplaten og som er fastgjort til en betjeningsstang, samt fibrøst koaleseringsmateriale holdt mellom den første og den andre platen, karakterisert ved at det anvendes en koaleseringspatron som som fibrøst materiale inneholder flere fibrer eller fiberbunter, idet hver fiber eller bunt er festet ved en ende til den første endeplaten og ved den andre enden til den andre endeplaten, slik at fibrene kan komprimeres og dekomprimeres ved bevegelse av den andre endeplaten, og ved at fibrene holdes i den komprimerte tilstand mens blandingen føres gjennom patronen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væsken føres gjennom apparatet ved en hydraulisk belastning i omradet 15-150 m 2 /m 2.time.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at koaleseringspatronen periodisk regenereres ved å stoppe strømmen av tilført blanding, bevirke relativ bevegelse mellom endeunderstøttelsesplatene for å dekomprimere fibrene og spyle de dekomprimerte fibrer med en vaskevæske for å fjerne bibeholdte forurensninger.

4. Koaleseringspatron for anvendelse; i fremgangsmåten ifølge krav 1-3, for fjerning av forurensninger fra en væske, omfattende en fastgjort endeplate(6)i en første ende, en annen endeplate (5) i den andre enden, og som kan beveges mot og bort fra den første platen, og som er forbundet med en betjeningsstang (4), samt fibrøst koaleseringsmateriale (7) holdt mellom den første og den andre platen, karakterisert ved at det fibrøse materiale utgjøres av flere fibrer eller fiberbunter, idet hver fiber eller bunt er festet ved en ende til den første endeplaten og ved den andre enden til den andre endeplaten, og idet nevnte fibrer kan komprimeres og dekomprimeres.

5. Koaleseringspatron ifølge krav 4, karakterisert ved at fibrene består av ull, bomull, viskose, polyamid, polyester, polyolefin eller et mineral.

6. Koaleseringspatron ifølge krav 1*, karakterisert ved at fiberdiameterene er i området 1 -1000 ym.

7. Koaleseringspatron ifølge krav 4, karakterisert ved at fibrene foreligger i bunter med en diameter på opptil 30 mm.

8. Koaleseringspatron ifølge krav 4-7, karakterisert ved at den har en lengde i området fra 1 mm til Imi komprimert tilstand og en lengde i området fra 10 mm til 10 m i dekomprimert tilstand.

9. Koaleseringspatron ifølge krav 4-8, karakterisert ved at den har et forhold mellom lengde og diameter i området 1000:1 til 1:1 i komprimert tilstand.