NO156357B - Fremgangsmaate og apparat for separasjon av en suspensjon av to innbyrdes ikke blandbare vaeskekomponenter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat

for separasjon av en suspensjon av to ikke-blandbare væskekomponenter. Mer spesielt, men ikke utelukkende, angår den utskillelse av olje fra vann.

Separasjon av ikke-blandbare væskekomponenter, såsom

olje og vann, er av stor økonomisk betydning i mange industrier. Anlegg for oppnåelse av en rimelig grad av slik separasjon medfører store kapitalkostnader i slike industrier, og anleggene kan i seg selv bli av betydelig størrelse. I et typisk anlegg kan det benyttes en horisontalt montert trykk-beholder med en diameter av størrelsesordenen 1 m og en aksial lengde på ca. 3 m. Beholderen er forbundet med et oppsamlingskar. Anleggets vertikale dimensjon kan være av størrelsesordenen 2 m. Trykkbeholderen i et typisk så-

dant tidligere foreslått separasjonsapparat er inndelt i et hovedkammer og et sekundærkammer i den ene aksiale ende av beholderen. Væsken som skal separeres, føres inn i hovedkammeret, og den lettere komponent tas ut fra det øvre parti (i typiske tilfeller fra en oppsamlingskuppel) av hovedkammeret. De to komponenter skilles fra hverandre ved å føres gjennom en buktet passasje gjennom separasjonsinnretninger, såsom en platepakke anordnet på veien fra hovedkammeret til sekundærkammeret.Sepa-rasjonen oppnåes ved hjelp av passasjen som gir en buktet gjennomstrømning, idet den tyngre komponent strømmer gjennom passasjen og inn i sekundærkammeret.

Ved hjelp av oppfinnelsen tas det sikte på å forbedre denne tidligere foreslåtte teknikk på en måte som muliggjør en tilsvarende eller forbedret separasjonseffekt i et apparat med mindre totaldimensjoner, med hovedsakelig samme gjennom-strømning .

Det tilveiebringes således ved hjelp av oppfinnelsen

en fremgangsmåte for separasjon av en suspensjon av to innbyrdes ikke blandbare væskekomponenter med ulik densitet, ved hvilken suspensjonen føres til et hovedkammer og gjennom en separasjonsinnretning som er montert inne i kammeret og som har første og andre motsatte ender samt et inntak for suspensjonen ved den første ende, og ved hvilken den utskilte, lettere komponent oppsamles for uttak gjennom et første hovedkammeruttak og den tyngre komponent taes ut gjennom et andre hovedkammeruttak. Fremgangsmåten utmerker seg ved at suspensjonen

underkastes en preliminær separasjon i kammeret før den strømmer til separasjonsinnretningen, som følge av at suspensjonen innføres i kammeret på utsiden av separasjonsinnretningen og bringes til å strømme langs separasjonsinnretningen på dennes utside, fra dennes andre ende til dens første ende, og at suspensjonen bringes til å vende før den strømmer inn i inntaket til separasjonsinnretningen.

Videre tilveiebringes det et apparat for utførelse

av den nye fremgangsmåte, omfattende et hovedkammer med et inntak for suspensjonen, en separasjonsinnretning anordnet inne i hovedkammeret, et første uttak og et andre uttak fra hovedkammeret for henholdsvis den lettere komponent og den tyngre komponent, idet kammerets uttak for tyngre komponent er forbundet med et uttak fra separasjonsinnretningen for tyngre komponent, hvilken separasjonsinnretning har første og andre motsatte ender samt et inntak ved den første ende. Apparatet er karakteristisk ved at kammerets inntak for suspensjonen er anordnet slik at suspensjonen vil føres inn i kammeret på utsiden av separasjonsinnretningen, og at kammeret har en strømningspassasje som vil bringe suspensjonen til å strømme langsmed og på utsiden av separasjonsinnretningen fra dennes andre ende til dens første ende, hvorved suspensjonen vil bli utsatt for en preliminær separasjon av komponentene under dens strømning gjennom denne passasje og dessuten tvinges til å vende før den strømmer inn i inntaket til separasjonsinnretningen.

Som det vil forståes, fører dette arrangement til at den tilførte væske først underkastes strømningsforgrening, hvoretter strømningen snus to ganger før væsken strømmer inn i separasjonsinnretningen. Forsøk har vist at dette strømningsmønster for den tilførte væske fremmer utskillelsen av olje suspendert i vann. I dette arrangement vil den til-førte væske som strømmer ut gjennom avleveringsrørene, ledes tilbake på utsiden av avleveringsrørene, langs hele disse rørs lengde, før den strømmer inn i separasjonsinnretningen, hvilken separasjonsinnretning fortrinnsvis omfatter en såkalt "platepakke" omfattende en rekke sinusformede plater montert på en effektiv måte innenfor et bokslignende volum.

Som en ytterligere, avsluttende separasjon av den lettere komponent fra den tyngre komponent i sekundærkammeret kan sekundærkammeret være forsynt med en skillevegg på tvers av dets øvre halvdel, slik at væske som strømmer inn i sekundærkammeret, må passere på undersiden av skilleveggen for å nå utløpet. I løpet av den tid væsken oppholder seg i sekundærkammeret, vil mindre gjenværende mengder av den lettere komponent ha tilbøyelighet til å utskilles. Slike mindre mengder som er utskilt fra den tyngre komponent, vil ha tendens til å tilbakeholdes i rommet på forsiden av skilleveggen.

Oppfinnelsen skal nu beskrives mer detaljert under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et skjematisk lengde-snitt gjennom et tidligere foreslått separasjonsapparat, fig.

2 er et tverrsnitt etter linjen II-II på fig. 1, fig. 3 er

et snitt tilsvarende fig. 1, men av den foretrukne utførelses-form av apparatet i henhold til oppfinnelsen, fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen IV-IV på fig. 3, fig. 5 er et tverrsnitt etter linjen V-V på fig. 3, fig. 6 er et tverrsnitt etter linjen VI-Vi på fig. 3, fig. 7 er et snitt tilsvarende fig. 3, av en modifisert utførelsesform av apparatet ifølge oppfinnelsen, og fig. 8 er et tverrsnitt etter linjen VIII-VIII på fig. 7.

Innkommende væske, som kan være en suspensjon av små oljedråper i vann, pumpes under trykk til en sylindrisk trykk-beholder 1, som vist på fig. 1, f.eks. ved hjelp av en for-trengning spumpe som gir liten emulgeringseffekt. Den innkommende væske strømmer inn i beholderens 1 hovedkammer 2 gjennom et inntaksrør 3 som strekker seg ned til et sted nær kammerets bunn, nær en skillevegg 4 over hvilken væsken må passere. Dette arrangement gir den innkommende væske en opp-adrettet strømning som bidrar til utskillelse av oljedråpene.

Væsken strømmer så inn i en såkalt "platepakke" 5 som er montert inne i hovedkammeret og omfatter en rekke sinusformede plater montert på effektiv måte innenfor et bokslignende volum. På denne måte tilveiebringes en buktet bane for væsken, hvilket bidrar til at oljedråpene flyter sammen og oljen utskilles fra vannet. Oljen (de åpne piler på tegningen) strømmer ut fra

platepakkens overside, idet den er lettere enn vannet, og oppsamles i en oppsamlingskuppel 6 fra hvilken den tas ut gjennom

et uttak 7. Det tettere vann (sorte piler på tegningen) strømmer ut gjennom enden av platepakken og inn i et sekundærkammer 8, fra hvilket det tas ut gjennom et uttak 9. De ut-førelser av det tidligere kjente arrangement som er vist på figurene 1 og 2, har hatt en tendens til å være voluminøse, idet anleggets lengde har vært av størrelsesordenen 3 m og høyde og bredde, medregnet tilhørende rørledninger og pumper, ca. 2 m. Det sier seg selv at jo større apparatet er, de.sto mer materiale kreves for dets fremstilling, og desto høyere vil gjerne prisen bli. Skjønt praktiske utførelser av dette apparat gir en rimelig grad av utskillelse av olje fra vann, forblir vesentlige mengder oljedråper tilbake i vannet som tas ut fra apparatet.

Ved sammenligning med apparatet ifølge oppfinnelsen

vil det straks sees at utførelsen ifølge fig. 3, som er kon-struert i henhold til oppfinnelsen, er vesentlig mer kompakt enn utførelsen ifølge fig. 1. I dette tilfelle er innløpsrøret 3, som er ført inn i hovedkammeret på et sted fjernt fra sekundærkammeret, forbundet med en strømningsforgrener 10

(se fig. 4) som forgrener strømmen av innkommende væske og leder den til flere avleveringsrør 11. Som best vist på fig.

5 strekker avleveringsrørene (her i et antall av 2) seg gjennom rommet som er igjen mellom platepakke-separasjons-innretningens utside og hovedkammerets innvendige sylindriske vegg. Rørene 11 munner ut nær skilleveggen 14, som skiller hovedkammeret fra sekundærkammeæt. Væske som strømmer ut fra avleveringsrørenes 11 munninger, må strømme tilbake langs hele lengden av avleveringsrørene, på utsiden av disse, før den kan strømme inn i platepakken 5. Avstanden mellom inntaks-rørets munninger og inngangen til platepakken, som den innkommende væske må tilbakelegge, er av betydning fordi den gjør det mulig for sammenflytende oljedråper å utskilles og å flyte opp i beholderens øvre del. Det er av denne grunn at det vil være upraktisk å gjøre arrangementet ifølge fig. 1

mer kompakt ved å bringe platepakken nærmere skilleveggen 4. Forsøk har vist at det strømningsmønster for den innkommende væske som er vist på fig. 3, fremmer utskillelsen av den suspenderte olje fra vannet. Væskestrømmen blir først forgrenet og tvinges deretter til å vende, først ved rørenes 11 munninger

og deretter ved inngangen til platepakken.

Det vil forståes at den innkommende væske vil kunne

føres til mer enn to avleveringsrør.

Trykkbeholdere av den type som her er beskrevet, frem-stilles slik at en endeseksjon lar seg demontere fra beholderens hovedseksjon for rengjøring, vedlikehold og repara-

sjon. I arrangementet vist på fig. 3 er platepakken 5

montert på en endeplate 14 som er fastholdt mellom to flenser 12,13 på beholderens to seksjoner la og lb, slik at platepakken kan tas ut som en enhet fra beholderens indre. Det tyngre vann, som strømmer inn i sekundærkammeret 8 må passere under skillevegg 15 for å nå frem til uttaksrøret 9. Under væskens opphold i sekundærkammeret vil mindre, gjenværende mengder av den lettere oljekomponent tendere til å utskilles. Slike mindre mengder som skilles ut fra den tyngre vannkomponent, tenderer til å forbli i rommet på forsiden av beholderen.

Ved testing av den utførelsesform som er illustrert

på figurene 3-6, har vist seg at det oppnåes en forbedret effekt av utskillelsen av olje fra vann enn den som oppnåes med ut-førselsen ifølge figurene 1 og 2.

Platepakken 5 kan utformes på mange forskjellige måter. Den kan omfatte flere horisontalt anordnede sinusformede

plater med toppene og bunnene på tvers av den tyngre komponents generelle strømningsretning gjennom platepakken. Alternativt kan platene være noe skråstilt, i en vinkel mellom den horison-tale og den vertikale akse, idet de enkelte platers bunner og topper også i dette tilfelle strekker seg stort sett på tvers av den tyngre komponents strømningsretning gjennom platepakken. Det foretrukne arrangement er det som er vist skjematisk på figurene 7 og 8. I dette arrangement omfatter platepakken 5a både vertikalt anordnede sinusformede plater 16 og stort sett horisontalt anordnede sinusformede plater 17. Som det vi] sees av figurene 7 og 8 er de vertikalt anordnede plater montert på oppstrømssiden, med hensyn til den tyngre komponents strømningsretning, av de horisontalt anordnede plater. Dette arrangement har vist seg å være særlig gunstig for behandling av olje-vann-bunnrester som inneholder betydelige mengder faste stoffer eller smuss. Oljen, som er lettere enn vannet, utskilles og tenderer til å bevege seg oppover. Herved støter

oljen mot undersidene av de enkelte sinusformede buktninger, hvor den oppsamles inntil den har tilstrekkelig oppdrift til å komme løs fra platens overflate og strømme oppad inntil den kommer i kontakt med den neste sinusformede overflate i vertikalretningen, hvor prosessen gjentar seg. Smuss, derimot, som er tyngre enn den tunge væskekomponent, som her er vann, sedimenterer på de nedadhellende overflater av de enkelte sinusformede buktninger og o<p>psamles der inntil den totale oppsamlede masse overvinner overflateadhesjonen til platen,

på hvilket punkt smussmassen glir av den sinusformede overflate og derved styrter ned langs platen og oppsamles i bunnen. Det vil forståes at denne nedstyrtning av smusset gir en selvrengjøringseffekt.

De horisontalt anordnede plater funksjonerer på den konvensjonelle måte, hvilket vil si at den buktede strømnings-bane som går hovedsakelig horisontalt gjennom platepakken, fører til at væsken treffer mot suksessive overflater i pakken, hvilket gir oljedråpene en tendens til å flyte sammen. Utskilt olje oppsamles i toppene av de sinusformede overflater og strømmer oppad gjennom huller i disse.

Det vil forståes at selv om oppfinnelsen ovenfor er beskrevet under henvisning til utskillelse av olje fra vann, er oppfinnelsen ikke begrenset til denne ene anvendelse. Utførelsesformer av apparatet ifølge oppfinnelsen kan generelt anvendes i de tilfeller hvor det ønskes å separere to ikke-blandbare væskekomponenter, såfremt den ene er tyngre enn den annen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for separasjon av en suspensjon av to innbyrdes ikke blandbare væskekomponenter med ulik densitet, ved hvilken suspensjonen føres til et hovedkammer (la) og gjennom en separasjonsinnretning (5) som er montert inne i kammeret og som har første og andre motsatte ender samt et inntak for suspensjonen ved den første ende, og ved hvilken den utskilte, lettere komponent oppsamles for uttak gjennom et første hovedkammeruttak (7) og den tyngre komponent taes ut gjennom et andre hovedkammeruttak, karakterisert ved at suspensjonen underkastes en preliminær separasjon i kammeret (la) før den strøm-mer til separasjonsinnretningen (5), som følge av at suspensjonen innføres i kammeret på utsiden av separasjonsinnretningen og bringes til å strømme langs separasjonsinnretningen (5) på dennes utside, fra dennes andre ende til dens første ende, og at suspensjonen bringes til å vende før den strømmer inn i inntaket til separasjonsinnretningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at suspensjonen bringes til å strømme langs motsatte sider av separasjonsinnretningen (5), mot dennes første ende.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakteriseret ved at suspensjonen som føres inn i kammeret, rettes mot en kammervegg (14) nær den andre ende av separasjonsinnretningen, hvorved suspensjonen tvinges til å vende før den strømmer langs utsiden av separasjonsinnretningen og mot dennes første ende.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at suspensjonen føres inn i kammeret (la) på to stder (11), på motsatte sider av separasjonsinnretningen og nær dennes andre ende.

5. Apparat for separasjon av en suspensjon omfattende to innbyrdes ikke blandbare væskekomponenter med ulik densitet, omfattende et hovedkammer (la) med et inntak (3,11) for suspensjonen, en separasjonsinnretning (5) anordnet inne i hovedkammeret, et første uttak (7) og et andre uttak fra hovedkammeret for henholdsvis den lettere komponent og den tyngre komponent, idet kammerets uttak for tyngre komponent er forbundet med et uttak fra separasjonsinnretningen for tyngre komponent, hvilken separasjonsinnretning har første og andre motsatte ender samt et inntak ved dén første ende, karakterisert ved at kammerets inntak for suspensjonen (3,11) er anordnet slik at suspensjonen vil føres inn i kammeret på utsiden av separasjonsinnretningen (5), og at kammeret har en strømningspassasje som vil bringe suspensjonen til å strømme langsmed og på utsiden av separasjonsinnretningen (5) fra dennes andre ende til dens første ende, hvorved suspensjonen vil bli utsatt for en preliminær separasjon av komponentene under dens strømning gjennom denne passasje og dessuten tvinges til å vende før den strømmer inn i inntaket til separasjonsinnretningen.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at strømningspassasjer er anordnet i kammeret på hver side av separasjonsinnretningen (5), hvorved suspensjonen som føres inn i hovedkammeret, vil strømme langs motsatte sider av separasjonsinnretningen og mot dennes første ende.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at hovedkammerets inntak (3,11) for suspensjonen er anordnet slik at det retter suspensjonen som føres inn i kammeret, mot en kammervegg (14) ved den andre ende av separasjosinnretningen (5), hvorved suspensjonen vil tvinges til å vende før den strømmer langs separasjonsinnretningen og mot dennes første ende.

8. Apparat ifølge krav 5-7, karakterisert ved at det omfatter et sekundærkammer (lb), og at uttaket fra separasjonsinnretningen (5) er forbundet med sekundærkammeret for oppsamling i dette av den tyngre komponent.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at kammerveggen (14) nær den andre ende av separasjonsinnretningen (5) skiller hovedkammeret fra sekundærkammeret.

10. Apparat ifølge krav 5-9, karakterisert ved at hovedkammerets inntak (3,4) for suspensjonen er anordnet slik at suspensjonen vil strømme inn i kammeret på utsiden av separasjonsinnretningen, på to steder nær dennes andre ende og på motsatte sider av separasjonsinnretningen.