NO751876L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for å påskynde separering av komponenter suspendert i en væske.

Partikler som er suspendert i en væske kan bli koalescert ved å påskynde innbyrdes kontakt mellom disse partikler, f.eks. ved hjelp av å bringe væsken til å stromme gjennom smale passasjer, eksempelvis i et lag av svamplignende materiale eller mellom tett sammenpakkede, kuleformede legemer. Det skal da fortrinnsvis være en viss adhesjon mellom de suspenderte partikler og svampmaterialet eller kulene.

Virkningen vil bli bedre når oppholdstiden i disse passasjer gjores lengre. Dette kan på den ene side oppnås ved å redusere stromningshastigheten, men dette vil fore enten til en lavere ytelse eller betydelige dimensjoner for koalescensanordningen.

På den annen side kan tykkelsen.av laget okes , men dette vil

fore til en tilsvarende oket stromningsmotstand.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte og en anordning, hvorved stort sett kuleformede legemer anvendes< men hvor foran nevnte ulemper unngås. Dette oppnås på grunn av at disse kuleformede legemer bringes til å stromme i en lukket syklus, til hvilken væske som skal behandles tilsettes, og hvorfra overskuddsvæske med koalescerteeller allerede utseparerte komponenter fjernes på en slik måte at kulene forblir i syklusen. Væsken innfores da i denne på en slik måte at en lukket væskestrom oppnås, i hvilken kulene medfolger.

Energien for den væske som innfores i syklusen, kan være tilstrekkelig til å oppnå den onskede sykliske bevegelse av kulene, hvilket vil være tilfelle f.eks. hvis væsken tilfores fra en tilstrekkelig hoyde. Det er også mulig å anvende en pumpe for å oppnå tilstrekkelig hastighet, men da vil det foreligge risiko ^or at de suspenderte komponenter bevirker tilsmussing eller sl.i<l->

tasje av pumpen.

I en foretrukket utforelse opprettholdes den sykliske bevegelse ved å tilsette energi til blandestrommen, enten ved å bruke mekaniske midler eller ved å innsproyte i stromningen en ytterligere væske eller gass med egnet hastighet.

Oppfinnelsen skal belyses nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk en utforelsesform av oppfinnelsen; og Fig. 2 viser en forenklet gjengivelse av en modifikasjon av anordningen i fig. 1. Fig. 3 er et forenklet oppriss av en annen prinsipiell utforelse av oppfinnelsen; pg

Fig. 5-8 viser modifikasjoner av anordningen ifolge fig. 3.

I fig. 1 vises en anordning ifolge oppfinnelsen i prinsipp, hvilken anordning omfatter en stort sett lukket krets, dannet av en rorformet kanal 1. I det viste eksempel omfatter denne kanal vertikale 'deler, men det er også mulig å anvende bare horisontale deler uten å forandre noe ved anordningens virkemåte.

Væsken som skal behandles, tilfores gjennom en kanal 2, som

forer inn i kanalen 1 i et tilforselskammer 3/ og avsluttes i et stort sett koaksialt munnstykke 4 som sammen med sideveggene av tilforselskammeret 3 danner en injeksjonspumpe, slik at når væsken tilfores med tilstrekkelig trykk, vil den væske som allerede er tilstede bli drevet frem som angitt ved pilene.

I væsken er et antall forholdsvis små og stort sett rektangu-lært utformede legemer 5, f.eks. små kuler, tilstede, hvilke legemer består av et egnet materiale som ikke angripes av den væske som skal behandles.

Væsken strommer sammen med disse kuler fra tilforselskammeret 3 gjennom kanalen 1 mot et avlopskammer 6, til hvilket avlopska-I nalen 7 for væske er koblet. I kammeret 6 er det anordnet et gitter 8 som hindrer at kulene 5 folger med væskestrommen i ka-I nalen 7. Likevekt vil fås slik at en del av væsken vil strommj gjennom returgrenen 1', som er forbundet med kamrene 6 og 3, og resten av væsken vil avgå gjennom kanalen 7 til en separeringsanordning for utskillelse av de suspenderte komponenter fra væsken.

I væskestrommen med kulene 5 kan komponentene som er suspendert

i væsken koalescere, idet mellomrommene mellom disse kulers hastighetsdifferanser vil forekomme slik at suspenderte partikler kan ta hverandre igjen og derved kan komme i innbyrdes kontakt, hvilket forer til koalescens. Kulene 5 kan videre være fuktbare av de suspenderte komponenter, slik at på overflaten av disse kuler vil koalescensmuligheten være hoyere. På denne måte kan de suspenderte partikler bygge seg opp til slike dimensjoner at utskillelsen i en separator tilkoblet kanalen 7 forbedres .

Antall kuler 5 kan okes ved tilforsel fra et reservoar 9 gjen-

nom en ventil 10, og kulene kan fjernes fra syklusen gjennom en kanal 11 forsynt med en annen ventil 12. På denne måte kan antall kuler, og således pakningstettheten av disse, tilpasses forholdene, og kuler som er blitt for tunge på grunn av opp-samlet kalk e.l. kan fjernes og erstattes av nye kuler.

Det er også mulig å anvende porose kuler eller kuler med en u-jevn overflate for at urenheter eller en del av komponentene vil avsette seg i porene eller på overflateujevnhetene. Kulene blir da efter en viss tid fjernet og kan renses, eller vil bli kassert avhengig av om de vedheftende stoffer er av viktighet.

Gjennomsnittlig oppholdstid for væsken i syklusen er avhengig

av forholdene mellom væsketilførselen og mengden av væske som strommer tilbake gjennom returledningen 1<1>, hvilket selvsagt vil være avhengig av stromningsmotstanden i begge grener av kanalen 1.

Fig. 2 viser en forenklet utforelse av en anordning av dette slag, hvor behandlingssyklusen i sin helhet skjer i en ytre be-|holder 13, i hvilken en koaksial indre beholder 14 er anbragt.

Tilforselsmunnstykket 4 er anordnet koaksialt inne i .den indre beholder 14. Væskestrommen er antydet med piler, og det vil være klart at virkemåten ikke avviker fra den prinsipielle konstruksjon ifolge fig. 1. Pumpevirkningen kan forbedres ved å anordne en innsnevring 15 nær den frie, ytre ende av munnstykket 4. i fig. 2 og de folgende figurer er legemene 5 sloyfet for enkelhets skyld.

Fig. 3 viser en foretrukket utforelse av anordningen ifolge oppfinnelsen og som er en ytterligere utvikling av anordningen ifolge fig. 2. Deler svarende til de som er vist i fig. 1 og 2 er gitt samme henvisningstall.

Anordningen ifolge fig. 3 er særlig egnet for å separere olje

og vann eller .for lignende formål. Anordningen omfatter en ytre beholder 13 med en vertikal akse. Inne i denne ytre beholder er der anbragt en koaksial indre beholder 14. På oversiden av beholderen 13 er det en tilforsel 2 for væske som skal behandles, under hvilken tilforsel er anbragt en hette 16 som dekker oversiden av en passasje 17 gjennom den indre beholder 14. Væske som tilfores ved 2, vil i sin helhet gå til passasjen 18 mellom beholderne 14 og 13. Ved den nedre ende av passasjen 17 er det anordnet et munnstykke 19 eller en tilsvarende gruppe munnstykker, hvilke er forbundet med en kanal 20 for tilforsel av trykk-luft.

I den nedre ende er det indre rom i beholderen 13 lukket av et gitter eller en sil 8 med masker som er så små at de kuleformede legemer som er tilstede i passasjene 17 og 18, stanses.

Under gitteret 8 er det en avlopstrakt 21 som er forbundet med utlopskanalen 7 for behandlet væske. Nær den ovre del av passasjen 18 er det likeledes et gitter e.l. 22 i veggen, gjennom hvilket olje som flyter på væsken, kan stromme bort til avlopet 23. Dette kan være forsynt med midler, slik som overlop, for å skille oljen fra det medfolgende vann, hvilket sistnevnte fores tilbake på hensiktsmessig måte til beholderen 13.

Virkningen av anordningen er som.folger: Luft innfores gjennom munnstykket 19, oppdeles ved passasje gjennom væsken slik at deij

1 I danner storre eller mindre luftbobler. Den gjennomsnittlige

I vekt av væsken i passasjen 17 vil derfor bli mindre, slik at I væsken i passasjen 18 på samme måte som i et væskemanometer, vil presse den lettere væske oppover. Denne strommer så over den ovre kant av den indre beholder 14, og på den storre væskeover-flate i beholderen 13 kan luften lett unnvike. Når beholderen 13 er lukket i den ovre ende, vil en luftavlopsåpning 24 være anordnet i denne. Denne virkemåte kan sammenlignes med den så-kalte boble- eller mamutpumpe. Den avluftede væske strommer nedover passasjen 18 og vil fores oppover igjen ved innblåsing av luft.Væsken som skal behandles, tilfores ved 2 og blir ensartet fordelt over passasjen 18 ved hjelp av hetten 16. I denne passasje kommer væsken i intim kontakt med de medforte sfæriske kuler, slik at den ovenfor beskrevne koalescenseffekt vil finne sted. Dette er i det vesentlige tilstrekkelig for fullstendig utskillelse av oljen i den oppadstigende strom i passasjen 17.

En ekstråksjonsvirkning vil videre fås ved de oppadstigende oljedråper i passasjene 17 og 18. I overensstemmelse med væske-tilførselen vil overskuddsvann avgå gjennom kanalen 7. Sist-

nevnte kanal kan f.eks. være dreiet oppover for å tilveiebringe en statisk trykklikevekt således at bare overskuddet avgår. Ol-

jen som strommer oppover kan renne bort gjennom risten 22 og blir derpå utskilt fra det medforte vann ved hjelp av en efter-separering.

Fig. 4 viser en modifikasjon av den nedre del av anordningen ifolge fig. 3. Denne modifikasjon er tilpasset for det tilfelle at væsken som skal behandles, er sterkt forurenset, f.eks. ved sjokkvis oljetilforsel eller ved hoyt siltinnhold. I tilfelle av meget hoyt oljeinnhold, hvor oljen kan oppsamles under gitteret 8, er et rom 25 anordnet i hvilket oljen kan samles opp og fjernes gjennom en kanal 26. I tilfelle det dreier seg om hoyt siltinnhold som kan fore til igjentetning av gitteret 8,

kan et munnstykke 27 være anordnet, ved hjelp av hvilket trykk-luft innblåses for raskt å fjerne igjentetningen fra gitteret 8.

Ovennevnte virkemåte er selvsagt bare et eksempel på fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, og denne er ikke begrenset til dette. Slike anordninger kan modifiseres på mange måter. Tilforselen

|kan f.eks. være anordnet på den . nedre og utlopet på den ovre

side, og det er også mulig å anordne tilforsel og utlop på sam-I me side, forutsatt at forholdsregler er tatt for å hindre blandj-ing av de tilforte og avgående stromninger. Videre er en slik innretning også egnet for å behandle andre suspensjoner enn blanding av olje og vann.

Fig. 5 viser et eksempel på en lignende anordning beregnet for suspensjoner med en komponent som er tyngre enn bærevæsken. Under gitteret 8 er det en samlebeholder 21' for bunnfall, og væsken kan avgå ovenfor nivået for bunnfallet gjennom en kanal ?. Beholderen 21' er i den nedre ende forsynt med en ventil 28 e.l. for å regulere fjernelsen av bunnfall. Utlopet 7 kan selvsagt også være anordnet på anordningens overside.

Hvis nu ingen .eller iallfall ingen fullstendig separering men bare i det vesentlige koalescens finner sted, må den utmatede væske utsettes for fjernelse av de koalescerte partikler i en ytterligere separator. Hvis gassbobler er suspendert i væsken, vil gassen unnvike på oversiden av væsken og vil stromme bort sammen med luften.

Istedenfor luft kan en annen gass eller en væske innsproytes som har en spesifikk masse som er forskjellig fra den spesifikke masse av den væske som skal behandles. Hvis en slik væske er tyngre enn bærevæsken, skal den selvsagt innfores på oversiden. Et slikt hjelpemedium skal bare være svakt blandbart med bærevæsken, slik at når den forlater passasjen i hvilken.tilforselen har funnet sted, kan separering lett finne sted. Istedenfor den beskrevne pumpevirkning ved hjelp av et ytterligere medium med forskjellig spesifikk masse, er det også mulig å sproyte inn et drivstoff så hurtig at dets kinetiske energi er tilstrekkelig til å medbringe bærevæsken i den beskrevne utstrekning. Særlig kan renset bærevæske anvendes for dette formål.

Tilforsel av ytterligere drivkraft kan også finne sted ved å forsyne i det minste én av passasjene 17 eller 18 med mekaniske drivmidler, slik som en skrue eller en skovlpumpe, som senere vil bli beskrevet. Innsprøytingen av et ytterligere drivmiddel kan også finne sted i passasjen 18 istedenfor i passasjen 17. jSirkulasjonen vil da skje i motsatt retning.

Istedenfor den koaksiale konstruksjon ifolge fig. 3, kan en enkel I skillevegg 14' anvendes slik som vist i fig. 6.. Derved oppdeles beholderen 13 i to kammere, og på den ene side av skilleveggen 14' fås et rom 17' med oppoverstromning, og på den andre side et rom 18' med nedover rettet stromning. Oppholdstiden for væsken som skal behandles i anordningen, er en viktig faktor for den effekt som oppnås. Dette er selvsagt avhengig av beskaffenheten av suspensjonen. Oppholdstiden kan forlenges ved å oke anordningens hoyde. Hvis dette ikke er mulig eller onskelig, kan et antall slike innretninger kobles i serie.

Fig. 7 viser en spesiell utforelse av en slik seriekobling, i hvilken beholderen 13 er oppdelt ved hjelp av et antall skilleveg-ger 14' i et tilsvarende antall passasjer 17' og 18'. På passen-de steder er det anordnet munnstykker 19 for innforing av drivmedium. En innsatt bunn 29 begrenser en returkanal 30 for de legemer som medfores av væsken, hvilken kanal er adskilt ved et gitter 8' fra utlopskammeret 21' for bærevæsken. En utlopskanal 7 er tilkoblet sistnevnte kammer.

På tegningen vises et enkelt munnstykke 19, men i praksis vil et antall munnstykker være ensartet fordelt over passasjen 17 for å få ensartet blanding av drivmediet med væsken. I tilfelle det dreier seg om meget tett sammenpakking av de sirkulerte legemer, kan det hende at den innforte luft vil danne storre luftputer, men virkemåten vil være den samme.

Selv om det vanligvis er å foretrekke å fore den behandlede væske som avgår fra utlopet 7 til en separeringsanordning, særlig en plateseparator, er det også mulig å la en slik separator inngå i den sluttede krets, i hvilken legemene er anbragt.

Fig. 8 viser en modifikasjon av anordningen.ifolge fig. 3, hvor munnstykket 19 er erstattet av en roterbar skruepumpe 31 som driver væsken og legemene 5 i onsket retning. En fordel ved en slik mekanisk drivanordning er at pakningstettheten av legemene 5 okes, hvilket kan være fordelaktig for å oppnå den onskede koalescensvirkning. En slik skrue kan også anvendes inne i en anordning av den type som er vist i fig. 1, hvor den bare an-jvendes for å oke tettheten av legemene.

Det vil forstås at midlene for tilsetning og/eller fjernelse av j legemer 5 fra behandlingssyklusen ifolge fig. 1 også kan anvend,-es for de andre utforelsesformer.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte og anordning for å påskynde separering av

komponenter suspendert i en væske ved hjelp av koalescens på eller mellom relativt små legemer som er tilstede i væskestrommen og som har mer eller mindre regelmessig overflate, som f.eks. små kuler e.l., og fortrinnsvis bestående av et materiale som fuktes av de koalescerte komponenter, karakterisert ved at disse legemer sirkuleres i en lukket syklus, i hvilken væsken som skal behandles innfores og fra hvilken overskuddsvæske og utskilte komponenter fra væsken og/eller koalescert i denne blir fjernet på en slik måte at legemene forblir i syklusen, idet væsken innfores i denne på en slik måte at en lukket væskestrom fås, i hvilken legemene medfores.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at syklusen opprettholdes ved å tilsette ytterligere energi.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den ytterligere energi fås ved å innsproyte et hjelpe-drivmiddel i syklusen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at drivmiddelet er en væske.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at drivmiddelet er en del av det fjernede væskeoverskudd.

6. ' Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at drivmiddelet er en gass.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den ytterligere energi er mekanisk energi tilfort ved hjelp av en skrue- eller skovlpumpe. i

8. Anordning for å utfore fremgangsmåten som angitt i noen av kravene 1-7, karakterisert ved en stort sett lukket ringformet kanal, en tilforselskanal for væske som skal behandles munnende ut i denne kanal, drivmidler for å bringe væsken i kanalen og de små legemer som befinner seg i denne til å stromme i angitt retning gjennom kanalen, en utlopsåpning for å fjerne overskuddsvæske på et sted beliggende fjernt fra væske-tilførselen, og midler nær væskeutlopet for å bibeholde de små legemer i den ringformede kanal.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at drivmidlene omfatter et munnstykke som står i forbindelse med en kanal for innblåsing av drivmedium i væsken.

10. Anordning, som angitt i krav 9, karakterisert ved at munnstykket står i forbindelse med tilforselskarialen for væsken som skal•behandles.

11. Anordning som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at veggene som begrenser kanalen i nærheten av munnstykket er utformet slik at der dannes en injeksjonspumpe.

12. Anordning som angitt i ethvert av kravene 9-11, karakterisert ved at den består av et antall enheter koblet i serie.

13. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at passasjene for de forskjellige enheter er innbyrdes forbundet på en slik måte at de legemer som er tilstede i væsken, overfores fra en enhet til den neste, idet en forbindelseskanal er anordnet mellom forste og siste enhet for tilbakefbring av disse legemer.