NO814170L - Modulert flertrinns separeringssystem. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en innretning for adskillelse av fluider og faststoffer. Især angår den foreliggende oppfinnelse et flertrinns, selvbærende mobilt system for fjerning av faststoffer fra et fluidum.

Der foreligger utallige situasjoner og prosesser hvor væsker akkumuleres eller blir forurenset med sedimenter av ulike typer. Eksempler av ulike forurensede væsker er omtalt inngående i US patentsøknad 240 418, fra 4. mars 1981 som omtaler en innretning og fremgangsmåte for rensning av slike væsker. Systemet i henhold til denne søknad omfatter flere hydrosykloner i rekkefølge hvor svevende partikler med suk-sessivt mindre størrelse fjernes i hvert trinn. Faststoffene oppsamles fra hvert hydrosyklontrinn i separate oppsamlings-beholdere for avfall for ytterligere behandling eller dis-ponering.

Det system som er beskrevet i den ovenfor nevnte søk-nad er meget effektivt og har en vesentlig fordel i forhold til kjent teknikk. Imidlertid er dette system ikke uten ulem-per. Den vesentlige ulempe ved det kjente system ligger i de adskilte og fjernt fra hverandre anordnede plasseringer av hydrosyklonene som gjør systemet omfangsrikt og komplisert. De separate hydrosyklonaggregater dumper også avfall i separate beholdere, noe som øker systemets volum og uhåndterlig-het. En ytterligere ulempe ved det kjente system, er inne-bygget i prinsippet for alle separatorer som omfatter hydrosykloner. For at en hydrosyklon skal kunne virke tilfreds-stillende må der ikke foreligge gass i væsken. Tilstedevær-else av medbragt gass gjør at væsken er noe kompressibel, noe som nedsetter hydrosyklonens effektivitet. I det kjente system foreligger ingen anordning for eller fjerning av gass fra væsken.

Det er således et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et system for separasjon av faststoffer fra fluider hvor ulempene med den kjente teknikk unngås.

Det er et ytterligere mål ved den foreliggende oppfinnelse å frembringe et flertrinns hydrosyklon-separasjonssystem som er innrettet til å uttømme fjernede faststoffer til en felles beholder.

Et ytterligere mål ved den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et hydrosyklon-separasjonssystem som fjerner medfølgende gasser fra væsken før inntrengning i hydrosyklon-anordningene.

Det er et ytterligere mål ved oppfinnelsen å frembringe et separasjonssystem som er selvbærende og selvforsynt med energi.

De foregående og andre mål ved den foreliggende oppfinnelsen oppnås ved et system med flere vertikalt forsatte separate beholdere hvor hver etterfølgende beholder er konstruert for å separere mindre og mindre størrelser av par-tikkelformede forurensninger mens væsken samtidig avgasses. Hver separasjonsbeholder omfatter en indre og en ytre tank og flere hydrosykloner montert omkring denne for å motta væske fra den indre tank og tømme væske til den ytre tank. Hver etterfølgende separasjonsbeholder omfatter et tiltagende antall hydrosykloner med tilsvarende mindre størrelse for å fjerne partikler med mindre og mindre diametre. Separerte faste stoffer tømmes i et felles resevoar for ytterligere behandling eller periodisk uttømming. Hver beholder omfatter en inntaksledning for innføring av væske til den indre tank og en uttaksledning for mottak av væske fra den ytre tank.

Avgassing oppnås ved at den innkommende væskestrøm slår mot en støtplate i den indre tank av hver beholder. Når gasstrykket i hver beholder overstiger et på forhånd fastlagt bestemt nivå som kan måles med et måleinstrument, luftes gassen ut. For å hindre at gass innføres i væsken under behandlingen i hydrosyklonen, har hver hydrosyklon en ventil som lukker når det hersker et trykk under det atmos-

. færiske trykk ved hydrosyklonens topp.

Flere buffertanker er anordnet som mellomliggende reservoarer og forbundet med inntaks- og uttaksledningene i etterfølgende separas jonsbeholdere.\Pumper er anordnet for overføring av væske fra buffertankene til inntaksledningene. Buffertankene er bygget støtende til hverandre og fluktende linjært. Flere overløpsplater er utformet i tankene slik at overskuddsvann tillates å passere fra en tank til en annen for å opprettholde et balansert fluidumsystem under behand lingen. Hver buffertank omfatter et uttak som gjør det mulig å tømme buffertankene.

Figur 1 viser et skjematisk sideriss av innretningen ifølge oppfinnelsen, figur 2 viser et skjematisk grunnriss av innretningen ifølge oppfinnelsen, figur 3 viser et grunnriss av separatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og figur 4 viser et forenklet vertikalsnitt av separatoren .

På tegningen er separatorinnretningen generelt betegnet med 10. Innretningen 10 kan monteres på en mobil plattform 11 som eksempelvis en semitrailer eller lignende slik at innretningen 10 enkelt kan transporteres fra anleggssted til anleggssted. Den innkommende blanding med fluidum og faststoffer kan transporteres til innretningen gjennom en ledning 13 med hjelp av en pumpe (ikke vist). For å hindre mulig beskadigelse eller tilstopping av innretningen kan den innkommende blanding passere gjennom en filterenhet 15 og/ eller en vibrasjonssikt 16 av kjent type for å eliminere de større partikler fra blandingen. Den filtrerte blanding plasseres deretter i en primær buffertank 17.

Fra :en primær buffertank 17 pumpes blandingen gjennom en ledning 18 ved hjelp av en første pumpe 20. Led-ningen 18 har en nedadrettet sugende ende anordnet nær bunnen av buffertanken 17 for således å muliggjøre tilnærmelsesvis fullstendig fjerning av blandingen. Den første pumpe 20 fører blandingen gjennom en slange betegnet med 21 til en primær separasjonsbeholder 22 gjennom en inntaksledning 23.

I den primære separasjonsbeholder 22 avgasses blandingen og partikler større enn en bestemt størrelse fjernes i en opera-sjon som beskrives mer detaljert i det etterfølgende. Den resulterende primære separerte blanding tømmes deretter fra den primæreseparasjonsbeholder 22 til en sekundær buffertank 24 ved hjelp av en primær returledning 25 som med egenstrøm-ning danner forbindelse mellom den primæreseparasjonsbeholder

21 og den sekundære buffertank 24.

Den primære separerte blanding trekkes deretter fra den sekundære buffertank 24 ved hjelp av en annen pumpe 26 gjennom en ledning 27. Pumpens 26 uttak er forbundet med en ledning betegnet med 28 som igjen er forbundet- med en inn taksledning 29 i en sekundær separasjonsbeholder 30 montert under den primære separasjonsbeholder 22. I den sekundære separasjonsbeholder 30 avgasses blandingen igjen og partikler over en annen mindre,, på forhånd faslagt størrelse, fjernes. Den resulterende sekundære separerte blanding tømmes deretter tilsvarende i en tredje buffertank 31 gjennom en annen returledning 32 ved egénstrømning.

I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen gjentas separasjonsprosessen deretter enda en gang ved hjelp av en tredje pumpe 23 som trekker den sekundære separerte blanding ut av den tredje buffertank 31 gjennom en ledning 33. Pumpens 32 uttak er forbundet med en slange 34 som igjen er forbundet til et inntak 35 på en tredje separasjonsbeholder 36 montert under den annen separasjonsbeholder 30, hvor blandingen igjen avgasses og meget fine faststoffer fjernes.

Den behandlede blanding tømmes deretter gjennom en uttaksledning 37 til en siste buffertank 38. Det skal bemerkes at pumpene 20, 26., 32 i den foretrukne utførelse av oppfinnelsen kan aktiveres av en motor 4 0 montert nær disse og hvor kraf-ten overføres til pumpene på kjent måte ved et system av remmer og drivhjul.

De separerte faststoffer, eller slammet, fra separasjonsbeholderne 22, 30 og 36 tømmes i en felles slambeholder 12 over hvilken separasjonsbeholderne er montert. Slambehol-derens 12 innhold kan fjernes periodisk for tømming eller for ytterligere behandling, eksempelvis med vibrasjonssikt eller sentrifugering. Det skal bemerkes at et primært trekk ved oppfinnelsen består i at separasjonsbeholderne er innrettet og oppbygget slik at de kan stables på hverandre.

Fluidinnholdet i de fire buffertanker kan tømmes ut av disse ved hjelp av dreneringsledningen 41 som forbinder hullene, eksempelvis hullet 42 i den siste buffertank 38.

En dreneringspumpe 43 er forbundet med dreneringsledningen

41 for å bidra til drenering av buf f ertankene og å pumpe ren, væske fra den siste buffertank 38 til: ulike steder. Videre er hvert uttakshull styrt av en ventil, eksempelvis ventilen 44, slik at hver buffertank kan dreneres individuelt eller samtidig ved styring av hver ventil. Det behandlede fluidum, i den siste buffertank 38 fjernes for gjenbruk eller ytter ligere behandling ved åpning av ventilen 4 4 og om nødvendig aktivering av pumpen 43.

Buffertankene kan være individuelle konstruksjoner om ønsket, men er i den foretrukne utførelse utført i form av en tank 48 med fire rom. Tanken 48 omfatter skillevegger 80, 81 og 82 som sammen danner buffertankene. De mellomlig-gend skillevegger 80, 81 og 82 er utformet for å danne indre overløp som er slik konstruert at strømmen av blandingen i systemet 10 er i balanse. Enhver overskytende blanding i den siste buffertank 38 vil strømme ned i det øvre parti av den tredje buffertank 31. Likeledes vil overskytende sekundær separert væske i buffertanken 31 strømme inn i buffertanken 24 og overskytende primær separert væske i buffertanken 24 vil strømme inn i buffertanken 17 slik at det der-med er dannet et strømningssystem som er i indre balanse med væskestrømmens volum. Det går klart frem at overstrømssys-temet som er beskrevet her medfører at overstrømningen av blandingen kun vil foregå mot et rom med større forurensning.

Figur 3 og 4 viser separasjonsbeholderne under bruk

i detalj. Slik det er nevnt foran innføres blandingen til hver separasjonsbeholder gjennom en ledning. I den primære separasjonsbeholder 22 innføres ubehandlet blanding i en indre trykktank 54 gjennom inntaksledningen 23 som har en nedad rettet tømmingsåpning 55. Blandingen tømmes under trykk i en nedadgående retning mot en støtplate 56. Slaget av blandingen under trykk mot støtplaten 56 tvinger all medbragt gass i blandingen til å separere og samles i det øvre parti 54a av den indre tank 54. Blandingen av væske og faststoffer etterlates i det nedre parti 54b av.den indre tank 54. Luften og den separerte gass i det øvre parti 54a medvirker til å sette hele kammeret under trykk. Oppsamlet luft eller gass kan utluftes ved hjelp av en utluftingskanal 54 som sty-res, av en ventil 47 og overvåkes av et måleapparat 46. Trykket i den indre tank 54 tvinger blandingen av faststoffer og væske ut av den indre tank 54 og inn i et par med primære hydrosykloner 56 og 57.

Den primære hydrosyklon 56 er forbundet med den indre tank 54 ved hjelp av en ledning 60. Den væske som tømmes ut fra den primære hydrosyklon 56 er forbundet med en tømmings- ledning 56 til en ytre tank 65 montert over det nedre parti 54b og rundt det øvre parti 54a av den indre tank 54. Det fluidum som således samles opp i den ytre tank 54 uttømmes fra beholderen 2 2 gjennom den primære returledning 25 for tilbakeføring til buffertanken 24, slik det er beskrevet ovenfor.

Separasjonsbeholdernes 30 og 36 virkemåte er tilsvarende. Imidlertid er hver etterfølgende separasjonsbeholder konstruert for å separere stadig mindre partikkelstørrelser. Således er i den foretrukne utførelse av oppfinnelsen den primære separasjonsbeholder 22 utstyrt med to diametralt mot-stående hydrosykloner 56 og 57 som er tilnærmet 25 cm i diameter og konstruert for å separere partikler større enn 50 /um. Den sekundære separasjonsbeholder 3 0 har fem radialt monterte hydrosykloner, som eksempelvis hydrosyklonen 70, som har omkring 13 cm diameter og er konstruert for å separere partikler større enn omkring 10/um. Til slutt er den tredje separas jonsbeholder 36 utstyrt med tyve radialt montert hydrosykloner, som f.eks. hydrosyklonen 71, som har tilnærmet 5 cm diameter og er kontruert for å separere partikler større enn 3/um. Således vil blandingen som befinner seg i den siste buffertank 38 omfatte en væske hvorfra i det vesentlige alle faste partikler er fjernet..

Det skal videre bemerkes at det under spesielle be-tingelser noen ganger oppstår underatmosfærisk trykk i det indre av de ulike hydrosykloner av den oppadgående strøm med væske mot uttaksledningen. De underatmosfæriske trykk har en tendens til å trekke inn omgivende atmosfærisk luft. Denne inntrengning er uønsket idet væsken på ny kan tilføres gass. For å hindre at dette skal hende er en ventil anordnet for å styre inn- og utstrømning av materiale i forhold til det indre av hver hydrosyklon.

På figur 4 omfatter hydrosyklonen 56 en ventil 57 med et kuleventilelement 58 som har et par utragende tapper 59.

Et par med uelastiske opphengsanordninger 6 0 har respektive første ender montert til utsiden av hydrosyklonen 56 og respektive andre ender som danner sløyfer i anlegg mot tappene 59 mot kuleventilelementet 58. De faste opphengsanordninger

60 tillater vertikal bevegelse av kuleventilelementet 58 i forhold til hydrosyklonens legeme. Når det i hydrosyklonens 56 indre foreligger underatmosfærisk forhold, beveges kuleventilelementet 58 oppad i kontakt med hydrosyklonens uttaksåpning. Kuleventilelementet 58 er slik utformet at det danner tettende anlegg mot uttaksåpningen når disse er i kontakt med hverandre og hindrer således innstrømning av omgivelsesluft. Når trykket på innsiden av hydrosyklonen 56 er lik eller større enn det atmosfæriske trykk, er ingen beskyttelse nødvendig. Dersom det ikke foreligger sug tillates kuleventilelementet 56 å hvile i en åpen stilling og tillater utstrømning av faststoffer fra hydrosyklonens indre.

Claims (10)

1. Innretning for separasjon av fluider og faststoffer, karakterisert ved flere vertikalt stablede separasjonsbeholdere, hver beholder omfattende en første tank med et fluiduminntak, en annen tank med et fluidumuttak og en hydrosyklon med et fluiduminntak forbundet med den første tank, et fluidumuttak forbundet med den ytre tank og et uttak for tømming av faststoffer, hvor hydrosyklonen i hver separasjonsbeholder er innrettet til å fjerne fra fluidet partikler med forskjellig størrelse, et felles reservoar for tømming av faststoffer anordnet under separasjonsbeholderne for å motta faststoffer som tø mmes fra hydrosyklonene, flere flui-dumbuffertanker anordnet nær separasjonsbeholderne, anordninger for å overføre fluidum fra en første av fluidumbuffertankene til fluiduminntaket i den første tank i den første <*> separasjonsbeholder, anordninger for overføring av fluidum fra fluidumuttaket av den annen tank av den første separasjonsbeholder til en annen av fluidumbuffertankene, anordninger for overføring av fluidum fra den annen fluidumbuffertank til fluidumuttaket av den første tank i en annen av separas jonsbeholderne, og anordninger for overføring av fluidum fra fluidumuttaket av den annen tank av den annen separasjonsbeholder til en tredje fluidumbuffertank.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningene for overføring av fluidum fra den første buffertank til den første separasjonsbeholder omfatter en første ledning med en ende anordnet nær bunnen av den før-ste buffertank, en pumpe med sug forbundet med den annen ende av den første ledning, og en annen ledning forbundet mellom pumpens uttak og fluiduminntaket i den første tank i den før-ste separasjonsbeholder.

3. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningene for overføring av fluidum fra den første separasjonsbeholder til den annen fluidumbuffertank omfatter en fri strømningsledning med en ende forbundet med fluidumuttaket i den annen tank i den første separasjonsbeholder og den annen ende anordnet for å tømme ut fluidum i den annen fluidumbuffertank.

4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved anordninger for avgassing av fluidet før innføring av fluidet i hydrosyklonen i den første separasjonsbeholder.

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at avgassingsanordningen omfatter en anslagsplate montert i den første tank i den første separasjonsbeholder og anordnet for at fluidum som tømmes ut fra den første flui-duminntaksledning, kan slå mot platen.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved anordninger for utlufting av trykket i den første tank i den første separasjonsbeholder.

7. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved en enkelt tank med deri anordnede flere delevegger som samvirker med den enkelte tank for å danne flere fluidum-buffertanker.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at deleveggen som danner den første fluidumbuffertank er lavere enn deleveggen som danner den andre fluidumbuffertank, slik at fluidum fra den annen fluidumbuffertank kan strømme over til den første fluidumbuffertank.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved anordninger for overføring av fluidum fra den annen fludiumbuffertank til fluiduminntaket i den første tank i en tredje separasjonsbeholder, og anordninger for overføring av fluidum fra fluidumuttaket av den annen tank i den tredje separasjonsbeholder til en fjerde fluidumbuffertank.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved anordninger for fjerning av fluidum fra den.fjerde fluidumbuffertank.