NO822114L - Fremgangsmaate for demulgering av vann-i-olje-emulsjoner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for demulgering av vann-i-olje-emulsjoner.

Størstedelen av råoljer, samt noen brenseloljer vil dersom de spilles på vann, danne en relativt stabil, viskøs vann-i-ol je-emuls jon under egnede betingelser. Dannelseshastigheten og de fysikalske egenskapene for vann-i-olje-emulsjonen, vanligvis kjent som "sjokoladeskum", vil være avhengig av intensiteten og varigheten av agitasjon og temperaturen til olje- og vannblandingen. Emulsjoner vil dannes selv under betingelser med rolig sjø og liten vind, gitt tilstrekkelig tid, og er når de først er dannet, vanskelige å gjenvinne og håndtere. Den uunngåelige tidsforsinkelse mellom inn-treffet av oljespill og fullføringen av gjenvinningsopera-sjonene betyr at problemene med fjerning og avhending av vann-i-olje-emulsjoner ofte forekommer ved oljespill-hendelser, særlig når oljespillet forekommer til sjøs.

Gjennvinning av "sjokoladeskum" innebærer vanligvis at emulsjonen utsettes for skjærpåvirkning, f.eks. pumping av emulsjonen fra en gjenvinningsanordning til lager. "Sjokolade-skummet" skjærfortynnes slik at det synes helt væskeformig mens det pumpes. Skjærpåvirkningen resulterer imidlertid i en økning i den tilsynelatende viskositet og stabiliteten av vann-i-olje-emulsjonen på grunn av, slik det antas, at skjærpåvirkningen forårsaker en reduksjon i størrelsen av vanndråpene. Overføringsoperasjonene resulterer således i at vann-i-olje-emulsjonen blir vanskeligere å håndtere og vanskeligere å demulgere. Det er derfor foretrukket å bryte emulsjonen ved et tidlig trinn i gjenvinningsoperasjonen. Lagringskapasiteten for gjenvunnet materiale er også vanligvis begrenset på stedet for oljespill og det er derfor foretrukket å bryte emulsjonen, som kan inneholde opptil 80 volum-% vann', slik at vannet kan skilles fra oljen.

Vann-i-olje-emulsjonene kan brytes ved tilsetning av et passende kjemisk demulgeringsmiddel. Siden emulsjonen kan ha 80 volum-% vann som den dispergerte fase, må imidlertid demulgerinigsmidlet dannes intimt med skummet ("the mousse") for å bryte emulsjonen. Den høye viskositeten til emulsjonen gjør det vanskelig å dispergere demulgeringsmidlet gjennom hele emulsjonen. Det er derfor et behov for en kontinuerlig metode for bryting av viskøse vann-i-olje-emulsjoner.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for demulgering av en vann-i-olje-emulsjon hvilken emulsjon omfatter 50-80 volum-% vann som den dispergerte fase, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at vann-i-olje-emulsjonen og et kjemisk demulgeringsmiddel føres gjennom en blandeanordning som har i det minste en strømnings-begrensning, og en del av blandingen som forlater blandingsanordningen resirkuleres tilbake til anordningen ved eller oppstrøms for begrensningen.

Vann-i-olje-emulsjonen kan være forbundet med en mengde

fritt vann. Det frie vann kan gjenvinnes med emulsjonen eller kan tilsettes til emulsjonen før den føres gjennom blandeanordningen. Oljen i emulsjonen kan være råolje eller et petroleumprodukt.

Det kjemiske demulgeringsmiddel tilsettes fortrinnsvis til vann-i-olje-emulsjonen og blandingen innføres i blandeanordningen. Blandeanordningen kan omfatte en enkelt begrensning, f.eks. et munnstykke eller et venturirør eller kan omfatte i det minste to begrensninger slik som f.eks. et munnstykke gjennom hvilken emulsjonen og demulgeringsmidlet passerer og et venturirør gjennom hvilken emulsjonen, demulgeringsmidlet og det resirkulerte materiale passerer.

Et hvilket som helst kjemisk demulgeringsmiddel som kan bryte en viskøs vann-i-olje-emulsjon kan benyttes i foreliggende oppfinnelse. Egnede demulgeringsmidler er de som inneholder etylenoksyd- og propylenoksyd-kopolymerer eller blokk-kopolymerer og som også kan inneholde sulfosuccinater.

Spesielt egnede demulgeringsmidler er "Unisperse M74" og "Unisperse M75" ("Unisperse" er et registrert varemerke).

Det spesielle demulgeringsmiddel og dets konsentrasjon for-anvendelse i en gitt situasjon vil velges i overensstemmelse med slike faktorer som temperatur og sammensetning av oljen og mengden av fritt vann som er forbundet med emulsjonen.

Konsentrasjonen av demulgeringsmidlet i emulsjonen som kommer inn i blandeanordningen er fortrinnsvis større enn 250 ppm beregnet på volum og helst i området 500-1000 ppm, beregnet på volum.

Forholdet mellom resirkulerings-strømningshastighet og strøm-ningshastigheten for emulsjonen og demulgeringsmidlet er fortrinnsvis større enn 1:1. Av praktiske grunner er imidlertid forholdet mellom resirkulerings-strømningshastigheten og strømningshastigheten for emulsjonen og demulgeringsmidlet fortrinnsvis mindre enn 10:1.

Apparat som er egnet for bruk i foreliggende oppfinnelse er illustrert under henvisning til de medfølgende tegninger hvor: Figur 1 er et sidesnitt av en utførelse av blandeanordningen

omfattende to begrensninger,

Figur 2 er et sidesnitt av en alternativ utførelse av blandeanordningen omfattende en enkeltbegrensning, Figur 3 er et flytskjema av en oppstilling av apparatet for

utførelse av foreliggende fremgangsmåte.

Figur 1 er et sidesnitt av en utførelse av blandeanordningen som omfatter to begrensninger, nemlig et venturirør 1 og et tilførsel-inntaksmunnstykke eller -dyse 2. Et resirkuleringsinntak 3 er beliggende oppstrøms for begrensningen i venturi-røret 1. Figur 2 er et sideriss av en alternativ utførelse av blandeanordningen som omfatter et venturirør 1, et tilførselsinntak 14 og et resirkuleringsinntak 3 som er beliggende ved innsnevringen på venturirøret 1. Denne utførelse omfatter således bare en begrensning.

En egnet oppstilling av apparatet for kontinuerlig demulgering av en vann-i-olje-emulsjon er vist på fig. 3. Forløpet av demulgeringsproséssen er uavhengig av svingninger i tilførsels-strømningshastigheten og således kunne vann-i-olje-emulsjonen behandles etterhvert som den gjenvinnes. Det kan imidlertid være ønskelig å lagre den gjenvunnede emulsjon midlertidig i en tank 4 for å utjevne strømningshastigheten til oljevann-separatoren. Emulsjonen pumpes ved hjelp av matepumpen 5 gjennom ledningen 6 til blandeanordningen 7. Det kjemiske demulgeringsmiddel lagres i tanken 8 og tilsettes til vann-i-ol je-emuls jonen før den kommer inn i blandeanordningen 7. Doseringspumpen 9 kan enten tilføre demulgeringsmidlet ved en konstant strømningshastighet eller den kan styres automatisk for å variere tilførselen av demulgeringsmidlet i overensstemmelse med strømningshastigheten for emulsjonen slik at konsentrasjonen av demulgeringsmidlet i emulsjonen forblir relativt konstant. Blandingen av emulsjonen og demulgeringsmidlet føres inn i blandingsanordningen 7. En del av blandingen blir, når den forlater blandeanordningen 7, resirkulert via ledningen 10 og resirkuleringspumpen 11, mens resten føres videre til en olje/vann-separator 12. Det resirkulerte materiale kommer inn i blandeanordningen gjennom resirkuler-ingsinntaket 3. Forholdet mellom resirkulerings-strømnings-hastigheten og tilførsels-strømningshastigheten er fortrinnsvis større enn 1:1. Apparatet kan derfor hensiktsmessig oper-eres med en konstant résirkulerings-strømningshastighet slik at resirkuleringsforholdet er et minimum på 1:1 ved den maksimale tilførsels-strømningshastighet.

Demulgeringsmidlet dispergeres derfor gjennom hele emulsjonen ved å tvinge blandingen gjennom innsnevringen eller inn-snevringene i blandeanordningen 7. F.eks., i blandeanordningen som er vist på fig. 1, blir emulsjonstilførselen og demulgeringsmidlet pumpet gjennom tilførsels-inntaksdysen 2 og passerer deretter gjennom venturirøret sammen med det resirkulerte materiale. Trykkfallet over blandingsanordningen kan være av størrelsesorden 2 bar eller mindre ved den be-regnede maksimale strømningshastighet.

Den kontinuerlige emuisjonsoppbrytningsprosess er derfor overraskende nok i det vesentlige en blandeprosess. De høye skjærhastigheter ved begrensningene vil i betydelig grad redusere viskositeten til emulsjonen og derved hjelpe dispersjonen av demulgeringsmidlet. Det resirkulerte materiale vil i det minste delvis bli demulgert og det vil derfor bli en relativt stor mengde fritt vann. Dette frie vann kan hjelpe oppbrytingen av emulsjonen ved å danne en skum-i-vann-dispersjon. Det kan være fordelaktig å ha noe fritt vann forbundet med den vann-i-olje-emulsjonen som til-føres til blandeanordningen. Ved de fleste gjenvinnings-operasjoner blir vann-i-olje-emulsjonen tatt opp med fritt vann, men mer kan lett tilsettes dersom dette er nødvendig.

På fig. 3 kan ytterligere vann tilsettes til "skummet" via ledningen 13. Emulsjonsoppbrytningstrinnet blir derfor fortrinnsvis utført før fritt vann separeres fra vann-i-olje-emulsjonen.

Oppfinnelsen skal i det følgende illustreres under henvis-

ning til følgende eksempler.

Eksempel 1

En vann-i-olje-emulsjon med et vanninnhold på omkring 80 volum-% ble fremstilt ved tilsetning av 10 volum-% Kuwait-råolje til 90 volum-% vannledningsvann og blandingen ble omrørt i omtrent 48 timer, hvoretter emulsjonen ble separert fra det resterende frie vann.

Apparatet som ble benyttet til å bryte emulsjonen var lik det som er vist på figurene 1 og 3. Det kunstig frembragte "sjokoladeskum" ble anbragt i lagringstanken 4 og et kjemisk demulgeringsmiddel "Unisperse M75", ble anbrakt i tanken 8.

50 volum-% friskt vann ble tilsatt til "skummet" og 1000 ppm av demulgeringsmidlet ble tilsatt til emulsjon/vann-blandingen som deretter ble ført gjennom blandeanordningen. Resirkuleringsforholdet var 3,3:1. En prøve på det demulgerte produkt ble oppsamlet i en målesylinder og fikk skille seg under innvirkning av tyngdekraften. Hastigheten med hvilken oljen og vann skilte seg, ble notert. Etter 5 minutter hadde 98 volum-% av det emulgerte vann blitt skilt fra vann-i-ol je-emuls jonen .

Eksempel 2

Eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at forholdet mellom resirkulerings-strømningshastighet og tilførsels-strømnings-hastighet var 1,2:1. Etter 5 minutter hadde 90 volum-% av det emulgerte vann skilt seg fra emulsjonen.

Begge eksempler viser at oppfinnelsen tilveiebringer en effektiv metode for kontinuerlig demulgering av "sjokoladeskum" .

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for demulgering av en vann-i-olje-emulsjon, hvilken emulsjon omfatter 50-80 volum-% vann som den dispergerte fasen, karakterisert ved at vann-i-ol je-emuls jonen og et kjemisk demulgeringsmiddel føres gjennom en blandeanordning som har i det minste en strømnings-begrensning, og en del av blandingen som forlater blandeanordningen resirkuleres tilbake til anordningen ved eller oppstrøms for begrensningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom resirkulerings-strømningshastig-heten og strømningshastigheten for emulsjonen og demulgeringsmidlet er fra 1:1 til 10:1.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trykkfallet over blandeanordningen er 2 bar eller mindre.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at blandeanordningen omfatter en enkeltbegrensning som er et munnstykke (dyse) eller et venturirør.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at blandeanordningen omfatter to begrensninger som er et munnstykke (dyse) gjennom hvilken emulsjonen og demulgeringsmidlet passerer og et venturirør gjennom hvilket emulsjonen, demulgeringsmidlet og det resirkulerte materiale passerer.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at mengden av demulgeringsmiddel er minst 250 ppm, beregnet på volum, av emulsjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at mengden av demulgeringsmiddel er 500-1000 ppm, beregnet på volum, av emulsjonen.