SE428429B - Gravitationsseparator for icke-blandbara vetskor, t ex olja och vatten - Google Patents

Description

7800237-5 2. lar en uppåtriktad påverkan. _ Separatorer av denna typ är tidigare kändagenom exempelvis brittisk patentskrift l 212 553 och amerikansk patentskrift 3 628 660. I separatorer av denna typ tillföres lösningen av lättare och tyngre fluider (vanligen olja och vatten) det inre av separa- torn nedanför domen under positivt tryck, eller induceras däri genom utsugning av den tyngre fluiden genom separatorns utlopp för tyngre fluid och med separatorn hermetiskt tillsluten. Lös- ningen av tyngre och lättare fluider separeras enligt tyngdlagen i separatorn, varvid lättare fluid stiger upp under domen och tyngre fluid sjunker nedåt till separtorkärlets nedre region under domen.

I Den gradvisa ackumuleringen av lättare fluid nedanför domen, vilken utbalanseras för att normalt vara något negativt bärande i den tyngre fluiden, får domen att flyta uppåt i den tyngre flui- den inom separatorn. Det är praxis att avkänna domens övre gräns- läge för att alstra en kontrollsignal för aktivering av ventil och pump för att medge avlägsnande av separerad fluid med lägre densi- tet nedanför domen.

Gravitationsseparatorer av denna typ, vilka användes för att separera olja från en olja/vattenlösning, uppvisar filter- eller koalesceringsskärmar eller -element mellan separatorns nedre del och vattenutloppet för att uppsamla kvarblivande oljedroppar som mahxansporteras till separatorns nedre del. Skärmarna utsättes periodiskt för ett tíllbakasvall för att avlägsna olja som klibbar fast vid desamma, och kan detta ske under separtordriftens oljeut- släppningsmoment (se amerikansk patentskrift 3 628 660). Det vill säga att det är normalt att avlägsna uppsamlad olja från nedanför domen genom komprimering i renvattenutloppet och medge återströmning av renvatten in i separatorns nedre del genom koalesceringsskärmarna, och in i området nedanför domen för att därigenom tvinga uppsamlad olja ut ur separatorn under positivt tryck. Endast avlägsnande av olja är önskvärt, och det motsatta inflödet av vatten upphör då den uppsamlade oljan har avlägsnats och domen sjunkit till sin lägre utgångsnivâ.

Flera problemområden förekommer vid användning av separatorer av ovan angiven typ. Sålunda har behov för ett enkelt, effektivt och i huvudsak felfritt system för att exakt utbalansera den flytande domen eller membranet nedanför vilket den separerade oljan uppsamlas s. 7800237-5 och för att noggrant avkänna då volymen av separerad olja uppnått en övre gräns i separatorn så att avlägsningsförfarandet kan på- börjas. Likasä har flödesmönstret för vatten genom koalescerings- skärmarna visat sig vara minst av allt idealiskt såväl vad gäller framåt- som återströmningen. önskvärt är, att flödet framåt genom koalesceringsskärmarna är jämnt genom alla skärmarna och, då skär- marna utsättes för tillbakasvall, detsammas flödesmönster erhålles över skärmarnas totala ytor för avlägsnande av oljedroppar däri- från. Vidare skall oljeutsläppet mellan skärmarna vara så full- ständigt som möjligt under tillbakasvallförfarandet. Slutligen har det visat sig vara i hög grad önskvärt att undvika oljeupp- samling, ovanför separatorreaktionsdelen under separatorns livs- längd, enär uppsamling av fluiden med lägre täthet över reaktions- delen åstadkommer en felaktig flotationsrespons hos delen på den uppsamlade oljan nedanför domen.

I syfte att eliminera ovannämnda problem och nackdelarna vid kända gravitationsseparatorutföranden är i gravitationsseparatorn enligt föreliggande uppfinning kammaren anordnad på avstånd från tankens vägg och avgränsad från tankens inre med undantag av för- bindelse med de tryckpåverkbara envägsventilerna, varvid vatten- utloppet och returflödesinloppet kommunicerar med kammarens inre mellanliggande parti, är inloppsventilen anordnad vid kammarens nedre ände nära kammarens ytterperiferi och utloppsventilen vid kammarens övre ände, med vattenutloppet och returflödesinloppet på en sida av filterduken i centrum av kammarens botten, varvid vatten- utloppet och returflödesinloppet fortsätter genom tankens nedersta region, är en uppsamlingskåpa förbunden med filterkammarens övre ände, varvid kåpan omsluter utrymmet ovanför utloppsventilen, varvid kåpan innefattar en uppåt sig sträckande ledningsdelsom slutar i separatorns övre region, och slutar en inloppsledning för en lös- ning av t.ex. olja och vattnet som skall separeras inuti kåpan samt mynnar densamma i kåpans ledningsdel.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogad ritning, i vilken figur l visar ett utförande av gravitationsseparatorn enligt uppfinningen, figur 2 är ett snitt längs linjen III-III i figur l och figur 3 slutligen är en detaljvy av domens i figur l ovansida i densammas övre gränsläge. vsoozsv-s L Såsom framgår av ritningsfigurerna är koncentriska skärmar 200 anordnade vatikalt i en koalesceringskammare 202 med topp- och botten- väggar 204 och 206 och en sidovägg 208. Kammaren 202 är i detta ut- förande skild från tankens 10 inre utan genom tryckpåverkbara envägs inloppsventiler 210 och tryckpåverkbara envägs utloppsventiler 212.

Kammaren 202 står vid en central del av botten i förbindelse med en vattenledning 214 med en förstorad del 216, där densamma är gängad på kammarens 202 botten 204 vid 218. Delen 216 med förstorad diame- ter är anordnad för att åstadkomma en hastighetsdifferential i fluid som strömmar genom ledningen 214 då fluiden förflyttar sig från kammaren 202 till ledningen 214, eller vice versa, beroende på sys- temets drift. " 6 Vatten i den nedre delen av tanken 10, ur vilket mesta oljan avlägsnas, strömmar in i koalesceringskammaren via den nedre väggen 204 på utsidan av arean i kammaren och rör sig progressivt mot vatten- utloppet 214, som är centralt placerat innanför den innersta koales- ceringsskärmen 200. Maximal tid erhålles därvid för separation av oljepartiklar ur en vatten/oljelösning som strömmar genom systemet enär vattnet måste föras i huvudsak ända till botten på separatorn innan detsamma kan strömma in i kammaren 202.

Uppsamlade oljepartiklar på skärmarna 200 och i kammaren 202 mellan desamma, avlägsnas genom att utsätta kammaren för ett tillbaka- svall eller en återströmning. Vattentrycket och därvid vattenflödet kastas om genom ledningen 214, och ventilerna 212 låter återströmmande olja och vatten rinna ut ur kammaren medan ventilerna 210 förhindrar återströmning genom kammarens botten. Således måste återströmmande olja lämna kammaren via ventilerna 212 i kammarens övre ände.

En uppsamlingskäpa 230 är ansluten till kammarens överdel och tätande kopplad därtill. Kåpan, som har formen av en upp och nedvänd tratt, innefattar en uppåt sig sträckande ledningsdel 231 som slutar inom området som omges av domens reaktionsdel 235, företrädesvis om- rådet strax nedanför domens övre del då denna befinner sig i sitt nedre läge. En deflektordel 236, som uppbäres av ett lämpligt hål- försett avståndsorgan 238, är anordnad vid ledningens 231 ände.

Olja/vattenlösningen tillföres tanken l0 via inloppet 12, vilket uppvisar en elastisk del 240 och en förstorad del 242 för att redu- cera den inkommande lösningens flödeshastighet. Delen 242 (se fig. 2) håller fri en smal del av ledningens 231 arbetsyta. Således överföres oljehaltigt vatten, som strömmar in i tanken via ledningen 12, till - 7800237-5 ledningen 231, där detsamma strömmar uppåt tills det avledes i sidled av deflektorn 236 in i tankens separationsområde.

Oljeutloppsledningen 250 slutar i den översta delen av området som avgränsas av domen, strax nedanför dess övre ytdel. Ledningen 250 innefattar också en elastisk del 25l för att medge liten förskjut- ning mellan kåpan 230 och tankens sidoväggar.

Domreaktionsdelen 235 är försedd med en vertikal flexibel tät- ning eller skärm 255 runt periferin, vilken sträcker sig mellan domen 235 och en deflektorring 256. Sålunda kan olja som separerar ut från vattnet i tankens nedre region nedanför domens bottenkant, inte ström- ma in i tankutrymmet ovanför domen. I detta utförande är skärmen inte porös och ett balansrör 275 är anordnat mellan tankens övre och nedre regioner.

En bälgtätning 276 är anordnad för att ytterligare förhindra oljeförorening ovanför domen 235. Tätningen 255 kan också utformas ogenomtränglig för olja men genomtränglig för vatten, i vilket fall ett balansrör inte behövs.

Reaktionsdelen 235 är företrädesvis utformad av glasfiberarmerad plast eller liknande och uppvisar en flotationskrage 260 som ger domen tillräcklig bärighet för att förete en neutral eller något positiv bärförmâga i vatten. Balansmekanismen ovanför domen och anslu- ten till staven 262 âstadkommer den exakta bärkraftreglering som är nödvändig för enhetens kontrollsystem.

Domen är försedd med en extra luftuppsamlingskammare 265 som representerar en volym som avgränsas av en övre yta på domen. Kamma- rens volym är noggrant kontrollerad vid tillverkningen. Kammaren upp- visar en öppen bottenyta som är väsentligt mindre (mindre än hälften) än totalytan på domens undersida som pâverkas av den lättare fluiden (här olja) uppsamlad nedanför domen.

Oljeutloppets 250 övre slutdel sträcker sig normalt in i luft- uppsamlingskammaren 256 då domen befinner sig nedanför sitt normala övre gränsläge enligt figur l, men ligger i huvudsak i nivå (se figur 3) då domen befinner sig i sitt normala övre gränsläge.

Med domen i det övre gränsläget enligt figur 3, kopplar separa- torn normalt om till oljeutströmningsförfarande, och därefter kan se- paratorn komprimeras med tillbakasvallvatten från ledningen 214.

Luft som infångats nedanför reaktionsdelen uppsamlas därefter i kammaren 265, som är så dimensionerad, att då tillräcklig luftmängd uppsamlats för att anordna reaktionsdelen i det övre gränsläget, ligger oljeskiktets ovansida i huvudsak i nivå med eller nedanför den övre

Claims (3)

7800237-5 6_ öppningen i oljeutloppet 250. Kammaren 265 eliminerar ett problem vid tidigare separatorer som uppkommer på grund av ett effektivt luftlâs- förhållande som uppstår nedanför reaktionsdelens övre yta, vilken på- verkas av den lättare fluiden. Då en relativt flat eller något bågformad övre reaktoryta utnytt- jas kommer luft som uppsamlas nedanför reaktionsdelen att ta formen av en bubbla. Genom den relativt lilla luftmängd som kräves för att förskjuta vätska och därvid får reaktorn att stiga uppåt till sitt övre gränsläge genom den stora yta över vilken luften sprides, befinner sig gränsytan mellan luft och vätska ovanför den övre öppningen till olje- utloppet 250. Då sålunda systemet drives cykliskt på enbart luft eller på en lösning av olja, vatten och luft, ledes en mängd vätska ut vid varje cykel. Eventuellt kommer det minsta möjliga återstående olje- skiktet som önskas uppbevarat nedanför reaktionsdelen för att låta balanssystemet fungera korrekt, att ledas ut. Luftuppsamlingskammaren 265 förhindrar effektivt reduktion av tjockleken på det minsta möjliga önskvärda oljeskiktet nedanför reak- tionsdelen, medan luften ledes ut, och medger komprimering av en luft- mängd ovanför oljeskiktet och i kommunikation med oljeutloppet. Även om systemet snabbt drives cyliskt enbart på luft förblir ledningens 250 topp vid eller ovanför den övre nivån för det minsta möjliga olje- skiktet som skall bevaras nedanför reaktionsdelen. Termen "reaktionsdel" avser inte bara en dom såsom angivits ovan. Den innefattar också en plan membrandel samt likaså bågformat flexi- belt membran. Det är för fackmannen uppenbart att föreliggande uppfinning kan modifieras och ändras inom ramen för efterföljande patentkrav utan att frångå uppfinningens idé och ändamål. Patentkrav

1. l. Gravitationsseparator för icke-blandbara vätskor, t.ex olja och vatten, innefattande minst en filter-duk (200) som sträcker sig utmed hela längden av en kammare (202) i en nedre region av separator- tanken för uppsamling av oljepartiklar i vatten som strömmar ut ur separatorn, varvid utströmning av vatten ur separatorn normal sker genom utsugning av vattnet därur och duken normalt genomströmmas av ett omvänt flöde av vatten under tryck genom duken, och varvid sepa- ratorn innefattar ett vattenutlopp och returflödesinlopp (214) i sepa- ratorns nedre region, minst en tryckpäverkbar envägs inloppsventil (210) för att leda in vatten i kammaren samt minst en tryckpåverkbar envägs 7' 7800237-5 utloppsventil (212) för att leda ut vatten ur kammaren, k ä n n e - t e c k n a d a v att kammaren (202) är anordnad på avstånd från tankens vägg och avgränsad från tankens inre med undantag av för- bindelse med de tryckpäverkbara envägsventilerna (210, 212), var- vid vattenutloppet och returflödesinloppet (214) kommunicerar med kammarens inre mellanliggande parti, att inloppsventilen (210) är anordnad vid kammarens nedre ände nära kammarens ytterperiferi och utloppsventilen (21) vid kammarens övre ände med vattenutloppet och returflödesinloppet på en sida av filterduken (200) i centrum av kammarens botten, varvid vattenutloppet och returflödesinloppet fort- sätter genom tankens nedersta region, att en uppsamlingskâpa (230) är förbunden med filterkammarens övre ände, varvid kåpan omsluter ut- rymmet ovanför utloppsventiler, varvid kåpan innefattar en uppåt sig sträckande ledningsdel (231) som slutar i separatorns övre region och att en inloppsledning (12) för en lösning av t.ex. olja och vattnet som skall separeras slutar inuti kåpan och mynnar (242) i kåpans ledningsdel.

2. Separator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att inloppsledningens (12) mynning (242) har större tvärsnitt än ledningen i övrigt, och att mynningen sträcker sig koaxiellt inne i'kåpans (230) ledningsdel (231) samt är anordnad nära dennas insida.

3. Separator enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att ett fluiddeflektororgan (236) är anordnat på utsidan av och nära den övre änden på kåpans (230) ledningsdel (231).