SE438558B - Anordning for att folja variationerna av sammansettningen av en heterogen strommande blandning innefattande atminstone tva med varandra ofullstendigt blandningsbara vetskefaser - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 w 7812990-5 2 Detta kan endast ge en mycket onoggrann eller slumpmässig bild av den verkliga sammansättningen av hela lasten, eftersom på grund av skillnaden i densitet mellan faserna, denna last är långt ifrån homogen. Det är i synnerhet möjligt att göra uttag som knappast innehåller något vatten när man uttager de översta skikten av en produkt som är lättare än vatten, eller omvänt att upptaga endast vatten vid uttag från det undre skiktet.

Det finns även apparater som tillåter att dosera eller be- stämma vattenmängden i ett medium, men dessa apparater tillåter icke vare sig att bestämma mediets halt av fritt vatten (detta är fallet vid apparater för mätning av elektrisk ledningsförmå- ga), eller att göra denna bestämning på exakt och kontinuerligt sätt (ifråga om destillationsapparater).

Mikrosonderna som mäter den effektiva dielektricitetskons- tanten hos den heterogena blandningen kan blott med svårighet användas, när blandningen är en råolja, på grund av dennas vis- kositet. För övrigt kan en droppe av vatten eller olja som fast- nar på mikrosonden förfalska alla mätningarna.

För undanröjande av dessa olägenheter har enligt uppfinning- en en provtagnings- och analyseringsapparat åstadkommits, som tillåter att uttaga prov fördelade i tiden eller i beroende av mängden av den produkt som skall analyseras, och att genom konti- nuerlig centrifugering åstadkomma separation och analys av de ut- tagna proven.

Denna apparat, som är tillförlitlig och exakt, tillåter att, eventuellt som funktion av tiden, eller av den avgivna mängden, bestämma halten av olösbar vätska och av fast ämne som finns i produkten som analyseras.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar: a) ett organ för uttagning av en bestämd och reglerbar kvantitet av den utströmmande blandningen, b) ett organ för separation av åtminstone en av vätskefa- serna, och förbunden med nämnda uttagningsorgan, c) ett organ för mätning av den sålunda separerade vätske- fasen, och d) ett organ för indikering av mätningen av denna kvantitet och av den motsvarande kvantiteten av uttagen blandning, vilket indikeringsorgan samtidigt är förbundet med nämnda uttagnings- organ och nämnda mätningsorgan.

Denna anordning kännetecknas av att den 1 kombi- kïl 10 15 20 25 30 35 40 5 7812990-5 nation innefattar nämnda uttagningsorgan, vilket är inrättat att utföra repetitiva uttagningar, nämnda separeringsorgan, vilket är inrättat att arbeta kontinuerligt, och organ för återcirkulation av åtminstone en av faserna vid dess utströmning från separatione- organet, vilka återcirkuleringsorgan är förbundna dels med in- gången hos separationsorganet och dels med strömningen av bland- ningen nedströms från den punkt, där uttagningsorganet är förbundet med denna strömning. _ _, l Uppfinningen skall närnare beskrivas i anslutning till ritningen.

Pig. 1 visar på schematiskt sätt en anordning enligt upp- finningen.

Pig. 2 visar schematiskt en centrifug.

Pig. 3 visar ett schema för ett utföringsexempel av ett provtagningssystem.

Pig. U visar ett annat utföringsexempel på anordningen en- ligt uppfinningen.

Enligt fig. 1 består anordningen av kombinationen av flera element, innefattande en centrifug 1 som möjliggör kontinuerlig separering mellan en fas , benämnd tung fas, exempelvis "vatten + sediment", och en annan olösbar fas, benämnd lätt fas, med lägre densitet, till exempel råolja.

Denna centrifug matas av en kanal 2 som är förbunden med en automatisk provtagningsapparat 3 som uttager prov exempelvis fràn en kanal H som permanent genomgás av huvudströmmen, vars strömningsriktning är angiven genom pilar, eller en del av denna huvudström. Volymen av vartdera av de av provtagningsapparaten 3 uttagna proven är fast bestämd under hela varaktigheten av provtagningen, men kan modifieras allt efter behov, till exempel från 1 cma till 1000 cm3, men företrädesvis från 10 cm3 till 300 cm3.

Proven kan uttagas med tidsintervall, som kan vara antingen konstanta, från och med ett prov varje sekund, utan övre gräns, eller variabla som funktion av strömningsmängden i huvudströmmen, som kan mätas på godtyckligt sätt. Denna andra möjlighet tillå- ter, att när huvud-strömningsförloppet utvecklas, systematiskt uttaga prov, när en bestämd volym som kan väljas, passerat i huvudkanalen.

Vid varje uttag av en bestämd kvantitet av blandningen sän- der provtagningsapparaten 3 en impuls till en första klämma hos en registreringsapparat R, varigenom åstadkommes exempelvis ut- 10 15 20 25 30 35 7812990-5 in rullning av en viss längd av pappers-registreringsbandet hos ap- -paraten R. Den utrullade papperslängden är sålunda proportionell mot den provtagna kvantiteten av blandningen. Denna signal S1 påverkar likaledes en krets 5 för styrning av en magnetventil 6, som då öppnas och tillåter utströmning av den av provtagningsap- paraten 3 uttagna volymen till kanalen 2 som är förbunden med centrifugen 1. o Mera allmänt kan apparaten R bestå av varje slags indike- rings- eller registreringsorgan för den uttagna kvantiteten av blandningen.

Före införandet i centrifugen 1 mottager utloppet från prov- tagningsapparaten en fyllnadsmängd genom återcirkulering som skall beskrivas i det följande.

Dessa två mängder matar centrifugen 1, som genom centrifu- gering med stor gravitations-acceleration åstadkommer separation mellan faserna som är olösliga med varandra. Vid exemplet med analys av en råolja som innehåller vatten när den tunga fasen PL, bestående av vatten, till periferin av kammaren eller höljet som roterar med stor hastighet, under det att den lätta fasen Pl, be- stående av râolja, blir närmare centrum. Det är då möjligt att separat uttaga den tunga fasen i behållaren 7.

Denna behållare är exempelvis vid sin bas försedd med ett membran 8 som genom ett system av ledade stänger är förbundet med den rörliga kontakten hos en potentiometer, som i form av en signal S2 mäter det tryck som utövas på membranet 8, vilket tryck är proportionellt mot den mottagna kvantiteten vatuyh Sig- nalen S2 sändes till registreringsapparaten som sålunda registre- rar denna kvantitet vatten som funktion av den totala kvantite- ten av blandningen som har passerat genom provtagningsapparaten, vilken senare kvantitet representeras av signalen S1. Detta tillåter exempelvis att i varje ögonblick, och särskilt vid slu- tet av urlastnings-operationen, få kännedom om medelhalten av den tunga fasen i blandningen. Detta tillåter likaledes, genom att följa lutningen [XSQ Fi titeten av tung fas som funktion av kvantiteten provtagen råolja, av den kurva som representerar kvan- att följa utvecklingen av halten av tung fas i blandningen.

Vid en utföringsform införes signalen S2 i en elektronisk shuntkrets som alstrar en signal S3, proportionell mot förhållan- det ÄÄS2/ÄÄS1. Denna signal S3 kan då registreras som funktion 10 15 20 25 30 35 01 7812990-5 av S4, antingen kontinuerligt eller på intermittent sätt. Signa- .L A f__3,/c_s värdet av ¿ 1 len S3 kan eventuellt styra en alarm när överstiger ett valt gränsvärde.

Pig. H visar en utföringsform som tillåter att registrera icke endast signalen S2,(som representerar kvantiteten vatten) som funktion av S1 (total kvantitet av blandningen), utan även variationerna av förhållandet [§S2 som funktion av kvantiteten Úš Ledare 26 och 27 förbundna med provtagningsapparaten 3 som provtagen råolja. lämnar signalen S1 resp. med potentiometern som lämnar signalen S2, är förbundna med shuntkretsar via filter (filter 28 och 29, shuntkretsar 30 och 31). Dessa shuntkretsar 30 och 31 är i sin tur förbundna med en delningskrets 34, under förmedling av leda- re 32 resp. 33. Delningskretsen 34 lämnar en signal proportionell mot förhålknfiet išfig , vilken signal genom ledaren 35 tillföres A51 till en första ingångsklämma hos ett indikerings- eller regist- reringsorgan R'. Detta organ mottager signalen S1 på en andra ingàngsklämma som genom ledaren 36 är förbunden med utgången hos filtret 28. 7 Ett indikerings- eller registreringsorgan R, identiskt med det i fig. 1 visade, mottager signalerna S1 och S2 genom att det är förbundet med utgângsklämmorna hos filtren 28 och 29 under förmedling av ledare 37 resp. 38.

Delningskretsen 34 kan vara förbunden med en alarmkrets (icke visad) som ger en ljudsignal och/eller ljussignal när vär- det av förhållandet ÄÄS2/ÄÄS1 överstiger ett valt gränsvärde.

Man kan likaledes utnyttja en alarmanordning som direkt detekterar passagen av praktiskt taget rent vatten i kanalen 2 eller i uttagningskanalen som förbinder provtagningsapparaten 3 med kanalen U.

Den lätta fasen, som är råolja i exemplet med en blandning av råolja och vatten, utgår likaledes från centrifugen och, ef- ter en provisorisk lagring vid 9, återsändes under tryck genom pumpen 10, dels genom återcirkulering genom kanalerna 11 och 12 till centrifugens 1 ingång, och dels genom kanalen 13 till rörledningen H nedströms från en punkt där provtagningen har skett.

Den partiella återcirkuleringen av den lätta fasen genom 10 15 20 25 30 35 40 7812990-5 6 kanalerna 11 och 12 medför fördelen att minska kvantiteternas oregelbundenheter som beror på den diskontinuerliga beskaffen- heten av de genom provtagningsapparaten 3 gjorda uttagningarna.

Denna utföringsform förbättrar för övrigt kvaliteten av se- parationen och medför dessutom fördelen att minska variationerna av den tid som blandningen befinner sig i centrifugen.

Det är tydligt att, ehuru i beskrivningen för tydlighetens skull beskrivits det exakta exemplet på bestämning av halten fritt vatten i en råolja, den beskrivna apparaten även skulle kunna utnyttjas idet fall att man önskade kontinuerligt registre- ra halten av den lätta fasen, såsom exempelvis halten av olja i en oljeemulsion i vatten. Det vore för detta ändamål tillräckligt att i behållaren 7 uppsamla den lätta fasen och tvärtom sända den tunga fasen till behållaren 9 för provisorisk lagring.

Allmänt kan den ovan beskrivna âtercirkuleringen allt efter behov tillämpas på den ena eller andra av faserna som separeras i centrifugen 1.

Om i den heterogena blandningen som analyseras finns för- utom vätskefaserna även en dispergerad fast fas, är det likale- des möjligt att medtaga densamma i räkningen.

Denna fasta fas har i allmänhet, i sin kompakta form, högre densitet än den tunga fasen PL, och placerar sig därför mot väg- gen av centrifugens 1 hölje. Allt efter kvantiteten förefintligt* fast ämne är det möjligt att avlägsna detta fasta ämne från tid till annan, under operationsförloppet, och utan att stanna rota- tionen av centrifugen 1, med tillhjälp av för denna funktion speciellt avpassade apparater, eller att, om kvantiteterna av uppsamlade fasta ämnen är små i förhållande till storleken av höljet hos centrifugen, uttaga hela massan av det fasta ämnet på en gång vid slutet av operationen.

Pig. 2 visar schematiskt höljet 14 hos en känd typ av cen- trifug som kan utnyttjas vid anordningen enligt uppfinningen.

Detta hölje vilket roteras med stor hastighet matas med hetero- gen vätskeblandning genom kanalen 2. Under inverkan av Centri- figalkraften àtskiljs de tvâ vätskefaserna PL och Pl, som har olika densiteter, under bildande av en skiljeyta 15.

Evakueringskanaler 16 resp. 17 tillåter uttagande av var- dera av de två vätskefaserna, vilka kanaler avtappar vätskorna på ömse sidor om membranet 18.

Det fasta ämne, som eventuellt finns i blandningen, sänds 10 15 20 25 30 7 7812990-5 mot innerväggen av höljet 1H, i en ringformig zon 19, från vilken det kan uttagas vid slutet av operationen.

Såsom ovan beskrivits kan höljet 1U vara försett med organ som tillåter kontinuerligt bortförande av detta fasta ämne.

Det provtagningssystem, vilket som exempel visas i fig. 3, innefattar en kanal 20 för avledning av en del av huvudströmmen i kanalen H. En elektronisk krets 21 tillåter, genom manövrering av en eller flera magnetventiler 22, att styra orienteringen av fluidet som genomgår avledningskanalen 20, antingen tillbaka till huvudkanalen H eller till kanalen 2 som är förbunden med centri- fugen 1. Denna order~generator 21 påverkas antingen periodiskt genom en klocka 23 eller också genom ett organ 2H som från en mängdmätare 25 mottager en indikering om den vätskemängd som ge- nomgâr kanalen H (uppströms från punkten för anslutning av kana- len 20, i det visade exemplet).

En omkopplare 26 tillåter att välja den ena eller andra av ovannämnda möjligheter för pàverkande av styrorganet 21.

Signalerna S1 lämnas av order-generatorn 21 och sänds till den första klämman hos en registreringsapparat R (fig. 1), såsom ovan angivits.

Förbättringar eller modifikationer är naturligtvis möjliga utan överskridande av uppfinningens ram.

Exempelvis kan avledningskanalen 20 uttaga vätskeblandningen under förmedling av en sond, vars mynning i kanalen 4 befinner sig på reglerbart avstånd från denna kanals axel.

Detta tillåter att välja ett prov som är väl representativt för strömningen i kanalen U, under hänsynstagande till hastig- hetsprofilen i en rak sektion i denna kanal.

Man kan likaledes utnyttja en provtagningsapparat 3 av en typ som tillåter att i kanalen H åstadkomma en uttagning av en mängd som är reglerbar i beroende av strömningsmängden i denna kanal, vilken provtagningsapparat exempelvis innefattar en dose- ringspump, vars avgivna kvantitet är beroende av kvantiteten av vätskeströmningsmängden i kanalen H.

Claims (11)

7812990-s 5 Patentkrav

1. Anordning för att följa variationerna av sammansättningen av en heterogen strömmande blandning innefattande åtminstone två med varandra ofullständigt blandningsbara vätskefaser, vilken an- ordning innefattar: ett organ (5) för uttagning av en bestämd reglerbar kvantüæt av den strömmande blandningen; ett organ (1) för separering av åtminstone en av vätske- faserna, vilket organ är förbundet med nämnda uttagningsorgan; ett mätningsorgan (8) för mätning av den sålunda separerade vätskefasen; och g ett organ (R, R') för indikering av mätningen av denna kvantitet och av den motsvarande kvangifietenav den uttagna bland- ningen, vilket indikeringsorgan är förbundet samtidigt med nämnda uttagningsorgan och med nämnda mätningsorgan (8), k ä n n e t e c k n a d därav, att den i kombination innefattar nämnda uttagningsorgan (3), vilket är inrättat att utföra repeti- tiva uttagningar, nämnda separeringsorgan (1) vilket är inrättat att arbeta kontinuerligt, samt organ (10) för återoirkulering av åtminstone den ena av faserna vid dess utträde ur separerings- organet, varvid nämnda återcirkuleringsorgan är förbundna dels med ingången hos separeringsorganet (1) och dels med strömníngen av blandningen (Ä) nedströms från den punkt där uttagningsorganet är förbundet med denna strömming.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d där- av, att separeringsorganet (1) är ett organ för kontinuerlig centrifugering.

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d därav, att uttagningsorganet (3) är anordnat att utföra :uttag direkt i strömningen av den heterogena blandningen.

4. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- Én a d därav, att nämnda uttagningsorgan är anordnat att åstad- komma uttagningar i en avledning från strömningen av den hetero- gena blandningen.

5. § 5. Anordning enligt något av de föregående kraven, ik ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en uttagnings- -sond vars mynning i den strömmande blandningen befinner sig på reglerbart avstånd från strömningens geometriska axel.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda uttagníngsorgan är ett organ med intermittent funktion, anordnat att åstadkomma ut- tag enligt en bestämd lag som funktion av tiden. 7812990-5

7. Anordning enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k- n a d därav, att nämnda uttagningsorgan är ett organ med inter- mittent funktion, innefattande organ för styrning av uttagnings- frekvensen som funktion av mängden heterogen blandning.

8. Anordning.enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k- n a d därav, att uttagningsorganet är ett organ för.kontinuer- lig uttagning, innefattande organ för tvångsstyrning av uttag- ningsmängden i beroende av mängden heterogen blandning i ström- ningen.

9. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den innefattar organ för mätning av förhållandet ÅÄSZ , där ÅÅSQ representerar ökningen av kvantiteten av nämnda Äïí separerade vätskefas motsvarande en liten ökning ÄÄS1 av den to- tala kvantiteten av den uttagna blandningen.

10. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den innefattar ett alarmorgan anordnat att aktiveras när förhållandet ZÄSZ överstiger ett förutbestämt gränsvärde. "Zïšï

11. Anordning enligt något av de föregående kraven, utnyttj- ningsbar för en heterogen blandning som dessutom innefattar en fast fas i blandningen, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämn- da separeringsorgan är av en typ som är anordnad att tillåta ut- tagande av denna fasta fas utan avbrott av funktionerandet av separeringsorganet.