WO2001063054A1 - Dispositif pour l'elimination des produits liquides ou visqueux, comme par exemple des hydrocarbures - Google Patents

Dispositif pour l'elimination des produits liquides ou visqueux, comme par exemple des hydrocarbures Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the problem of what is called the "oil spill”, that is to say to the problem of eliminating the hydrocarbons spilled during an accident, these hydrocarbons creating sheets floating at the surface of the water, or lying at the bottom of the water, or having mixed with the sand of the coast.
  • Partitions placed in said box ensure a drive of the incoming flow towards the bottom of the box while allowing the petroleum fractions to rise towards the surface of the liquid contained in said box.
  • An oil slick is then formed on the surface of the water contained in the box which is pumped by appropriate means.
  • the subject of the present invention is, on the one hand, a method making it possible to solve this problem and, on the other hand, an apparatus for implementing this method.
  • the process involves bringing the hydrocarbon particles to a level above the surface high enough to be collected in any container. suitable, this elevation of the hydrocarbon being obtained by flotation. that is to say by blowing compressed air.
  • This process can not only be implemented for the recovery of the oil slicks floating on the surface of the water but also for the recovery of the slicks which sank and resting on the seabed and for the cleaning of the soiled sand on The beaches.
  • a box is immersed in the sheet, until its upper edge is a few centimeters below the top of the hydrocarbon sheet, said box being provided with one or more chimneys which rise up to 'above the tablecloth and whose lower end is above the bottom of the box and compressed air is projected in the middle of said chimneys.
  • the flow of compressed air causes violent agitation with the formation of a multitude of air bubbles, on the walls of which the hydrocarbon sticks; the flow of air bubbles covered with a film of hydrocarbon rises in the chimney to a level which can be 2 to 3 meters above the surface, which makes it possible to discharge it into a tank .
  • Fiottation is a phenomenon used in the mining industry or in the recovery of old paper industry, and is therefore not new in itself: but it has never been implemented for the elimination of spilled hydrocarbons at sea.
  • - Figure 1 is a sectional view of a first device implementing the invention and intended for the recovery of hydrocarbons on the surface of the water.
  • - Figure 2 is a sectional view of a second device implementing the invention, for the recovery of hydrocarbons at the bottom of the water.
  • FIG. 3 is a sectional view of a third device implementing the invention for cleaning the sand of a beach.
  • the device for implementing the method according to the invention consists of a box 1. carried by a frame 2. connected to a lifting cable 3.
  • the box 1 is cylindrical and is provided in its center with a chimney 4. the lower end of which opens into the box 1 at a certain distance from its bottom and the upper part of which rises above the open upper end of said box over a height of the order of 2 to 3 meters.
  • the chimney 4 has at its upper part a weir 5 which opens above a tank 6. for example constituted by a barge.
  • a pipe 7 plunges into the box 1 and opens at the bottom of the chimney 4 inside thereof. This pipe 7 is supplied with compressed air.
  • the box 1 can be provided at its upper opening, with a funnel 8. whose inner opening has a diameter greater than that of the chimney 4 which passes through it.
  • the box 1. suitably ballasted, sinks into the water, crossing the oil slick 10. when it is lowered by the lifting means 3. It is allowed to sink until the edge of the box (and the funnel 8) or a few centimeters below the surface of the oil slick 10.
  • the hydrocarbons which enter the funnel 8 are entrained in the box 1.
  • the compressed air is then sent through the pipe 7 which causes a flow of air bubbles which crosses the mass of hydrocarbons located in the lower part of the chimney 4.
  • each air bubble is covered with a film of hydrocarbon and the flow of air bubbles rises in the chimney 4, up to the weir 5 and the foam of air bubbles covered with hydrocarbon pours into the tank 6.
  • the box 1 is cylindrical, but it can be rectangular or have any other shape.
  • a plurality of boxes 1 can be placed around a barge containing one or more tanks 6.
  • the work can be carried out continuously, by moving a barge on which one or more boxes would be fixed: the whole of the waste sheet would be "swept" in one or more passes.
  • the flexibility of the equipment allows adaptation to the most varied required flow rates.
  • the device shown in Figure 2 is intended to ensure the recovery of a sheet of oil that has spread to the bottom of the water, after the boat has sunk, and weighed down by mixing with the sand.
  • the device is reduced to a chimney 40 with a flared lower end and to a pipe 7 bringing compressed air to the base of the chimney 40.
  • the base of the chimney 40 is positioned on the sheet 100 resting at the bottom of the water after the latter has been dislocated, for example by the use of pneumatic means. Compressed air is introduced at the base of the chimney 40 and the hydrocarbon particles are entrained towards the top of the chimney 40 by the stream of bubbles up to the weir provided as above at the upper end of said chimney.
  • the device shown in Figure 3 is intended for cleaning the sand of a beach.
  • This device comprises a box 101 inside which is positioned at least one chimney 41. two in the example shown in the drawing.
  • the box 101 is for example carried by a mobile platform not shown in the drawing in order to be able to be moved easily.
  • the oil-contaminated sand is collected and introduced along arrow F into the upper opening of the box 101, for example by means of a worm device not shown in the drawing. As before, it is possible to spread on the soiled sand wood chips to facilitate the treatment.
  • a pipe 9 makes it possible to introduce water tangentially to the wall of the casing 101.
  • An attrition turbine 103 is preferably placed in the box 101 in order to create turbulence making it possible to keep the sand in suspension in the water.
  • the grains of sand which are not soiled are not transported by the flow of air bubbles and fall to the bottom of the box 101 from where they are recovered by opening the door 102.
  • the invention can be applied to the recovery of any polluting liquid.

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Abstract

Un procédé la récupération de liquides polluants, en particulier d'hydrocarbures répandus en mer consiste à élever la nappe polluante (10) par flottation, au moyen d'un flux de bulles d'air, jusqu'au niveau d'un réservoir (6) recevant la mousse formée par les bulles d'air recouvertes d'une pellicule de liquide polluant.

Description

DISPOSITIF POUR L'ÉLIMINATION DES PRODUITS LIQUIDES OU VISQUEUX. COMME PAR EXEMPLE DES HYDROCARBURES.
La présente invention est relative au problème de ce que l'on appelle la "marée noire", c'est-à-dire au problème de l'élimination des hydrocarbures déversés lors d'un accident, ces hydrocarbures créant des nappes flottant à la surface de l'eau, ou reposant au fond de l'eau, ou s'étant mélangés au sable du littoral.
De nombreux procédés d'élimination de telles nappes d'hydrocarbures sont actuellement connues tels que le chalutage, le pompage. ...
Il a par exemple été proposé dans le brevet US 5 527 461 un dispositif destiné à récupérer une nappe de pétrole à la surface de l'eau comportant un caisson dans lequel est introduit un flux constitué par du pétrole et de l'eau, ledit pétrole étant morcelé en fractions plus ou moins importantes lors de son introduction dans le caisson.
Des cloisons placées dans ledit caisson assurent un entraînement du flux entrant vers le fond du caisson tout en autorisant les fractions de pétrole à remonter vers la surface du liquide contenu dans ledit caisson. Il se forme alors une nappe de pétrole à la surface de l'eau contenue dans le caisson que l'on pompe par des moyens appropriés.
Les fractions de pétrole les moins importantes parviennent jusqu'au fond du caisson où un courant de fines bulles d'air les entraîne vers le haut dans une cheminée verticale remplie d'eau. Les bulles d'air éclatent à la surface de l'eau contenue dans ladite cheminée et libèrent le pétrole qui constitue peu à peu une nappe à la surface de l'eau. Lorsqu'elle est d'épaisseur assez importante, cette nappe est pompée à travers un orifice de la cheminée disposé au niveau de la surface de l'eau.
Ces procédés sont assez efficaces lorsque le pétrole est léger et reste liquide mais il arrive, et l'accident du bateau ERIKA en décembre 1999 en a apporté la démonstration, que les hydrocarbures ainsi répandus à la surface de l'eau soient tellement visqueux que d'une part ils colmatent tous les types de pompes qui sont mises en œuvre pour les éliminer et. d'autre part, ils se solidifient peu à peu en surface en formant des galettes qui ne peuvent pas être pompées.
La présente invention a pour objet d'une part un procédé permettant de résoudre ce problème et d'autre part un appareillage pour la mise en œuvre de ce procédé.
Le procédé consiste à amener les particules d'hydrocarbure à un niveau au- dessus de la surface suffisamment élevé pour être recueillies dans tout récipient approprié, cette élévation de l'hydrocarbure étant obtenue par fiottation. c'est-à-dire par insufflation d'air comprimé.
Ce procédé peut non seulement être mis en œuvre pour la récupération des nappes d'hydrocarbures flottant à la surface de l'eau mais également pour la récupération des nappes ayant coulé et reposant sur le fond de la mer et pour le nettoyage du sable souillé sur les plages.
De préférence, on plonge dans la nappe un caisson, jusqu'à ce que son rebord supérieur soit à quelques centimètres au-dessous du sommet de la nappe d'hydrocarbure, ledit caisson étant muni d'une ou plusieurs cheminées qui s'élèvent jusqu'au dessus de la nappe et dont l'extrémité inférieure est au-dessus du fond du caisson et on projette de l'air comprimé au milieu desdites cheminées.
Le flux d'air comprimé provoque une violente agitation avec formation d'une multitude de bulles d'air, sur les parois desquelles l'hydrocarbure vient se coller ; le flux de bulles d'air recouvertes d'une pellicule d'hydrocarbure s'élève dans la cheminée jusqu'à un niveau qui peut être de 2 à 3 mètres au-dessus de la surface, ce qui permet de le déverser dans un réservoir.
La fiottation est un phénomène employé dans l'industrie minière ou dans l'industrie de récupération des vieux papiers, et n'est donc pas nouveau en soi : mais il n'a encore jamais été mis en œuvre pour l'élimination des hydrocarbures répandus en mer.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un premier dispositif mettant en œuvre l'invention et destiné à la récupération d'hydrocarbures à la surface de l'eau. - la figure 2 est une vue en coupe d'un second dispositif mettant en œuvre l'invention, destiné à la récupération d'hydrocarbures au fond de l'eau.
- la figure 3 est une vue en coupe d'un troisième dispositif mettant en œuvre l'invention destiné au nettoyage du sable d'une plage.
En se reportant à la figure 1. on voit que le dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention est constitué par un caisson 1. porté par une armature 2. reliée à un câble de levage 3. Dans l'exemple représenté, le caisson 1 est cylindrique et est muni en son centre d'une cheminée 4. dont l'extrémité inférieure débouche dans le caisson 1 à une certaine distance de son fond et dont la partie supérieure s'élève au-dessus de l'extrémité supérieure ouverte dudit caisson sur une hauteur de l'ordre de 2 à 3 mètres. La cheminée 4 comporte à sa partie supérieure un déversoir 5 qui débouche au- dessus d'un réservoir 6. par exemple constitué par une barge.
Une canalisation 7 plonge dans le caisson 1 et débouche à la partie basse de la cheminée 4 à l'intérieur de celle-ci. Cette canalisation 7 est alimentée en air comprimé.
Comme représenté sur la figure, le caisson 1 peut être muni à son ouverture supérieure, d'un entonnoir 8. dont l'ouverture intérieure a un diamètre supérieur à celui de la cheminée 4 qui la traverse.
Le fonctionnement du dispositif est décrit ci-après.
Le caisson 1. convenablement lesté, s'enfonce dans l'eau en traversant la nappe d'hydrocarbure 10. lorsqu'il est abaissé par le moyen de levage 3. On le laisse s'enfoncer jusqu'à ce que le rebord du caisson (et de l'entonnoir 8) soit à quelques centimètres au-dessous de la surface de la nappe d'hydrocarbure 10.
Les hydrocarbures qui pénètrent dans l'entonnoir 8 sont entraînés dans le caisson 1.
L'air comprimé est alors envoyé dans la canalisation 7 ce qui provoque un flux de bulles d'air qui traverse la masse d'hydrocarbures se trouvant dans la partie basse de la cheminée 4.
Selon le phénomène connu de fiottation. chaque bulle d'air se recouvre d'une pellicule d'hydrocarbure et le flux de bulles d'air monte dans la cheminée 4, jusqu'au déversoir 5 et la mousse de bulles d'air recouvertes d'hydrocarbure se déverse dans le réservoir 6.
Il peut arriver que la nappe d'hydrocarbure soit tellement épaisse, que la formation de bulles d'air se fasse difficilement. Pour pallier cette difficulté on peut disposer au fond du caisson, au-dessous de l'endroit où la canalisation d'air comprimé
7 débouche dans la cheminée 4. une arrivée d'eau sous pression alimentée par une canalisation 9. afin de réaliser une émulsion. Il est également possible de positionner dans le caisson, dans le volume situé en-dessous de la canalisation d'air comprimé, une turbine d'attrition qui. en tournant, assure une dispersion de l'hydrocarbure.
Il est évident que les différents paramètres à savoir : profondeur de l'immersion du rebord du caisson dans l'épaisseur de la nappe 10 ; débit et pression de l'air comprimé : hauteur de la base de la cheminée 4 par rapport au fond du caisson ; éventuel débit d'eau additionnelle ; diamètre du caisson 1. de l'entonnoir 8 et de la cheminée 4 devront être déterminés en fonction de l'épaisseur et de la viscosité de la nappe 10. On peut, selon le présent procédé diminuer l'épaisseur de la nappe 10 si elle est trop épaisse et trop solide par un chalutage en surface, au moyen d'un chalut porté par des flotteurs pour que la partie supérieure de son ouverture soit à l'air libre, la partie inférieure de ladite ouverture étant immergée de 5 à 10 cm.
Dans l'exemple décrit, le caisson 1 est cylindrique, mais il peut être parallélépipédique ou avoir toute autre forme.
On peut disposer dans un même caisson 1 plusieurs cheminées 4. chacune étant alimentée en air comprimé.
On peut disposer une pluralité de caissons 1 autour d'une barge contenant un ou plusieurs réservoirs 6. Ainsi, le travail peut être assuré en continu, par le déplacement d'une barge sur laquelle seraient fixés un ou plusieurs caissons : la totalité de la nappe de déchets serait "balayée" en une ou plusieurs passes. La souplesse des équipements permet une adaptation aux débits requis les plus variés.
De manière à faciliter la récupération de l'hydrocarbure et son évacuation par le flux de bulles, il est possible de disperser sur la nappe des éclats ou des copeaux de bois, par exemple de résineux.
Le dispositif représenté à la figure 2 est destiné à assurer la récupération d'une nappe d'hydrocarbure s'étant répandue au fond de l'eau, après que le bateau a coulé, et alourdie en se mélangeant au sable.
Dans cette forme de réalisation, le dispositif se réduit à une cheminée 40 à extrémité inférieure évasée et à une canalisation 7 amenant de l'air comprimé à la base de la cheminée 40. La base de la cheminée 40 est positionnée sur la nappe 100 reposant au fond de l'eau après que celle-ci a été disloquée par exemple par la mise en œuvre de moyens pneumatiques. L'air comprimé est introduit à la base de la cheminée 40 et les particules d'hydrocarbure sont entraînées vers le haut de la cheminée 40 par le flot de bulles jusqu'au déversoir prévu comme précédemment à l'extrémité supérieure de ladite cheminée.
Le dispositif représenté à la figure 3 est destiné au nettoyage du sable d'une plage. Ce dispositif comporte un caisson 101 à l'intérieur duquel est positionnée au moins une cheminée 41. deux dans l'exemple représenté au dessin. Le caisson 101 est par exemple porté par une plate-forme mobile non représentée au dessin afin de pouvoir être déplacé aisément.
Le sable souillé par les hydrocarbures est ramassé et introduit suivant la flèche F dans l'ouverture supérieure du caisson 101 par exemple au moyen d'un dispositif à vis sans fin non représenté au dessin. Comme précédemment, il est possible de répandre sur le sable souillé des éclats de bois pour faciliter le traitement.
Une canalisation 9 permet d'introduire de l'eau tangentiellement à la paroi du caisson 101.
Une turbine d'attrition 103 est de préférence disposée dans le caisson 101 afin de créer une turbulence permettant de maintenir le sable en suspension dans l'eau. Lorsque l'on insuffle de l'air comprimé par les canalisations 7. les grains de sable souillés par les hydrocarbures sont transportés par le flux de bulles d'air vers le haut des cheminées 41 et évacuées par les déversoirs 51 dans un réservoir 6.
Les grains de sable qui ne sont pas souillés ne sont pas transportés par le flux de bulles d'air et tombent au fond du caisson 101 d'où ils sont récupérés en ouvrant la porte 102.
L'invention peut s'appliquer à la récupération de tout liquide polluant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la récupération de liquides polluants en particulier d'hydrocarbures répandus en mer ou sur le sable consistant à élever la nappe polluante (10) par fiottation. au moyen d'un flux de bulles d'air, jusqu'au niveau d'un réservoir (6) recevant la mousse formée par les bulles d'air recouvertes d'une pellicule de liquide polluant.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, lorsque la nappe polluante (10) est trop épaisse et/ou trop solide on procède à un chalutage en surface.
3. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , constitué par un caisson (1. 101 ) au milieu duquel se trouve au moins une cheminée (4,
41) s'élevant au-dessus du bord supérieur dudit caisson (1) et comportant un déversoir (5. 51 ) ; la base de ladite cheminée étant située au-dessus du fond du caisson (1. 101 ) et recevant de l'air comprimé au moyen d'une canalisation (7).
4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel, le caisson (1 ) est cylindrique, la cheminée (4) étant placée en son centre.
5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel, l'ouverture supérieure du caisson ( 1 ) est munie d'un entonnoir dont l'ouverture inférieure a un diamètre supérieur à celui de la cheminée (4) qui la traverse.
6. Dispositif selon la revendication 5. dans lequel une canalisation d'eau sous pression (9) débouche au fond du caisson ( 1 ) au-dessous de l'endroit où la canalisation d'air comprimé (7) débouche dans la cheminée (4. 41 ) pour réaliser une émulsion.
7. Dispositif selon la revendication 1. destiné à assurer la récupération d'une nappe d'hydrocarbure ayant coulé au fond de l'eau, caractérisé en ce qu'il comporte une cheminée (40) et une canalisation (7) amenant de l'air comprimé à la base de la cheminée (40).
8. Dispositif selon la revendication 7. caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la cheminée (40) est évasée
9. Dispositif selon la revendication 3. destiné au nettoyage du sable, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (101 ) à l'intérieur duquel est positionnée au moins une cheminée (41 ) dans lequel on introduit le sable souillé par les hydrocarbures.
10. Dispositif selon la revendication 9. caractérisé en ce qu'il comporte une porte (102) disposée au fond du caisson pour récupérer les grains de sable qui ne sont pas souillés.
11. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 comportant une pluralité de caissons (1) selon l'une des revendications 3 à 6 portés par une barge munie d'un réservoir (6) recueillant les flots de mousse provenant des divers déversoirs (5).
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