Предложен аппарат для разделения водно/углеводородной эмульсионной жидкости на извлеченную углеводородную жидкость и очищенную водную жидкость, причем водно/углеводородная эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу и дисперсную фазу, а очищенная водная жидкость состоит, по существу, из непрерывной фазы, при этом аппарат содержит емкость, имеющую впуск для подачи водно/углеводородной эмульсионной жидкости, первый выпуск для извлечения очищенной водной жидкости и по меньшей мере один второй выпуск для извлечения углеводородной жидкости, причем второй выпуск расположен на верхней стенке емкости; один или более коалесцирующий элемент, содержащий полимерный абсорбент многократного использования, при этом каждый коалесцирующий элемент закреплен внутри емкости для пропускания водно/углеводородной эмульсии через каждый коалесцирующий элемент в контакте с полимерным абсорбентом многократного использования для коалесценции по меньшей мере части дисперсной фазы из мелких капель в большие капли, которые затем отделяются от коалесцирующего элемента под действием потока эмульсионной жидкости, протекающего, по существу, в горизонтальном направлении от впуска к первому выпуску; одно или более разделительно-направляющих средств, каждое из которых закреплено внутри емкости в положении ниже по потоку от соответствующего коалесцирующего элемента и служит для приема потока, выходящего из этого коалесцирующего элемента и направления больших капель дисперсной фазы, отделившихся на коалесцирующем элементе от непрерывной водной фазы, к верхней стенке емкости с образованием слоя углеводородной жидкости, извлекаемой через второй выпуск, расположенный за разделительно-направляющим средством по ходу потока, причем каждое разделительно-направляющее средство имеет структуру, выполненную с возможностью пропускания через него потока непрерывной фазы в направлении от впуска к первому выпуску. Также предложен способ извлечения углеводородной жидкости и очищенной водной жидкости из водно/углеводородной эмульсионной жидкости.

[0001] Аппарат для разделения водно/углеводородной эмульсионной жидкости на извлеченную углеводородную жидкость и очищенную водную жидкость, причем водно/углеводородная эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу и дисперсную фазу, а очищенная водная жидкость состоит, по существу, из непрерывной фазы, при этом аппарат содержит

[0002] Аппарат по п.1, в котором каждый коалесцирующий элемент (37а, 37b, 47) содержит слой (31а, 31b, 47а) для поддержания полимерного абсорбента.

[0003] Аппарат по п.1, который имеет дополнительный выпуск (49) для извлечения углеводородной жидкости, расположенный перед разделительно-направляющим средством (43) по ходу потока, при этом каждое разделительно-направляющее средство (43) расположено, по существу, на расстоянии 10 мм от соответствующего коалесцирующего элемента (47) для обеспечения разрушения пузырьков (41) непрерывной фазы, окруженных пленкой дисперсной фазы и образующихся между коалесцирующим элементом (47) и разделительно-направляющим средством (43).

[0004] Аппарат по п.1, в котором каждое разделительно-направляющее средство (33а, 33b, 43) содержит множество пластин (51) для задержания отделившихся от коалесцирующего элемента (37а, 37b, 47) больших капель дисперсной фазы, выполненных из гидрофобного материала для обеспечения прилипания к ним задержанных больших капель и имеющих диагональную ориентацию для направления вверх прилипших капель.

[0005] Аппарат по п.1, содержащий по меньшей мере два коалесцирующих элемента (73а, 73b) и дополнительно одну или более перегородок (74а, 74b), причем каждая перегородка присоединена к одному коалесцирующему элементу, расположена вдоль и на стороне его впуска по ходу потока и служит для предотвращения протекания больших капель дисперсной фазы, отделившихся от расположенного выше по потоку коалесцирующего элемента (73а) через следующий за ним по потоку коалесцирующий элемент (73b).

[0006] Аппарат по п.5, в котором каждая перегородка (74а, 74b) расположена в верхней части емкости (78).

[0007] Способ извлечения углеводородной жидкости и очищенной водной жидкости из водно/углеводородной эмульсионной жидкости, причем водно/углеводородная эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу и дисперсную фазу, а очищенная жидкость состоит, по существу, из непрерывной фазы, включающий следующие этапы:

[0008] Способ по п.7, в котором осуществляют достаточное количество каждого из указанных этапов коалесценции, отделения, направления и извлечения для получения, по существу, очищенной водной жидкости.

[0009] Способ по п.6, в котором разделительно-направляющие средства содержат по меньшей мере одну пластину (51), содержащую гидрофобный материал и имеющую диагональное направление относительно направления эмульсионной жидкости через емкость, при этом способ включает

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в целом относится к отделению мелких капель от непрерывной фазы эмульсионной жидкости с помощью коалесцирующего элемента.

Уровень техники

Фильтрование жидкости, содержащей две несмешивающиеся фазы, является обычной операцией. Обычно жидкость можно выдерживать в контейнере в течение определенного времени: первая фаза и вторая фаза могут быть отделены под действием силы тяжести. За это время фаза, имеющая наименьшую плотность, собирается на поверхности жидкости.

Однако жидкость может зависеть от конфигурации эмульсии, состоящей из непрерывной фазы и дисперсной фазы. Эмульсия может быть относительно стабильной, в особенности, если для получения эмульсии добавляют поверхностно-активное вещество.

Насадка сепаратора позволяет отделить диспергированную масляную фазу от непрерывной фазы. Насадка сепаратора содержит множество пластин, выполненных из гидрофобного материала, благодаря чему на них налипают капли диспергированной масляной фазы. Пластины ориентированы в диагональном направлении так, что коалесцированные капли двигаются вдоль них под давлением, создаваемым потоком непрерывной фазы. Непрерывная фаза протекает через насадку сепаратора. При наличии дополнительной твердой фазы частицы твердой фазы задерживаются насадкой сепаратора и падают на дно под действием силы тяжести. Таким образом, насадка сепаратора направляет диспергированную масляную фазу вверх, твердую фазу вниз и обеспечивает возможность протекания непрерывной фазы.

Однако если диспергированная фаза находится в виде относительно мелких капель, влияние гравитации минимально. Поэтому для разделения эмульсии отстаиванием в контейнере может потребоваться относительно много времени. В этом случае насадка сепаратора имеет относительно низкую эффективность в отделении мелких капель от непрерывной фазы.

В патенте Великобритании 1418806 Continental oil Co., опубликованном 24 декабря 1975 г., описан способ разделения фаз эмульсии, состоящей из воды и нефтяных углеводородов. Способ заключается в пропускании эмульсии через слой полиуретановой пены. После насыщения полиуретановой пены диспергированная углеводородная фаза собирается в виде капель. Если капли имеют меньшую плотность, чем вода, они всплывают, образуя углеводородный слой, расположенный над слоем воды. Углеводородный и водный слои непрерывно снимают порциями, что увеличивает эффективность разделения.

В патенте США 5239040 E.R.T. Environmental Research Technology K.S.P.W. Inc. (CA), опубликованном 24 августа 1993 г., описаны полиуретановые частицы жидкого абсорбента. Абсорбент получают из соответствующих реагентов с использованием конкретного способа. Абсорбент применим при очистке жидкостей, загрязненных мелкими каплями масла. Абсорбент позволяет задерживать мелкие капли масла. Абсорбент и задержанные мелкие капли масла могут быть разделены на стадии центрифугирования, благодаря чему регенерированное масло и не содержащий масла абсорбент могут быть использованы повторно.

Международная заявка WO 02/20115 EARTH CANADA CORP (CA), опубликованная 14 марта 2002 г., раскрывает систему, в которой множество слоев полимерного абсорбента многократного использования (Polymer Absorbent (RPA)) подвергают воздействию потока эмульсии масляных капель в воде. Слои RPA состоят из полиуретановой пены, измельченной на маленькие пластинки для увеличения площади поверхности. Могут быть использованы полиуретановые частицы жидкого абсорбента, описанные в патенте США 5239040.

Фиг. 1A, 1B и 1С демонстрируют коалесценцию масляных капель на слое RPA по описанной выше технологии. Поток эмульсии, содержащий водную непрерывную фазу 13 и масляные капли 12, пропускают через элементы RPA 11. Как показано на фиг. 1A, элементы 11 RPA задерживают масляные капли. Несмотря на то, что капли 14 задерживаются на элементах 11 RPA, эмульсия все-таки может содержать свободные капли 17 на выходе элементов RPA 11.

Задержанные капли 14 могут в процессе протекания эмульсии образовать слой 16 на поверхности элементов RPA 11, как показано на фиг. 1B.

По мере увеличения слоя 16 поток эмульсии создает увеличивающуюся поперечную силу, действующую на слой 16. Поэтому большие капли масла 15 могут образовать слой 16 и могут быть захвачены потоком, как показано на фиг. 1С.

Расслаивание эмульсии, а именно, скорость падения данной капли под действием силы тяжести подчиняется закону Стокса: большие капли масла 16 падают вниз быстрее, чем мелкие (12, 17).

На фиг. 2 показана система для разделения капель масла из непрерывной водной фазы согласно описанной выше технологии. Множество слоев (27а, 27b) RPA находятся внутри емкости 28, через которую может протекать эмульсионная жидкость, содержащая большие частицы (22а, 22b, 22с) в непрерывной водной фазе 23.

Первый RPA слой 27а способствует образованию больших капель масла 25а из мелких 22а. Некоторое количество не задержанных мелких капель масла 22b может пройти через первый RPA слой 27а, не прилипая ни к одному из RPA элементов (не показанных на фиг. 2) первого RPA слоя 27а. Большие капли масла 25а всплывают вверх быстрее, чем капли масла 22b. Большие капли масла образуют масляный слой 24 на поверхности водной фазы. Отверстие для извлечения, например труба 29 для извлечения на поверхности, позволяет извлечь масляный слой 24.

Подобный процесс повторяют на втором RPA слое 27b и далее на RPA слоях (не показанных на фиг. 2) для дальнейшей очистки, если это необходимо. Желательно избежать образования больших капель 25а на первом RPA слое 27а для того, чтобы можно было подойти ко второму RPA слою 27b. Извлечение больших капель масла 25а зависит от множества параметров: скорости течения эмульсионной жидкости, плотности масла, плотности воды, расстояния между первым RPA слоем 27а и вторым RPA слоем 27b и высотой между большой каплей масла в первом RPA слое 25а и масляным слоем 24. Для того чтобы гарантировать эффективное отделение мелких масляных капель 22а от непрерывной водной фазы 23, RPA слои (27а, 27b) следует располагать на относительно большом расстоянии друг от друга.

Сущность изобретения

Согласно одному варианту предложен аппарат для разделения водно/углеводородной эмульсионной жидкости на извлеченную углеводородную жидкость и очищенную водную жидкость, причем водно/углеводородная эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу и дисперсную фазу, а очищенная водная жидкость состоит, по существу, из непрерывной фазы, при этом аппарат содержит емкость (38, 48), имеющую впуск (30, 40) для подачи водно/углеводородной эмульсионной жидкости, первый выпуск (36, 46) для извлечения очищенной водной жидкости и по меньшей мере один второй выпуск (39а, 39b) для извлечения углеводородной жидкости, причем второй выпуск расположен на верхней стенке (32, 42) емкости (38, 48); один или более коалесцирующий элемент (37а, 37b, 47), содержащий полимерный абсорбент многократного использования, при этом каждый коалесцирующий элемент закреплен внутри емкости (38, 48) для пропускания водно/углеводородной эмульсии через каждый коалесцирующий элемент в контакте с полимерным адсорбентом многократного использования для коалесценции по меньшей мере части дисперсной фазы из мелких капель в большие капли, которые затем отделяются от коалесцирующего элемента под действием потока эмульсионной жидкости, протекающего, по существу, в горизонтальном направлении от впуска (30, 40) к первому выпуску (36, 46); одно или более разделительно-направляющих средств (33а, 33b, 43), каждое из которых закреплено внутри емкости (38, 48) в положении ниже по потоку от соответствующего коалесцирующего элемента (37а, 37b, 47) и служит для приема потока, выходящего из этого коалесцирующего элемента и направления больших капель дисперсной фазы, отделившихся на коалесцирующем элементе от непрерывной водной фазы, к верхней стенке (32, 42) емкости (38, 48) с образованием слоя углеводородной жидкости, извлекаемой через второй выпуск (39а, 39b), расположенный за разделительно-направляющим средством (33а, 33b) по ходу потока, причем каждое разделительно-направляющее средство имеет структуру, выполненную с возможностью пропускания через него потока непрерывной фазы в направлении от впуска (30, 40) к первому выпуску (36, 46).

Предпочтительно каждый коалесцирующий элемент (37а, 37b, 47) содержит слой (31а, 31b, 47а) для поддержания полимерного абсорбента.

Предпочтительно аппарат имеет дополнительный выпуск (49) для извлечения углеводородной жидкости, расположенный перед разделительно-направляющим средством (43) по ходу потока, при этом каждое разделительно-направляющее средство (43) расположено, по существу, на расстоянии 10 мм от соответствующего коалесцирующего элемента (47) для обеспечения разрушения пузырьков (41) непрерывной фазы, окруженных пленкой дисперсной фазы и образующихся между коалесцирующим элементом (47) и разделительно-направляющим средством (43).

Предпочтительно каждое разделительно-направляющее средство (33а, 33b, 43) содержит множество пластин (51) для задержания отделившихся от коалесцирующего элемента (37а, 37b, 47) больших капель дисперсной фазы, выполненных из гидрофобного материала для обеспечения прилипания к ним задержанных больших капель и имеющих диагональную ориентацию для направления вверх прилипших капель.

Предпочтительно аппарат содержит по меньшей мере два коалесцирующих элемента (73а, 73b) и дополнительно одну или более перегородок (74а, 74b), причем каждая перегородка присоединена к одному коалесцирующему элементу, расположена вдоль и на стороне его впуска по ходу потока и служит для предотвращения протекания больших капель дисперсной фазы, отделившихся от расположенного выше по потоку коалесцирующего элемента (73а) через следующий за ним по потоку коалесцирующий элемент (73b).

Предпочтительно каждая перегородка (74а, 74b) расположена в верхней части емкости (78).

Согласно другому варианту предложен способ извлечения углеводородной жидкости и очищенной водной жидкости из водно/углеводородной эмульсионной жидкости, причем водно/углеводородная эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу и дисперсную фазу, а очищенная жидкость состоит, по существу, из непрерывной фазы, включающий следующие этапы: протекание по меньшей мере части водно/углеводородной эмульсионной жидкости через по меньшей мере один коалесцирующий элемент (37а, 37b, 47), содержащий полимерный абсорбент многократного использования, посредством которого по меньшей мере часть дисперсной фазы коалесцирует из мелких капель в большие капли; отделение больших капель по меньшей мере от одного коалесцирующего элемента (37а, 37b, 47) за счет меньшей плотности больших углеводородных капель и скорости потока; направление отделившихся больших капель вверх к верхней стенке (32, 42) емкости (38, 48) для образования слоя углеводородной жидкости, осуществляемое с помощью по меньшей мере одного разделительно-направляющего средства (33а, 33b, 43), имеющего структуру, выполненную с возможностью обеспечения протекания через неё непрерывной фазы; извлечение углеводородной жидкости из углеводородного слоя, образованного направляемыми в этот слой большими каплями дисперсной фазы; и извлечение очищенной водной жидкости из непрерывной фазы.

Предпочтительно осуществляют достаточное количество каждого из указанных этапов коалесценции, отделения, направления и извлечения для получения, по существу, очищенной водной жидкости.

Предпочтительно разделительно-направляющие средства содержат по меньшей мере одну пластину (51), содержащую гидрофобный материал и имеющую диагональное направление относительно направления эмульсионной жидкости через емкость, при этом захватывают большие капли дисперсной фазы, отделившиеся от коалесцирующего элемента, по меньшей мере на одной пластине (51) за счет их прилипания к ней и направляют прилипшие большие капли вдоль по меньшей мере одной пластины (51) вверх под действием скорости потока.

Другие аспекты и преимущества данного изобретения станут очевидными из последующего описания и приложенной формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1A, 1B и 1С показывают коалесценцию капель масла на RPA насадке в соответствии с описанной ранее технологией;

фиг. 2 показывает систему для разделения капель масла из непрерывной водной фазы в соответствии с описанной ранее технологией;

фиг. 3 - аппарат в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4А - образование пузырьков воды на примере аппарата в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4В и 4С - выброс пузырьков воды на примере аппарата, показанного на фиг. 4А;

фиг. 5 - пример насадки сепаратора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 - первый пример аппарата в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 - второй пример аппарата в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

В соответствии с ранее описанной технологией система извлечения, содержащая множество RPA слоев или какой-нибудь слой, поддерживающий коалесцирующий элемент, через который может протекать эмульсия, позволяет отделять мелкие капли эмульсии от непрерывной фазы. Коалесцирующий элемент позволяет генерировать большие капли путем коалесценции мелких капель. Большие капли отслаиваются от коалесцирующего элемента при протекании эмульсии. Большие капли перемещаются на поверхности непрерывной фазы под действием силы тяжести и могут быть легко извлечены. Каждый слой коалесцирующего элемента должен быть расположен на относительно большом расстоянии от других слоев для того, чтобы не позволить большим каплям, образующимся на определенном слое, входить в следующий слой перед извлечением.

Однако из-за относительно большого расстояния между двумя коалесцирующими элементами система извлечения может иметь относительно большую длину.

Такая система извлечения может быть использована, например, в нефтяной промышленности. Получение углеводородов обычно связано с генерированием регенерированной воды. Регенерированную воду следует очищать от масла перед сбросом. Система извлечения позволяет отделить последнюю фракцию масла, находящегося в воде, в виде эмульсии. В случае офшорного оборудования длина аппарата является решающим фактором, поскольку легче работать с аппаратом, имеющим относительно небольшую длину.

Для достижения более легкого обращения существует потребность в разделительной системе, позволяющей отделять мелкие капли от непрерывной фазы эмульсии и имеющей относительно небольшую длину. Такая разделительная система может быть использована в нефтяной промышленности, а также в других отраслях промышленности. Обычно, многие отрасли промышленности генерируют масло-содержащую воду в качестве побочного продукта.

Направленное распространение капель

Фиг. 3 показывает аппарат в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Аппарат позволяет разделять эмульсионную жидкость, содержащую непрерывную фазу и дисперсную фазу, на регенерированную жидкость и очищенную жидкость. Очищенная жидкость состоит, в основном, из непрерывной фазы. Аппарат 38 содержит впуск, через который может протекать эмульсионная жидкость до соприкосновения с одним или более коалесцирующим элементом 37а. Каждый коалесцирующий элемент 37а позволяет коалесцировать по меньшей мере части дисперсной фазы в большие капли (не показаны на фиг. 3). Слипшиеся большие капли отделяются от коалесцирующего элемента под действием потока эмульсионной жидкости. Слипшиеся большие капли направляются для дальнейшего извлечения разделительно-направляющими средствами 33а.

Разделительно-направляющие средства, например насадка сепаратора, позволяет улучшить извлечение регенерированной жидкости, то есть больших капель.

Мелкие капли (не представлены на фиг. 3) дисперсной фазы могут коалесцировать на коалесцирующем элементе и образовывать большие капли. Большие капли перемещаются к поверхности жидкости под действием силы тяжести и достигают поверхности быстрее, чем мелкие капли.

Обычно дисперсная фаза имеет более низкую плотность, чем непрерывная фаза, и поэтому большие капли всплывают вверх под действием силы тяжести. В процессе всплывания или при достижении верхней части аппарата большие капли могут соприкасаться друг с другом и образовывать слой (не показан).

Аппарат может содержать отверстие для извлечения, например трубу 39а для извлечения. Труба для извлечения позволяет извлечь по меньшей мере часть слоя на поверхности.

В процессе всплывания большие капли поднимаются на расстояние поднятия благодаря скорости течения жидкости. Насадка сепаратора, направляющая большие капли вверх, позволяет уменьшить это расстояние. Поэтому дополнительный коалесцирующий элемент 37b может быть расположен на относительно небольшом расстоянии от коалесцирующего элемента 37а.

Поэтому аппарат, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, может осуществлять производство очищенной жидкости, имеющей такую же степень чистоты, что и системы извлечения с меньшей длиной, работающие по описанным ранее технологиям. Аппарат, используемый в настоящем изобретении, легче в обращении и может быть использован в различных областях промышленности, например для офшорного использования нефти/газа.

В этом последнем случае эмульсионной жидкостью является генерируемая вода, связанная с углеводородными продуктами. При протекании через аппарат генерируемая вода может быть уже относительно чистой: генерируемая вода может содержать непрерывную водную фазу и мелкие капли масла. Мелкие капли масла имеют относительно малый диаметр и их трудно удалить, используя традиционные методы разделения. Системы извлечения с коалесцирующими элементами, работающие или по описанным ранее технологиям, или аппарат в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, позволяют отделять мелкие капли масла с тем, чтобы производить фильтрованную жидкость с относительно низким содержанием масла, например 15 ч./млн. Системы извлечения и аппарат согласно настоящему изобретению для данного содержания масла имеют меньшие размеры, чем системы извлечения, работающие по описанным ранее технологиям, что может быть важным, например, при транспортировке системы извлечения при офшорном использовании нефти/газа.

Обычно аппарат в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения может содержать множество слоев (31а, 31b), множество коалесцирующих элементов (37а, 37b), множество насадок сепаратора (33а, 33b) внутри аппарата и множество отверстий (39а, 39b) для извлечения для обеспечения повторения коалесценции, направления и извлечения.

Каждый коалесцирующий элемент может поддерживаться связанным с ним слоем. Как показано на фиг. 3, первый слой поддерживает коалесцирующий элемент 37а, а второй слой поддерживает следующий за ним коалесцирующий элемент 37b.

Для каждого слоя (37а, 37b) предусмотрено одно отверстие для извлечения. Каждое отверстие (39а, 39b) для извлечения позволяет регенерировать регенерированную жидкость из больших капель, отслоившихся от связанного слоя (37а, 37b).

Насадка сепаратора 33а на фиг. 3 направляет большие капли, коалесцированные на первом слое, для дальнейшего извлечения к первому выходному отверстию. Аналогично, второй слой сепаратора 33b направляет большие капли, коалесцированные на втором слое, для дальнейшего извлечения ко второму выходному отверстию 39b. Каждый слой сепаратора (33а, 33b) расположен на стороне выхода на одном из связанных слоев (37а, 37b).

Насадки сепаратора (33а, 33b) позволяют избежать того, чтобы большие капли протекали в следующий слой. Использование систем извлечения, описанных в ранее использованных технологиях, приводит к большему риску, что коалесцированные капли попадут в следующий слой. Если несколько больших капель попадут в следующий слой, эффективность системы извлечения в отношении разделения мелких капель из непрерывной фазы может быть значительно снижена. Следовательно, системы извлечения, описанные в ранее использованных технологиях, должны содержать большое количество слоев для того, чтобы гарантировать получение данного содержания дисперсной фазы в очищенной жидкости. Поэтому аппарат в соответствии с настоящим изобретением, позволяет использовать меньшее число слоев для достижения данного содержания дисперсной фазы в очищенной жидкости. Обычно, если нужно очистить регенерированную воду, аппарат в соответствии с настоящим изобретением, содержащий восемь слоев, производит очищенную жидкость с содержанием масла ниже 15 ч./млн, в то время как в ранее использованных технологиях такое же содержание масла может быть обеспечено системой извлечения, содержащей двенадцать слоев.

Предпочтительно, чтобы дисперсная фаза эмульсионной жидкости содержала мелкие капли масла. Непрерывной фазой может служить вода или соляной раствор.

Предпочтительно, чтобы насадка сепаратора была расположена на некотором расстоянии, обычно 10 мм, от связанного слоя. Может случиться, что на выходе из подложки образуются пузырьки воды. В системах извлечения, использованных в ранее описанных технологиях, пузырьки заполняют пространство между двумя слоями. Поэтому соответствующее отверстие для извлечения извлекает пузырьки вместо чистого масла. Насадка сепаратора позволяет избежать извлечения пузырьков воды.

Фиг. 4А показывает образование пузырьков воды на примере аппарата в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Аппарат 48 содержит слой 47 из коалесцирующего материала, например RPA полимера. Эмульсионная жидкость, содержащая диспергированную масляную фазу в виде капелек масла (не показанную на фиг. 4A) и непрерывную водную фазу (не показанную на фиг. 4A), протекает через аппарат 48. RPA полимер способствует образованию больших капель масла (не представлено на фиг. 4A) из мелких капель масла. Может случиться, что на выходе из слоя 47 образуются пузырьки воды 41, окруженные пленкой масла. В аппарате согласно настоящему изобретению насадка сепаратора 43 находится на определенном расстоянии от слоя 47.

Фиг. 4В и 4С показывают выброс пузырьков воды на примере аппарата, уже показанного на фиг. 4А. Пузырьки воды 41, увеличиваясь в размере, начинают заполнять пространство между слоем 47 и насадкой сепаратора 43. Когда пузырьки 41 достигают насадки сепаратора 43, происходит выброс пузырьков 41, как показано на фиг. 4В. Выброс пузырьков 41 генерирует коалесценцию пленки масла в масляные капли 45. Масляные капли 45 направляются насадкой сепаратора 43. Труба 49 для извлечения способствует извлечению чистого масла.

Фиг. 5 показывает пример насадки сепаратора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Насадка сепаратора может содержать множество пластин 51, расположенных на выходе из связанного с ним слоя (не показан на фиг. 5), что позволяет большим каплям (не показаны на фиг. 5) коалесцировать на слое и быть задержанными на пластинах 51. Если большие капли состоят из масла, насадку сепаратора предпочтительно изготовляют из гидрофобного материала: это позволяет задержанным большим каплям прилипать к поверхности пластин 51. Пластины 51 преимущественно имеют диагональную ориентацию, что способствует всплыванию прилипших капель. При протекании жидкости прилипшие капли могут направляться вдоль пластин под действием скорости течения, что, таким образом, приводит к их всплыванию. Наоборот, непрерывная водная фаза протекает через насадку сепаратора.

Перегородка

Фиг. 6 показывает первый пример аппарата в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Аппарат позволяет разделять эмульсионную жидкость на регенерированную жидкость и очищенную жидкость. В соответствии со вторым вариантом осуществления эмульсионная жидкость содержит непрерывную фазу 65, дисперсную фазу 67 и часть коалесцированного материала 66. Очищенная жидкость, в основном, состоит из непрерывной фазы.

Аппарат содержит слой 61, поддерживающий коалесцирующий элемент 63. Коалесцирующий элемент 63 способствует коалесценции по меньшей мере части дисперсной фазы 67 в большие капли 69, которые отделяются от коалесцирующего элемента 63 при протекании непрерывной фазы. Аппарат дополнительно содержит перегородку 64, расположенную вдоль слоя 61 со стороны входа в слой 61. Перегородка 64 способствует тому, что препятствует протеканию через слой 61 части коалесцированного материала 66.

Предпочтительно аппарат содержит вход, через который эмульсионная жидкость попадает в аппарат. Для улучшения разделения аппарат может содержать дополнительные слои (не показаны на фиг. 6).

Аппарат может дополнительно содержать выпуск 62 для извлечения, например трубу для извлечения, которая позволяет извлекать часть коалесцированного материала 66. Труба для извлечения расположена на стороне входа в слой 61. Если часть коалесцированного материала 66 входит в слой, это приводит к ухудшению качества очищенной жидкости. Перегородка 64, например металлический лист, позволяет отделить слой 61 от части коалесцированного материала 66.

Аппарат в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения может достигать получения очищенной воды высокого качества, используя меньшее число слоев, чем система, описываемая в ранее использованных технологиях, поскольку перегородка мешает части коалесцированного материала протекать через аппарат. Поэтому данное изобретение обеспечивает разделение с помощью аппарата, содержащего относительно небольшое число слоев, т.е. с помощью аппарата, имеющего относительно небольшую длину. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением данный аппарат легче в обращении, чем системы, описанные в ранее использованных технологиях.

Это может быть особенно полезным при офшорном использовании углеводородов. Получение углеводородов обычно связано с генерированием регенерированной воды, т.е. смеси водной фазы и масляной фазы. Смесь следует очищать перед последующим сбросом. Большая часть масляной фазы может быть удалена с помощью традиционных технологий разделения. Система извлечения с коалесцирующим элементом позволяет выделять мелкие капли из водной фазы. Аппарат в соответствии с настоящим изобретением может иметь меньшую длину по сравнению с системой извлечения, работающей по описанным ранее технологиям, поэтому он легче в обращении. Кроме того, аппарат в соответствии с настоящим изобретением занимает меньше места на судне.

В первом примере аппарата, показанном на фиг. 6, часть коалесцированного материала 66 образуется путем предварительной обработки эмульсионной жидкости в аппарате 68. Предварительная обработка позволяет удалять большое количество дисперсной фазы. Предварительная обработка может иметь относительно главное значение: например, эмульсионную жидкость просто пропускают через камеру аппарата для предварительной обработки 610 аппарата 68. Большая часть дисперсной фазы может перемещаться вверх под действием силы тяжести в камере для предварительной обработки 610. Выпуск 62 для извлечения позволяет извлекать часть коалесцированного материала 66.

Фиг. 7 иллюстрирует второй пример аппарата в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Эмульсионная жидкость, содержащая непрерывную фазу 75, дисперсную фазу (не представленную на фиг. 7) и часть коалесцированного материала 76, может протекать через слой 71b, поддерживающий коалесцирующий элемент 73b. Сама эмульсионная жидкость образуется на стороне входа в аппарат 78, причем сторона входа в аппарат 78 содержит отдельный предварительный слой 71а. Коалесцирующее действие отдельного коалесцирующего элемента, поддерживаемого отдельным предварительным слоем, приводит к образованию больших капель 79а. Большие капли 79а перемещаются вверх под действием силы тяжести. Во избежание того, чтобы часть коалесцированного материала 66 внедрялась в слой 71b, вдоль насадки 71b была установлена перегородка 74b, например металлический лист. Выпуск 72 для извлечения позволяет извлекать часть коалесцированного материала 66 путем его фиксации перегородкой 74b.

Второй пример аппарата содержит множество слоев (71а, 71b). Каждый слой может быть связан с перегородкой (74а, 74b). Каждый слой позволяет коалесцировать по меньшей мере части дисперсной фазы, перемещающейся против течения, в большие капли (79а, 79b).

Предпочтительно коалесцирующий элемент, включенный в первый вариант осуществления и второй вариант осуществления настоящего изобретения, представляет собой полимерный абсорбент многократного использования (Polymer Absorbent (RPA)), т.е. полиуретановую пену, разделенную на маленькие пластинки для увеличения площади поверхности, доступной для контакта с потоком.

Предпочтительно аппарат в соответствии с настоящим изобретением содержит выпускную трубу, расположенную ниже по потоку от слоев. Выпускная труба может быть ориентирована вниз для того, чтобы гарантировать преимущественный сбор очищенной жидкости.

Предпочтительно первый вариант осуществления настоящего изобретения должен быть связан со вторым вариантом осуществления.

Под «большими каплями » подразумевается любая коалесцированная жидкость с относительно большими размерами по сравнению с размерами капель, первоначально присутствующих в эмульсионной жидкости. Поэтому главным образом большие капли могут иметь сферическую форму, вытянутую форму и т.д. Большие капли могут также находиться в виде единичного слоя, изолированного от слоя или образованного, главным образом, из сферических частиц.

В то время как описанное изобретение включило в себя ограниченное число вариантов воплощения, специалисты в данной области, использующие раскрытые преимущества, поймут, что могут быть предложены и другие варианты осуществления, существенно не выходящие за рамки данного изобретения, как здесь показано. Соответственно, границы изобретения ограничиваются только приложенной формулой изобретения.