NO159161B - Anordning for selektiv gjennvinning av hydrokarboner som foreligger i form av et sjikt paa en vaeskeflate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for selektiv og kontinuerlig gjenvinning av hyrokarboner som foreligger i form av et skikt på en vannflate.

Gjenvinning eller oppsamling av hydrokarboner fra vannflater, spesielt i naturlige eller kunstige sedimenteringsdammer, nødvendiggjør bruk av fraskilleranordninger som kan klassifiseres i to brede kategorier. Den første vedrører overfladiske oljeseparatorer som er apparater som samler opp et visst væskeskikt ved overflaten uten å gjøre forskjell mellom hydrokarboner og vann. Disse skaper en overfladisk strøm som tiltrekker forurensningene i en viss avstand, men medfører den ulempe at de opptar en blanding av vann og hydrokarboner. For å oppnå fullstendig separasjon er det derfor nødvendig å anordne separasjonssystemer med en pumpe nedstrøms for anordningene, idet bruk av pumpen skaper en risiko for at det dannes en emulsjon av blandingen som nødvendiggjør enten et ytterligere fraskillingstrinn eller bruk av overdimensjonerte anordninger som tillater separasjon av hydrokarbonene som er til stede i form av en emulsjon i vann. Slike anordninger er f.eks. kjent for fagmannen under navn som "mobile spouts" og er beskrevet i kapittel 6

av "Liquid Wastes" i "Manual on disposal of refinery Wastes", utgitt av The American Petroleum Institute, 1969.

En andre kategori fraskillere vedrører selektive fraskillere, dvs. anordninger som utnytter egenskapene av visse materialer som både er hydrofobe og oleofile. Slike materialer er f.eks. beskrevet i fransk patentsøknad nr. 2 390 553, og deres bruk er beskrevet i den ovennevnte Manual i forbindelse med en hydrofob-oleofil roterende

trommel som samvirker med et.avskraperblad for gjenvinning av hydrokarbonene. Videre er det kjent andre utgaver i form av skiver, endeløse belter, etc. Disse fraskillere er således mer eller mindre selektive, men deres bruk medfører flere restriksjoner som hindrer kontinuerlig optimal bruk.

Spesielt er det nødvendig at hydrokarbonskiktene må være plasert umiddelbart inntil rullen fordi rullen ikke skaper noen overfladisk tiltrekningsstrøm. Videre er det nødvendig at skiktet er i kontakt tilstrekkelig lenge fordi oljen avsettes på overflaten av trommelen i form av en film som vanligvis er meget tynnere enn skiktet som flyter på vannflaten. Således kan bruk av en trommel for å gjenvinne hydrokarboner i et skikt i bevegelse kun gjøres ved kompli-sert utstyr, eksempelvis omfattende flere tromler eller én stor trommel og gir ikke god virkningsgrad. Slikt utstyr er vanskelig å plasere i eksisterende installasjoner, spesielt fraskillingsbassenger eller sedimenteringsdammer i raffinerier med mindre de er forbundet med mekanisk skrape-utstyr.

På den annen side tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en anordning som tillater selektiv og kontinuerlig oppsamling av et hydrokarbonskikt på en vannflate, hvilken anordning er enkel og lett å bruke, samtidig med at den tiltrekker skiktet. Den er definert i krav 1.

Anordningen omfatter ekstraksjonsmidler som utgjøres av i det minste én kontinuerlig vegg som settes i bevegelse ved rotasjon om en horisontal akse, drivmidler, hvilken vegg utgjøres i det minste på overflaten av et oleofilt og hydrofobt materiale og er anordnet på en slik måte at dens nedre del kan være i kontakt med hydrokarbonene som skal gjenvinnes, og slik at dens øvre del er i kontakt med fra-skillingsmidler som tillater gjenvinning av hydrokarbonene som har heftet til ekstraksjonsmidlene.

Ifølge oppfinnelsen omfatter anordningen tiltrekningsmidler for hydrokarbonskiktet som gjør det mulig å tiltrekke skiktet umiddelbart inntil den nedre del av den kontinuer-lige vegg og skape en oppsamlingssone for hydrokarboner hvor disse holdes ved hovedsakelig konstant nivå.

Denne anordning gjør det ikke bare mulig å gjenvinne hydrokarboner med god virkningsgrad, siden disse samles opp på nivå med det hydrofobe-oleofile materiale, men dessuten tiltrekkes skiktet mot oppsamlingssonen samtidig med at det unngås å blande hydrokarbonene med vann.

Med hydrofobt og oleofilt materiale menes det her ethvert materiale som i nærvær av vann kan fuktes av hydrokarboner som foreligger i et skikt, mens manglende polar karakter forhindrer det i å bli fuktet av vann. Slike materialer vil være velkjent for fagmannen og kan f.eks. omfatte rustfritt stål, svart stål, aluminium eller plast-materialer.

Fortrinnsvis utgjøres tiltrekningsmidlene av en resipient som omfatter en første flate som er parallell med generatrisen av en rulle som utgjør ekstraksjonsinnretningen, idet den øvre kant av denne flate er fri, og en andre flate som er forbundet med den første flate langs dennes andre kant. Disse to flater er forbundet med sidevanger som er parallelle slik at de danner et volum som er åpent oventil og omgir i det minste den nedre del av rullen. Resipienten omfatter videre en samle- og evakueringsinnretning for vannet.

Ifølge et annet karakteristisk trekk er resipienten bevegelig ved rotasjon om en horisontal akse mellom en høy stilling og en lav stilling hvori den øvre kant av den plane flate er neddykket i en slik dybde at strømningshastigheten av væsken som strømmer inn i resipienten er lik summen av hydrokarbonene som ekstraheres av rullen og av vannet som evakueres av evakueringsinnretningen.

Fortrinnsvis oppviser resipienten et tverrsnitt som er asymmetrisk i forhold til det plan som passerer gjennom rotasjonsaksen, slik at de deler av resipienten som befinner seg på hver side av planet har forskjellig volum, idet det fremre volum er det minste.

Andre karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av de utførel-seseksempler på oppfinnelsen som er vist på vedføyede tegninger. Fig. 1 er en perspektivisk skisse av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et frontriss av anordningen på fig. 1.

Fig. 3 er et partielt snitt av fig. 2.

Fig. 4 er et snitt etter linjen IV - IV på fig. 2.

Fig. 5 er et snitt etter linjen V - V på fig. 2.

Fig. 6 er et sideriss, delvis i snitt, av et andre utførelseseksempel på oppfinnelsen.

Fig. 7 er et grunnriss av anordningen på fig. 6.

Fig. 8 viser skjematisk et tredje utførelseseksempel på oppfinnelsen. Fig. 1 viser en anordning 1 ifølge oppfinnelsen plasert ved enden av et basseng 2.

Anordningen 1 omfatter et hus 3 som er plasert på kanten 4 av bassenget 2 og omfatter en rulle 5, en mobil resipient 6, et avskraperblad 7 hvis faste ende løper inn i en gjenvinningscenne 8 med hvilket er forbundet en fleksibel rørledning 9 hvis frie ende munner ut i et lagringsbasseng for hydrokarboner (ikke vist). Anordningen omfatter videre en elektromotor 10 som tilføres strøm gjennom en kabel 11,

og et reduksjonsgear 12 festet på huset 3.

Fig. 2 viser anordningen sett forfra. For tydelighets skyld er skrapeanordningen inbefattende avskraperbladet 7

og rennen 8 ikke tegnet inn. Rullen 5 omfatter en sylindrisk vegg 13 og to sideflater 14 og 15. Veggen 15 er forsynt med en akseltapp 16 (fig. 3) som hviler i en boring 17 anordnet i en understøttelse 18 som er skrudd fast til veggen 19 av huset 3 ved hjelp av bolter 20 og 21. Veggen 15 omfatter også et tannhjul 22 som er konsentrisk med aksel-tappen 16. Veggen 14 er montert på samme måte, men omfatter ikke et tannhjul. Reduksjonsgearet 12 holdes på plass på huset 3 ved hjelp av to labber 23 og 24 som det er skrudd fast til. Ved dettes øvre del er elektromotoren 10 festet, hvilken er en asynkron trefase-motor på 0,75 kw. Reduksjonsgearet 12 er en snekkeveksel hvis skrue er forbundet med motorakselen og dreier seg med samme hastighet som denne. Den er forlenget med akselen 25. Snekkehjulet står i inngrep med skruen og driver akselen 26, hvis ende 27 omfatter et tannhjul 28, som er forbundet med tannhjulet 22 ved hjelp av en endeløs kjede 29.

Den mobile resipient utgjøres av en fremre vegg 30, en bakre vegg og to sidegavler 51 og 36. Den øvre kant 31 av den fremre vegg 30 er plasert på et nivå som er lavere enn huset 3. Resipienten er forbundet med to ben 3 2 og 3 3 på huset ved hjelp av to aksler 34 og 35. Akselen 34 bæres av sideveggen 36 av resipienten 6, mens akselen 35 bæres av veggen 37 av en evakueringsstuss 38, som utgjøres av et rør 39 som er åpent ved sin nedre del 40 og som ved sin øvre ende 41 ved hjelp av en belg 42 er forbundet med et hus 4 3 som omgir akselen 25 og er festet til huset \- Røret 39 er forbundet med veggen 51 ved hjelp av et sylindrisk hus 60. Resipienten 6 omfatter et system med motvekter 44.

Fig. 4, som er et snitt gjennom anordningen, viser rullen 5, den mobile resipient 6 som utgjøres av en fremre vegg 3 0 som er plan og som er forlenget ved hjelp av den bakre vegg 50. De to vegger er sveiset til sideveggen 51. Den øvre kant 31 befinner seg på et lavere nivå enn den

øvre kant av sideveggen 51. Evakueringsinnretningen utgjøres av et rør 52, som er sveiset til den nedre del av resipienten og er forsynt med en langsgående åpning 53 som munner ut i det sylindriske hus 60. Et avskraperblad 7 er festet på kanten 54 av rennen 8 ved hjelp av et hengsel 55 og er forlenget med et avskrådd blad 5 6 som er fremstilt av hydrokarbon-motstandsdyktig plastmateriale.

Rennen har et hull 57 som munner ut i et fleksibelt rør 9. Rennen er forbundet med huset 3 ved hjelp av en sveisesøm 58.

Fig. 5 er et snitt etter linjen V - V på fig. 2 og viser den mobile resipient i dennes to ytterstillinger. Røret 39 har så stort tverrsnitt at propellen 61, som her

er angitt skjematisk som et rektangel, kan rotere uansett rørets orientering, noe som gjøres mulig ved at planet som propellen roterer i inneholder rotasjonsaksen for resipienten 6. Tverrsnittet av resipienten 6, slik det defineres av den fremre vegg 30 og den bakre vegg 50, er asymmetrisk i forhold til vertikalplanet som går gjennom rotasjonsaksen 90 for resipienten 6, og det vil ses at på fig. 5 har den del av resipienten som befinner seg på samme side som kanten 31 av frontveggen 30 et volum som klart er mindre enn det volum som befinner seg på den annen side av planet.

Den nedre del av hver vange 5i og 36 oppviser utskjær-inger 62 for akseltappene 16, 17 når resipienten 6 befinner seg i lav stilling.

Fig. 6 og 7 viser skjematisk en variant av anordningen ifølge oppfinnelsen. På disse figurer er deler som er identiske med dem på fig. 1-5 gitt samme henvisningstall.

Resipienten 6 omfatter vanger 51, 36 og 37, en front-vegg og en bakre vegg 50 som danner to rom.

Rommet 70 omgir rullen 5 mens rommet 71 utgjør et hus for den sammenstilling som omfatter motoren 10, reduksjonsgearet 12, akselen 25 og propellen 61. Gavlen 51 som ad-skiller de to rom omfatter ved sin nedre del en åpning som gir forbindelse fra det ene rom til det annet. Rommet 71 omfatter en kanal 7 2 som har en diameter som er større enn propellens diameter. Denne kanal omfatter en sone 7 3 som har form som et parti av en toroide hvis symmetriakse sammenfaller med resipientens 6 dreieakse 75. Denne akse 75 er plasert på nivå med gjenvinningsrennen 8. Sonen 73 befinner seg mellom de to kryssende akser 76 og 77.

Funksjonen av anordningen på fig. 1 skal forklares

i det følgende under henvisning til fig. 1 og 5.

Bassenget 2 er fylt med vann på hvis overflate det flyter et skikt olje. Det øvre nivå av oljeskiktet er angitt med A, mens B angir det lavere nivå. Når anordningen ikke er i bruk, dvs. når motoren 10 ikke er i gang, inntar anordningen den stilling som er vist med brutte linjer på figuren.

Når motoren 10 startes, dreier anordningen seg i retning som vist med pilen 79, og propellen 61 evakuerer vannet i retning av pilen 80. Rullen 5 samler opp olje med strømningshastighet so, mens propellen evakuerer vann med strømningshastighet sv. Alt etter hellingen av resipienten og således neddykningsdybden av den øvre kant 31

av frontveggen 30, strømmer olje og vann inn i resipienten 6 med en strømningshastighet si.

På grunn av de asymmetriske deler av resipienten 6 som befinner seg på hver side av vertikalplanet gjennom rotasjonsaksen 90, vil resipienten innta en hellende stilling slik at strømningshastigheten si vil være lik summen av so + sv.

Strømningshastigheten sv velges betydelig større enn strømningshastigheten so, slik at det skjer en oppsamling av hydrokarboner i resipienten.

Det vil derfor forstås at denne anordning tillater selektiv gjenvinning av hydrokarboner ved bruk av en trommel og at den videre gjør det mulig å tiltrekke hydrokarbonene i nærheten av trommelen uten å skape en turbulent sone eller forskyvning av oljeskiktet, noe som gir lang

kontakttid mellom skiktet og trommelen.

Videre skaper anordningen ingen blanding eller emulsjon av hydrokarbon i vannet.

Det vil forstås at ved justering av motvektene 44 og hastighetene av trommelen 5 og propellen 61 er det mulig å variere hellingen av resipienten ut fra egenskapene til hydrokarbonene som skal gjenvinnes og tykkelsen av skiktet. Imidlertid blir disse parametre justert slik at det for-hindres at hydrokarbonene som befinner seg inne i resipienten kommer i kontakt med propellen og skyves ut på denne måte, noe som kunne skape emulsjoner og nødvendiggjøre en tømme-operasjon. For dette formål er det mulig å anbringe en detektor plasert nær røret 52 for å detektere eventuelle hydrokarboner og aktivere en ventil som tetter åpningen 4 0 når hydrokarboner detekteres. Denne detektor kan også be-virke frikobling av akselen 25.

Anordningen på fig. 6 og 7 fungerer på nøyaktig samme måte. Fig. 6 viser at formen av kanalen 7 2 retter det evakuerte vann i en retning stort sett parallell med hydrokarbonskiktet og mot dettes forskyvningsretning, for således å lette forskyvning av skiktet mot utsiden av rommet på grunn av refleksjon av vannstrømmen mot veggen av bassenget.

Anordningen på fig. 1 ble benyttet for å fjerne olje fra et rektangulært basseng som var 2 m bredt og 10 m langt og inneholdt et hydrokarbonskikt med en tykkelse på 1 cm. Hydrokarbonene hadde en viskositet på 0,06 Stokes. Det ble benyttet en valse eller trommel med en lengde på 1 m, som ble rotert med 30 omdr./min. Til dette ble det som motor 10 benyttet en trefaset asynkronmotor på 0,75 kW med hastighet på 1400 omdr./min. Snekkevekselen ga en rotasjonshastighet for hjulet på 90 omdr./min. Forholdet mellom tannhjulene 27 og 22 var 1:3, slik at trommelen dreide seg med 30 omdr./min. Fjerning av olje fra bassenget varte i omtrent 10 min. og ga et gjenvunnet oljevolum på omtrent 200 1.

Fig. 8 viser et tredje utførelseseksempel hvor driften av motoren og evakuering av vannet utføres ved hjelp av et hydraulisk system som omfatter en pumpe 100, en hydraulisk motor 101 hvis innløp 102 er forbundet med utløpssilen 10'3 på pumpen og hvis utløp 104 skjer i bassenget 2 nedstrøms for rullen. Pumpens innsugning 105 er plasert i et lavere parti av resipienten 6.

Anordningen fungerer på nøyaktig samme måte som de to andre og er nyttig ved bruk i omgivelser hvor det er eksplosjonsfare og hvor elektriske motorer ikke kan benyttes.

Anordningen ifølge oppfinnelsen medfører videre den fordel at den lett kan automatiseres. Eksempelvis kan dreiningen av resipienten 6 tilpasses egenskapene og tykkelsen av hydrokarbonskiktet, og denne tilpasning kan omfatte trommelens rotasjonshastighet, rotasjonshastigheten av skruen eller propellen 61 og/eller forholdet mellom disse to hastigheter.

Oppfinnelsen er ikke på noen måte begrenset av de beskrevne utførelseseksempler. Tvertimot dekker den alle varianter. Spesielt kan det tenkes mange former for resipi-enter 6, f.eks. med rektangulære gavler som er sveiset til veggene. Det er også mulig å benytte et hvilket som helst oleofilt og hydrofobt materiale i trommelen, og dette materiale kan utgjøre veggen 13 i trommelen eller være et belegg på trommelens overflate.

Claims (10)

1. Anordning for selektiv og kontinuerlig gjenvinning av hydrokarboner som foreligger i form av et skikt på overflaten av et væskemedium, omfattende ekstraksjonsmidler som utgjør-es av en horisontal rulle (5) e.l. som beveges ved hjelp av rotasjon om en horisontal akse ved hjelp av drivmidler, hvilken rulle i det minste på overflaten utgjøres av et oleofilt og hydrofobt materiale og er anbragt på en slik måte at dens nedre del kan være i kontakt med hydrokarbonene som skal gjenvinnes mens dens øvre del er i kontakt med en fra-skiller innretning som tillater gjenvinning av hydrokarbonene som har heftet til det hydrofobe og oleofile materiale, karakterisert ved at anordningén videre omfatter tiltrekningsmidler for hydrokarbonskiktet som bevirker at skiktet tiltrekkes umiddelbart inntil den nedre del av rullen (5) e.l. og som skaper en oppsamlingssone for hydrokarbonene hvor disse holdes på hovedsakelig konstant nivå, at tiltrekningsmidlene omfatter oppsamlings- og evakueringsmidler for væskemediet og utgjøres hovedsakelig av en resipient (6) som omfatter en plan flate (30) som er parallell med rullens generatriser, idet flatens øvre kant (31) er fri og hvis nedre kant er forbundet med en andre flate (50), hvilke to flater er forbundet med to parallelle gavler (51, 36) og danner et volum som er åpent oventil og omgir i det minste den nedre del av rullen, at oppsamlings- og evakueringsmidlene for væskemediet er plassert i det nederste parti av resipienten, og at resipienten er bevegelig ved rotasjon om en horisontal akse mellom en øvre stilling (37) og en nedre stilling hvor den nedre kant (31) på nevnte flate er neddykket i væsken.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rullen (5) har endeflater (14, 15) som omfatter akseltapper (16) som hviler i to lagre (18) som bæres av et hus (4) .

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at i den nedre stilling er resipienten neddykket til en slik dybde at den væskemengde som strømmer inn i resipienten er lik summen av rullens oppsamlede væskemengde og den væskemengde som evakueres av evakueringsmidlene.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at evakueringsmidlene utgjøres av et rø» (52) som er åpent i en del av sin lengde og er festet til den nedre del av resipienten (6), idet enden av røret er forbundet med en evakueringsstuss (38) som omfatter en propell (61) eller skrue som muliggjør evakuering av væske mot utsiden av resipienten.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den horisontale omdreiningsakse for resipienten (6) befinner seg umiddelbart inntil rotasjonsplanet for propellen (61).

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at resipientens horisontale omdreiningsakse er plasert over rotasjonsplanet for propellen (61), og at stussen (72) som propellen roterer i har form av et parti av en toroide hvis symmetriakse sammenfaller med rotasjonsaksen for resipienten (6).

7. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at drivmidlene omfatter en elektrisk motor (10) hvis utgangsaksel er koblet til et reduksjonsgear (12) som har dobbel utgang, idet den ene utgang er forbundet med en aksel (25) som driver evakueringspropellen (61), mens den andre utgang driver rullen (5) via to tannhjul (28, 22) som er montert hhv. på akselen og på rullen og som står i inngrep med hver-andre via en endeløs kjede (29).

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at oppsamlingsmidlene og evakueringsmidlene for væskemediet drives av en pumpe (100) som er plasert utenfor resipienten (6) og omfatter en sugeledning (105) og en silledning (103), hvilken sugeledning munner ut i den nedre del av resipienten (6) og hvilken silledning utgjør innløpet til en hydraulisk motor (101) som driver den horisontale rulle.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at silledningen (103) til den hydrauliske motor munner ut utenfor væskemediet.

10. Anordning ifølge et av kravene 4, 5 og 9, plasert i den ene ende av et rektangulært basseng (2), karakterisert ved at oppsamlings- og evakueringsmidlene omfatter en kanal (72) som retter strømmen av den evakuerte væske mot den andre ende av bassenget (2), slik at det dannes en strøm som bidrar til at skiktet beveger seg mot tiltrekningsmidlene.