MXPA97002796A

MXPA97002796A - Metodo y equipo para la purificacion de un liquido

Info

Publication number: MXPA97002796A
Application number: MXPA/A/1997/002796A
Authority: MX
Inventors: Henriksen Norolf
Original assignee: Mastrans As
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-02-01

Abstract

La presente invención se refiere a equipo para la purificación de un líquido, donde el líquido estácontaminado por otros líquidos o material sólido, por ejemplo eliminando el petróleo del agua contaminada con petróleo, incluyendo un dispositivo de floculación y un dispositivo de flotación, caracterizado porque el equipo incluye una tubería con agitadores integrales en la forma de elementos propulsores conectados con el dispositivo de flotación.

Description

MÉTODO Y EQUIPO PARA LA PURIFICACIÓN DE UN LIQUIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método y a un equipo para la purificación de un liquido, el liquido puede estar contaminado por otros liquidos o materiales sólidos, por ejemplo, la eliminación de aceite del agua, que comprende un dispositivo de flotación. La extracción de petróleo y gas submarinos da como resultado grandes cantidades de petróleo que contiene agua de mar. La mayor parte del petróleo puede ser separada del agua de mar en recipientes o tanques de separación, pero esta purificación no es suficiente para hacer que el agua de mar sea enviada nuevamente al mar. Hoy en dia, las regulaciones de las autoridades dicen que el agua que se derrame de las instalaciones de petróleo y gas en alta mar, no deberán contener más de 40 ppm de petróleo. Cuando se eliminan petróleo y/o otros contaminantes del agua, existen comúnmente una pluralidad de métodos que utilizan centrifugas, hidrociclones y dispositivos de flotación. Las centrifugas son máquinas avanzadas que dan un alto grado de purificación, pero su capacidad REF: 24563 J*~- especifica es baja. El uso de una instalación de purificación de este tipo cuando se extrae petróleo, comprende una pluralidad de máquinas conectadas en paralelo. Tales instalaciones son muy caras y se 5 requiere mantener una gran reserva de partes de refacción. Las rutinas de mantenimiento son también muy engorrosas . Otra desventaja más es que las instalaciones de este tipo consumen mucha energía. Un consumo de energía tipico es de 1 kwh/m3 de agua purificada. El hidrociclón puede ser considerado como "técnica común" debido a que éstos son preferidos en las nuevas instalaciones de plataforma. Estos ciclones tienen funcionamientos muy buenos a condiciones de trabajo favorables. Mientras tanto, estos tienen algunas limitaciones y desventajas. En presencia de pequeñas gotitas de petróleo, tiene que ser instalado un dispositivo de floculación liquida corriente arriba de la instalación del hidrociclón. Las fuerzas de corte que pueden ocurrir en los hidrociclones son grandes, y las hojuelas tienen que ser muy robustas. Las hojuelas con la resistencia requerida pueden ser difíciles de producir. Además, la calda de presión en el hidrociclón es grande, comúnmente más de 40 m W.P.

Corriente abajo del hidrociclón se requiere tener una cámara de flotación con una capacidad más bien grande cuando se reduce la presión. De acuerdo a ciertas condiciones de trabajo una planta de hidrociclones puede ser muy difícil de instalar. Las capacidades de los hidrociclones son pequeñas, y por lo tanto éstos tienen que ser conectados en grupos para servir como baterías grandes cuando se demanda más alta capacidad. El tercer tipo de dispositivos de separación, las plantas de flotación, están caracterizados por tener capacidades especificas bajas y bajos efectos de purificación. El espacio necesario para este tipo de instalación es grande, y éstas son frecuentemente difíciles de operar. Hoy en dia, las plantas de flotación son consideradas como "tecnología del pasado", y son de poca relevancia en el uso en alta mar debido a las desventajas que representan estas plantas. La presente invención puede ser considerada como un tipo de planta de flotación, pero representa una solución mejorada substancial entre éstas. De este modo, la planta de acuerdo a la invención necesita menos espacio y volumen, es substancialmente más ligera y tiene mejores efectos de purificación que las instalaciones de hidrociclones.

De acuerdo a un método, la invención está caracterizada porque el proceso de purificación comprende la adición de uno o más productos químicos al liquido contaminado contenido en un dispositivo de floculación. El dispositivo de floculación consiste de una o tuberías con agitador o agitadores integrales que efectúan la turbulencia y flujo tipo pistón a través de la tubería, seguido por la separación del liquido x~ purificado y los contaminantes en el dispositivo de flotación o en un dispositivo de sedimentación. El equipo de acuerdo a la presente invención está caracterizado porque comprende una tubería con agitador integral, en conjunto con el dispositivo de flotación. Las reivindicaciones 3-10 definen características ventajosas de la invención. En lo subsecuente, la invención se describe con detalle con referencia a los dibujos que ilustran las modalidades de la misma: La figura 1 es una ilustración esquemática de una planta de purificación de liquido de acuerdo a la invención; La figura 2 es una ilustración esquemática de 25 una modalidad alternativa de la planta en la Figura 1; La figura 3 es una agitador a escala agrandada, incluido en la invención mostrada en la Figura 1 y en la Figura 2; y La figura 4 es un agitador similar a la misma escala, con medios de accionamiento alternativos.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, la planta consiste principalmente de un sistema de tubos o una tubería 1 que comprende elementos 2 de tubos verticales, un generador de burbujas por ejemplo mezcladores estáticos 5, y un dispositivo de flotación o un dispositivo de sedimentación 8. El liquido a ser tratado se hace pasar, como se muestra en la Figura 1, a través de los elementos de tubo 2, donde tiene lugar la floculación química. Los productos químicos de floculación son suministrados a través de la linea de conexión 4. Cada elemento de tubo tiene un agitador integral (Figura 3) que comprende un eje 20 que va a través del elemento, estando provisto el eje con elementos propulsores 21 y un cojinete de soporte 22. El agitador es accionado por un motor 3 a una velocidad apropiada. El volumen de los tubos está adaptado para tener tiempo suficiente para la obtención de hojuelas de '"" tamaño suficiente. Para disminuir la rotación del liquido en el tubo, el tubo está provisto con paletas guia estacionarias 23 entre los elementos propulsores. 5 Los propulsores 21 y las paletas guia 23 están diseñadas tal que se obtenga la turbulencia deseada, y tal que el liquido se mueva en el flujo tipo pistón sin la presencia de fuerzas de corte demasiado grandes. Los experimentos en una planta piloto han mostrado que el efecto de purificación, cuando se separa el petróleo del agua, podria ser muy satisfactorio, es decir, menor de 5 ppm cuando se conecta el agitador directamente al dispositivo de flotación formado como un tanque o cámara de flotación. 15 No obstante, dependiendo del tipo de contaminantes que puedan estar presentes, y en algunos casos, para mejorar adicionalmente el proceso de purificación, se requiere suministrar aire u otro gas en un generador de burbujas como se describe anteriormente.

En la última modalidad, cuando las hojuelas son formadas, Figura 1 y Figura 2, el aire o el gas es suministrado a través del tubo 1 y bajo el soporte del generador de burbujas, por ejemplo, como un grupo de mezcladores estáticos, las burbujas serán formadas a un tamaño y cantidad deseadas.

El gas requerido para la flotación puede alternativa y preferentemente sin ningún generador de burbujas aplicado, ser suministrado directamente al último elemento del tubo de floculación. El flujo del liquido en este elemento de tubo debe de ser dirigido con dirección hacia arriba (no mostrado) . Por medio del agitador integral y las paletas guia, se desarrollan burbujas de gas de tamaños apropiados. Los mezcladores estáticos 5 pueden ser acomodados en el tubo de conexión entre el tubo de floculación 2 y el difusor 6, o en un circuito exterior 14 como se muestra en la Figura 2. El liquido que contiene burbujas y hojuelas pasa a través de un difusor 6, lo que da como resultado una reducción notable de la velocidad del liquido antes de que éste entre a una cámara de flotación 8. Un coalescedor (recuperador de burbujas) 9 está acomodado en la cámara de flotación. El coalescedor comprende laminillas horizontalmente acomodadas que cubren la anchura de la cámara de flotación. Las laminillas están elaboradas de placas que pueden ser planas o corrugadas, acomodadas a una distancia vertical por ejemplo de 10-100 mm. Las hojuelas que tienen burbujas de gas recuperadas, pasan con el liquido a través" del ^~~ coalescedor en un flujo laminar, y se adherirán sucesivamente a las laminillas. De esta manera, cuando las hojuelas han crecido suficientemente grandes, éstas son forzadas fuera del 5 coalescedor por el flujo del liquido, y se elevan rápidamente hacia la superficie de la cámara de flotación. El gas de flotación es ventilado por el tubo 12, el liquido purificado es desaguado a través del tubo 10, y finalmente, las hojuelas separadas entre algo del liquido son retiradas a través del tubo 11. Una pared divisoria 16 está acomodada en la cámara de flotación, para definir dos cámaras separadas para liquido purificado y desnatado, respectivamente. La longitud de las laminillas en el coalescedor está ajustada a dimensiones adecuadas de modo que incluso las hojuelas más pequeñas son recuperadas. La distancia entre la salida del coalescedor 9 y la pared divisoria 16 está adaptada para dar a las hojuelas tiempo suficiente para elevarse a la superficie del fluido. Pueden ser i plementados métodos convencionales para controlar la cantidad de liquido purificado y desnatado, eliminado, pero estos métodos no serán descritos en la presente. 25 La Figura 4 muestra un motor alternativo para operar la unidad, donde el flujo del liquido es eyectado a través de una boquilla 17 para accionar una turbina 18 en conexión con el agitador. Las ventajas técnicas de acuerdo al sistema de floculación pueden ser resumidas como sigue: El proceso de floculación es optimizado por el flujo tipo pistón, la agitación óptima y la turbulencia, las fuerzas de corte limitadas que pueden destruir las hojuelas, agregando productos químicos en un número ilimitado de sitios en periodos de tiempo óptimos.

Además, las ventajas técnicas de acuerdo a la planta de flotación pueden ser resumidas como sigue: La planta hace posible el suministrar gas/aire a una cantidad y tamaño de burbuja óptimas. Por medio del sistema difusor y coalescedor, la flotación se hace muy efectiva y el área superficial de la cámara de flotación se vuelve pequeña: carga alta m3/m2hora.

* " Experimento: Se realizó un experimento con petróleo que contiene agua de mar, la cantidad de agua fue de 5 aproximadamente 4000 lt/hora y el contenido de petróleo en el agua en bruto fue de aproximadamente 1000 mg/1. El tamaño promedio de las gotitas de petróleo fue de 5 mieras y el pH en el agua de mar fue de 6.2. Los dos productos químicos A y B fueron agregados y el tiempo de reacción fue respectivamente de 45 segundos para cada producto químico. Se agregó aproximadamente 0.1 lt de gas de flotación/lt de agua, y la presión del proceso fue de 1 baria absoluta. Los resultados a partir del experimento muestran que se obtuvo una reducción del petróleo en el agua, correspondiente a un remanente de petróleo por debajo de 5 mg/1. La invención como se define en las reivindicaciones no está limitada a las modalidades descritas anteriormente. De este modo, la tubería 2 puede comprender tubos horizontales o inclinados, en vez de tubos acomodados verticalmente, además, el generador o generadores de burbuja pueden consistir de una o más boquillas de gas acomodadas en una cámara de burbujas, en vez de mezcladores estáticos. Posiblemente, el generador de burbujas puede distribuir gas/agua ""*"" mezclados, directamente al dispositivo de flotación.

Las laminillas en el coalescedor pueden ser corrugadas y estar recubiertas por ejemplo con PTFE (poli- tetrafluoroetileno) , para evitar la adhesión de petróleo sobre la superficie del mismo.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta 10 claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : 15

Claims

-*- REIVINDICACIONES

1. Un método para la purificación de un liquido, donde el liquido está contamir. -.do por otros 5 liquidos o material sólido, por ejemplo eliminando el petróleo del agua contaminada con petróleo, que comprende un dispositivo de floculación y un dispositivo de flotación, caracterizado porque se agregan uno o más productos químicos al liquido en un dispositivo de 10 floculación, el dispositivo de floculación comprende una o más tuberías con agitadores integrales que proporcionan turbulencia y flujo tipo pistón a través de la tubería, después de lo cual el liquido purificado y los contaminantes son separados en el dispositivo de 15 flotación o en un dispositivo de sedimentación.

2. El equipo para la purificación de un liquido, donde el liquido está contaminado por otros liquidos o material sólido, por ejemplo eliminando el 20 petróleo del agua contaminada con petróleo, que comprende un dispositivo de floculación y un dispositivo de flotación, caracterizado porque el equipo comprende una tubería con agitadores integrales conectados con el dispositivo de flotación. 25

3. El equipo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la tubería consiste de elementos de tubos verticales conectados a secciones de tubos horizontales, cada elemento de tubo tiene un agitador que comprende un eje accionado por un dispositivo de impulsión, el eje soporta los elementos propulsores o similares, y va a todo lo largo del elemento, el agitador comprende además paletas guia estacionarias .

4. El equipo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque se proporciona uno o más elementos de tubo con lineas de conexión para la adición de uno o más productos químicos.

5. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a la 4, caracterizado porque al menos un elemento de tubo está provisto con lineas de conexión para el suministro de un gas de flotación.

6. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 5, caracterizado porque un generador de burbujas está acomodado entre la tubería y el dispositivo de flotación.

7. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 5, caracterizado porque un generador de burbujas está acomodado en un sistema de tubo externo, donde un extremo del sistema está conectado al dispositivo de flotación y el otro extremo está conectado a la tubería, inmediatamente antes del dispositivo de flotación.

8. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 7, caracterizado porque el generador de burbujas consiste de mezcladores estáticos.

9. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 6-8, caracterizado porque un difusor está acomodado entre el dispositivo de flotación y el generador de burbujas.

10. El equipo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 2 a la 9, caracterizado porque el dispositivo de flotación está provisto con un coalescedor.

11. El equipo de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el coalescedor comprende laminillas acomodadas horizontalmente o inclinadas .

12. El equipo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque las laminillas son corrugadas o conformadas de una manera que apoyan la formación de bolsas de gas en su lado inferior.

13. El equipo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las laminillas están recubiertas con un revestimiento de PTFE o similar, que es repelente al petróleo.