DE1222020B

DE1222020B - Device for the electrical separation of water-in-oil emulsions

Info

Publication number: DE1222020B
Application number: DEP16736A
Authority: DE
Inventors: Logan C Waterman
Original assignee: Petrolite Corp
Current assignee: Baker Petrolite LLC
Priority date: 1956-07-31
Filing date: 1956-07-31
Publication date: 1966-08-04

Description

Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasser-in-Ol-Emulsionen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Behandlung von Wasser-in-Ol-Emulsionen, um diese zu brechen, wobei die disperse wäßrige Phase auch eine Elektrolytlösung (wäßrige Alkali-oder Säurelösung) sein kann.Device for the electrical separation of water-in-oil emulsions The invention relates to a device for the electrical treatment of water-in-oil emulsions, to break this, the disperse aqueous phase also being an electrolyte solution (aqueous alkali or acid solution) can be.

Es ist bekannt, daß die dispersen Partikel vieler Dispersionen oder Emulsionen mit Öl als kontinuierlicher Phase zu Masseteilchen genügender Größe koaguliert werden können, die aus dem Öl nach unten sinken, wenn die Dispersion oder Emulsion dem Einfluß eines elektrischen Hochspannungsfeldes unterworfen wird. Die koagulierte Phase kann durch Schwerkraft abgetrennt werden, wobei das behandelte Öl nur noch wenig der ursprünglich vorhandenen dispersen Phase enthält. Diese elektrische Behandlung wurde bereits zur Entwässerung von Rohöl-Emulsionen, zum Entsalzen von Raffinerie-Beschikkungsmaterial und zur chemischen Reinigung gewisser Destillate benutzt. It is known that the disperse particles of many dispersions or Emulsions with oil as a continuous phase are coagulated to form mass particles of sufficient size That can sink down from the oil when the dispersion or emulsion is subjected to the influence of a high-voltage electric field. The coagulated Phase can be separated by gravity, leaving the treated oil only contains little of the originally present disperse phase. This electrical treatment has already been used for the dewatering of crude oil emulsions, for the desalination of refinery feedstock and used for chemical cleaning of certain distillates.

Manchmal muß die Emulsion zweimal elektrisch behandelt werden. Im allgemeinen unterwirft man das behandelte Öl einer Zwischenbehandlung. Beispielsweise kann dem behandelten Öl der ersten Stufe Wasser vor der zweiten Behandlung zugemischt werden. Sometimes the emulsion needs to be electrically treated twice. in the in general, the treated oil is subjected to an intermediate treatment. For example water can be added to the treated oil of the first stage before the second treatment will.

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Trennvorrichtung, in der eine zweistufige elektrische Behandlung einer Wasser-in-Öl-Emulsion durchgeführt werden kann. In der Vorrichtung sind zwei elektrische Behandlungseinheiten kombiniert, wodurch Zeitgewinne, Einsparungen von Konstruktions- und Betriebsunkosten und eine bessere Wärmebilanz erzielt werden. The invention relates to an electrical disconnection device in which carried out a two-stage electrical treatment of a water-in-oil emulsion can be. Two electrical treatment units are combined in the device, thereby saving time, construction and operating costs and a better heat balance can be achieved.

Die Erfindung bezieht sich auf eine zylindrische, senkrecht angeordnete Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasser-in-Öl-Emulsionen mit mehreren voneinander getrennten Behandlungskammern, die miteinander durch Rohrleitungen verbunden und mit an sich bekannten Elektroden ausgestattet sind sowie getrennte Zu- und Abläufe für die Behandlungsflüssigkeit und die Produkte aufweisen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Ölabnahme (41) der einen Kammer über eine Ölpumpe (157) mit dem in der anderen Behandlungskammer angeordneten Verteiler (90) in Verbindung steht, wobei die Ölabnahmeleitung (126) im oberen Teil und der Wasserauslauf (116) am Boden dieser anderen Kammer angeordnet sind, während davon getrennt für den Wasserablauf aus der erstgenannten Kammer die Leitung (20) und für die Emulsionszufuhr in diese erstgenannte Kammer die Leitung (75) mit Verteiler (70) vorgesehen sind. The invention relates to a cylindrical, vertically arranged Device for the electrical separation of water-in-oil emulsions with several from each other separate treatment chambers connected to each other by pipelines and are equipped with electrodes known per se as well as separate inlets and outlets for the treatment liquid and the products. It is characterized by that an oil removal (41) of the one chamber via an oil pump (157) with that in the another treatment chamber arranged manifold (90) is in communication, wherein the oil removal line (126) in the upper part and the water outlet (116) at the bottom of this other chamber are arranged, while separated from it for the water drainage the first-mentioned chamber the line (20) and the first-mentioned for the emulsion supply into this Chamber the line (75) with distributor (70) are provided.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung sind die Elektroden in den betreffenden Kammern an gesonderte Spannungsquellen angeschlossen, es ist ferner ein verstellbarer Elektrodenhänger für die untere Elektrode des unteren Elektrodensatzes mit Stopfbüchse und Stellmutter vorgesehen. Ferner ist das Mittelteil dieser unteren Elektrode vorteilhaft durch einen sich nach oben durch die Mittelöffnung der oberen Elektrode dieses unteren Elektrodensatzes erstreckenden Isolator gesichert. According to a preferred embodiment of the claimed device are the electrodes in the relevant chambers connected to separate voltage sources, there is also an adjustable electrode hanger for the lower electrode of the lower one Electrode set with stuffing box and adjusting nut. Further is the middle part this lower electrode is advantageously carried out upwards through the central opening secured to the upper electrode of this lower electrode set extending insulator.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der Zeichnung des näheren erläutert. A device according to the invention is based on the drawing of explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung, F i g. 2 einen senkrechten Schnitt der elektrischen Behandlungseinrichtung der Fig. 1, und F i g. 3 eine vergrößerte Einzeldarstellung der Halterung für den unteren Elektrodensatz der F i g. 2. 1 shows a schematic representation of the device, FIG. 2 shows a vertical section of the electrical treatment device of FIG. 1, and F i g. 3 shows an enlarged individual illustration of the holder for the lower set of electrodes the F i g. 2.

Gemäß Fig.2 besteht die Behandlungsvorrichtung aus einem aufrechten zylindrischen Behälter 10, der von oberen und unteren Hauben 11 bzw. 12 abgeschlossen wird. Trennwand 14 teilt den Behälter in obere und untere Kammern 15 und 16, die nur über äußere Rohrverbindungen in Verbindung stehen. In diesen Kammern sind der obere und untere Elektrodensatz 17 bzw. 18 untergebracht. According to Figure 2, the treatment device consists of an upright cylindrical container 10 closed by upper and lower hoods 11 and 12, respectively will. Partition 14 divides the container into upper and lower chambers 15 and 16, the are only connected via external pipe connections. In these chambers are the housed upper and lower electrode sets 17 and 18, respectively.

Die konische Trennwand fördert halbfeste Substanzen zu Rohr 20. The conical partition conveys semi-solid substances to tube 20.

In Trennwand 14 ist Öffnung 23 (Fig. 3), durch die ein senkrechtes Rohr 25 geht, das oben Stopfbuchse 26 (F i g. 2) trägt. Ein Elektrodenhänger 28 erstreckt sich nach unten axial zum Behälter 10 durch Stopfbuchse 26. In partition 14 is opening 23 (Fig. 3) through which a vertical Tube 25 goes, the top gland 26 (Fig. 2) carries. An electrode hanger 28 extends axially downwardly to container 10 through gland 26.

Oben erstreckt sich Hänger 28 durch Verteiler 30, der mit nach unten geneigten Röhren 31 mit seitlichen Löchern ausgestattet ist. Die Röhren 31 und Verteiler 30 bilden den Auslaß für das obere Ende der Kammer 1S, durch die behandeltes öl geht. An Verteiler 30 schließt sich oben Gehäuse 36 mit Platte 37 und Stopfbuchse 38 an, durch die der Hänger 28 gleitbar hindurchragt, Das obere Ende des Hängers 28 hat ein Gewinde und wird im Halteglied 39 von einer Stellmutter 40 getragen, durch die er gehoben oder gesenkt werden kann. Behandeltes Öl, das in die Rohre 31 tritt, bewegt sich zu dem Sammler 30 und von dort in das Innere des Gehäuses 36, aus dem es durch Rohr 41 abfließt. At the top, the hanger 28 extends through the distributor 30, which is downward with it inclined tubes 31 is provided with side holes. The tubes 31 and manifolds 30 form the outlet for the upper end of the chamber 1S through which the treated oil goes. Housing 36 with plate 37 and stuffing box closes at the top of distributor 30 38 through which the hanger 28 slidably protrudes, the top of the hanger 28 has a thread and is carried in the holding member 39 by an adjusting nut 40, through which it can be raised or lowered. Treated oil that is in the pipes 31 occurs, moves to the collector 30 and from there into the interior of the housing 36, from which it flows through pipe 41.

Drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete Gehäuse 44 werden von entsprechenden Nippeln 45 auf der oberen Haube 11 getragen und enthalten Stabisolatoren 48, von denen jeder einstellbar von einer Mutter 49 und einer Spinne (Armstern) 50 getragen wird, wobei die Mutter von oben gestellt werden kann. An jedem Stabilisator 48 hängt ein Hänger 54, der mit einer Hochspannungsleitung 55 verbunden ist. Three housings 44 which are arranged at the same distance from one another are carried by respective nipples 45 on the upper hood 11 and contain rod insulators 48, each of which is adjustable by a mother 49 and a spider (arm star) 50 is carried, whereby the mother can be placed from above. At every stabilizer 48 hangs a hanger 54 which is connected to a high-voltage line 55.

Der obere an dem Hänger 54 befestigte Elektrodensatz 17 besteht in bekannter Weise aus einem Rahmen 61 und aus konzentrischen zylindrischen Elektroden 62. Dagegen versetzte konzentrische zylindrische Elektroden 63 werden von Rahmen 64 getragen. Bei dieser Anordnung sind die unteren Elektroden mit dem Behälter 10 leitend verbunden. The upper set of electrodes 17 attached to the hanger 54 consists of known manner from a frame 61 and from concentric cylindrical electrodes 62. In contrast, concentric cylindrical electrodes 63 are offset by frames 64 worn. In this arrangement, the lower electrodes are connected to the container 10 conductively connected.

Die Elektroden 62 und 63 greifen ineinander, so daß ihre überlappenden Teile eine Mehrzahl von offenen Behandlungsräumen 68 bilden, deren äußerster zwischen der äußersten Elektrode 62 und dem Behälter 10 liegt. Diese Behandlungsräume erstrecken sich über die ganze Horizontalzone des Behälters und sind gleich breit. Wird eine Hochspannung an die oberen Elektroden 62 gelegt, so werden in bekannter Weise elektrische Felder von im wesentlichen gleichen Spannungsgefälle in jedem der Behandlungsräume erzeugt.The electrodes 62 and 63 are interdigitated so that their overlapping Parts form a plurality of open treatment rooms 68, the outermost of which is between the outermost electrode 62 and the container 10 lies. These treatment rooms extend extend over the entire horizontal zone of the container and are of the same width. Will be a High voltage is applied to the upper electrodes 62, so are electrical in a known manner Fields of essentially equal voltage gradients in each of the treatment rooms generated.

Die zu behandelnde Emulsion gelangt in die obere Kammer 15 als aufsteigende Säule gleicher Geschwindigkeit vermittels Röhren 70, Verteiler 71 und Rohr 75. The emulsion to be treated enters the upper chamber 15 as an ascending one Equal velocity column by means of pipes 70, manifold 71 and pipe 75.

Die Lochungen der Verteilerrohre vergrößern sich gegen die Peripherie zu. The perforations of the distribution pipes enlarge towards the periphery to.

Der langsam aufsteigende Strom wird von den zylindrischen Elektroden 63 und 62 in viele konzentrische Ströme geteilt, die nach oben durch die Behandlungsräume 68 fließen. The slowly rising current is generated by the cylindrical electrodes 63 and 62 divided into many concentric streams that go up through the treatment rooms 68 flow.

Die koagulierte disperse Phase sinkt gegen den aufsteigenden Emulsionsstrom und setzt sich in Kammer 15 über der konischen Trennwand 14 ab. The coagulated disperse phase sinks against the rising emulsion flow and settles in chamber 15 above the conical partition 14.

Sie kann durch Rohr 20 ständig oder schubweise abgelassen werden.It can be drained continuously or in batches through pipe 20.

F i g. 2 zeigt eine horizontale Hilfselektrode 80 mit Rahmen 81 und Haltern. 82 sowie konzentrische Ringe 84 mit dem Potential der oberen Elektroden 62. Die Hilfselektrode 80 wirkt der Schlammbildung im unteren Teil der Kammer 15 entgegen. F i g. 2 shows a horizontal auxiliary electrode 80 with frame 81 and Holders. 82 and concentric rings 84 with the potential of the upper electrodes 62. The auxiliary electrode 80 acts to form sludge in the lower part of the chamber 15 opposite.

Es kann auch noch eine zweite Hilfselektrode 85 verwendet werden. A second auxiliary electrode 85 can also be used.

Elektroden 80 und 85 haben eine ausrichtende Wirkung auf den aufsteigenden Strom und dämpfen jede Turbulenz oder horizontale Bewegung. Electrodes 80 and 85 have an aligning effect on the ascending Stream and dampen any turbulence or horizontal movement.

Ein Teil des Abflusses aus den Kammern 15 und 16 fließt durch die andere Kammer zur weiteren elektrischen Behandlung Das behandelte öl aus Kammer 15 gelangt zu Verteiler 96 der unteren Kammer 16, der mit gelochten Röhren versehen ist, durch Rohr 41 und steigt in der unteren Kammer 16 zu Behandlungsraum 93 zwischen den oberen und unteren Elektroden 94 und 95 des unteren Elektrodensatzes 18 auf. Part of the effluent from chambers 15 and 16 flows through the other chamber to further electrical treatment The treated oil from chamber 15 reaches manifold 96 of lower chamber 16, which is provided with perforated tubes is, through pipe 41 and rises in the lower chamber 16 to treatment space 93 between the upper and lower electrodes 94 and 95 of the lower electrode set 18.

Elektrode 95 wird von Hänger 28 getragen, dessen unteres Ende mit Isolator 100 umkleidet ist. Elektrode 95 ist so von Hänger 28 durch Röhrenisolator 100 isoliert. Der Isolator wird in bekannter Weise aus Polytetrafluoräthylen oder Polytrifiuorchloräthylen hergestellt. Elektrode 95 kann durch Drehen der Mutter 40 am Oberteil des Behälters gehoben oder gesenkt werden, wodurch die Breite der Behandlungsräume 93 verändert werden kann. Electrode 95 is carried by hanger 28, the lower end of which with Isolator 100 is sheathed. Electrode 95 is so from hanger 28 through tube insulator 100 isolated. The insulator is made of polytetrafluoroethylene or in a known manner Polytrifluorochlorethylene manufactured. Electrode 95 can be adjusted by turning the nut 40 can be raised or lowered at the top of the container, reducing the width of the Treatment rooms 93 can be changed.

Das elektrische Feld in Behandlungstaum 93 koalesziert die disperse Phase, die nach unten zu dem unteren Teil der Kammer 16 sinkt und durch ein mit Ventil 117 ig. 1) versehenes Rohr 116 abgezogen wird. The electric field in treatment cavity 93 coalesces the disperse Phase that sinks down to the lower part of the chamber 16 and through a with Valve 117 ig. 1) provided tube 116 is withdrawn.

Das von der dispersen Phase befreite Öl steigt in der unteren Kammer 16 auf und wird durch Sammler 121, 123 und Ablauf 126 abgelassen, der an der Trennwand 14 befestigt ist. Das zweimaI behandelte Ö1 tritt in Sammelraum 125 (F i g. 3) und fließt von dort aus durch Rohr 126 ab. The oil freed from the disperse phase rises in the lower chamber 16 and is drained through collectors 121, 123 and drain 126 on the partition 14 is attached. The oil treated twice enters collection space 125 (FIG. 3) and flows from there through pipe 126.

Ein Wärmeisolierungs-Behandlungsbehälter verhindert thermische Strömungen. A thermal insulation treatment tank prevents thermal currents.

Die beanspruchte Vorrichtung kann zur Behandlung beliebiger Wasser-in-Öl-Emulsionen benutzt werden. The claimed device can be used to treat any water-in-oil emulsions to be used.

Claims

Claims: 1. Cylindrical, vertically arranged device for the electrical separation of water-in-oil emulsions with several separate Treatment chambers connected to each other by pipelines and with per se known electrodes are equipped, as well as separate inlets and outlets for the Treatment liquid and the products have, d a -characterized by that an oil removal (41) of one chamber via an oil pump (157) with that in the other Treatment chamber arranged distributor (90) is in communication, wherein the oil removal line (126) in the upper part and the water outlet (1163 at the bottom of this other chamber are arranged while separately for the water drainage from the former Chamber the line (20) and for the emulsion supply in this first-mentioned chamber the line (75) are provided with a distributor (70).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrodes (17, 18) connected to separate voltage sources in the relevant chambers are.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized by a vertically adjustable electrode hanger (28) for the lower electrode (95) of the lower electrode set, a 5-pot can (38) and a straight nut (40).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the one electrode set (18) has an upper electrode (94) and a lower electrode (95), the middle part of which extends upwards through the Central opening the upper electrode (94) of this lower electrode set extending insulator (100) is secured.

Documents considered: German Patent No. 724 396; U.S. Patents Nos. 1,826,276, 1,838,922, 1591472, 2,041,954, 2,038,479, 2,027,615.2 072 918, 2,400,975, 1544528, 2,033,152; French patents No. 770 677, 1059804; British Patent No. 737916.