NO20110040L - Dobbeltcellet, mekanisk flotasjonssystem - Google Patents

Abstract

Et mekanisk flotasjonssystem som omfatter kun to celler og kan være nesten like effektivt som ett som omfatter flere celler. Anordningen er betydelig mindre, og gir betydelige reduserte kapital- og driftskostnader. Systemet tåler påvirkningen fra bølgeinduserte bevegelser av flytende oljeutvinningsplattformer. Det dobbeltcellede, mekaniske flotasjonssystemet omfatter, i sekvensiell rekkefølge, et innløpskammer, to forgassingskamre eller -celler, hver omfattende minst en mekanisme for inntak og iblanding av gass, og et utførselskammer. En felles, primær oljeskumoppsamlingskanal oppå den skilleveggen som separerer gasskamrene kanaliserer effektivt vekk hovedandelen av det flytende, oppsamlede stoffet. Minst en ledeplate, forløpende fra toppen av beholderen nær den primære oljeskumoppsamlingskanalen, bidrar til å dempe den bevegelsen av fluidet som omfatter det suspenderte stoffet som oppstår når beholderen påvirkes av bølgeindusert bevegelse av den flytende oljeproduksjonsplattformen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter og apparater for å fjerne suspendert stoff fra væske, og vedrører mer spesifikt, i én utførelsesform, fremgangsmåter og apparater for å separere suspenderte kontaminanter og/eller olje fra vann, spesielt på en sjøbasert hydrokarbonutvinningsplattform.

I mange industrier, omfattende olje-, papir- og tremasse-, tekstil-, elektrisitetsgenerererings- og matprosesseringsindustrien, er det et løpende problem med kontaminert vann som biprodukt fra forskjellige prosesser. Spesielt anvendes ofte vann som en hjelp under produksjon av olje og gass til sjøbaserte plattformer. Dette vannet pumpes vanligvis inn i en formasjon for at en skal kunne pumpe ut olje. Som følge av dette blir vannet forurenset av olje og faste stoffer fra formasjonen, og kan derfor ikke deponeres ved ganske enkelt å dumpe det i det omkringliggende sjøvannet. Følgelig har det vært foreslått en rekke fremgangsmåter og systemer for å redusere innholdet av kontaminanter i dette vannet til et nivå som tillater dumping av vannet i sjøen.

Ett slikt system, som er beskrevet i U.S.-patentet 4 255 262, omfatter en anordning som blander og suspenderer gass i form av fine bobler i væske i en tank i et forsøk på å fjerne kontaminanter fra væsken som strømmer gjennom tanken. Gassen tilføres fra den øvre seksjonen av tanken og nedover inn i væsken i tanken via et avløpsrør eller innsugningsrør (eng. draft tube). Gasstilførselen skjer ved at en andel av væsken i beholderen sirkuleres tilbake gjennom de individuelle cellene eller seksjonene under anvendelse av en sentrifugalpumpe. Apparatet anvender en elektrisk drevet mekanisk oljeopptakerenhet eller skummingsenhet (eng. skimmer assembly), som tjener til å fjerne kontaminantladet oljeskum (eng. froth) som samles oppå væskenivået i tanken. Tanken haren rektangulær form.

Den ovennevnte anordningen har forskjellige ulemper. Oljeopptakerenhetene er enheter med moderate til høye vedlikeholdskrav, spesielt når de anvendes i korrosive miljøer så som de som kan forekomme innenfor oljeproduserende og kjemisk industri. Videre kan ikke de rektangulære tankene, som følge av sin konstruksjon, stå imot interne trykk som overstiger 0,8 kPa. Dette er spesielt problematisk når systemtrykket oppstrøms olje/vann-separatoren er rådende, eller ved nærvær av giftige eller dødelige gasser, så som hydrogensulfid. Videre har de rektangulære tankene som omfatter oljeopptakerne en begrenset volumkapasitet ettersom full utnyttelse av tanken ikke er mulig. I tillegg, selv om disse tankene er beskrevet som "gasstette", opprettholdes gasstrykket ved kontinuerlig utlufting mot atmosfæren, hvilket er en potensielt farlig praksis ved nærvær av dødelige eller brennbare gasser.

U.S.-patentet 4 564 457 beskriver et annet system for å separere suspendert stoff fra fluid. Anordningen omfatter en sylindrisk tank som omfatter et innløpskammer, flere forgassingskamre og et stillestående utløpskammer. En oljeskumrenne eller -kanal (eng. skirn trough) er tilveiebragt nær toppen av tanken, og forløper langs lengden til forgassingskamrene og inn i utløpskammeret. Vertikale ledeplater som separerer de individuelle kamrene forløper nedover til et sted i en avstand fra bunnen av tanken, slik at det kan strømme fluid langs bunnen av tanken fra innløpskammeret til utløpskammeret. Hvert forgassingskammer er utstyrt med en avløpsdyseenhet som er posisjonert sentralt i den nedre enden av dette. Dyseenheten tilveiebringer resirkulering av fluid som pumpes fra utløpskammeret.

Under operasjon kommer fluid inn i tanken gjennom innløpskammeret, passerer suksessivt gjennom hvert av forgassingskamrene og inn i utløpskammeret, der en andel av fluidet trekkes ut for resirkulering gjennom avløpsdysene. Resten av det prosesserte fluidet forlater utløpskammeret for videre behandling, utstrømning eller lagring, avhengig av applikasjonen. Det resirkulerte fluidet pumpes gjennom dyseenheten, idet utløpet fra hver dyse mates av et felles samlerør som forsynes av en resirkuleringspumpe, og idet hver dyse er posisjonert konsentrisk inne i en avløpstrupingsenhet. Hver avløpstrupingsenhet er koplet til et gass-samlerør, som forsynes av et gassvolum i den øvre andelen av tanken som er felles for utluftingskamrene og utløpskammeret. Strømningen av gass med høy hastighet gjennom dysene bringer gass inn i forgassingskamrene, og gassen stiger i fluidet i form av små bobler. Gassboblene samler opp olje og/eller suspenderte kontaminanter mens de stiger, og danner et kontaminantladet oljeskum i toppen av forgassingskamrene.

Selv om denne anordningen tilveiebringer definitive fordeler fremfor de som er beskrevet i U.S.-patentet 4 255 262, så som eliminering av den mekaniske oljeopptakeren og problemene assosiert med denne, evnen til å operere under høyere trykk, samt bedre utnyttelse av tankvolumet, har også denne den del ulemper. For eksempel må strømningen ut av tanken avbrytes for å fjerne det kontaminantladede oljeskummet fra tanken. Dette kan være et problem når det er ønskelig å opprettholde en kontinuerlig strømning av fluid. Videre forløper oljeskumkanalen gjennom forgassingskamrene og inn i utløpskammeret, hvilket gjør det mulig for oljeskum å komme inn i det stillestående utløpskammeret og forurense effluentet. Videre er det ikke tilveiebragt muligheter for å fjerne eventuelle kontaminanter som samles ved toppen av innløpskammeret, og ikke muligheter for å lufte ut gass, som kan ha vært inneholdt i influentet, som samles i innløpskammeret. I tillegg tilveiebringes ikke muligheter for å holde inne gass i beholderen når oljeskum-utløpsventilen åpnes, slik at det skapes en farlig situasjon dersom det er skadelige, dødelige eller brennbare gasser i tanken.

Et annet problem som ofte oppstår når ledeplatene terminerer i en avstand ovenfor tankens bunn er at en andel av innløpsfluidet tenderer til å passere under ledeplatene uten at de er bragt til et område med høy turbulent strømning og i kontakt med gassbobler.

I tillegg er strømningshastigheten i avgassingskammeret relativt høy, hvilket leder til en utilstrekkelig endelig olje/vann-separasjon.

U.S.-patentet 4 782 789 vedrører en indusert statisk flotasjons (ISF) -celle som omfatter et innløpskammer, flere forgassingskamre og et utløpskammer. Kontaminert væske kommer inn i innløpskammeret, passerer gjennom forgassingskamrene og strømmer ut gjennom utløpskammeret. Gassbobler introduseres i bunnen av hvert forgassingskammer og tiltrekker seg suspenderte kontaminanter og/eller olje mens de stiger. Det dannes et kontaminantladet oljeskum på toppen av cellen, som fjernes via en første oljeskumkanal i utløpskammeret. En væskenivåstyringsanordning opprettholder nivået av fluid i forgassingsenhetene ved og under toppen av den første oljeskumkanalen, idet den andre oljeskumkanalen kan justeres vertikalt for å kompensere for forskjellen mellom egenvekten til væsken i utløpskammeret og i forgassingskamrene. En pulserende anordning hever nivået periodisk for å tilveiebringe ytterligere oljeopptak eller skumming. Gass sirkuleres fra toppen av cellen for tilførsel gjennom bunnen av forgassingskamrene.

Sekundære ledeplater i forgassingskamrene hindrer at væsken og gassen strømmer utenom området med turbulent strømning som skapes av strømningen av gass ovenfor eduktorenhetene som forsyner gassen til forgassingskamrene. Gjennom å anvende et par av ledeplater i utløpskammeret økes fluidets inneholdingstid, slik at olje/gass-separasjonen bedres ytterligere.

En oppfinnelse som vedrører et apparat for fjerning av suspendert stoff fra en væske, som for eksempel anvendes for behandling av olje-inneholdende vann, er beskrevet i U.S.-patentet 4 986 903. En sylindrisk, horisontal beholder deles inn i ett enkelt forgassingskammer av en skillevegg som forløper gjennom det innvendige kammeret i beholderen og muliggjør kommunikasjon av fluid mellom de to kamrene. En væske som skal behandles forsynes gjennom ett eller flere samlerør ved en bunn av beholderen og/eller en alternativ innløpsdyse som er kombinert med en gasseduktor for å oppnå en tettere blanding av gassen og væsken. Gasseduktoren har sitt utløp litt ovenfor utløpet fra samlerørene. Gassboblene som frigjøres fører olje og suspendert stoff mot den øvre andelen av beholderen, fra hvor oljeskummet samles opp ved hjelp av en primær oljeskum-oppsamlingskanal som forløper gjennom forgassingskammeret og fra en vertikalt regulerbar (basert på egenvekten), sekundær skumoppsamlingstrakt i avgassingskammeret. Oppsamlingen av oljeskum oppnås ved å regulere væskenivået i beholderen.

U.S.-patentene 5 011 597 og 5 080 780 vedrører også et apparat for å fjerne suspendert stoff fra væske. Apparatet omfatter en enkeltcellet, vertikal sylindrisk hydraulisk flotasjonsbeholder som er tilveiebragt med en skillevegg for å separere et nedre forgassingskammer fra et midtre avgassingskammer og et øvre gasskammer. Et antall forskjellige konstruksjoner er tilveiebragt for å styre oppsamlingen av oljeskum ved å regulere volumet av væske i beholderen og endre volumet av væske under anvendelse av en justerbar tidtakingsenhet som intermitterende sender signaler til utløpsventiler i oljeskum-oppsamlingsutløpet eller i utløpet for behandlet væske. Apparatet tilveiebringer en alternativ innretning for å forsyne væske inn i beholderen, for å oppnå en tettere blanding av gass og væske som tilføres i beholderen.

Det ville ha vært fordelaktig dersom det kunne tilveiebringes et apparat som overkommer noen av problemene til de konvensjonelle systemene for å fjerne suspendert stoff fra en væske, spesielt i systemer som anvendes på flytende, sjøbaserte hydrokarbonutvinningsplattformer, der innvirkningen fra bølger på apparatet tenderer til å forårsake at det suspenderte stoffet forurenser vannet som utvinnes.

Følgelig er det et mål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et apparat for å fjerne suspendert stoff fra en væske, hvilket apparat er spesielt egnet for anvendelse på flytende, sjøbaserte hydrokarbonutvinningsplattformer.

Det er et annet mål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en dobbeltcellet, mekanisk sylindrisk gassflotasjonsmaskin med redusert størrelse, redusert energikrav og reduserte kapital- og driftskostnader, som overkommer de ugunstige bølgeeffektene på flytende plattformer.

For å oppnå disse og andre mål ved oppfinnelsen, tilveiebringes, i én utførelsesform, et apparat for å fjerne suspendert stoff fra en væske, hvilket apparat omfatter en beholder for mottak av en strømning av væske som inneholder stoff suspendert deri. Beholderen omfatter flere skillevegger som sekvensielt deler inn beholderen i et innløpskammer, i hvert fall et første forgassingskammer og et andre forgassingskammer, samt et utløpskammer, der hvert tilgrensende kammer står i fluidkommunikasjon med hverandre. Beholderen omfatter også et utførselskammer som står i fluidkommunikasjon med utløpskammeret. Apparatet omfatter et innløp for å forsyne strømningen av væske til innløpskammeret og et utløp for å fjerne renset væske fra utførselskammeret. Apparatet omfatter en mekanisme for inntak og iblanding av gass i væsken i hvert forgassingskammer for å skape et område med turbulent strømning, for å tiltrekke seg det suspenderte stoffet og for å transportere det suspenderte stoffet til en øvre andel av beholderen. Også inkludert er en primær oljeskum-oppsamlingskanal som forløper i hvert fall langs deler av toppen av skilleveggen mellom det første forgassingskammeret og det andre forgassingskammeret for å samle opp suspendert stoff i den øvre andelen av begge forgassingskamrene; en sekundær oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av den primære kanalen og som er tilveiebragt i den øvre andelen av innløpskammeret; og en tertiær oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av den primære og den sekundære kanalen og som er tilveiebragt i den øvre andelen av utførselskammeret. Endelig kan oppfinnelsen eventuelt omfatte minst én ledeplate nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen for å dempe den bevegelsen av væsken som forårsakes av bevegelsen av beholderen.

Den ene figuren som er vedlagt er et skjematisk illustrert tverrsnitt av én utførelsesform av et dobbeltcellet, mekanisk flotasjonssystem ifølge oppfinnelsen.

En vil forstå at figuren er en skjematisk illustrasjon som ikke er i riktig skala eller proporsjon, tilveiebragt for bedre å illustrere viktige aspekter ved oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i form av et eksempel, som ikke er ment å være begrensende, der influentet er vann som er forurenset med olje og annet dispergert partikkelmateriale. Det er underforstått at foreliggende oppfinnelse kan anvendes for en rekke applikasjoner der det er ønskelig å separere suspendert stoff og/eller olje fra en væske, og at det suspenderte stoffet, væsken eller begge kan være det ønskede produktet fra prosessen.

Som vist i figuren, omfatter systemet 10 i apparatet ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen en beholder 12 for å ta imot en strømning av væske 14 i hvilken det er blandet suspendert stoff, idet beholderen 12 i en foretrukket utførelsesform omfatter en kontinuerlig, sylindrisk sidevegg og kan stå imot betydelige interne trykk som kan oppstå under prosessering av vann som er produsert fra en oljebrønn. Beholderen 12 er delt inn i et innløpskammer 16, minst ett første forgassingskammer 18, et andre forgassingskammer 20 og et utløpskammer 22, der hvert tilgrensende kammer kan kommunisere fluid med hverandre; idet et fluid i ett kammer kan strømme inn i et tilgrensende kammer. Beholderen 12 omfatter også et utførselskammer 24 som står i fluidkommunikasjon 26 med utløpskammeret 22, idet fluidkommunikasjonen 26 generelt omfatter et rør i hvilket det er tilveiebragt en ventil 28. Kamrene 16, 18, 20, 22 og 24 separeres henholdsvis av flere i det vesentlige rette, vertikale skillevegger 42,44, 46 og 48. Skilleveggene 42 og 46 forløper fra toppen av beholderen 12 og nedover, og stopper i en avstand fra bunnen av beholderen 12 for å muliggjøre kommunikasjon av fluid mellom de tilgrensende kamrene. Skilleveggen 44 som separerer de respektive første og andre forgassingskamrene 18 og 20, i tillegg til at den stopper i en avstand fra bunnen av beholderen 12, stopper også i en avstand fra toppen av denne for også å muliggjøre kommunikasjon av gass mellom disse kamrene; idet skilleveggen 44 er festet mot sidene av beholderen 12. Skilleveggen 48, som separerer utløpskammeret 22 og utførselskammeret 24, forløper helt fra toppen av beholderen 12 til bunnen av denne, og tetter av hele omkretsen ved dette punktet, bortsett fra fluidkommunikasjonen 26. Lengden til skilleveggene 42, 44 og 46 er beregnet slik at de minimerer effekten av trykkdifferensialet som følge av forskjellen i strømningsmengde under hver respektive skillevegg. Fluidkommunikasjonen 26 kan være enhver dertil egnet passasjegang som omfatter en strømningsstyringsanordning som regulerer strømningen derigjennom.

Innløpskammeret 16 omfatter et innløp 30 for tilførsel av strømningen av væske 14 til innløpskammeret 16. Hvert forgassingskammer 18 og 20 omfatter minst én mekanisme 32 for inntak og iblanding av gass i væsken i hvert respektive forgassingskammer 18 og 20 for å skape et område med turbulent strømning, idet gassen tiltrekker seg det suspenderte stoffet og transporterer det suspenderte stoffet til en øvre andel av beholderen 12 for hvert respektive forgassingskammer 18 og 20. Mekanismene 32 for inntak og iblanding av gass, i én, ikke-begrensende utførelsesform, er fortrinnsvis de anordningene som er beskrevet i U.S.-patentet 3 993 563, som inntas her som referanse, selv om en forstår at andre anordninger, omfattende, men ikke begrenset til, enkle utluftingsmekanismer, også kan anvendes. Mekanismene 32, så som de beskrevet i U.S.-patentet 3 993 563, kan hver omfatte ett eller flere gassinnsugingsrør for å overføre gass inn i rotorenheten i mekanismen 32 fra damprommet i en øvre andelen av beholderen 12. Mekanismene 32 for inntak og iblanding av gass kan også omfatte vanninnsugningsrør for å overføre vann inn i rotorenhetene i mekanismene 32, hvilket vann utelukkende tas fra bunnen av beholderen 12. Inklusjon av vanninnsugningsrøret letter tilveiebringelse av kapasitetsvariasjoner gitt samme geometri, ettersom alt vannet som kommer inn i rotorenheten føres til rotorsuget fra bunnen av beholderen 12, hvilket reduserer omstrømningen av fluid og det at fluidet ledes rundt områdene med turbulent strømning. Det behandlede effluentet strømmer ut av beholderen 12 via utløpet 34, som kan omfatte en ventil 36 deri. Strømningen gjennom beholderen 12 opprettholdes av pumper eller naturlig trykk i systemet (ikke vist).

Ved toppen av skilleveggen 44 er det tilveiebragt en primær oljeskum-oppsamlingskanal 40, som forløper langs i hvert fall en del av lengden til toppen av skilleveggen 44 mellom det første forgassingskammeret 18 og det andre forgassingskammeret 20, for å samle opp suspendert stoff i de øvre andelene av begge kamrene 18, 20. Oljeskum-oppsamlingskanalen 40, som forløper vinkelrett på det planet som er vist i figuren, er generelt en renne eller kanal (eng. trough), og er illustrert med et V-formet tverrsnitt i figuren, selv om andre konturer og utforminger av denne (for eksempel U-formet, osv.) vil være akseptable. Skumnivået 50 er designet for å være rett ved den øvre kanten 52 av kanalen 40. Den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40 mottar kontaminantladet oljeskum som er produsert i forgassingskamrene 18 og 20, og dette skummet fjernes fra kanalen 40 gjennom et primært oljeskumutløp 54. Det kan være tilveiebragt et oljeskumutløp 54 på hvilken som helst eller begge sidene av kanalen 40 i sideveggene til beholderen 12. Kanalen 40 kan være skrådd i bunnen (for eksempel formet som en V eller en smal U) for å tilveiebringe en bedre fjerning av oljeskum fra kanalen 40. Anvendelsen av felles samlerør eller kanal 40 for begge forgassingskamrene 18 og 20 bedrer effektiviteten til apparatet 10, og reduserer kapitalkostnaden for denne. Det er tilveiebragt et åpent rom 56 ovenfor den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40 for å muliggjøre kommunikasjon av gassformig materiale mellom hvert av forgassingskamrene 18 og 20.

Det er tilveiebragt minst én ledeplate 60 nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40 for å dempe den bevegelsen av væsken 14 som forårsakes av bevegelse av beholderen 12, for eksempel som følge av bølgeindusert bevegelse av den flytende hydrokarbonutvinningsplattformen (ikke vist). Ledeplatene 60 omfatter en nederste eller ytterste ende 62. Beholderen 12 kan betraktes som et horisontalt plan, som kan være parallelt med toppen og/eller bunnen av beholderen 12, som illustrert i figuren. Det er oppdaget at dersom vinkelen A til en linje mellom den øvre kanten 52 av kanalen 40 og den ytterste kanten 62 av ledeplaten 60 i forhold til horisontalplanet til beholderen 12 er mellom omtrent 5 og 15°, at bevegelsen av væsken 14 vil bli dempet mens oljen og oljeskummet kan strømme over og inn i kanalen 40.1 en foretrukket, ikke begrensende utførelsesform er denne vinkelen A omtrent 10°.

En sekundær oljeskum-oppsamlingskanal eller bøtte 64 som omfatter en lukket bunn, lukkede sider og en åpen topp er tilveiebragt i en øvre andel av innløpskammeret 16, i en ikke-begrensende utførelsesform på separasjonsenheten eller skilleveggen 42. Den sekundære oljeskum-oppsamlingskanalen 64 er posisjonert for å samle opp oljeskum ved et nivå 66, som kan være, og fortrinnsvis er, lavere enn nivået 50 i forgassingskamrene 18 og 20. Den sekundære oljeskum-oppsamlingskanalen 64 kan også være skrådd i bunnen og kan ha et V-formet eller U-formet tverrsnitt, som ikke-begrensende utførelsesformer. Den sekundære oljeskum-oppsamlingskanalen 64 kan også fjerne oljeskum gjennom et sekundært utløp 68. Det kan være tilveiebragt minst én oppsamlingskanal (en renne, et rør eller liknende), for eksempel på utsiden av beholderen 12, som står i kommunikasjon med både det primære oljeskumutløpet 54 og det sekundære oljeskumutløpet 68 for å levere det oppsamlede suspenderte stoffet utfra beholderen 12.

En tertiær oljeskum-oppsamlingskanal 70, som er uavhengig av både den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40 og den sekundære oljeskum-oppsamlingskanalen 64, er tilveiebragt i den øvre andelen av utførselskammeret 24. Den tertiære oljeskum-oppsamlingskanalen 70 kan være et gjenget rør sentralt plassert i kammeret 24. En slik kanal kan være vertikalt justerbar for å korrigere for forskjellen i egenvekt mellom væsken i utførselskammeret 24 og den i forgassingskamrene 18 og 20. Ytterligere detaljer vedrørende indusert statisk flotasjon oppsamlingskanalen kan finnes i U.S.-patentet 4 782 789, som inntas som referanse her. Den tertiære oljeskum-oppsamlingskanalen 70 kan stå i kommunikasjon med oppsamlingskanalen som samler opp oljeskum fra det primære oljeskumutløpet 54 og det sekundære oljeskumutløpet 68, eller kan omfatte sin egen oppsamlingskanal eller -rør for å levere suspendert stoff ut fra beholderen 12.

Det kan også være tilveiebragt en styringsmekanisme, så som en programmerbar logisk krets (programmable-logic-controller, PLC) for å regulere væskenivået i de første og andre forgassingskamrene 18, 20 ved å oppnå informasjon om nivået fra en nivåsender (lever-transmitter, LT) 74 og regulere strømningen gjennom nivåstyringsventilen (level-control-valve, LCV) 28, som står i fluidkommunikasjon 26 mellom utløpskammeret 22 og utførselskammeret 24. Nivåsenderen 74 kan, i én ikke-begrensende utførelsesform, ha sin føler posisjonert i åpningen under skilleveggen 44.

Tilsvarende oppnås styringen av fluidnivået 76 i utførselskammeret eller - boksen 24 via en PLC 72 ved å oppnå informasjon om nivået fra nivåsenderen 78 og regulere strømningen gjennom en LCV 36 i utløpet 34. Den eksakte konstruksjonen til nivåsenderne 74 og 78, PLC 72 og LCV 28 og LCV 36 er ikke kritisk, og kan være konvensjonell innenfor teknikken; implementasjon av slike i det dobbeltcellede, mekaniske flotasjonssystemet er imidlertid forventet å være nytt, og er således en del av oppfinnelsen.

I én utførelsesform av oppfinnelsen har det mekaniske flotasjonssystemet 10 en dobbeltcellet konstruksjon, hvilket betyr at det omfatter kun to forgassingsceller 18 og 20, som vist i figuren. Ifølge tidligere teknikk, i et system med fire celler, er inneholdingstiden i hver celle eller hvert kammer omtrent 1 minutt, og det kan oppnås en effektivitet på omtrent 95%. I foreliggende oppfinnelse, som anvender kun to forgassingskamre eller celler og har en residenstid i hvert kammer på omtrent 2,0 til 2,5 minutter, er den oppnådde effektiviteten på 92% nesten like god, men oppnås med et mye lavere energiforbruk. Dette betyr at, med apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse, mens virkningsgraden reduseres noe, effektkravet er omtrent halvparten av det for et konvensjonelt system (siden det kun er nødvendig med to gassinntaks/iblandings-mekanismer i stedet for fire), og "plassopptaket" eller arealet som opptas av apparatet er redusert til nær halvparten - et viktig poeng på en sjøbasert oljeplattform, der det er minimalt med plass.

Det kan eventuelt være tilveiebragt en kjemikalie-mateenhet (ikke vist), som er en standard mateenhet, for å levere en dosert mengde av et flokkuleringsmiddel, under anvendelse av en polymer eller et demulgeringsmiddel, inn i fluidet 14 som en innledende behandling av innløpsfluidet for å oppnå optimal separasjon av kontaminanter fra vannet.

Selv om slike ikke er vist, kan det være tilveiebragt ventiler for nedblåsing av bunnfall eller slam som samles i bunnen av beholderen 12. Heller ikke vist er eventuelt tilveiebragte følere for å overvåke trykket i effluentet eller avløpsfluidet og strømningen av gass.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilføres en kontinuerlig strøm av væske 14, i hvilken det er blandet suspendert stoff, inn i innløpskammeret 16 gjennom innløpet 30. En viss separasjon av det suspenderte stoffet skjer i innløpskammeret 16 ved at den flyter opp til den øvre andelen av innløpskammeret 16 og nivået 66 av flytende oljeskum. Dette skummet, eller det suspenderte stoffet, samles opp i et sekundært oljeskum-oppsamlingskammer 64 og bringes gjennom det sekundære oljeskumutløpet 68 til en oppsamlingskanal og ut av beholderen 12.

Fluid 14, fortsatt inneholdende en betydelig andel suspendert stoff, strømmer under skilleveggen 42 og inn i de første og andre forgassingskamrene 18 og 20, der det tilføres en strøm av gass inn i væsken 14 i kamrene via mekanismen 32 for inntak og iblanding av gass, slik at det skapes turbulent strømning over det hele i kamrene 18 og 20 og gassen kan trekke til seg det suspenderte stoffet og transportere den til den øvre andelen av beholderen 12, der den flyter ved nivået 50. Dette suspenderte stoffet samles opp i den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40, som forløper langs i hvert fall deler av toppen av skilleveggen 44 mellom kamrene 18 og 20. Det suspenderte stoffet leveres gjennom det primære oljeskumutløpet 54 til oljeskum-oppsamlingskanalen, som kan være den samme eller en forskjellig oppsamlingskanal som betjener det sekundære oljeskumutløpet 68. Nivået 50 forventes i alminnelighet å være noe lavere enn nivået 66. Minst én ledeplate 60 nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen 40 demper den bevegelsen av fluidet 14 som oppstår når beholderen gynges eller beveges i respons til bølger som slår mot hydrokarbonproduksjonsplattformen.

Fluidet 14, i det vesentlige fritt for suspendert stoff, strømmer deretter under skilleveggen 46 og inn i utløpskammeret 22. Passasjen av fluidet 14 fra utløpskammeret 22 gjennom røret eller fluidkommunikasjonen 26 reguleres av nivåstyringsventilen 28 i respons til signaler fra PLC 72 i henhold til programvare deri som eksekverer basert på informasjon fra nivåsenderen 74.

Resten av det suspenderte stoffet i fluidet 14 i utførselskammeret 24 fjernes ved at dette stoffet stiger eller flyter opp til nivået 76, det den samles opp av den tertiære oljeskum-oppsamlingskanalen 70. Kanalen 70 kan være av en ISF-type som kan justeres vertikalt for å kompensere for forskjellen i egenvekt mellom væsken 14 i utførselskammeret 24 og væsken 14 i forgassingskamrene 18 og 20. Strømningsmengden med hvilken renset fluid fjernes fra utførselskammeret 24 reguleres av LCV 36 i utløpet 34, i respons til programvareinstruksjoner i PLC 72 som baserer seg på data oppnådd fra nivåsenderen 78.

For å summere opp omfatter fordelene ved oppfinnelsen, men begrenser seg ikke nødvendigvis til, et redusert "plassopptak" (redusert krav til plass), et redusert energikrav, reduserte kapital- og driftskostnader, samt bedret toleranse ovenfor bølgeindusert bevegelse av plattformen. Disse fordelene oppnås gjennom en dobbelcellet, mekanisk sylindrisk gassflotasjonsmaskin med en spesialisert ledeplatekonstruksjon for å minimere innvirkningen av overflatebølger. Tonivåstyringen ifølge noen utførelsesformer vil sikre en adekvat neddykking av rotoren i gassinntaksmekanismen og tilveiebringe et stabilt nivå for oljeskum-overflaten og tilveiebringe kontrollert oljeopptak og bedret ytelse. Effektiviteten bedres ytterligere gjennom å anvende en felles oljeskum-oppsamlingsmanifold eller -kanal mellom de to forgassingskamrene. Anvendelse av innsugningsrør i forbindelse med mekanismene for inntak og iblanding av gass minimerer omstrømningen over et bredt spekter av kapasiteter.

I den foregående spesifikasjonen har oppfinnelsen blitt beskrevet i forbindelse med konkrete utførelsesformer av denne, og har være demonstrert som kapabel til å tilveiebringe et mekanisk flotasjonssystem for å fjerne suspendert stoff fra væske. Det vil imidlertid være åpenbart at en kan foreta forskjellige modifikasjoner og endringer av disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens bredere idé eller ramme, som defineres av de etterfølgende patentkravene. Følgelig skal spesifikasjonen betraktes i en illustrerende heller enn begrensende forstand. For eksempel kan avstanden mellom skilleveggene i og volumene til de forskjellige kamrene endres eller optimeres i forhold til det som er illustrert og beskrevet, og vil, selv om de ikke er spesifikt identifisert eller forsøkt i et gitt apparat, forventes å ligge innenfor oppfinnelsens ramme. Likeledes forventes andre mekanismer for inntak og iblanding av gass, samt nivåsendere og styreanordninger, utover de som er illustrert og beskrevet her å kunne anvendes og omfattes av de etterfølgende patentkravene.

Claims (11)

1. Apparat for å fjerne suspendert stoff fra en væske, omfattende: a) en beholder for å motta en strøm av væske som omfatter suspendert stoff deri; b) flere skillevegger som sekvensielt deler inn beholderen i et innløpskammer, i hvert fall et første forgassingskammer og et andre forgassingskammer, samt et utløpskammer, der hver tilgrensende kammer står i fluidkommunikasjon med hverandre, hvori skilleveggen som deler innløpskammeret fra det første forgassingskammer og skilleveggen som deler andre forgassingskammer fra utløpskammeret begge strekker seg nedover fra toppen av beholderen; c) et utførelseskammer som står i fluidkommunikasjon med utløpskammeret; d) et innløp for å forsyne strømningen av væske til innløpskammeret; e) en mekanisme for inntak og iblanding av gass i væsken i hvert forgassingskammer for å skape et område med turbulent strømning og for å tiltrekke seg det suspenderte stoffet og for å transportere det suspenderte stoffet til en øvre andel av beholderen; f) en primær oljeskum-oppsamlingskanal som forløper i hvert fall delvis langs toppen av skilleveggen mellom det første forgassingskammeret og det andre forgassingskammeret for å samle opp suspendert stoff i den øvre andelen av begge forgassingskammerne; g) en sekundær oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av den primære kanalen, lokalisert i den øvre andel av innløpskammeret; h) en tertiær oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av den primære og den sekundære kanalen og som er lokalisert i den øvre andel av utførelses-kammeret; og i) et utløp for å fjerne renset væske fra utførelseskammeret.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter en styremekanisme for å regulere væskenivået i det første og andre forgassingskammer ved å regulere strøm-ning gjennom en ventil i fluidkommunikasjon mellom utløpskammeret og utførel-seskammeret.

3. Apparat ifølge ethvert av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at det videre omfatter en styremekanisme for å regulere væskenivået i utførelseskammeret ved å regulere strømningen gjennom en ventil i utløpet fra utførelseskammeret.

4. Apparat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter: j) minst en ledeplate nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen for å dempe bevegelse av væsken som forårsakes av bevegelse av beholderen.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at beholderen har et horisontalt plan og der ledeplaten j) strekker seg innover i beholderen fra en innvendig toppflate i denne til en nederste, ytre kant, idet en linje mellom den øvre kant av den primære oljeskum-oppsamlingskanalen og den ytre kanten av ledeplaten j) danner en vinkel med horisontalplanet som er mellom 5 og 15°.

6. Fremgangsmåte for å rense fluid for suspendert stoff, fremgangsmåten omfatter: a) å tilveiebringe en beholder med flertall av skillevegger som sekvensielt deler inn beholderen i et innløpskammer, i hvert fall et første forgassingskammer og et andre forgassingskammer, og et utløpskammer, der hvert tilgrensende kammer står i fluidkommunikasjon med hverandre, og et utførelseskammer som står i fluidkommunikasjon med utløpskammeret, hvori skilleveggen deler innløpskam-meret fra det første forgassingskammeret og skillevegger deler det andre forgassingskammeret fra utløpskammeret som begge strekker seg nedover fra toppen av beholderen; b) å tilføre en strømning av væske omfattende suspendert stoff inn i innløps-kammeret gjennom et innløp; c) å tilføre en strømning av gass inn i hvert av de første og andre forgassingskammerne for å skape et område med turbulent strømning, og for at gassen skal tiltrekke seg det suspenderte stoffet og transportere det til en øvre andel av beholderen; d) å samle opp suspendert stoff i den primære oljeskum-oppsamlingskanalen som forløper i hvert fall delvis langs toppen av skilleveggen mellom det første forgassingskammeret og det andre forgassingskammeret; e) å samle opp suspendert stoff i en sekundær oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av den primære kanalen lokalisert i den øvre andel av innløps-kammeret; f) å samle opp suspendert stoff i den tertiære oljeskum-oppsamlingskanal som er uavhengig av de primære og sekundære kanaler, lokalisert i den øvre andel av utførelseskammeret; og g) å fjerne renset væske fra utførelseskammeret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter regulering av væskenivået i de første og andre forgassingskammerne ved å regulere strømningen gjennom en ventil i fluidkommunikasjon mellom utløpskammeret og utførelseskammeret.

8. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 6 eller 7, karakterisert ved at den videre omfatter regulering av væskenivået i ut-førelseskammeret ved å regulere strømning igjennom en ventil i utløpet fra utførel-seskammeret.

9. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 6 til 8, karakterisert ved at den videre omfatter: h) å dempe bevegelsen av væsken nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen med minst en ledeplate.

10. Fremgangsmåte følge krav 9, karakterisert ved ath) dempning av bevegelsen av væsken nær den primære oljeskum-oppsamlingskanalen utføres ved hjelp av minst en ledeplate som forløper innover i beholderen fra en innvendig toppflate i denne, der ledeplaten har en nederste ytre kant, idet en linje mellom en øvre kant av den primære oljeskum-oppsamlingskanalen og den ytterste kanten av ledeplaten danner en vinkel med beholderens horisontalplan som er mellom 5 og 15°.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at residenstiden i hvert forgassingskammer er mellom 2,0 og 2,5 minutter.