BRPI0925083A2 - dispositivo para a separação das fases de fluido em uma corrente de multifases, e, uso para a separação de uma fase líquido-líquido e/ou de uma fase líquido/gás - Google Patents

Abstract

"dispositivo para a separação das fases de fluido em uma corrente de mul tif ases, método para a separação defases e coalescência de hidrocarbonetos de óleo e/ou bolhas de gás e/ou partículas leves, e, uso para a separação de uma fase líquido-líquido e/ou de uma fase líquido/gás" é apresentado um dispositivo para a separação de fase líquidolíquido e/ou uma fase líquido-gás, onde uma ou mais das fases fica suspensa em água e tem um tamanho de bolha/gota/partícula na faixa de submícron a micro, e/ou material orgânico ou inorgânico particulado fino está presente em uma ou mais das fases. é apresentado, também um método e um uso para o dispositivo.

Description

CORRENTE DE MULTIFASPS, ME'ΓΟ1Χ) PARA A SEPARAÇÃO DE EASES E COALESCÊNCIA DE HIDROCARB()NETOS DE ÓLEO E/OU BOLHAS DE GAS E/OU PARTÍCULAS LEVES. E, USO PARA A SEPARAÇÃO DE 5 UMA FASE LÍQUIDO-L ÍQU UX) E/OU DE UMA FASE IJQUIDCXGAS''

A presente invenção refere-se a um dispositivo para separação melhorada de fases diferentes em correntes multi fásicas, como esta aparece na mtroduçao de acordo corn a reivindicação 1 a seguir.

Mais especiilcamente. a invenção se refere à separação de 10 fases diferentes em uma corrente de líquido-liquido. uma corrente de líquido» gás, ou nas mencionadas correntes onde tarn bem matéria sólida particulada fina pode ser uma parte da corrente, onde esta deve ser separada. Mais especlficameme* a invenção se refere a um dispositivo integrado para coletar pequenas gotas de Oleo e bolhas de gás na saída de um ciclone de dotação, dc 15 modo que estas possam ser liberadas com a corrente de liquido na saída do lado de água limpa do ciclone de Rotação como bolhas de· gás grandes e gotas de óleo grandes, que podem ser separadas muito facilmente em outro ciclone Oe llotação conectado em serie na corrente de líquido ou em outro dispositivo de separação adequado..

.Além disso, a invenção se refere á adição de um agente de sorçào no ciclone de llotação, onde o dispositivo é integrado,

A invenção também se refere ao uso do dispositivo integrado em processos de formação de ciclone ou de flotaçâo regulares, ou soluções de combinação dos mesmos, tal como aparece nas reivindicações seguintes,

2.5 independentes e dependentes.

A invenção refere-se a tecnologia relacionada à separação de correntes multilàsieas, onde as drierentes correntes têm pesos líquidos diferentes. Ela se refere, especial mente, á separação de óleo, água, e gàs de água produzida pela indústria petrolífera, mas também se refere à separação de poluição orgânica e inorgânica, da mesma maneira, de águas residuais em geral, hem como de água potável. onde n peso líquido do material separado desejado pode ser levado a um peso líquido menor do que a fase liquida principal.

Em hidrocarbonetos íóleo/gàs} provenientes de uma formação para uma planta de produção, também há àgua e partículas sólidas. À fase de . àgua, que é separada inicialmente na planta de processo, é chamada de água produzida, e é lançada ao mar. No entanto, da contêm um pouco de óleo de iorma ri namente dividida, e, por conseguinte, representa uma poluição para o 10 mar, Çonsequentemente, a água produzida deve ser purificada destes hidrocarbonetos anl.es de ser liberada,

A invenção também se refere à coalescêncía de pequenas gotas de liquido da mesma fase em uma corrente multi fâsi ca líquido-liquido em grandes gotas de fases diferentes.

A invenção também se refere à coalescência de bolhas de gás na faixa de micro a submícron em uma fase líquida em bolhas de gás maiores, onde estas foram acopladas como bolhas nesta faixa de submícron a micron, a poluição particulada e/ou hidrotobtea, e/ou oleofilíca na fase líquida. Micron se refere a tamanhos de tun, e submícron se refere a tamanhos menores do 20 (pie 1 um.

A invenção também se refere à adição de um agente de sorção muito leve em um ciclone de llotaçao, de modo a colocá-lo em contato com a poluição na fase liquida, de modo que o peso liquido de poluição absorvida na fase líquida, seja significativamente mais leve, de modo que a separação 25 aconteça signlficatívamente mais fácil no ciclone de fiotaçao.

Métodos conhecidos

Existem atualmente diversas variantes diferentes de hidrocidones para a separação de componentes do peso líquido diferente.

A característica mais comum é que o líquido multifásico é processado tangencialmcnte na câmara circular do ciclone, onde um cilindro aberto centralizado contribuí para uma alta velocidade de rotação do liquido multiiásico. Forças centrífugas separam partículas nu líquido com maior densidade específica em direção à parede externa da câmara, enquanto liqmdo/gás mais leve é arrastado para n centro do cilindro.

E formado um vórtice sob o cilindro, onde as fases de peso líquido baixo são reunidas e puxadas para cima no cilindro, e as fases mais pesadas seguem a parede externa e são processadas para fora através da saida no fundo do ciclone.

Λ fase leve, reunida em um vórtice sob o cilindro centralizado subirá, pel o interior do cilindro e sairá através da saída como rejeito caso esta fase tiver que ser separada. Se, por exemplo, partículas ou líquidos com peso liquido maior do que o que deve ser mantido for contaminação (poluição), o rejeito permanecerá na saída do ümdo do ciclone, e uma fase limpa subirá pelo cilindro centralizado na câmara de entrada do ciclone.

Separação adequada em correntes multi fasicas corno consequência da diferença no peso liquido, ASG (delta de peso específico) sob a influência de forças centrifugas é conhecida como sendo aproximadamente proporcional, logaritmicamente, ao tamanho de gota de uma das fases a ser separada. Quanto menor a ASG. maior o tamanho necessário da gota para separação iguahncnte eficiente. No caso oposto, com ASG grande nas diferentes fases em um corrente, partículas/gotas menores podem ser separadas com a mesma força centrifuga.

Por conseguinte, para (lotação, são desejadas bolhas de ar/gás na faixa do submíeron de modo a acoplá-las á poluição no liquido, de modo que a poluição possa alcançar um peso liquido baixo.

E conhecido que, pela saturação de ar/gás no líquido (água) sob pressão, o oxigên.io/gás se expandirá com a redução da pressão como bolhas de oxigênkvgás na faixa do submicron. Além disso, é conhecido que a água pnxluzida na indústria petrolífera é processada a partir de reservatórios sob pressão relativamerne alta. Durante a separação posterior de òleo/água/gãs na superfície, a pressão é liberada nas diferentes empas de separação antes do lançamento no mar ou re-injeçào de água. E conhecido que as bolhas de gàs, em seguida, serão liberada» com um tamanho de até poucos microns, e também bolhas de gás menores do que I micron. Sabe-se também que parte do oleo na água, que e mais difícil de separar, é da ordem de tamanho de 5 a abai xo de I micron.

Sabe-se também que gás pode ser adicionado antes a um ciclone de dotação, bem como, ser reciclado em um ciclone de flotaçáo para a purificação de óleo da água produzida.

E conhecido que os critérios de sucesso, para a separação eficiente em um ciclone de dotação onde bolhas de gás são acopladas à poluição de modo a alcançar a diferença de peso liquido, sâo dependentes do tamanho da bolha. Uma quantidade maior de bolhas menores tem uma chance melhor de se conectar com a poluição com o subsequente acoplamento. Bolhas pequenas sâo mais lentas para separar. e têm uma chance melhor de se encontrar com a poluição, caso o processo proveja tempo suficiente para isto.

Sabe-se que uma bolha de gás pode se ligar a uma gota de oleo por aderência, com uma ligação relativamente fraca à gota de óleo, ou. pela goia de óleo encapsulando a bolha de gás, onde essa ligaçao e form idavelmente mai s forte.

E conhecido que a aderência é o mais proeminente dos processos conhecidos de Rotação, e que bolhas de gás, neste caso, removem gotas de óleo de seu próprio tamanho ou maiores.

E bem conhecido, também, que a utilização de Rotação de micro bolhas em técnicas de Rotação conhecidas significa a necessidade três vezes mais de um tempo de residência no tanque de Rotação para que as bolhas acopladas à poluição tenham tempo para subir até a área de raspagem/scparação. Sabe-se também que um tamanho de bolha de 30-200 microns no ar/gás requer um tanque com uma superfície de KW e uma altura de mais de 2,(>m por ](Hhn’7t de água processada com técnicas de flotaçâo regular. A razão para isto ê evitar que uma corrente de curto-circuito de 5 ar/gás/poluiçâo seja puxada para fora, para o lado de água limpa, no fundo do tanque de flotaçâo.

Sabe-se também que tem sido feitas as, assim chamadas, soluções híbridas, onde princípios de flotaçâo, formação de ciclone, e remoção de ar/gás foram combinados em uma unidade. Estas unidades tém 0 uma velocidade de fluxo típico ideal de 40 segundos. Agua poluída misturada cem gás é trazida tangencialmente para um ianque cíHndríco. Um cilindro interno recobrindo 1/3 da altura total do tanque é colocado tipicamente no centro, correspondendo ao cihndro local ízador de vórtice de um ciclone padrão, de modo a aumentar a velocidade de rotação do líquido. A velocidade 5 è, então, interrompida sob o cilindro e um vórtice é criado abaixo do cilindro interno. Material poluído com gás escoa ascendentemente para o cilindro interno e é levado embora, e água potável é levada para fora no Fundo do tanque do cilindro.

Isso está descrito nos pedidos de patente US 6.749.757 B2, e Λ) WO 2CKJ5/079.946 AL entre outros.

Industrias de óleo e gàs criam grandes emissões de água produzida que requerem limpeza. Emissões ocorrem quando 30-80% de água misturada com óleo/gás são produzidos dos reservatórios. Àgua/óleo/gás são separados nos campos, e a fração de água que nào é injetada no reservatório é •5 liberada para o receptor depois de passar por processos de limpeza diferentes para reduzir o teor de hidrocarbonetos. E típico, para um campo, duas correntes de água. ”Uma coirente de água limpa* do separador pressurizado tem, tipicamente, um volume de 10.000-1 OO.OOOnv’ de água por dia. dependendo do tamanho do campo. Esta primeira etapa de separação pode reduzir n teor de óleo para ale 10-40mg/L O tamanho da gota da fraçào de óleo remanescente que a tecnologia atual não captura é, tipicamente, a porção abaixo de 5-10 microns.

Na segunda e terceira etapas de separador da separação de óleo/gás/água. são gerados, tipicamente, de 1 .OOO-S.OOOnE de água poluída por dia em um campo em mar aberto. Essa água, chamada de “corrente de água suja”, tipicamente, tem um teor de óleo variando de l00-1.500mg/L Esta é geralmente limpa usando-se floração ou tlhros de coalescência e (lotação, iecnolotüas conhecidas não extrairão tíoías de óleo menor do oue 5-10 microns e, portanto, as emissões variarão de KMOmg de hidrocarbonetos de óleoZL

As tecnologias conhecidas utilizadas para a limpeza compreendem o seguinte:

- Ciclones onde o óleo é separado mecanicamente da água.

- Alimentação combinada de condensado sob pressão para atualizar o tamanho da gota de óleo com a subsequente separação em um ciclone.

- Células de flotação, onde o óleo é flotado usando-se fiotação de gás (hidrocarbonetos muito leves, os, assim chamados, stases combustíveis, ou nitrogênio, como o veículo de fiotaçào).

- Remoção por ílotaçào/cíclone/gás combinados onde a flotação ocorre um um tanque cilíndrico vertical rei o com alimentação tangenciaí de liquido. e onde uma placa rompedora de vórtice é montada nu fundo do tanque reto com um fundo e topo arredondados.

- Coalescência de gotas de óleo em uma corrente de líquido usando meios ou placas inseridas na corrente de liquido,

Adsorçao em fihros de meios preparados.

Todos os processos conhecidos podem usar iloculantes ou agem es de extração para aumentar o efeito dos processos.

A limitação dos mékidos conhecidos deve-sc ao foto deles não serern bem adequados para o trata mento dos grandes volumes de águas residuais-gerados, quando se trata de remover gotas de óleo menores do que 5 10 microns. Esta é. por exemplo, ama das principais razões pelas quais a 5 emissão média de óleo em água produzida pela indústria de óleo c gás, hoje em dia, é de aproximadamente 16mg/l, no mar do Norte.

E um objetivo da presente invenção produzir um. dispositivo , novo e melhorado, colocado em uma corrente de ãgua de processo continua em um ciclone de floíaçào de separação multifásico que, quando da liberação 10 de gas causada pela queda de pressão na entrada do ciclone de flotaçâo ou através de gás de alimentação, micro bolha de gás ou líquido saturado de pressão de gás, tome possível a separação de óleo/água^anículas/gás, com um tamanho de gota/partícula/bolha também menor do que 5-10 microns, sem que esta alimentação de micro bolhas de gás, exija mais tempo dc l5 permanência na câmara de separação para separação eficiente.

Atem disso* é um objetivo da presente invenção produzir um método novo e aperfeiçoado para a separação de hidrocarbonetos de óleo de água e, especialmente* gotas de óleo menor do que 5-10 microns, em um ciclone de ílotação compacto utilizando uma alimentação de, ou a presença de 20 liquido saturado de gás e micro bolhas de gás na corrente de água de processo na frente do dispositivo.

Além disso, è um objetivo da presente invenção produzir um método novo e aperfeiçoado para separar óleo de água de acordo com os objetivos acima mencionados, também, pela combinação do uso do dispositivo no qual a água de processo é processada com água saturada de gás e micro bolhas de gàs sozinha, ou onde* adicional mente, um floculante e/ou agente de extração fmamenlc disperso é utilizado e/ou um agente de sorçào leve e 'pulverizado é adicionado para aumentar a diferença de peso líquido de poluição absorví vN e fose de água e* desse modo* aumentar o qrau de purificação no ciclone de ílotação.

E um objetivo da presente invenção produzir usos para a separação de poluição orgânica e/ou inorgânica em uma corrente continua de liquido,

O dispositivo. os métodos e os usos, de acordo com a presente invenção. são caracterizados pelos aspectos evidentes das características das reivindicações independentes a seguir.

Outras características- da presente invenção são indicadas nas rei \ indicações dependentes.

]0 A presente invenção revela um dispositivo que torna possível separar hidrocarbonetos de óleo, inclusive com um tamanho de gota abaixo de 5-10 microns, de água* onde há gás na fase liquida, ou onde a infusão de micro bolhas de gás ou água saturada com pressão de gás em uma corrente continua de liquido pode ser adicionada com mistura vigorosa.

De acordo com a presente invenção, foi produzido um dispositivo que toma possível separar hidrocarbonetos de óleo* inclusive com um tamanho de gota abaixo de 5-10 microns, sem que isto resulte nas mencionadas bolhas e gotas de óleo pequenas que exigem um maior tempo de residência em um ciclone ou em um ciclone de tlotaçâo. de modo a serem 20 separadas de hidrocarbonetos de óleo.

Além disso, foi produzido um dispositivo de separação de fase que usa. a força centrífuga para aumentar o tamanho da bolha e gota de gotas de óleo e gás livre, de modo que o ôleo/gás, quando a mistura deixa a câmara de separação* tradicional em ciclones ou tanques de floração seja coalescida e 25 separada como grandes gotas/boihas que podem scr separada» em um novo ctclone de tlotaçâo conectado em série, setn a exigência conhecida de mais tempo de residência para separação de micro bolhas/gotas por tlotaçâo de micro bulhas regular.

boi produzido nm dispositivo para aumentar o tamanho da bolha, gota e gás em urna corrente de água de processo multifásiea, bem como, para melhor separação das fases para uso como rompedor de vàrüce combinado e formar um segundo vórtice super poderoso em um ciclone ou um ciclone de ílotaçao/tanque de llotação. de modo a melhorar, parlicularmeme, a .separação de gotas/bolhas/ptirticulas na faixa do submicron na àgua de processo.

Foi produzido um dispositivo para aumentar o tamanho da . bolha, gota e gàs em uma corrente de água de pnocesso muhifásica. bem como, para separação melhorada das fases, para ser usado como uma segunda Ii) etapa de tratamento imediatamente integrada em um ciclone/tanque de flotaçàn para melhorar, particulannente. a separação gotas de oleo/bolhas/particulas na faixa do submíeron na água de processo que, de outra manetra, seriam arrastadas durante a etapa de separação devido ao seu estado de micron/submícron.

A presente invenção caracteriza-se por colocar o dispositivo em um ciclone de dclação/ianque de flotação com entrada tangencial, localízador de vórtice, e saida para corrente de rejeito e corrente principal, através do qual a corrente principal é processada a uma velocidade apropriada para provocar separação multifãsica como consequência da atração 20 gravitacional sobre as liases de peso liquido diferente.

A invenção é caracterizada, adicionalmentc, pelo pr<»cessamento de liquido poluído com fases de gâs/poluiçâo com pesos liquioos diferentes através de ciclone de flotação/tanque de ilotação onde a porção principal das fases coalesce c algumas micro bolhas de gás 25 encapsdadas por óleo e óleo coalescido/outra poluição são levadas para a saída em um ciclone de iloíaçâo tradicional ou (lotação. onde o dispositivo colocado ctn uma parte de saída cônica da câmara principal no ciclone de tlotaçâo/tanque de dotação forma um segundo vórtice super forte, que puxa para dentro gás residual/golas que, de outra maneira, seguiriam u corrente de

ΙΟ saída corno poluição nâo purificada.

A presente invenção è caracterizada, adicionalrnente. pelo fato de o dispositivo colocado na saída do ciclone de ilotação/tanque de (lotação manter a coluna de vórtice super forte unifonnemente para liberar grandes bolhas de gás/óleo/matéria leve pulsando quando bolhas/goias de óleo/matéria leve na faixa do submicron, provenientes da corrente de líquido, são arrastadas para a coluna de vórtice saturado e, desse modo, supersaturando a coluna de vórtice uniforme, apôs o que esta fibera bolhas grandes e frações coalcscidas/aglomeradas grandes na saída do cone.

A presente invenção é caracterizada, adicionalmenle, pela opção de usar o dispositivo em combinação com o uso de adição de fluidos de extração leves, agente de sorção leve pulverizado, ou flnculantes.

De acordo com um modo de realização preferido da presente invenção, um rompedor de võníce indutor de separação e coalescência é colocado no interior de urn ciclone de flotação/tanque de flotaçao cônico, contribuindo para uma etapa de separação adicional na faixa de submícruu a micron. O rornpcdor de vórtice é uma placa redonda centralizada no cone, e funciona como um rompedor dc vórtice comum, e estabiliza uma coluna de vórtice tradicional em relação a um louanzador de vórtice, enquanto simultaneamente, fora da placa, libera fase líquida para a saída, .Ao mesmo tempo, a placa, bloqueia o segundo vórtice formado abaixo do rompedor, na continuação do cone, dc mudo que uma coluna de vórtice de gás saturado seja formada, a qual nâu migra ascendentemente pelo ciclone além do rompedor.

Em um modo de realização preferido da presente invenção, a placa redonda é colocada a. urna distância adequada da saída do cone, de modo que um vórtice uniforme se forme sob u rompedor, e apôs saturação de gásfoleo se situe na parle de baixo do rompedor de vórtice como um cone uni forme de gãs/óleo onde a água gira a grande velocidade além do cone de vònice.

Em urn modo de realização preferido da presente invenção. ο giro de àgua é acelerado descendentemente no cone, e a distância do cone para o rompedor de vórtice é de modo que a velocidade de rotação/velocidade de movimemação descendente no cone impeça que o segundo vórtice de gàs escape além do rompedorde vórtice, para cirna, no tanque.

Em um modo de realização preferido da presente invenção, a distância do rompedor de vórtice para a saida do cone é grande o suficiente . para que um vórtice constante de gâs/fiquido leve/matéria leve se forme sob o rompedor cie vórtice, de modo que isto acelere significativamente o girar da água entre o lado de baixo do rompedor de vórtice e a saída de cone, de modo que o vórtice. como uma consequência de uma alimentação constante de bulhas de gás leves na faixa do submícron/óleo/matéria leve, seja saturado em um cone de gãs uniforme com poluição leve/ôleo coalescído, onde o óleo é reunido, principalmenle. no fundo do cone de gás.

A presente invenção e caracterizada, adicionalmente, pela, possibilidade da colocação do dispositivo em um ciclone de flotaçâo fechado e com pressão manométrica aplicada que modo que. em forma cie pulsação, purgue rejeito e gàs/ar, de modo que o segundo vórfioe saturado libere, assim, ponto por ponto» grandes gotas coaleseidas em uma corrente uniforme por supersaturaçào como uma consequência de pequenas variações de pressão no ianque provocadas pela purga pulsada do rejeito.

A presente invenção é caracterizada pela opção de usar um floculante e/ou um agente de sorçào leve adicionado antes, depois ou no ciclone de flotação. onde o dispositivo, de acordo com a invenção, é integrado.

A presente invenção é produzida para ser usada em um ciclone, um ciclonc/tanquc de (lotação, onde separação de fases tradicional com pesos hquidos diferentes ocorre sobre o rompedor de vórtice, por meio do qual a invenção é usada como uma segunda etapa de separação, onde matena separada nesta etapa pode ser enviada para uma nova separação, um ciclone, um ciclone de llolação/tanque, para facilitar a separação, ou para uma câmara de separação imegrada separada.

A presente invenção também pode ser produzida para ser usada cm um ciclone ou tanque de flotação cilíndrico tradicional, com uma entrada tangencial, onde o rompedor de vórtice é colocado sobre uma saída cônica, de modo que, giro como descrito, seja induzido, e de modo que uma coluna de gás saturado com as caracteristicas descritas surja sob o rompedor de vórtice.

I0 Vantagens da presente invenção

A presente invenção se distingue dos processos/invenções existentes por urn separador de vórtice em um tanque de ilotação/cicione de fiotaçào/ciclune, com uma saída cônica, pela colocação de um separador de vóruce a uma distância suficiente da saída de modo a produzir um segundo 13 vórtice abaixo do rompedor, onde gás e/ou líquida muhífásieo com peso liquido diferente, ou outro liquido facilmente absorvido/extraido na fase iluida processada forma uma coluna uniforme de vórtice muito poderoso de tase de gas e/ou de hquido leve, e/ou agente de sorção em ume coluna de vórtice saturado. Esta coluna é saturada pela coalescência de gás 2(i particulado/õleo/agente de extraçào/agente de sorçao, na faixa de submícron a micron, que normal mente escaparia da tanque em sua forma original.

A invenção se distingue, adicionalmente. de tecnologias conhecidas pela surpreendente descoberta de que o vórtice cônico saturado capturado sob o rompedor de vórtice libera, periodicamente, grandes bolhas 2 a de gàs e/ou grandes gotas de óleo/agentes de extração/agentes de sorção coagulados que, em uma etapa de separação seguinte, são facilmente removidos. Esta liberação decorre de supersaturaçào de gás no segundo vórtice e/ou pressão manométrica de pulsação no ciclone de flotação provocada pela purga pulsada de poluição de rejeito/gás.

A presente invenção se distingue dos processos,(invenções existentes, tomando possível o uso de água saturada de pressão de gás e injeção de micro bolha em correntes de água de processo para conseguir separação de fases melhorada entre fases diferentes em corrente de Uquido h sem que isto resulte em tempo de residência no equipamento de separação, e sem que as dimensões do equipamento de separação tenham que ser aumentadas como consequência de bolhas na faixa do submicron a micro que * necessitam maior volume de separação na câmara de separação.

A presente invenção se distingue de invenções existentes pelo fato de água/gás/òleo muito mais finamente dispersos serem separados sob o próprio rompedor de vórtice em um segundo vórtice em um htdrociclone/ciclone de Rotação ou em um tanque de Rotação em grandes gotas/conglomerados coalesddos, que são facilmente separados em uma câmara de separação integrada ou em uma nova etapa de separação.

A presente invenção se distingue dos processos/invençòes existentes pelo fato dc gás, naturalmente presente em um corrente de liquido ; pressurizado pelo alívio de pressão, poder ser removido pela separação de < bolhas de gás de 5-10 microns e também com menos de 1 micron, em uma gravidade extrema aplicada pelo segundo vórtice em um rompedor de vórtice 2(1 em uma saída cônica de um ciclone de Rotação pressurizado, e pelo tato de uma destas remoções também conseguir a remoção significativamente melhor de. gotas de oleo do mesmo tamanho.

O dispositivo de acordo com a invenção é explicado em mais detalhes na descrição a seguir com referência às figuras correspondentes:

dá A Figura 1 mostra o dispositivo colocado em um ncloue de fira ação fechado onde (1) Entrada tangencíal de água dc processo (misturada alternaiivamente com flocnlante ou hldrocolòide).

(2) Injeção água saturada de gás de pressao/micro bolha de gás/matéría de sorção leve, (3) Eletor para gás de recidagem/acderação de giro no d ci one.

(4) Bolsa de gás contida acima do locali/ador de \ òròee.

> (b) Rejeito dc òleo/gas.

té) Váhtda cie rejeito para obtenção de pressão manoméírica no tanque.

(7) Local izador cie vórtice tradicional.

(8) Placa ronvpeciura de vórtice.

(0) Tanque de ciclone de flotaçâo de Forma cônica.

(10) Primeiro vórtice tradicional entre o locaüzarlor de vórtice e o rompedor de vórtice.

(ί!) Segundo vórtice saturado abaixo do rompedor de vórtice.

(12) Liberação [/emissão] de grandes bolhas de gás/gotas de oleo c.oalescidas proven lentes do segundo vórtice na saída do ciclone de Rotação.

A Figura 1 mostra um dispositivo, de acordo com a presente invenção, para a execução do método de acorde com a invenção. O dispositivo compreende um tanque de tratamento 9 (tanque de ciclone de (lotação) com uma parte basal formada comeamente 20 (como urna corneta), e tuna parte superior do tanque formada ciHndrícamente 22, bem como, uma parte superior dc topo 24 que pode ser em forma de domo. Este é apenas um exemplo de uma forma. Na ponta interior da seção cônica 20 há uma saída 26 onde um tubo de desvio 28 ê montado.

Na parte superior e rm meio do tanque 9 é colocado um localízador de vórtice comum 7, que é um corpo cilíndrico para influenciar as correntes e a separação, no tanque 9, de maneira favorável.

.Na metade superior do tanque 9 é localizado um tubo l 'para adições, arrumado de forma tarmcncwk para entrada tanaeneial dos fluidos a serem tratados. A partir do topo do loealizador de vórtice 7 é arranjado um tubo 5 A que se estende pura cima e para fora através da parte superior de topo

24. Este tubo continua como o tubo 5B, onde uma válvula é montada para regular a saída dc óleo/gás, como ficará evidente a seguir.

a Além do tubo de saída 5. um segundo tubo 55 corre para fora do topo da parte de topo 24. e é acoplado ao tubo de entrada t Este tubo 55 também compreende urna válvula 56 usada para regular correntes de uma bolsa de gás 4, localizada acima do local izador de vórtice 7 quando o dispositivo está em uso. Um ejetor 3 acoplado ao tubo 55 é usado para 10 reciclar gás da bolsa 4.

A Figura 1 mostra, mais detalhadamente, para o processo executado pela presente invenção, como água com gás contendo óleo ou com gás/agente de sorçào/floculante/agente de extração adicionado, é conduziría tangencialmente para um ciclone de flotação fechado tradicional (l), onde 15 gás, com o auxílio de um ejetor (3ç é reciclado a partir da bolsa de gás (4), que é mantida anima do localizador de vórtice (7c contribuindo para maior

X.....

giro e coalescència de gotas/bolhas menores, bem como, para a remoção de óleo/gás. ascendentemente no tanque. Λ bolsa de gás (4) acima do localizador de vórtice (7) é mantida com uma pressão manométrica tipicamente menor do 20 que lOOkPa por ter o tubo de .rejeito submetido à contrapressão acima da válvula 16), e, desse modo, óleo que tlutuou até o nível superior de liquido pelo topo do localizador de vórtice (7) é expelido para fora do tubo de rejeito como uma consequência da pressão manométrica, e quando o tubo dc rejeito (5) receber gás, a pressão manomètrica cairá um pouco, de modo que o nivel 25 de òleo/nivel do líquido atinge novamente nível acima da entrada do tubo de rejeito. O cido é repetido continuamente, e desta maneira óleo separado é esvaziado por pulsação do tanque através do tubo de rejeito (5). O ejetor □) que recicla gás para remoção de gotas de óleo/pequenas bolhas de gás, principalmente ria parte superior do ciclone de flotação, também funciona corno um gatilho para a liberação de bolhas de gás menores/bolhas na fa?xa do submíeron com a pressão sendo liberada sobre o mesmo. A Δ.Ρ sobre o ejetor Π) pode ser. tipicamente. de SOkPa, mas também um diferencial de pressão de até LfOOkPa pode ser carregado no ejetor (3). e isto libera uma grande fração de bolhas de gás muito pequenas que não são removidas em um curto tempt? residência no ciclone de (lotação de forma cônica (9)_$ onde o tempo de residência típica do liquido fica entre 25-60 segundos. Além disso, o ejetor (3), com a sua função de construção provem velocidade extra para a água que é trazida tangencialmente para o ciclone de dotação, de modo que a velocidade do giro seja maior ao redor de um localizador de vórtice Iradiciomd (7). A velocidade do giro é ainda maior para baixo no ciclone de ilotação corno uma consequência da forma cônica do tanque (9). Uma coluna de vórtice de gàs e liquido leve/partículas leves ê arrastada para o centro do tanque de ciclone (9) e para na placa rompedora de vórtice (8) e, desse modo, um número de vórtice 1 é formado entre o rompedor de vórtice (8) e o localizador de vórtice (7). Neste, oleo, bolhas de gás e partículas leves são levadas para cima pelo tanque através do localizador de vórtice (7) para a superfície de liquido contra a bolsa de gás (4) onde componentes separados são levados para rejeição (5). Sob a placa rompedora de vórtice (8) há giro acelerado forte como consequência da forma cônica da saída do ciclone e do tanque de ciclone (9). Este giro, combinado com uma pressão negativa que se forma sob a placa rompedora de vórtice (8) como resultado da energia cinettca do liquido fora da salda do tanque de ciclone, resulta nas gotas de oleo e bolhas de gás muito pequenas e difíceis de separar, separando e formando um cone de gâs uniforme (11) com óleo coa.lesd.do no fundo» sob a placa rompedora de vórtice (8). Pela, saturação deste cone de gás com óleo coalescido (l ί), este libera grandes gotas de ôleo/bolhas de gás coalescidas (12? para fora através da saída do ciclone de flotução, e estas são facilmente separadas em uma nova etapa de separação. Essa liberação também é reforçada pedi pressão manometric a pulsando no tanque, como resultado da emissão de rejeito de pulsação através de (5) sobre (6).

Festo Ic

5.000 1 de água foram misturados com óleo bruto a 240mg/l. A mistura foi executada em uma bomba de mistura de cundhamento do lipo bomba multi iãsíca EDUR EB4u sem mistura em gás. Medições do tamanho de partícula das gotas de óleo mostraram que 24 ppm de óleo bruto misturados tinham um tamanho de partícula abaixo de 5 microns.

Foi feita, uma tentativa de remover o óleo usando-se uma injeção dc bolha» de ar na frente de um ciclone/tanque de (lotação cilíndrico compacto com uma injeção de bolhas tie gás adicionada em um misturador de injeção padrão, O tanque tinha um local izador dc vórtice cilíndrico e uma placa rompedora de vórtice colocada. 8cm sobre o fundo curvo com saida no centro da curva. Q tamanho típico tia bolha de gás foi de 50-150 microns. Ela foi processada com água de poluída por óleo com uma taxa de entrada de ,1. ,6m ή..

Até 45ppm da hidrocarbonetos de óleo ibram removidos da água purificada. 20 ppm da poluição residual medida tinham um tamanho de gota abaixo de 10 microns, O teste utilizou um ciclone/tanque dc dotação compacto, com tempo dc residência para a corrente de água de processo de 40 segundos.

Teste.fo

O tanque do teste 1 foi. então, aberto e um cone frouxo proveniente do fondo do localizador de vórtice foi colocado contra a saída do tanque, de modo que o ianque de tratamento real ficou com a aparência como mostrada na Figura 1, O volume reduzido resuhou em uma redução do tempo de residência para 22 segundos, mas o líquido recebeu um giro poderosamente acelerado, A mesma água poluída fui processada, com o resultado de apenas 12ppm de óleo chegando ao fim. O tamanho da gota do qne passou ibi dc várias centenas de microns, e apenas l~2ppm tinham um tamanho de gota abaixo de 10 microns. Us lestes tòram executados em tanques de Plexiglas e com tubulação de Plexiglas. Foi observado que a âgua estava livre de pequenas bolhas de gãs, apos a saída, quando o segundo vórtice abaixo da placa rompedora vórtice se 5 estabilizou. Além disso, lot observado que o cone de vórtice uniforme sob a placa rompedora de vórtice liberou gotas grandes de gás/òleo que pareceram pérolas em um colar no tubo de saída. O teste mostrou claramente que as pequenas golas que passaram sem ser purificadas no teste estavam agora coalescírta.s na coluna de vórtice e loram liberadas como grandes golas, c que a 11) mesma coisa aconteceu com as gotas menores.

leste 3:

A configuração do teste 2 foi usada, só que. desta vez, um tanque adicional foi conectado ao primeiro tanque, em série. Isso foi feito para possibilitar a separação de grandes gotas coalescidas detectadas na saida 15 do tanque 1 no teste 2.

O resultado foi que agora, depois de tanque 2, havia apenas 12ppm de óleo na água de descarga. Todo o óleo na descarga tinha um tamanho de partícula abaixo de 1 micron. O teste mostrou que o dispositivo utilizado em um ciclone de flotaçào coalesce gotas de óleo menores do que 1 micron, de 20 modo que estas possam ser separadas em uma etapa de purificação 2. Estas gotas de óleo pequenas não podem ser separadas utilizando-se a tecnologia conhecida. Teste 4:

A configuração do teste 3 foi utilizada* com a diferença que, desta vez, um pó de turfa ativado por calor foi adicionado entre os tanques l e 25 2 conto um agente de surção. Isto foi tentado para adicionado tanto úmido, como lama, quanto seco, como pó. Em ambos os casos, 3ppm de turfã ativada por calor furam adicionados* que foram completamenle removidos no ciclone de floíaçao 2. Em ambos os casos, o teor de óleo na água de descarga ficou abaixo do limite dc detecção para a análise de 0.3ppm.

Claims (7)

1. I. Dispositivo para a separação das fases de fluído em uma corrente de multi fases, em que uma parte de uma ou mais das fases ficar em suspensão na agua com um tamanho de gota na faixa de submicron a micron, 5 e/ou onde material orgânico ou inorgânico particulado fi.no está presente em uma ou mais das fases, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é localizado em uma saída cônica em um tanque de separação com uma entrada tangencial para agua de processo, e ele compreender um rompedor de vórtice em forma de placa circular (8) cuja superfície de topo è arranjada para romper G um vórtice (10) contra um localizado.? de vórtice (7) e, simultaneamente, sob o rompedor de vórtice em uma saida cônica, c arranjado para formar uma segunda coluna de vórtice uniforme (’ll) de bolhas e/ou gotas e/ou agentes de extração de tamanho de poucos microns e submicrons, e/ou partículas de peso liquido menor do que a fase fluida, em que o rejeito proveniente da poluição 5 tlotada e gás no primeiro vórtice são sangrados em urn tubo onde a sangria é gerada por pressão manométrica no dispositivo de separação, e que a pulsação de sangria de rejeito e gás do primeiro vórtice gera uma liberação de pulsação de grandes gotas de material de óleo/gás/particulado coalescidas da segunda coluna de vórtice saturado ( 11) sob o rompedor de vórtice.

   O e. Dispositivo de acordo com a reivindicação I, caracterizado pelo lato de o dispositivo ser colocado em urna saída cônica de um hidroddo.no pressurizado ou em um ciclone de flotaçâo ou em um tanque de (lotação corn entrada tangencial para água de processa, e o dispositivo consistir de uma placa circular rompedora de vórtice cuja superfície de topo 5 rompe um vórtice contra um localizado? de vórtice a, simultaneamente, sob o rompedor de vórtice, em uma saída cônica, poder formar urna segunda coluna de vórtice uniforme de bolhas de gás e/ou gotas de óleo e/ou agentes de extração e/ou partículas de poucos microns e submicrons de um peso líquido menor do que a. fase de fluido, que deixa escapar forças aplicadas por um giro na corrente de líquido acima do rompedor de vórtice e, desse modo, seguir a corrente de liquido para um giro acelerado abaixo do rompedor. para que uma coluna de vórtice estática seja formada sob o rompedor de vórtice, a qual, apôs a saturação corno um resultado de nova infusão estacionária de bolhas de 5 gás e/ou gotas de óleo e/ou agentes dc extração e/ou partículas de poucos microns e submícrons ou de peso liquido menor do que a fase fluida, libera partículas aglomeradas, bolhas/gotas grandes coalescidas no escoamento de saída.
2. 3. Dispositivo de acordo com as reivindicações I a 2, para 0 coalescència e para pré-separaçào e/ou aumento da diferença de peso liquido das diferentes fases, caracterizado peio lato de injetar material de sorçâo leve na corrente de líquido de processo no, ant.es, ou depois do ambiente anular entre o gás saturado no segundo vónice f 11) e a parede interna da saída afunilada.
3. 4. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 3, 5 caracterizado pelo fato de vários ianques serem conectados em serie ou conectados em paralelo.
4. 5. Dispositivo de acordo com as reivindicações I a 4, g^âçterizado pelo fato de um novo dispositivo de separação para grandes gotas de óleo/gás/material particulado coalescidas ficar localizado após a

   0 saída do segundo vórtice (H).
5. 6. Método para a separação de fases e coalescència de hidrocarbonetos de óleo e/ou bolhas de gàs e/ou partículas leves em uma corrente de água produzida, no, depois, ou antes, de um ciclone/ciclone de flotação/tanque de fiotaçâo, caracterizado peio fato de gerar, na corrente

   S contínua, na saída, de um dispositivo de separação, um vórtice sob um rompedor de vórtice que não possa escapar contra a direção da corrente de líquido que passa pelo rompedor de vórtice, de modo que a saturação de vórtice surja do gás/poíuiçõo arrastado(a) para o vórtice, e por meio de um rompedor de vórtice em uma salda cônica, gerar um segundo vórtice saturado onde uma pressão de pulsação no dispositivo de separação provoca urna saída de pulsação de grandes guias de óleo coalescente/gás/matéria particulada da segunda coluna de vòrtícc saturado sob o rompedor de vórtice.
6. 7. Método de acordo com a reivindicação 6. compreendendo a separação de fases e a coalescência de hidrocarbonetos de óleo e bolhas de gàs e/ou partículas leves em uma corrente de água produzida, no, antes ou depois de um ciclone/ciclone de flotaçào/tanque de tlotaçâo. caracterizado pelo fato de ser pela injeção de uma sorçào de um agente de sorção leve em, antes, ou depois do ambiente anular entre o gás saturado no segundo vórtice e a parede interna da saída cônica.

   S, Método de acordo eom as reivindicações 6 a 7, compreendendo a separação de fases e a coalescência de hidrocarbonetos de óleo e bolhas de gás e/ou partículas leves em uma corrente de água produzida, no, antes ou depois de um ciclone/ciclone de flotação/tanque de ílotação, caracterizado pelo fato de* após o dispositivo, de acordo com a invenção* serem conectados em série vários dispositivos de separação ou outros dispositivos de separação, de acordo com a invenção.
7. 9. Uso para a separação de uma fase líquido-líquído e/ou de uma fase líquído/gâs, com ou sem material orgânico e/ou inorgânico particulado, de acordo com as reivindicações precedentes. caracterizado pelo fato de a fase ou material partículado ser, ou ser feito mais leve do que, pelo menos uma das fases em uma corrente de líquido contínua.