JPH11244667A - 原油処理装置およびこれを用いた原油処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原油の性状によらず原油中の水分を高度に分
離除去できるようにして、水分率が低く、泥質をも含ま
ない脱水油が得られるようにする。処理効率を向上させ
て、小型の設備でも処理量を多くできるようにする。 【解決手段】 下部に排水口５を有する処理槽７内に原
油を供給するとともに、この原油中に油分のみを選択的
に透過する中空糸膜モジュール１を浸漬させる。中空糸
膜モジュール１の下方に泡流発生装置４を設けて処理槽
７内に旋回流を発生させ、また処理槽７内の原油を加熱
装置６を用いて加熱、保温しながら、中空糸膜モジュー
ル１を透過した脱水油をポンプ８を用いて吸引する。原
油から分離された水分（分離水層１０）を排水口５から
排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜を用いて原油中
の水分を分離する装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地球上の油層から生産される液状炭化水
素は原油と呼ばれている。これらの液状炭化水素は、パ
ラフィン系、ナフテン系、芳香族などの炭化水素を主成
分としている。原油の物理学的、化学的性質は、それに
含まれる各種化合物の組成比によって決定され、また、
原油の性状は、油田ごとおよび層準ごとにかなり異なる
のが実状である。従来、石油を生産するには、まず地球
上の油層の各部分から生産井を通して、自噴、ポンプ採
油、水またはガス圧入法などの方法により原油を回収す
る。回収された原油は、各井戸元にあるクリスマスツリ
ーと呼ばれる分岐管から地中に埋められたパイプライン
を通して集油所に送られる。集油所に集められた原油
は、セパレータ（分離器）に送られ、ここで、原油から
ガスおよび水分が分離される。

【０００３】図６は、セパレータの一例を示したもので
ある。セパレータは、その形状から横型、縦型、球型に
大別され、この例は横型のものである。この例のセパレ
ータ２０１は密閉されたタンクからなり、一端側の側壁
の中央よりやや上方に原油入口２０２を備え、他端側の
側壁の中央よりやや下方に分離油出口２１３を備え、他
端側の底部に分離水出口２１２を備え、上部にガス出口
２１４を備えている。またセパレータ２０１内には、原
油入口２０２の近傍に、流入された原油の波立ちを抑え
るための堰板２０３が設けられ、他端側には、原油層２
０４の上澄み（分離油）のみが分離油出口２１３側の分
離油層２０６へ流出するように、仕切板２１５が設けら
れている。

【０００４】このような構成のセパレータ２０１を用い
て原油から水分を除去する処理を行うには、まず、生産
井から送られた原油が原油入口２０２からセパレータ２
０１内に急激に流入され、原油入口２０２付近で波立ち
が抑えられた後、堰板２０３を越えて次の区画である原
油層２０４へ流れる。原油層２０４から発生するガスは
セパレータ２０１内部上方のガス層２０５に貯められ、
ガス出口２１４から適宜排出される。また原油層２０４
は、時間の経過に伴い、比重差によって油分と水分とに
分離し、水分は下部の分離水層２０７に貯められる。こ
のとき原油を４０〜６０℃に加熱することにより、原油
の粘性を低下させ、分離性能を向上させる。分離水層２
０７の水は、水面制御装置２０８により制御され、水面
制御バルブ２１０の開閉によって、分離水出口２１２か
ら適宜送り出される。このようにして原油層２０４から
ガスと水分とが分離された分離油は、仕切板２１５を乗
り越えて分離油層２０６へと流れ込む。この分離油層２
０６の分離油は、油面制御装置２０９により制御され、
油面制御バルブ２１１の開閉によって、分離油出口２１
３から適宜送り出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなセパレータ（分離器）２０１を用い、油分と水
分との比重差を利用して原油から水分を分離除去する方
法では、処理される原油の量を多くしようとすると設備
を大型化しなければならず、設備の設置場所の問題や、
設備投資費用、および加熱ボイラーのエネルギーコスト
等の問題が生じる。またそれだけれなく、処理速度や処
理能力の限界、水分率低下の限界といった問題もあり、
設備を大型化して原油の処理量を多くすることは容易で
はない。

【０００６】ところで、このようにしてガスと水分が分
離除去された分離油であっても、原油の性状によって
は、微細な水滴や泥質が一様に分散されて含まれてお
り、依然として水分率が高い場合が多い。このような分
散状態はエマルジョンと呼ばれている。そして通常放置
しておくだけでは、このような微細水滴どうしが集合し
て分離可能な水分となることは期待できない。これは、
原油中の水滴の界面張力が大きくなっており、水滴どう
しが合体しにくいためである。また泥質を含んでいるた
めに分離後の処理設備における腐食等のおそれがあるう
えに、精製や生産に不向きな組成である場合もあり、そ
の場合には収率が低下するという問題があった。

【０００７】そこで分離油の水分率を低下させるための
方法として、人工的に界面活性剤などを用いて水滴の
吸着膜を破壊し、エマルジョン状態の水滴を合体させて
分離可能な水分とする方法が採用されている。あるい
は、水滴エマルジョンに１万から２万ボルトの高電圧
の交流電流を印加すると、水滴の吸着膜が電場の影響を
受けてその配列を変え、衝突の頻度が高くなると同時に
互いに引き合うので、これによりエマルジョン状態の水
滴を合体させて分離可能な水分とする方法も採用されて
いる。しかしながら、界面活性剤を投入する場合に
は、油の温度、油の処理速度、油の成分、油中の塩分濃
度に対応した最適な界面活性剤を選定し、かつ投入条件
を検討する必要がある。また界面活性剤は、油中または
水中の塩分濃度に強い制限を受けるために、場所ごと、
層準ごとに使用条件を検討しなければならないという不
都合があった。また高電圧交流電流を印加する場合
は、設備設置場所、設備投資費用、高電圧に伴う引火、
火災の防止対策、電源供給方法などの問題があった。

【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、原油の性状によらず原油中の水分を高度に分離除去
できるようにして、界面活性剤の添加や高圧電流の印加
等を行わなくても水分率が低い脱水油が得られるように
すること、処理効率を向上させて、小型の設備でも処理
量を多くできるようにすること、泥質を含まない脱水油
が得られるようにすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の原油処理装置は、下部に排水口を有する処
理槽内に原油中の油分を選択的に透過する膜が配され、
かつ該膜を透過した脱水油を吸引する手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。前記膜は疎水性膜である
ことが好ましい。前記膜として、中空糸膜、平膜、また
は管状膜をからなる群から選ばれる少なくとも１種が好
ましく用いられる。前記膜として、複数本の中空糸膜を
概略平行に並べ、該中空糸膜の少なくとも一方の端部に
該中空糸膜内部と連通する集油管を液密に固定してなる
中空糸膜モジュールを用い、該集油管を前記吸引手段に
接続することが好ましい。前記膜は、前記処理槽内に着
脱自在に取り付けられていることが好ましい。前記吸引
手段としてポンプ、サイフォンの原理を利用した吸引手
段、および水位差を利用した吸引手段からなる群から選
ばれる少なくとも１種が好ましく用いられる。前記処理
槽内の前記膜の下方に泡流発生装置を設けることが好ま
しい。前記処理槽内を加熱および保温する手段を設ける
ことが好ましい。前記膜を前記処理槽内に可動に取り付
け、該膜を動かす駆動手段を設けることが好ましい。

【００１０】また本発明の原油処理方法は、本発明の原
油処理装置を用い、前記処理槽内に原油を供給するとと
もに、該原油中に前記膜を浸漬させ、該膜を透過した脱
水油を吸引して取り出すとともに、原油から分離された
水分を前記排水口から排水することを特徴とするもので
ある。前記脱水油の吸引は間欠的に行うことが好まし
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１および図２は本発明の原油処理装置の一実施形態を
示したもので、図１は装置の概略構成図、図２は中空糸
膜モジュールの斜視図である。図１に示す原油処理装置
は、下部に排水口５を有する処理槽７と、処理槽７内に
配された中空糸膜モジュール１と、この中空糸膜モジュ
ール１に接続されたポンプ８と、処理槽７内の中空糸膜
モジュール１の下方に設けられた泡流発生装置４と、こ
の泡流発生装置４に接続されたブロワー９と、処理槽７
の外側に設けられた加熱装置６とから概略構成されてい
る。

【００１２】中空糸膜モジュール１は、図２に示すよう
に、複数本の中空糸膜２が概略平行に並べられたスクリ
ーン部２ａと、その両端に固定された集油管３，３とか
らなっている。中空糸膜２は、多孔質の中空繊維であ
り、その表面特性が疎水性であることが好ましい。例え
ば、疎水性高分子からなる中空糸膜や、親水性高分子か
らなる中空糸膜であればその表面に疎水機能を付与した
ものが好ましく用いられる。中空糸膜２の表面が疎水性
であると、原油中の油分は疎水性であるため中空糸膜２
を容易に通過し、原油中の水分は膜表面で撥水して中空
糸膜２を通過することができないため、原油中の油水分
離を効率良く行うことができる。中空糸膜２の素材とし
ては、例えば、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポ
リスルホン系、ポリ四フッ化エチレン（テフロン）系、
ポリカーボネート系、ポリエステル系、セルロース系、
ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、ポリアクリロニト
リル系、ポリメチルメタクリル系、ポリビニルアルコー
ル系、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエー
テル系などを用いることができる。また中空糸膜２の表
面特性が撥水性であれば、中空糸膜２を透過した油分
（本明細書では「脱水油」と称する）の水分率をさらに
低下させることができるので好ましい。例えば中空糸膜
２の表面にフッ素樹脂をコーティングすることによっ
て、中空糸膜２の表面を撥水性とすることができる。

【００１３】中空糸膜２の好ましい内外径および膜厚
は、外径２０００μｍ以下、内径１８００μｍ以下、膜
厚２００μｍ以下であり、より好ましくは外径６００μ
ｍ以下、内径４００μｍ以下、膜厚１００μｍ以下であ
る。また多孔質膜である中空糸膜２の孔径を選定するこ
とによって脱水油の水分率を制御することができ、孔径
が小さいほど脱水油の水分率は低下する。一般に、脱水
油の水分率は、２．０％以下とすることが好ましいとさ
れている。好ましくは中空糸膜２の孔径を１．０μｍ以
下とすれば、原油中の水分のみならず水滴エマルジョン
をも分離除去できるので、カールフィッシャー法により
測定される脱水油の水分率を２．０％以下にすることが
できるが、より好ましい孔径は０．２μｍ以下である。
また中空糸膜２の空孔率は２０〜９０％であることが望
ましい。また中空糸膜モジュール１を構成する中空糸膜
２の長さは長いほどスクリーン部２ａの面積を大きくで
きるが、長すぎると吸引効率が悪くなるので、１００ｍ
ｍ〜２０００ｍｍ程度の範囲内で、処理される原油の性
状に応じて設定するのが好ましい。中空糸膜モジュール
１を構成する中空糸膜２の数は、スクリーン部２ａの面
積および中空糸膜２の総表面積によって装置の処理能力
が変わるので、処理される原油の性状や要求される処理
能力等に応じて設計される。

【００１４】集油管３，３は、その内部を脱水油が流れ
る管状のもので、端部には脱水油取り出し口３ａが形成
されている。集油管３，３の材質としては、機械的強度
および耐久性に優れ、脱水油に対する耐腐食性を有する
ものが好ましく用いられ、例えばポリエチレン樹脂、ポ
リプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、塩化ビニル樹
脂、ポリアミド樹脂、ＰＢＴ樹脂等が挙げられる。な
お、本実施形態では集油管３，３は断面円形に形成され
ているが、これに限らず任意の形状の管体を用いること
ができる。そしてスクリーン状に並べられた多数の中空
糸膜２の両側の端部が、集油管３，３の側面に形成され
たスリット（図示略）に挿入され、そこに固定部材が充
填されることにより、中空糸膜２と集油管３，３とが液
密に固定されている。この状態で、集油管３，３内部は
中空糸膜２の内部と連通している。また上記固定部材
は、多数の中空糸膜２の各端部をその開口状態を保った
まま集油管３に固定するもので、例えば、エポキシ樹
脂、不飽和エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの液状
樹脂を硬化させたものや、ポリオレフィン等を溶融、冷
却固化させたものなどを使用することができる。中空糸
膜２の固定は、両端部に限らず、片端部のみとしてもよ
い。そして一端部のみを集油管３に固定する場合には、
集油管３に固定しない他端部は、中空糸膜２の開口端か
ら未処理の原油が流入しないように封止しておく必要が
ある。あるいは中空糸膜２をＵ字状にして片端部のみで
固定してもよい

【００１５】集油管３，３の脱水油取り出し口３ａは、
例えばポンプ８などの吸引手段に接続されており、処理
槽７内の原油のうち中空糸膜２を透過した脱水油が中空
糸膜２の内部、および集油管３内部を経て処理槽７外へ
吸引されるように構成されている。ポンプ８としては、
防爆処理が施されたポンプが使用され、大きく分けて往
復動ポンプ（定量ポンプ）と回転ポンプ（ロータリーポ
ンプ）が挙げられる。往復動ポンプとしては、ピストン
ポンプ、ダイヤフラムポンプ、ウイングポンプ等が挙げ
られ、回転ポンプとしては、ギアポンプ、偏心ポンプ、
ネジポンプ等が挙げられる。また材質としては、金属製
ポンプ、ライニングポンプ、樹脂製ポンプ、磁器ポンプ
等の公知のものが使用できる。これらのポンプは、種類
に応じて作用原理、構造、特性などが異なるので、処理
の対象となる原油の性状や処理量に応じて選択するのが
好ましい。

【００１６】またポンプ以外の吸引手段を用いることも
できる。例えば処理槽７内の液面高さと、集油管３から
取り出された脱水油が貯められる脱水油槽（図示せず）
内の液面高さとに差を設けて、両槽間の水位差を利用し
て吸引する手段や、例えばサイフォンの原理を利用して
吸引する手段を用いることもできる。吸引手段としてポ
ンプを用いれば処理装置の小型化を図る上で有利であ
り、水位差を利用する吸引手段やサイフォンの原理を利
用する吸引手段を用いれば、電力源を必要とせず、また
運転費用が安くて済むといった点で有利である。

【００１７】中空糸膜モジュール１は、処理槽７内に着
脱自在に取り付けられることが好ましく、例えば上方か
ら吊り下げる方法や、中空糸膜モジュール１に浮遊自在
な浮子等を付けて処理槽７内で浮遊支持する方法等によ
り取り付けることが好ましい。また中空糸膜モジュール
１を着脱自在にするためにカプラを用いると便利であ
る。中空糸膜モジュール１を着脱自在とすれば、中空糸
膜モジュール１を容易に交換することができ、メンテナ
ンスが非常に簡単である。また本実施形態では、中空糸
膜モジュール１は、スクリーン部２ａの面に沿う方向お
よび集油管３の長さ方向が、鉛直方向（液面に対して垂
直方向）となるように処理槽７内に配置されているが、
これに限らず、処理される原油の性状、処理槽７内での
原油の流れ方向、要求される処理速度、流量、処理槽７
の構造などを考慮して、水平方向または鉛直方向に対し
て、縦方向、横方向、あるいは斜め方向に配設すること
ができる。また、処理槽７内に配される中空糸膜モジュ
ール１は１つとは限らず、複数の中空糸膜モジュール１
を配設することによって、膜の総表面積を増大させて処
理能力を大きくすることができる。例えば複数の中空糸
膜モジュール１を積層させてもよい。この場合、複数の
中空糸膜モジュール１が吸引手段８によって同時に吸引
されるように構成することが好ましい。また複数の中空
糸膜モジュール１を１つの枠体内に収納するなどしてユ
ニット化すれば処理槽７内への着脱が容易になるので好
ましい。特にカプラを用いてユニット化すればメンテナ
ンスが非常に簡単である。

【００１８】図３および図４は、８本の中空糸膜モジュ
ール１をユニット化した中空糸膜ユニット１１の例を示
したもので、図３は正面図、図４は図３中IV−IV線に沿
う断面図である。これらの図において、図１と同一の部
材には同一の符号を付している。この中空糸膜ユニット
１１は、平行に配された２枚の板状のサイドプレート１
５，１５の四隅部分に、互いに平行な２本の大集油管１
２，１２および２本の支持管１４，１４の両端がそれぞ
れ固定されて箱形の枠体が構成されており、この枠体に
８本の中空糸膜モジュール１，１…が、好ましくは着脱
自在に、取り付けられて概略構成されている。すなわ
ち、８本の中空糸膜モジュール１，１…は、集油管３，
３…およびスクリーン面２ａ，２ａ…が互いに平行とな
るように並べられ、一端側の８本の集油管３，３…の上
端が一方の大集油管１２に連結され、他端側の８本の集
油管の上端が他方の大集油管１２に連結されている。こ
れにより大集油管１２と集油管３が連通した状態となっ
ている。また集油管３の下端は大集油管１２と平行に設
けられた支持管１４に固定されている。集油管３の下端
は封止状態とし、支持管１４にはただ挿入穴を設けて、
ここに集油管３の下端をさし込むガイド状態の支持管１
４としてもよい。そして各大集油管１２には脱水油取り
出し管１３が設けられており、この脱水油取り出し管１
３がポンプ８などの吸引手段に接続される。このような
中空糸膜ユニット１１を用いた場合には、中空糸膜２を
透過した脱水油が、集油管３、大集油管１２、および脱
水油取り出し管１３を経て処理槽７外へ取り出される。

【００１９】泡流発生装置４は、中空糸膜モジュール１
の下方で気体をバブリングさせるもので、気体を供給す
るブロワー９に接続されている。泡流発生装置４の任意
の方向からは気泡が発生し、これによって処理槽７内の
原油には、図１中矢印で示すように、スクリーン部２ａ
の面に沿って下方から上方へ、そして中空糸膜モジュー
ル１と処理槽７内壁との間を上方から下方へと流れる旋
回流が生じる。したがって、原油の性状によらず、中空
糸膜２表面での分離処理効率をより向上させることがで
きると同時に、中空糸膜２の膜孔の目詰まりを軽減させ
ることができる。そして上記の旋回流が効率よく生じる
ように、装置の設計に際しては、中空糸膜モジュール１
の上下左右に下向流が形成されるための十分な空間を形
成して、スクリーン部２ａ付近は確実に上向流となるよ
うにすることが好ましい。また図示していないが、泡流
発生装置４から発生した気泡が外方、すなわち中空糸膜
モジュール１と処理層７内壁との間に逃げて原油の流れ
を乱さないように、泡流発生装置４と中空糸膜モジュー
ル１との間に遮蔽板を設けても良い。泡流発生装置４
は、中空糸膜モジュール１のスクリーン部２ａの面に均
等に、効率良く気泡が当たるように、気泡が発生する穴
の位置、泡流発生装置４と中空糸膜モジュール１との位
置関係、および気泡の発生量等を、処理される原油の性
状に応じて選択するのが好ましい。また使用される気体
としては、処理される原油に対して影響が少ないものが
好ましく、例えば空気、炭酸ガス、窒素ガス、液化石油
ガス（ＬＰＧ）等を一般的に用いることができる。

【００２０】また、処理槽７内で中空糸膜モジュール１
を駆動させることも好ましく、原油の性状によらず中空
糸膜２表面での分離処理効率をより向上させると同時
に、中空糸膜２の膜孔の目詰まりを軽減させるのに有効
である。特に、上記のようにして原油に流れを発生させ
ると同時に中空糸膜モジュール１を駆動させればより好
ましい。例えば中空糸膜モジュール１を上下左右など適
宜の方向に移動、回転させることができるように、中空
糸膜モジュール１を処理槽７内に可動に取り付けるとと
もに、適宜の駆動手段を設けてもよい。あるいは中空糸
膜モジュール１を揺動あるいは振動させるために、偏心
カム、超音波振動装置、またはバイブレータなどの駆動
手段を適宜設けてもよい。

【００２１】処理槽７の外側には、処理槽７内の原油を
加熱あるいは保温するための加熱装置６が設けられてい
る。これにより、処理槽７内の原油を適切な温度に加熱
し保温することによって原油の粘性が低下するので、原
油の性状によらず中空糸膜モジュール１による分離効率
が向上するとともに、熱による水滴エマルジョンの破壊
促進、および原油からの水分分離も生じるので好まし
い。好ましい加熱装置の例としてはスチームパイプライ
ン、オイルジャケット、温水循環装置、電気ヒーターコ
イル等の加熱装置が挙げられる。また加熱温度は高すぎ
ると気化物（ガス）の発生が多くなり、低すぎると原油
の粘度が高くなり分離効率が低くなるため、好ましくは
３０℃〜８０℃、より好ましくは４０℃〜６０℃の範囲
で設定される。

【００２２】このような原油処理装置を用いて原油の水
分分離処理を行うには、まず処理槽７内に原油を供給す
るとともに、この原油中に中空糸膜モジュール１を浸漬
させる。次いで中空糸膜モジュール１の集油管３に接続
されたポンプ８を駆動させて吸引を行う。またこれと同
時に、ブロワー９から泡流発生装置４へ気体を供給し
て、中空糸膜モジュール１の下方でバブリングを行うこ
とが好ましい。さらに加熱装置６により処理槽７内の原
油を適切な温度に加熱、保温するのが好ましい。ポンプ
８による吸引は間欠的に行うことが好ましく、例えば８
分間吸引した後、２分間停止という運転条件を繰り返す
ことが好ましい。

【００２３】これにより原油のうち、中空糸膜２を透過
できる油分（脱水油）が、中空糸膜２、集油管３を経て
処理槽７外へ取り出される。一方、原油中の水分は中空
糸膜２を透過できず、時間の経過に伴って比重差により
沈降し、処理槽７の下部に分離水層１０を形成するの
で、これを排水口５から適宜排水すればよい。また原油
中の泥質も中空糸膜２を透過できず、重力によって沈降
するので分離水層１０の水と共に排水口５から排出する
ことができる。また原油に溶存している天然ガスは中空
糸膜２を透過して脱水油とともに取り出されるが、この
天然ガスを泡流発生装置４へ供給してバブリングガスと
して再利用することもでき、このようにすれば運転コス
トを低減させる点で有利である。

【００２４】またポンプによる吸引を間欠的に行うと、
連続吸引を行った場合に中空糸膜２の表面の微細孔付近
に濾過濁質が過剰に堆積するのを防ぐのに好ましい。す
なわち、吸引の停止時間中に泡流発生装置４から発生す
る気泡が中空糸膜２の表面を洗浄する役割を果たし、堆
積固形物が拡散して膜表面が清浄な状態に戻る。したが
って、逆流洗浄を必要とせずに、中空糸膜２表面を清浄
な状態に保つことができるので、メンテナンスのための
設備や作業を削減できる利点がある。

【００２５】このように本実施形態の装置を用いた原油
の処理方法によれば、原油の性状によらず原油から水分
を高度に分離除去できるとともに、泥質をも分離除去す
ることができるので、水分率が低く、泥質も含まない脱
水油が得られる。また中空糸膜２を介して吸引を行うこ
とにより、原油の濾過を強制的に行うので、従来のよう
に比重差による水分の沈降を待たずに、効率よく処理を
行うことができる。したがって、小型の装置で大量の原
油の処理を行うことが可能である。また本実施形態で
は、中空糸膜２が用いられているので、原油の濾過に有
効な、単位容積当たりの膜面積が大きく、処理効率が良
い。また複数の中空糸膜２がモジュール化されて用いら
れているので、中空糸膜２の取り扱いが容易である。

【００２６】なお上記実施形態では中空糸膜２からなる
膜モジュールを用いたが、油分のみを選択的に透過する
膜を有し、その膜を透過した脱水油を吸引できるように
構成されていればよく、中空糸膜２以外の多孔質膜体を
用いることもできる。用いられる多孔質膜体は、表面特
性が疎水性または撥水性であるものが好ましい。中空糸
膜２以外の多孔質膜体としては、例えば、ＳｉＣ、カー
ボン、アルミナ、活性アルミナ、ガラス、コージェライ
ト、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、チタ
ン酸アルミニウム等の多孔質セラミックス、またはＮ
ｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏおよびその合金等の
多孔質粉末焼結体などがある。またこれらの多孔質体に
撥水処理を施すことが好ましく、例えば、シリコーン樹
脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、種
々のカップリング剤等の撥水剤を用い、これら撥水剤の
溶剤希釈液、エマルジョン液、あるいは液化ガス分散液
中に多孔質体を浸漬させ、乾燥させればよい。あるい
は、多孔質膜体として、フッ素樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂の粉体等の焼結
成形体を用いることもできる。この焼結成形体は、目的
とする形状の空間を有する金型に粉末を充填し、その金
型を樹脂の溶融温度以上に加熱することによって、ある
いは粉末を一定厚さのシート状に供給し加熱炉を通すこ
とによって、粉末粒子相互の接触部を融着し、その後、
冷却することにより得られる。

【００２７】多孔質膜体の形態としては、例えば平膜で
もよく、図５に示すような平膜エレメント２２およびこ
れを複数個積層させた平膜ユニット２１を用いることが
できる。この例の平膜エレメント２２は、２枚の平膜２
３を平行に配し、これらの間の中空部の一辺部分を集油
管２５に連通させ、これ以外の三辺部を封止して構成さ
れている。集油管２５には脱水油取り出し口２４が設け
られており、この脱水油取り出し口２４をポンプなどの
吸引手段に接続すればよい。そしてこのような平膜エレ
メント２２が７個、平膜２３が平行となるように積層さ
れて平膜ユニット２１が構成されている。あるいはこれ
以外にも、管状膜を用い、その中空部を吸引する構成と
することも可能である。このように平膜２３あるいは管
状膜を用いた場合も、中空糸膜モジュール１を用いた場
合と同様に原油の水分分離処理を高度にかつ効率よく行
うことができる。特に平膜の場合には、膜面の洗浄が容
易であり、またモジュール量産化に適しているという利
点がある。

【００２８】

【実施例】以下、具体的な実施例を示して本発明の効果
を明らかにする。 （実施例１）本発明の原油処理装置を用いて原油（ライ
トオイル）の油分と水分とを分離する処理を行った。中
空糸膜２として、ポリエチレンからなり、平均孔径が
０．１μｍ、空孔率が７２％、内径が３６０μｍ、膜厚
が９０μｍのＥＨＦ５４０Ｔ（商品名、三菱レイヨン
(株)製）を用い、これを平行に、スクリーン状に配列し
て両端部をエポキシ系ポッティング剤で接着固定した後
開口させ、両側の開口端を集油管３に連通するように固
定して中空糸膜モジュール１（有効長８００ｍｍ、膜面
積４ｍ²）を作製した。この中空糸膜モジュール１を８
本用いて図３および図４に示すような中空糸膜ユニット
１１を構成し、これを処理槽７内に配設するとともに、
その下方に泡流発生装置４を配設した。そして処理槽７
内に原油（ライトオイル、水分率２０％）を供給し、こ
の原油が６０℃となるように加温および保温した。次い
で、中空糸膜モジュール１に接続したポンプ８を作動さ
せて吸引を行った。これと同時に、泡流発生装置４にブ
ロアー９から空気を送り、中空糸膜モジュール１の下方
でバブリングを行った。このときの気体供給量は、中空
糸膜モジュール１の水平方向の断面積当たり５０Ｎｍ³
／ｍ²・ｈとした。ポンプ８による吸引を１００時間連
続して行って原油の処理を行い、処理開始時と処理終了
時の、濾過差圧、得られた脱水油の水分率、および濾過
流量を調べた。その結果を下記表１に示す。なお水分率
は、三菱化学(株)製、微量水分測定装置、ＣＡ−０６
（カールフィッシャー法）にて測定した。

【００２９】（実施例２）上記実施例１において、中空
糸膜２として、ポリプロピレンからなり、平均孔径が
０．０４μｍ、空孔率が４９％、内径が２００μｍ、膜
厚が２２μｍのＫＰＦ１９０Ｍ（商品名、三菱レイヨン
(株)製）を用いた他は同様にして、原油処理装置を構成
し、原油の処理を行った。上記実施例１と同様に、処理
開始時と処理終了時の、濾過差圧、得られた脱水油の水
分率、および濾過流量を調べた。その結果を下記表１に
示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記実施例１および実施例２の結果より、
処理開始時と処理終了時の濾過差圧は小さく、脱水油の
水分率が、０．２％および０．０２％と小さいうえ、こ
の水分率の値が処理開始時と処理終了時とで変化しなか
った。また濾過流量も処理開始時と処理終了時とで変化
しなかった。このことから、界面活性剤の使用や高電圧
の印加を行わなくても、原油中の水分を高度に分離除去
することができるうえ、長時間、安定して運転できるこ
とが認められた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の原油処理装
置は、原油中の水分を分離除去する装置であって、下部
に排水口を有する処理槽内に原油中の油分を選択的に透
過する膜が配され、かつ該膜を透過した脱水油を吸引す
る手段を備えてなることを特徴とするものである。また
本発明の原油の処理方法は、本発明の原油処理装置を用
い、前記処理槽内に原油を供給するとともに、該原油中
に前記膜を浸漬させ、該膜を透過した脱水油を吸引して
取り出すとともに、原油から分離された水分を前記排水
口から排水することを特徴とするものである。本発明に
よれば、原油の性状によらず原油から水分を高度に分離
除去できるとともに泥質をも分離除去することができ
る。したがって、界面活性剤の使用や高電圧の印加を行
わなくても、水分率が低く、泥質も含まない脱水油が得
られる。また膜を介して吸引を行うことにより、従来の
ように比重差による水分の沈降を待たずに効率よく処理
を行うことができる。したがって、小型の装置で大量の
原油の処理を行うことが可能である。

【００３３】前記膜として疎水性膜を用いれば、原油中
の油分は疎水性であるため膜を容易に通過し、原油中の
水分は膜表面で撥水するので、原油中の油水分離を効率
良く行うことができる。前記膜としては中空糸膜、平
膜、および管状膜からなる群から選ばれる少なくとも１
種を好ましく用いることができる。中空糸膜を用いる
と、原油の濾過に有効な、単位容積当たりの膜面積が大
きく、処理効率が良い。また平膜を用いると膜面の洗浄
を行い易く、またモジュール量産化に適している。前記
膜として、複数本の中空糸膜を平行に並べ、該中空糸膜
の少なくとも一方の端部に該中空糸膜内部と連通する集
油管を液密に固定してなる中空糸膜モジュールを用い、
該集油管を前記吸引手段に接続した構成を好ましく採用
することができる。この構成によれば、複数本の中空糸
膜がモジュール化されているので、中空糸膜の取り扱い
が容易である。また、前記膜を前記処理槽内に着脱自在
に取り付けることによって、膜の交換やメンテナンスが
容易になる。

【００３４】前記吸引手段としてポンプ、サイフォンの
原理を利用した吸引手段、および水位差を利用した吸引
手段からなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく
用いられ、ポンプは処理装置の小型化を図る上で有利で
あり、水位差を利用する吸引手段やサイフォンの原理を
利用する吸引手段は、電力源を必要とせず、運転費用が
安くて済むといた点で有利である。前記処理槽内の前記
膜の下方に泡流発生装置を設けることにより、膜の表面
付近で上方から下方へと流れる旋回流を発生させること
ができるので、原油の性状によらず、膜表面での分離処
理効率をより向上させることができると同時に、膜の膜
孔の目詰まりを軽減させることができる。前記処理槽内
を加熱および保温する手段を設けることにより、処理槽
内の原油の粘性を低下させて膜による分離効率を向上で
きるとともに、熱による水滴エマルジョンの破壊促進、
および原油からの水分分離も生じるので好ましい。前記
膜を前記処理槽内に可動に取り付け、該膜を動かす駆動
手段を設けることにより、濾過処理中に膜を駆動させ
て、膜表面での分離処理効率をより向上させることがで
きると同時に、膜の膜孔の目詰まりを軽減させる点で有
利である。前記脱水油の吸引を間欠的に行えば、連続吸
引を行った場合に膜の表面の微細孔付近に濾過濁質が過
剰に堆積するのを防ぐのに好ましく、メンテナンスのた
めの設備や作業を削減できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原油処理装置の例を示した概略構成
図である。

【図２】 図１の装置に用いられている中空糸膜モジュ
ールの斜視図である。

【図３】 中空糸膜ユニットの例を示した正面図であ
る。

【図４】 図３の中空糸膜ユニットの断面図である。

【図５】 平膜ユニットの例を示した斜視図である。

【図６】 従来の原油処理に用いられるセパレータを示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１…中空糸膜モジュール、２…中空糸膜、３…集油管、
４…泡流発生装置、５…排水口、６…加熱装置、７…処
理槽、８…ポンプ（吸引手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 17/022 ５０２ Ｂ０１Ｄ 17/022 ５０２Ｄ ５０２Ｂ 63/02 63/02 65/00 65/00 65/02 ５２０ 65/02 ５２０ Ｃ１０Ｇ 31/09 Ｃ１０Ｇ 31/09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原油中の水分を分離除去する装置であっ
   て、下部に排水口を有する処理槽内に原油中の油分を選
   択的に透過する膜が配され、かつ該膜を透過した脱水油
   を吸引する手段を備えてなることを特徴とする原油処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記膜が疎水性膜であることを特徴とす
   る請求項１記載の原油処理装置。
3. 【請求項３】 前記膜が中空糸膜、平膜、および管状膜
   からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特
   徴とする請求項１記載の原油処理装置。
4. 【請求項４】 前記膜として、複数本の中空糸膜を概略
   平行に並べ、該中空糸膜の少なくとも一方の端部に該中
   空糸膜内部と連通する集油管を液密に固定してなる中空
   糸膜モジュールを用い、該集油管が前記吸引手段に接続
   されていることを特徴とする請求項１記載の原油処理装
   置。
5. 【請求項５】 前記膜が前記処理槽内に着脱自在に取り
   付けられていることを特徴とする請求項１記載の原油処
   理装置。
6. 【請求項６】 前記吸引手段としてポンプ、サイフォン
   の原理を利用した吸引手段、および水位差を利用した吸
   引手段からなる群から選ばれる少なくとも１種を備えて
   なることを特徴とする請求項１記載の原油処理装置。
7. 【請求項７】 前記処理槽内の前記膜の下方に泡流発生
   装置を備えてなることを特徴とする請求項１記載の原油
   処理装置。
8. 【請求項８】 前記処理槽内を加熱および保温する手段
   を備えてなることを特徴とする請求項１記載の原油処理
   装置。
9. 【請求項９】 前記膜が前記処理槽内に可動に取り付け
   られており、該膜を動かす駆動手段を備えてなることを
   特徴とする請求項１記載の原油処理装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１〜９のいずれかに記載の
    装置を用い、前記処理槽内に原油を供給するとともに、
    該原油中に前記膜を浸漬させ、該膜を透過した脱水油を
    吸引して取り出すとともに、原油から分離された水分を
    前記排水口から排水することを特徴とする原油処理方
    法。
11. 【請求項１１】 前記脱水油の吸引を間欠的に行うこと
    を特徴とする請求項１０に記載の原油処理方法。