JPH11244671A

JPH11244671A - 原油処理用中空糸膜モジュールならびにこれを用いた原油処理方法および原油処理装置

Info

Publication number: JPH11244671A
Application number: JP4830398A
Authority: JP
Inventors: Masaru Uehara; 勝上原; Manabu Yanou; 学矢能; Masanori Itakura; 正則板倉
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-14

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】表面特性が疎水性の中空糸膜２を複数本
概略平行に並べ、中空糸膜２の少なくとも一方の端部に
中空糸膜２内部と連通する集油管３を液密に固定してな
る中空糸膜モジュール１を用いる。この中空糸膜モジュ
ール１を原油中に浸漬させ、原油を中空糸膜２に対して
加圧し、中空糸膜２を透過した脱水油を集油管３から取
り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原油中の水分を分
離処理するのに好適な中空糸膜モジュール、およびこれ
を用いた原油処理装置および原油処理方法に関する。

【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５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、本発明の原油処理用中空糸膜モジュール（単に、中
空糸膜モジュールということもある）は、表面特性が疎
水性の中空糸膜を複数本概略平行に並べ、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ことを特徴とするものである。
前記中空糸膜の孔径は１．０μｍ以下であることが好ま
しい。また本発明の原油処理方法は、本発明の原油処理
用中空糸膜モジュールを原油中に浸漬させ、該中空糸膜
を透過した脱水油を集油管から取り出すことを特徴とす
るものである。上記の原油処理方法において、中空糸膜
に対して原油を加圧することが好ましい。またこの原油
の加圧を間欠的に行い、加圧停止中に中空糸膜の膜面洗
浄を行うことが好ましい。

【００１０】本発明の原油処理装置は、下部に排水口を
有し密閉可能な処理槽内に、本発明の原油処理用中空糸
膜モジュールが配されており、前記処理槽内の原油を前
記中空糸膜に対して加圧する手段を備えてなることを特
徴とするものである。この原油処理装置において、複数
個の中空糸膜モジュールをユニット化して用いることも
できる。前記中空糸膜モジュール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。前記加圧手
段としては、ポンプ、サイフォンの原理を利用した加圧
手段、および水位差を利用した加圧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
理槽内を加熱および保温する手段を備えてなることが好
ましい。前記中空糸膜モジュールが前記処理槽内に可動
に取り付けられており、該中空糸膜モジュールを動かす
駆動手段を備えてなることが好ましい。前記処理槽内の
前記中空糸膜モジュールの下方に泡流発生装置を設ける
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、処理槽７内へ原油を
供給するポンプ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。また処
理槽７は、排気用バルブ３１を備えた蓋体３２を有して
おり、排気用バルブ３１の操作によって処理槽７内の密
閉・開放が自在に行えるようになっている。

【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、長すぎるとかえって処理効率が悪くなるので、
１００ｍｍ〜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、両開放端を
片端部のみで固定してもよい

【００１５】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。

【００１６】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。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１４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
設けられている。

【００１７】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。また本実施形態では、中空糸膜
２を透過した脱水油は、脱水油バルブ３７を介して脱水
油槽３４へ貯められるようになっている。また脱水油槽
３４中の脱水油を逆洗用ポンプ３３で吸引し、逆洗用バ
ルブ３５を介して中空糸膜２に対して逆方向から脱水油
を逆方向から圧入できるように構成されており、必要に
応じて中空糸膜２を逆流洗浄できるようになっている。
また逆流洗浄ための脱水油の流量は逆洗用調整バルブ３
６で調整されるようになっている。

【００１８】ポンプ８は処理槽７内に原油を供給するも
ので、処理槽７を密閉状態として原油供給を行うことに
より、処理槽７内の原油を中空糸膜２に対して加圧する
ことができる。そして、中空糸膜２の膜間差圧、すなわ
ち中空糸膜２の原油側と脱水油側との圧力差が、所定の
値に保持されるように制御される。こにより、処理槽７
内の原油は中空糸膜２によって定圧濾過され、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外へ排出される。好ましい膜間差
圧は中空糸膜２の孔径によって異なるが、好ましくは
０．００３〜０．２５ＭＰａの範囲内で設定される。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。また処理槽７内の原油を
中空糸膜２に対して加圧し得るものであれば、ポンプ以
外の加圧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、処理槽７へ供給される前の原油が貯めら
れている原油槽（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加圧する手段や、例えば
サイフォンの原理を利用して加圧する手段を用いること
もできる。加圧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、水位差を利用する加圧手
段やサイフォンの原理を利用する加圧手段を用いれば、
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。

【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。本実施形態の原油処理装置にあっては、
加圧を間欠的に行い、加圧を停止している間に泡流発生
装置４によりバブリングを行うことによって、中空糸膜
２の膜面を洗浄して、膜孔の目詰まりを解消することが
できる。そしてバブリングによる膜面の洗浄が効率よく
行われるように、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
付近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、油液加圧中に液流を起こ
すことによって中空糸膜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。また加圧停止中に膜面を洗浄
する際にも、バブリングを行う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を密閉状態とし、
ポンプ８を駆動させて処理槽７内に原油を供給する。中
空糸膜モジュール１は原油に浸漬させる。ポンプ８は、
所定の膜間差圧が保持されるように制御する。また加熱
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。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。

【００２３】ポンプ８による加圧は間欠的に行うことが
好ましく、例えば１０〜６０分間加圧した後、１〜１０
分間停止という運転条件を繰り返すことが好ましい。そ
して加圧停止中は、処理槽７の蓋体３２のバルブ３１を
開放するとともに、ブロワー９から泡流発生装置４へ気
体を供給し、中空糸膜モジュール１の下方でバブリング
を行って中空糸膜２の膜面洗浄を行うことが好ましい。
また、加圧停止中に、処理槽７を開放状態とするととも
に、中空糸膜２に対して逆方向から脱水油を圧入して逆
流洗浄を行うこともできる。あるいはバブリングと逆流
洗浄を同時に行えばより好ましい。このような逆流洗浄
を行うには、中空糸膜モジュール１から処理槽７外へ処
理油が排出される経路上に、処理油を中空糸膜２を介し
て処理槽７内へ圧入させるための適宜の加圧手段を設け
ればよい。あるいは、逆方向から脱水油を圧入せずに、
空気、炭酸ガス、ＬＰＧ等を圧入してもよい。このよう
にして中空糸膜２の膜面洗浄を間欠的に行うことによ
り、通常の濾過方法では非常に濾過しにくい原油など、
原油の性状によらず油水分離処理を好ましく行うことが
できる。

【００２４】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。また原油を中空糸膜２に対して加圧す
ることにより、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。

【００２５】また本実施形態で用いられている中空糸膜
モジュール１は、強靱で柔軟な中空糸膜２の材質の特徴
を生かし、複数の中空糸膜２を用いてスクリーン状の膜
面を形成したものである。したがって、原油と中空糸膜
２との実効的な接触面積が大きく処理効率が良い。また
中空糸膜２どうしが密着していないので、原油処理中の
堆積物による膜間閉塞を低減することができる。さらに
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。さらに本実
施形態の中空糸膜モジュール１の特徴は、使用されてい
る中空糸膜２が疎水性膜であり、処理の対称となる流体
（原油）は油分、水分、およびガスを含む三相流であ
り、その中の炭化水素を透過し、水分を透過しない性質
を有するので液−液分離を行うことができ、また泥質も
透過しないのでこれも分離できるものである。すなわ
ち、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。また疎水性
の中空糸膜２は原油中の溶存ガスも透過するので、密閉
された処理槽内にガスが貯まらず、濾過処理中のガス抜
き操作が不要であるという利点を有する。さらにまた、
中空糸膜２は他の中空型の膜に比べて内外径が均一で、
膜厚が一定でかつ薄くすることができるため、油分の透
過安定性に優れており、圧力損失や濃度分極を低減させ
ることができる。

【００２６】

【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。処理槽７を密閉
状態とし、処理槽７内にポンプ８で原油（ライトオイ
ル、水分率２０％）を供給した。膜間差圧を０．０５Ｍ
Ｐａに保つとともに、処理槽７内の原油が６０℃となる
ように加温および保温した。

【００２７】このような加圧状態を６０分間保持した
後、ポンプ８を停止させて５分間の膜面洗浄を行った。
すなわち、処理槽７の密閉状態を開放し、泡流発生装置
４にブロアー９から空気を送って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７
５Ｎｍ³／ｍ²・ｈとした。またこれと同時に、逆洗用バ
ルブ３５を開き、脱水油バルブ３７を閉じた状態とし、
逆洗用ポンプ３３を起動させ、逆洗用調整バルブ３６を
調整して、脱水油を集油管３を通して中空糸膜２に逆通
液させた。この時、逆圧は０．０７ＭＰａで、１０〜３
０秒間逆流洗浄を行った。このような加圧濾過操作と膜
面洗浄操作とを１００サイクル行い、処理開始時と処理
終了時の、濾過流量および得られた脱水油の水分率を調
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。

【００２８】（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、濾過流量および得られた脱水油
の水分率を調べた。その結果を下記表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】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流量が大きく低下するこ
となく、脱水油の水分率も、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。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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の原油処理用
中空糸膜モジュールは、表面特性が疎水性の中空糸膜を
複数本平行に並べ、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
ることを特徴とするものである。したがって、原油中の
油分を選択的に透過し、水分は膜表面で撥水されるので
原油の油水分離処理を好適に行うことができる。また複
数の中空糸膜がモジュール化されているので取り扱いが
容易であるとともに、原油と中空糸膜との実効的な接触
面積が大きく処理効率が高い上、堆積物による膜間閉塞
が少ない。さらに中空糸膜は油分とともに溶存ガスも透
過するので、密閉された処理槽内にガスが貯まらず、濾
過中のガス抜きが不要であるという利点を有する。そし
て中空糸膜の孔径を１．０μｍ以下とすることによっ
て、水分率２．０％以下の脱水油を得ることができる。

【００３２】本発明の原油処理用中空糸膜モジュール
は、これを原油中に浸漬させ、該中空糸膜を透過した脱
水油を集油管から取り出すという非常に簡単な方法で原
油の油水分離処理を行うことができる。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。また膜に対して原油を加圧することにより、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。また原油の加圧を
間欠的に行い、加圧停止中に中空糸膜の膜面洗浄を行え
ば、加圧時に膜の表面の微細孔付近に堆積した濾過濁質
を除去することができるので、長時間安定して処理を行
うことができる。

【００３３】本発明の原油処理装置は、下部に排水口を
有し密閉可能な処理槽内に、本発明の原油処理用中空糸
膜モジュールが配されており、処理槽内の原油を中空糸
膜に対して加圧する手段を備えてなることを特徴とする
ものである。このような構成の装置によれば、本発明の
中空糸膜モジュールを用いた原油の油水分離処理を好適
に行うことができる。また原油処理装置を構成するに当
たって、複数個の中空糸膜モジュールをユニット化して
用いれば取り扱い性が向上し、特にメンテナンスや交換
時の作業が簡単になる。また、中空糸膜モジュール膜を
前記処理槽内に着脱自在に取り付けることが好ましく、
このようにすれば膜の交換やメンテナンスが容易にな
る。

【００３４】加圧手段としては、ポンプ、サイフォンの
原理を利用した加圧手段、および水位差を利用した加圧
手段からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いるこ
とができ、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、水位差を利用する加圧手段やサイフォン
の原理を利用する加圧手段を用いれば、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。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。前記中空糸膜モジュールを前記処理槽内に
可動に取り付け、該中空糸膜モジュールを動かす駆動手
段を設けることにより、濾過処理中に中空糸膜モジュー
ルを駆動させて、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。処理槽内の中空糸膜モジュール
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、膜面洗浄を効率良く行うことができる。

【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】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（加圧手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 17/022 ５０２Ｂ０１Ｄ 17/022 ５０２Ｂ 61/14 ５１０ 61/14 ５１０ 65/00 65/00 65/02 ５２０ 65/02 ５２０ // Ｃ１０Ｌ 1/00 Ｃ１０Ｌ 1/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面特性が疎水性の中空糸膜を複数本概
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こ
とを特徴とする原油処理用中空糸膜モジュール。
【請求項２】前記中空糸膜の孔径が１．０μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載の原油処理用中空糸
膜モジュール。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の原
油処理用中空糸膜モジュールを原油中に浸漬させ、該中
空糸膜を透過した脱水油を集油管から取り出すことを特
徴とする原油処理方法。
【請求項４】該中空糸膜に対して原油を加圧すること
を特徴とする請求項３記載の原油処理方法。
【請求項５】前記原油の加圧を間欠的に行い、加圧停
止中に中空糸膜の膜面洗浄を行うことを特徴とする請求
項４記載の原油処理方法。
【請求項６】下部に排水口を有し密閉可能な処理槽内
に、請求項１または２のいずれかに記載の原油処理用中
空糸膜モジュールが配されており、前記処理槽内の原油
を中空糸膜に対して加圧する手段を備えてなることを特
徴とする原油処理装置。
【請求項７】複数個の前記中空糸膜モジュールがユニ
ット化されて用いられていることを特徴とする請求項６
記載の原油処理装置。
【請求項８】前記中空糸膜モジュールが前記処理槽内
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６記載の原油処理装置。
【請求項９】前記加圧手段としてポンプ、サイフォン
の原理を利用した加圧手段、および水位差を利用した加
圧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６記載の原油処理装置。
【請求項１０】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６記載の原油処
理装置。
【請求項１１】前記中空糸膜モジュールが前記処理槽
内に可動に取り付けられており、該中空糸膜モジュール
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
６記載の原油処理装置。
【請求項１２】前記処理槽内の前記中空糸膜モジュー
ル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６記載の原油処理装置。