Brevet FR2551357A1 — publié le 19850308

Dispositif de cassage de mousse L'invention concerne l'élimination des mousses susceptibles de se former dans un mélange de liquides et de gaz. Elle peut s'appliquer par exemple à l'élimination des mousses dans les mélanges d'hydrocarbures, en particulier dans les installations de production. On constate souvent des phénomènes de moussage dans les mélanges d'hydrocarbures bruts ; ceux-ci sont d'autant plus importants que les liquides contenus dans le mélange sont visqueux, que le mélange possède une forte teneur en asphaltènes ou qu'il contient de nombreuses particules fines (quelques microns). Ces phénomènes de moussage présentent de gros inconvénients. En particulier, quand ils se produisent dans les dispositifs séparateurs des phases liquides et gazeuse des mélanges considérés, ils entratnent des pertes de liquide dans la phase gazeuse. Le liquide entrain~ est alors brûlé à la torche, d'où une perte économique non négligeable. Pour pallier les inconvénients dûs aux phénomènes de moussage dans les mélanges d'hydrocarbures, on peut injecter des produits tensio-actifs dans les hydrocarbures bruts, en amont des dispositifs séparateurs. Les produits tensio-actifs, en abaissant la tension superficielle des liquides moussants, favorisent la rupture du film liquide des bulles de gaz. Toutefois, l'injection de produits tensio-actifs présente, elle aussi, des inconvénients : elle nécessite l'utilisation de pompes d'injection et donc la présence d'une source d'énergie électrique et d'un personnel de maintenance qualifié. Elle entraîne également une consommation importante de produits tensio-actifs qui sont des produits coûteux. L'énergie électrique et les produits tensio-actifs sont d'autant plus difficiles à se procurer qu'ils sont utilisés sur des sites éloignés de ceux où ils sont produits. De même, le personnel de maintenance fait souvent défaut sur ces sites. Ceci augmente d'autant le coût d'une telle opération. Il faut ajouter également que cette opération est délicate car il est difficile de déterminer le taux optimum de produits tensio-actifs à injecter. Une autre solution permettant de pallier les inconvénients dûs aux phénomènes de moussage consiste à utiliser des séparateurs de grandes dimensions qui ne peuvent s'engorger même en présence de mousse. Toutefois de tels séparateurs sont encombrants et coûteux. On pourrait également, pour pallier les inconvénients dûs aux phé nomènes de moussage, brasser mécaniquement le mélange moussant mais ce brassage, effectué au moyen de machines tournantes, nécessiterait une source d'énergie électrique et un personnel de maintenance ; il présenterait donc une grande partie des inconvénients que présente l'injection de produits tensio-actifs, mentionnée ci-dessus; Le réchauffage du mélange pourrait, en abaissant la viscosité et la tension de surface du liquide, diminuer les phénomènes de moussage ; toutefois cette solution demeure prohibitive, en raison de l'investissement que nécessite l'installation d'un réchauffeur et en raison de l'importante consommation d'énergie en fonctionnement. La présente invention remédie aux inconvénients des solutions précitées : elle a pour but un dispositif facile à mettre en oeuvre, qui permette de diminuer les phénomènes de moussage mais qui ne nécessite pas d'installation coûteuse ni de consommation d'énergie électrique ou d'un produit difficile à se procurer, ni la présence d'un personnel très qualifié. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de cassage de mousse destiné à être placé dans un espace dans lequel circule un mélange comprenant au moins un liquide moussant, dans le trajet suivi par le mélange. Selon l'invention, le dispositif est constitué d'une structure statique présentant une grande surface de contact avec le mélange circulant et revêtue dtun produit tensio-actif dont le coefficient de tension superficielle est très inférieur au coefficient de tension superficielle des liquides moussants contenus dans le mélange. De préférence cette structure est constituée d'un ensemble de plaques de grande surface. Dans un mode de réalisation préféré, ces plaques sont, pour au moins une partie d'entre elles, ondulées. Dans un deuxième mode de réalisation, ces plaques sont, pour au moins une partie d'entre elles, réalisées en nids d'abeilles. La structure statique selon l'invention est revêtue d'un produit tensio-actif dont le coefficient de tension superficielle est inférieur à 20. 10-3 N/m. De préférence, ce produit est un produit fluorocarboné Afin que l'invention soit mieux comprise, on va décrire de façon plus précise un mode particulier de réalisation du dispositif de cassage de mousse selon l'invention, placé dans un séparateur des phases liquide et gazeuse d'un mélange de pétrole brut et de gaz. Ce mode particulier est dé crit uniquement à titre d'exemple, en référence à la figure unique annexée. Le séparateur 1 se présente, de façon classique, sous la forme d'une enceinte métallique munie d'un canal 2 d'entrée du mélange liquidegaz et de deux canaux de sortie 3 et 4, destinés respectivement à la sortie des gaz et des liquides. Le trajet du mélange liquide gaz a été représenté par des flèches en traits mixtes, tandis que le trajet du liquide et du gaz, une fois séparés, ont été représentés par des flèches respectivement en traits pleins ou en pointillés. Le mélange pétrole brut-gaz arrive en 2 sous une pression qui peut varier entre 105 et 2.108 P, correspondant à la pression du mélange à la sortie de la tête de puits. Une première séparation des phases liquide et gazeuse est effectuée par choc au moyen d'un déflecteur 5, Le choc provoque la rupture d'une partie des bulles qui constituent la mousse et le liquide libéré s'écoule par gravité vers le fond 6 du séparateur 1. Toutefois, après ce choc, une grande quantité de mousse subsiste encore dans le mélange ; celle-ci est éliminée au moyen d'un dispositif casseur de mousse selon l'invention, placé en aval du déflecteur 5, dans le trajet suivi par le mélange. Ce dispositif est constitué d'une structure métallique 7 formée de plaques 9 qui offrent une très grande surface de contact au jet de mélange traversant la structure 7. Dans ce but, les plaques 9 sont nombreuses et de grande surface, cette surface étant augmentée par le fait que les plaques 9 sont ondulées. Les plaques 9 sont revêtues d'un produit tensio-actif qui abaisse la tension superficielle du liquide venant en contact avec les plaques 9 et provoque la rupture des bulles constituant la mousse. Comme les plaques 9 offrent une très grande surface de contact au jet de mélange, la plupart de bullés arrivent au contact des plaques 9, provoquant le cassage de la quasitotalité de la mousse. Le produit tensio-actif dont les plaques 9 sont revêtues est un produit de faible coefficient de tension superficielle, inférieur ou égal à 20.10-3N/m. Comme le coefficient de tension superficielle du pétrole brut varie entre 27.10-3 et 30.10-3 N/m, ce produit casse très efficacement les bulles constituant la mousse formée dans le mélange. Certaines bulles peuvent en outre être cassées par choc quand elles arrivent au contact des plaques 9. Le produit tensio-actif est de préférence un produit fluorocarboné. On peut par exemple utiliser l'un des produits commercialisés sous la Marque FLUOREF. Le produit tensio-actif est appliqué en couches successives sur des plaques 9 en acier au carbone, préalablement dépolies par microbillage ou sablage, débarrassées des graisses et impuretés puis revêtues d'un produit primaire, cuit à environ 2500C. Ce produit, qui est commercialisé avec le produit tensio-actif, permet d'établir la liaison entre la plaque métallique 9 et le revêtement tensio-actif. Après application, le produit tensioactif est séché à 2000C et cuit aux environs de 3800C Le liquide provenant des bulles rompues au contact des plaques 9 s'écoule par gravité vers le fond 6 du séparateur 1. A la sortie de la structure 7, le mélange est constitué presque exclusivement de gaz. Toutefois de très fines particules de liquide peuvent encore subsister. C'est pourquoi le mélange liquide-gaz subit encore un cassage mécanique en suivant un trajet qui lui est imposé par des chicanes horizontales 8 et verticales 9 et en traversant un filtre 10 puis un coalesceur 11 constitué de grilles à mailles très fines au contact desquelles les gouttelettes de liquide s'unissent pour former des gouttelettes de poids suffisant pour s'écouler par gravité vers le fond 6 du séparateur 1 par l'intermédiaire du canal 12. Les hydrocarbures en phase liquide, accumulés dans le fond 6 s1é- coulent du séparateur 1 par le canal 4 tandis que la phase gazeuse s'échappe par le canal 13. Le dispositif de cassage de mousse que l'on vient de décrire présente de nombreux avantages : il élimine la mousse de façon très efficace. Il constitue un élément interne du séparateur en n'entraînant cependant pas de surdimensionnement de celui-ci. Il ne nécessite pas d'apport énergétique ni l'adjonction d'additifs Il ne requiert pas la présence d'un personnel qualifié, ni pour le fonctionnement ni pour la maintenance. En effet, le produit tensio-actif dont les plaques 9 sont revêtues ne se consomme pas car il exerce sur la mousse une action physique et non chimique. En outre, il est très résistant à l'abrasion que pourrait provoquer par exemple la présence de grains de sable dans le mélange et son mode d'application sur les plaques 9 lui permet une adhérence parfaite à celles-ci. Le coût du dispositif selon l'invention est donc faible, à l'investissement et pendant le fonctionnement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisa tion qui vient d'être décrit, uniquement à titre d'exemple, mais elle couvre également les autres modes qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi, le nombre, la disposition et la forme des plaques 9 pourraient être différents, pourvu que celles-ci offrent une grande surface de contact au mélange circulant à travers le dispositif de cassage. Par exemple, les plaques 9 pourraient être réalisée en nids d'abeilles. Le produit tensio-actif utilisé pour revêtir les plaques pourrait ne pas être un produit fluorocarboné, pourvu qu'il possède un coefficient de tension superficielle suffisamment faible et qu'il puisse être appliqué de façon stable sur un support métallique et résiste bien à l'abrasion. Le dispositif de cassage de mousse selon l'invention est constitué de la structure 7. Les dispositifs placés en aval de celle-ci (chicanes 8,9 ; filtre 10 , coalesceur 11) sont des éléments classiques des séparateurs et ne servent qu'à achever la séparation des phases liquides et gazeuses du mélange, le cassage de la mousse étant en fait effectué dès la sortie de la structure 7. Les dispositifs placés en aval de celle-ci dans l'exemple décrit pourraient donc être supprimés ou remplacés par d'autres. Il en est de même du déflecteur 5. REVENDICATION S 1. Dispositif de cassage de mousse destiné à être placé dans un espace dans lequel circule un mélange comprenant au moins un liquide moussant, dans le trajet suivi par le mélange, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une structure 7 statique présentant une grande surface de contact avec le mélange circulant et revêtue d'un produit tensio-actif dont le coefficient de tension superficielle est très inférieur au coefficient de tension superficielle des liquides moussants contenus dans re mélange. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure 7 est constituée d'un ensemble de plaques 9 de grande surface. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les plaques 9 sont, pour au moins une partie d'entre elles, ondulées. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les plaques 9 sont, pour au moins une partie d'entre elles, réalisées en nids d'abeilles. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le produit tensio-actif est un produit de tension superficielle inférieure à 20.10-3 N/m. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le produit tensio-actif est un produit fluorocarboné.