Brevet FR2595464A1 — publié le 19870911

"Dispositif de mesure, dans une cuve, du niveau de surface de séparation de deux liquides non miscibles" La présente invention concerne un dispositif de mesure, dans une cuve, du niveau de surface de séparation de deux liquides non miscibles, tels que, par exemple, à titre nullement limitatif, du pétrole brut et de l'eau. On sait que la plupart des pétroles bruts contiennent des sels tels que chlorures de sodium et de magnésium accompagnés d'un peu de sulfates, de silice et d'oxydes de fer, les chlorures et les sulfates précités étant dissous dans des gouttelettes d'eau qui se trouvent en suspension stable dans le pétrole brut. On sait aussi que les réservoirs des navires transportant le pétrole brut du lieu de chargement à la raffinerie, contiennent fréquemment une certaine quantité d'eau de mer et de rouille. La proportion des sels précités dans les pétroles bruts est variable suivant les emplacements des gisements ; à titre d'ordre de grandeur la présence des sels dans les bruts peut être comprise entre quelques grammes par tonne et plusieurs kilogrammes. Les sels précités donnent lieu à la production d'acides chlorhydrique et sulfurique au cours de la distillation, et on conçoit qu'il y a tout intérêt à ce que ces sels soient éliminés pour la plus grande part antérieurement à la distillation, de sorte à limiter autant que possible la corrosion dans les unités de distillation, et, en même temps à espacer de façon notable les arrêts de la raffinerie pour la vérification et l'entretien des unités de distillation. D'une manière genérale pour éliminer les sels on ajoute au pétrole brut 4 à 8 % d'eau douce pour obtenir une dissolution orrecte des sels, et on effectue un de l'ensemble en cuve entre 80 degrés et 130 degrés centigrades. Le mélange pétrole brut eau douce est soumis à l'action d'un champ électrostatique produit par une tension électrique à haut voltage par exemple de l'ordre de 20.000 à 35.000 volts et, sous l'effet de ce champ électrostatique les gouttes d'eau s'agglomèrent et le volume d'eau ainsi extrait du pétrole brut est rassemblé dans le fond de la cuve. On peut prévoir, dans certains cas où le pétrole brut à une forte teneur en sels, de renouveler l'opération une ou plusieurs fois si besoin est. On conçoit que la ou les opérations ci-dessus dites de dessalage conduisent, à l'intérieur de la cuve, à l'obtention d'un volume d'eau occupant la partie inférieure de la cuve, et d'un volume de pétrole brut, surmontant le volume d'eau, du fait des différences de densité de ces deux produits. Dans la pratique il est avantageux de pouvoir connaître à tout moment, mais notamment lors de la vidange de la cuve, le niveau de surface de séparation des deux liquides (eau-péerole brut) afin d'être en mesure d'évacuer les liquides chacun dans un réservoir sans qu'une certaine quantité de l'un soit évacué dans un réservoir qui ne lui est pas destiné. Jusqu'à maintenant, il est usuel de vérifier le niveau de surface de séparation des liquides dans un réservoir à l'aide d'une série de piquages espacés verticalement les uns des autres, chacun de ceux-ci étant muni d'une vanne. De telles dispositions, permettent, par tâtonnement au moyen de tirages successifs, de connaitre de façon approximative le niveau de surface de séparation de deux liquides non miscibles. Mais une telle technique n'est pas dénuée d'inconvénients. En effet, les piquages effectués sont constitués par des appareils plongés dans le liquide. Dans les installations de ce genre il n'est pas possible d'effectuer des réparations sur les appareils en cause, tant que le pétrole brut contenu dans la citerne est sans traitement, en sorte que l'on doit arrêter momentanément la raffinerie pour effectuer les réparations. De plus, les appareils utilisés sont étalonnés pour une pression et une température données, et, on comprendra qu'une différence de température ou de pression se traduit par une indication erronée du niveau de surface de séparation des liquides l'erreur peut être légère ou notable avec dans un tel cas, des conséquences graves, notamment des perturbations dans la marche de la raffinerie. Il résulte que les techniques actuellement mises en oeuvre pour mesurer, dans une cuve, le niveau de surface de séparation entre deux liquides non miscibles, ne donnent pas entière satisfaction. La présente invention propose un dispositif de réalisation simple et de mise en oeuvre aisée dans lequel les inconvénients mentionnés ci-dessus sont supprimés. Suivant l'invention, le dispositif de mesure dans une cuve du niveau de surface de séparation entre deux liquides non miscibles de densités différentes, se caractérise en ce qu'il comporte deux piquages exécutés sur la cuve à des niveaux situés respectivement en dessus du niveau maximal, et en dessous du niveau minimal de la surface de séparation, ainsi que, à distance de la cuve, un transducteur de pression différentielle avec deux entrées reliées respectivement aux deux piquages par des canalisations remplies d'un liquide dit de transmission, ce liquide formant interface avec les liquides dans la cuve au niveau des piquages, et un moyen calculateur couplé en sortie du transducteur de pression différentielle, en sorte de traduire en indication de niveau de surface de séparation la pression différentielle communiquée par le transducteur. Suivant une caractéristique de l'invention le liquide de transmission est avantageusement constitué par de la glycérine. Suivant une autre caractéristique de l'invention les piquages comprennent chacun un manchon tubulaire de raccordement rapporté par une extrémité sur la cuve, et son autre extrémité libre adaptée à porter un récipient, encore dit -pot de séparation- chacun des manchons, ainsi que la partie supérieure du pot étant soumis à des moyens de chauffage, tandis que la partie inférieure desdits pots est reliée par canalisation au transducteur de pression différentielle, lui-même couplé au moyen calculateur précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'une installation de dessalage du pétrole brut avec une cuve équipée à une extrémité d'un dispositif selon la présente invention. la figure 2 est une vue en élévation d'une extrémité de cuve avec un dispositif de mesure selon l'invention et, la figure 3 montre en élévation longitudinale, à plus grande échelle, selon III de la figure 2 une forme de réalisation d'un piquage avec parties en coupe. Tel que représenté de façon schématique à la figure 1, le pétrole brut est amené dans une enceinte 10 par conduite 11 dans laquelle débouche une conduite 12 d'amenée d'eau douce dans le pétrole brut à raison, par exemple, de 4 à 8 %, ceci afin d'obtenir une dissolution convenable des sels contenus. dans le pétrole brut. L'enceinte précitée 10 est chauffée de manière connue pour amener le pétrole et l'eau qu'il contient (appelé ci-après mélange) à une température comprise dans une fourchette allant de 80 à 130 centigrades, et, de cette enceinte le mélange est admis dans une cuve de dessalage 14 dans laquelle il est soumis à une tension électrique à haut voltage de l'ordre de 20 à 35.000 volts indiquée globalement par 15. De manière connue, sous l'effet de ce traitement, les gouttes d'eau salée s'agglomèrent et décantent au fond de la cuve de dessalage 14. Le pétrole brut dessalé occupe la partie supérieure de la cuve, et il est extrait de celle-ci à l'aide d'une conduite 16, tandis que l'eau chargée de sel occupe la partie inférieure et est évacuée à l'aide d'une tubulure 17. Les deux liquides étant non miscibles, et l'évacuation de chacun d'eux étant pratiquement continue, il est indispensable de pouvoir contrôler à tout moment le niveau de séparation des deux liquides. Suivant l'invention, pour connaitre ce niveau, on mesure la différence de pression de l'ensemble des deux liquides et ce, de manière permanente. Pour ce faire, dans la forme de réalisation choisie, le dispositif selon l'invention comprend deux piquages P, respectivement inférieur et supérieur P1 espacés verticalement, qui sont par exemple mis en place sur une paroi d'extrémité 14A de la cuve de dessalage 14. Le piquage inférieur P est situé au voisinage du fond de la cuve au-dessous d'un niveau minimal de la surface de séparation et le piquage supérieur PI au-dessus d'un niveau maximal de la surface précitée. Chaque piquage présentant une structure similaire, il n'en sera décrit ci-après qu'unleul, en l'espèce le piquage inférieur P. Le piquage P (voir en particulier figure 3) comprend un manchon tubulaire 20 fixé par une partie terminale à la paroi d'extrémité 14A de la cuve, et adapté à porter par son autre partie terminale libre un récipient, ou pot dit de séparation 21. Le pot de séparation précité 21 s'étend sensiblement sur un axe vertical, et il présente une partie supérieure avec un orifice 22 avec un filetage périphérique pour son raccordement dans un alésage ménagé dans le manchon, et une partie inférieure ayant un embout 24 pour le raccordement d'une extrémité 30 d'une tubulure 31 dont l'autre extrémité 32 est connectée à un transducteur de pression différentielle 33 lui-même adapté à délivrer un signal électrique de sortie vers un moyen calculateur connu en soi non représenté ici.Le manchon 20 du piquage est pourvu d'une vanne d'isolement 34, et sa partie terminale libre délimite un chambrage C s'étendant vers le haut par rapport à l'extérieur du manchon. Le piquage P est isolé thermiquement par enrobage d'un matériau isolant approprié 35, et il reçoit un moyen de réchauffage approprié tel qu'une résistance électrique 36; on notera que le moyen de réchauffage s'étend depuis le voisinage immédiat de la paroi d'extrémité 14A de la cuve, jusque dans la partie supérieure du pot 21. Le sommet du chambrage C, reçoit une vanne, tel qu'unrobinet pointeau 37 pour mise à l'air libre. La tubulure 31, reliant le piquage supérieur PI avec le transducteur 33, ainsi que l'autre tubulure 31 reliant le piquage inférieur P avec le transducteur précité sont emplies d'un liquide dit de transmission. Le niveau N de ce liquide -par exemple de la glycérine- du piquage supérieur P1 est prévu de manière à coïncider sensiblement avec l'axe longitudinal du manchon 20 de manière telle que la glycérine s'étend un peu au-dessus de l'ouverture 22 du pot 21 mais aussi dans le manchon 20 jusqu'au contact du pétrole brut sans pour autant pénétrer dans ce dernier. il en est de même pour ce qui concerne le piquage inférieur P, où le niveau de la glycérine est indiqué par N1. Le piquage inférieur P est situé au voisinage du fond de la cuve, et le piquage supérieur P1, est de préférence distant du piquage P d'une distance d'environ 830 millimètres. En fonctionnement, les moyens de chauffage 36 incorporés aux piquages inférieur P, et supérieur P1 sont en action et réglés de sorte que ceux-ci soient amenés à une température voisine de celle du pétrole brut et de l'eau chargée de sel. La pression du pétrole brut exercée au niveau du piquage supérieur P1 est enregistrée au transducteur ; il en est de même pour ce qui concerne le piquage inférieur P. Lorsque le niveau N2 de surface de séparation des liquides s'élève dans la cuve 14 par suite d'une augmentation de volume de l'eau, le volume du pétrole brut diminue, d'où il résulte des pressions différentes au niveau de chacun des piquages P, P1, qui sont transmises au transducteur par In liquide de transmission; le transducteur enregistre les informations ainsi communiquées et émet un signal au moyen calculateur qui traduit cette variation en affichage du nouveau niveau.Lorsque -à l'inverse de ce qui précède- le niveau N2 de surface de séparation des liquides s'abaisse, il s'établit à travers les piquages respectivement supérieur P1 et inférieur P, un processus analogue au précédent, en sorte que le niveau N2 de séparation des liquides dans la cuve est affiché instantanément, et de manière permanente quelles que soient les conditions (température, pression, densité) de l'eau et du pétrole. On observe que l'utilisation de glycérine comme liquide de transmission dans le circuit, de part et d'autre du transducteur de différence de pression, jusqu'aux piquages permet de séparer le pétrole brut du reste de l'installation ; ainsi, en cas de refroidissement du pétrole brut dans la cuve, amenant à sa solidification on évite toute détérioration de l'installation. Le dispositif selon l'invention offre des avantages non négligeables comparativement à la technique antérieure - on cite une mesure précise du niveau de séparation de deux liquides non miscibles, et ce, lorsque les conditions physiques de ceux-ci évoluent en permanence - on cite aussi comme autre avantage la possibilité d'effectuer des interventions d'entretien sans amener de perturbations dans le traitement de dessalage du pétrole brut; - on cite de plus, découlant de ce qui précède, une fiabilité accrue, et un fonctionnement rationalisé de la raffinerie, conduisant à des coûts d'exploitation abaissés. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution choisie et représentée, mais est au contraire susceptible de modifications, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure dans une cuve du niveau de surface de séparation entre deux liquides non miscibles de densités différentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux piquages (P,P7) exécutés sur la cuve (14) à des niveaux (N, N1) situés respectivement en dessus du niveau maximal, et en dessous du niveau minimal de la surface de séparation7 et à distance de la cuve un transducteur (33) de pression différentielle avec deux entrées reliées respectivement aux deux piquages par des canalisations (31, 37) remplies d'un liquide dit de transmission, ce liquide formant interface avec les liquides dans la cuve (14) au niveau des piquages, tandis qu'un moyen calculateur est couplé en sortie du transducteur de pression différentielle, en sorte de traduire en indication deniveau de surface de séparation la pression différentielle sur le transducteur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des piquages (P, P1) comprend un manchon (20) fixé par une partie terminale à une paroi (14A) de la cuve (14), et portant à son autre partie terminale un pot (21) dit de séparation relié par canalisations (31) au transducteur de pression différentielle (33). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des piquages (P, PI) porte un moyen de réchauffage (36) entouré par un matériau thermiquement isolant (35). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de réchauffage est une résistance électrique (36) s'étendant d'une extrémité du manchon (20) à l'autre extrémité portant le pot de séparation (21). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque piquage(P,P1) comprend sur le manchon une vanne d'isolement {34). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie terminale du manchon (20) portant le pot de séparation (21) forme un chambrage (C) surmontant celui-ci, ce chambrage ayant un robinet pointeau (37) de mise à l'air libre. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide de transmission est de la glycérine. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les piquages (P, P1) sont exécutés sur une paroi (14A) verticale d'extrémité de la cuve, l'un dit inférieur (P) étant au voisinage de la partie inférieure de la cuve et l'autre, dit supérieur (P1) à distance d'environ 830 millimètres du précédent.