INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En référence aux figures 3 et 7, pour une fréquence donnée F, le seuil minimal Smin(F) et le seuil maximal Smax(F) définissent ainsi une plage bornée de résistances électriques correspondant à une température de fonctionnement acceptable pour l’électrolyte 2. Si la mesure de résistance R(F) vérifie Smin(F) < R(F) < Smax(F), cela indique que la température de l’électrolyte 2 permet une utilisation opérationnelle M satisfaisante du dispositif électrochimique 1, 1’ et il est mis fin au procédé de régulation thermique. De préférence, l’écart entre le seuil minimal Smin(F) et le seuil maximal Smax(F) est faible pour maintenir la température de l'électrolyte dans une plage restreinte. Une plage restreinte permet une plus grande précision de mesure.
En référence à la , si la mesure de résistance R(F) est inférieure au seuil minimal Smin(F), cela indique que la température de l’électrolyte 2 est trop élevée. L’étape de comparaison E4 est alors suivie d’une étape de diminution E5 de la puissance de chauffage P de l’élément chauffant 5, sous forme de consigne transmise par le dispositif de pilotage 6. En référence à la , si la mesure de résistance R(F) est supérieure au seuil maximal Smax(F), cela indique que la température de l’électrolyte 2 est trop faible. L’étape de comparaison E4 est alors suivie d’une étape d’augmentation E6 de la puissance de chauffage P de l’élément chauffant 5, sous forme de consigne transmise par le dispositif de pilotage 6.
Selon un aspect préféré de l’invention, l’étape de diminution E5 et l’étape d’augmentation E6 sont mises en œuvre respectivement en retirant et en ajoutant un incrément fixé à la puissance de chauffage P. Le procédé de régulation thermique est ensuite répété jusqu’à ce que la mesure de résistance R(F) soit comprise entre le seuil minimal Smin(F) et le seuil maximal Smax(F). Selon un autre aspect préféré, l’incrément est variable et déterminé en fonction de l’écart entre la mesure de résistance R(F) et le seuil Smin(F), Smax(F). Le procédé de régulation thermique est ensuite de préférence répété pour vérifier que la mesure de résistance R(F) est comprise entre le seuil minimal Smin(F) et le seuil maximal Smax(F).
Selon un aspect préféré illustré sur les figures 4 et 8, chaque fréquence de référence F, chaque seuil minimal Smin(F) et chaque seuil maximal Smax(F) sont déterminés de manière initiale lors d’une phase de calibration C. La phase de calibration C précède une phase d’utilisation opérationnelle M pour éviter toute interférence de manière analogue à précédemment. Les étapes suivantes sont de préférence mises en œuvre lors de la phase de calibration C : à une température optimale Topt de l’électrolyte 2, une étape d’application C1, entre les électrodes 3, 4, d’un signal de tension sinusoïdale de calibration Uopt(Fcal) à plusieurs fréquences de calibration Fcal, à la température optimale Topt de l’électrolyte 2, une étape de mesure C2, entre les électrodes 3, 4, d’un signal d’intensité sinusoïdale de calibration Iopt(Fcal) à chaque fréquence de calibration Fcal en réponse au signal de tension sinusoïdale de calibration Uopt(Fcal), une étape de sélection C3 d’une ou plusieurs fréquences de référence F parmi les fréquences de calibration Fcal, une étape de détermination C4 : à partir du signal de tension sinusoïdale Uopt(Fcal) et du signal d’intensité sinusoïdale Iopt(Fcal) à la fréquence de référence sélectionnée F et à la température optimale Topt, d’une mesure de résistance définissant un seuil minimal Smin(F), et de préférence une mesure de résistance définissant un seuil maximal Smax(F).
De manière alternative équivalente, les étapes C1 et C2 peuvent être mises en œuvre en émettant un signal d’intensité sinusoïdale de calibration Iopt(Fcal) et en mesurant un signal de tension sinusoïdale de calibration Uopt(Fcal).
En référence aux figures 4 et 8, les étapes d’application C1 d’un signal de tension, et de mesure C2 d’un signal d’intensité en réponse diffèrent des étapes E1, E2 de même nom précédemment décrites en ce qu’elles sont mises en œuvre pour plusieurs fréquences de calibration Fcal et à une température optimale Topt connue de l’électrolyte 2, par exemple mesurée par un capteur de température. La température optimale Topt est de préférence indiquée par le fabricant du dispositif électrochimique ou déterminée pendant la phase de calibration C. De préférence, les étapes C1, C2 sont mises en œuvre sur une plage de fréquences Fcal comprise entre 10Hz et 1MHz, de préférence entre 1kHz et 1MHz, préférentiellement entre 10kHz et 1MHz.
Selon un aspect préféré illustré sur la , l’étape de sélection C3 est mise en œuvre par le dispositif de pilotage 6 en : déterminant, à la température optimale Topt, une mesure de l’impédance Zopt(Fcal) pour chaque fréquence de calibration Fcal à partir du couple de signaux de tension et d’intensité Uopt(Fcal), Iopt(Fcal) de même fréquence de calibration Fcal, déterminant le diagramme de Nyquist de l’impédance Zopt(Fcal), dont la partie réelle Re(Zopt(Fcal)) est en abscisse et la partie imaginaire Im(Zopt(Fcal)) en ordonnées, sélectionnant une fréquence de référence F supérieure ou égale à une fréquence caractéristique F2 définie comme la fréquence minimale pour laquelle le diagramme de Nyquist présente un minimum local.
De manière classique et comme illustré sur la , le diagramme de Nyquist du dispositif électrochimique 1, 1’ présente trois portions concaves et deux minima locaux de fréquences F1, F2. La première portion concave à plus faible fréquence Fcal (à droite sur la ) représente le comportement électrique des électrodes 3, 4 tandis que les deux portions concaves suivantes à plus haute fréquence Fcal représentent le comportement électrique de l’électrolyte 2. L’étape de sélection C3 permet ainsi de déterminer une ou plusieurs fréquences de référence F (une seule représentée à titre d’exemple sur la ) représentatives du comportement électrique de l’électrolyte 2 distinctement des électrodes 3, 4.
Suite à l’étape de sélection C3, l’étape de détermination C4 est de préférence mise en œuvre en déterminant : de manière analogue à l’étape de détermination E3 précédemment décrite, une mesure de résistance Ropt(F) de l’électrolyte (2) à la température optimale Topt, à partir des signaux de tension et d’intensité sinusoïdales Uopt(F) et Iopt(F) à la fréquence de référence F et le seuil maximal Smax(F) à la température minimale acceptable étant défini de la manière suivante : Smax(F) = Ropt(F) + e, où e désigne un écart acceptable prédéterminé, par exemple de l’ordre de 1%. le seuil minimal Smin(F) à la température maximale acceptable étant défini de la manière suivante : Smin(F) = Ropt(F) – e.
A la fin de la phase de calibration C, la fréquence de référence F, le seuil maximal Smax(F) et le seuil minimal Smin(F) sont stockés dans la base de données associée au dispositif de pilotage 6. La phase de calibration C permet avantageusement de déterminer une fréquence de référence F et des seuils Smin(F), Smax(F) propres au dispositif électrochimique 1, 1’, pour une régulation thermique précise et fiable.
Le terminal émet un champ magnétique qui est capté par une antenne de la carte sans contact téléalimentée. L'alimentation de la carte sans contact est obtenue à partir du signal capté par l'antenne. Des données peuvent être échangées entre la carte sans contact et le terminal par modulation du champ magnétique émis par le terminal.
Il est généralement souhaitable que le signal capté par l'antenne de la carte sans contact ait l'amplitude la plus élevée possible pour une amplitude donnée du champ magnétique émis par le terminal, notamment pour assurer de bonnes performances de fonctionnement de la carte sans contact, notamment concernant la qualité de la démodulation de données par la carte sans contact. Dans ce but, on cherche généralement à ce que la carte sans contact soit "accordée" avec le terminal, ce qui signifie que la fréquence de résonance de l'ensemble comprenant la carte sans contact et le terminal soit proche ou égale à la fréquence du champ émis par le terminal. Cette fréquence de résonance dépend notamment de la valeur de l’inductance, et au deuxième ordre de la capacité, de l'antenne de la carte sans contact.
Toutefois, les procédés de fabrication actuels des cartes sans contact entraînent une imprécision importante sur la capacité des antennes des cartes sans contact, et donc une imprécision importante sur la fréquence de résonance de l'ensemble comprenant la carte sans contact et le terminal. Il est alors nécessaire de tenir compte de cette imprécision lors de la conception des cartes sans contact pour assurer le bon fonctionnement de la carte sans contact même lorsque la carte sans contact n'est pas correctement accordée avec le terminal.
En général, les principaux avantages de la présente invention consistent en : i. l’augmentation de la capacité de traitement d’installations existantes sans extension de la surface occupée par les équipements ; ii. la génération d’un flux d’eau traitée appropriée pour le rejet en mer et la réinjection en tant que procédé de récupération de pétrole ; et iii. le développement d’unités de traitement d’eau produite, avec la technique chimique de floculation.
Donc, il est clair que les documents commentés ci-dessus ne présentent pas d’études ou de processus similaires, ni les possibles avantages techniques de la présente invention. Par conséquent, il est possible de noter qu’il manque dans l’état de la technique un système de floculation chimique non classique pour un traitement sans le besoin d’utiliser une plus grande surface ou de nouveaux équipements. Le procédé proposé, à détailler ci-dessous, vise à parvenir à cet objectif sans compromettre la qualité de l’eau traitée pour le rejet en mer et la réinjection en tant que procédé de récupération de pétrole.
Brève description de l’invention Tout d’abord, il convient de noter que la description suivante est basée sur les modes de réalisation préférés de l’invention, sans être limitée par eux.
La présente invention décrit un procédé chimique non classique de floculation pour le traitement d’eau produite, qui comprend l’utilisation d’une combinaison d’un tensioactif anionique et d’un polyélectrolyte cationique, ajoutés conjointement à l’effluent, pour générer des complexes tensioactif-polymère et la déstabilisation/agrégation de gouttelettes d’huile dispersées ; ou l’utilisation d’un tensioactif anionique pour le conditionnement des gouttelettes d’huile dispersées et l’ajout subséquent d’un polyélectrolyte cationique, pour la formation de complexes tensioactif-polymère et la floculation des gouttelettes d’huile conditionnées. La présente invention décrit également l’utilisation d’un tel procédé sur des plateformes offshore ou des installations fixes à terre, pour favoriser la déstabilisation d’émulsions d’huile et d’eau et/ou la floculation de goutelettes d’huile dispersées.
La présente invention prévoit des changements de l’ensemble de réactifs de déstabilisation et d’agrégation (floculation) d’eau produite, à injecter dans des installations de traitement existantes, afin d’augmenter la cinétique de l’étape de floculation des gouttelettes dispersées. Le procédé proposé consiste en la formation de complexes tensioactif-polymère (PSC) dans des mélanges salins de tensioactifs et de polymères floculants portant une charge opposée. La floculation d’eau produite par la formation de PSC se produit très rapidement, éliminant efficacement la fraction dispersée par des mécanismes de piégeage/adsorption micellaire suivis d’une floculation, avant la séparation par flottation. De cette manière, la présente invention permettra de plus grandes fiabilité et robustesse dans le traitement d’eau produite dans différents scénarios, avec une réduction de l’OGC dispersée et de l’écotoxicité de l’effluent traité. Ce procédé permettra la réduction du temps de séjour de l’effluent dans les réacteurs de floculation/séparation d’huile dispersée, d’augmenter le débit de traitement, de se passer d’extension spatiale/physique des équipements, de maintenir ou d’améliorer la qualité de l’eau traitée. L’utilisation de ce procédé permettra le développement de nouveaux produits, étant donné les capacités d’innovation de l’invention.
L’invention propose l’utilisation de tensioactifs pour augmenter la densité de charge de gouttelettes d’huile, à l’aide de tensioactifs anioniques ou de tanins naturels et de tanins anioniques. L’augmentation de la densité de charge, à son tour, favorise l’accélération de la croissance de flocs en présence de polyélectrolytes portant une charge opposée (polyélectrolyte cationique) ajoutés dans la séquence du processus.
L’invention, par conséquent, propose de supprimer l’étape lente du processus de coagulation/floculation, afin de réduire le temps de séjour de l’effluent et, indirectement, d’étendre la capacité de traitement des équipements et/ou des stations de traitement d’eau produite.
Brève description des figures Pour aider à identifier les principales caractéristiques de la présente invention, les figures auxquelles il est fait référence sont présentées, comme suit :
La illustre un organigramme schématique simplifié, typique d’un système classique de traitement d’eau produite offshore.
La présente l’organigramme détaillé d’un système classique de traitement d’eau produite offshore. Les points A, B, C et D indiquent les possibles points d’injection de réactifs, tels que revendiqués dans la présente invention.
La présente les résultats d’études sur banc d’essai de traitement d’eau produite simulé par floculation-flottation à l’air dissous dans les conditions suivantes : OGC et turbidité résiduelle en fonction de la concentration de SDBS ; 20 mg/l de polyacrylamide cationique (densité de charge de 15 %, masse molaire comprise entre 6 et 9 MDa, produit émulsifié à 35 % de matière active) et pH = 6,5.
La montre les résultats trouvés pour des études sur banc d’essai de traitement d’eau produite simulé par floculation-flottation à l’air dissous, dans les conditions suivantes : OGC et turbidité résiduelle en fonction de la concentration de polyacrylamide cationique (PAA) ; SDBS à 20 mg/l et pH = 6,5.
La montre des images numériques de flocs huileux formés dans une solution saline avec 20 mg/l de PAA (CE 814) et 20 mg/l de SDBS.
Description détaillée de l’invention Au préalable, il convient de souligner que la description qui suit partira d’un mode de réalisation préféré de l’invention. Comme cela sera évident pour un homme du métier, néanmoins, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation particulier.
Donc, il convient de noter que la présente invention n’est pas limitée par la caractérisation de l’application de réactifs (tensioactifs et polyélectrolytes) dans des systèmes de traitement d’eau produite caractérisés par les organigrammes de la ou de la et peut être caractérisée par l’utilisation séquentielle/consécutive/combinée des réactifs (tensioactif anionique et polyélectrolyte cationique) dans n’importe quel système de traitement d’eau produite ayant un agencement spécifique et avec l’injection de réactifs en n’importe quel point en amont ou en aval d’hydrocyclones et/ou de dispositifs de flottation. Ainsi le procédé selon la présente invention comprend différents points d’injection et alternatives de combinaisons d’injection, de réactifs appliqués dans le processus de traitement d’eau produite.
Les tensioactifs anioniques appropriés incluent (mais ne sont pas limités à ceux-ci uniquement) ceux contenant des ions carboxylate, sulfonate et sulfate et d’autres groupes dont l’interaction avec le milieu aqueux produira une charge anionique, tels que le dodécylbenzènesulfonate de sodium (SDBS) et le dodécylsulfate de sodium (SDS) ou des tanins et lignines anioniques, modifiés ou non. Les exemples de tensioactifs anioniques recommandés incluent les sulfonates à chaîne moyenne à longue et les alkylarylsulfonates, tels que le dodécylbenzènesulfonate de sodium et le dodécylsulfate de sodium. Plusieurs tensioactifs peuvent être utilisés, ceux-ci étant ajoutés concurremment ou séparément au cours du processus de traitement d’eau produite. En outre, des tensioactifs ayant une base (chaîne) carbonique d’origine naturelle, tels que des tanins et des lignines, chimiquement modifiés par l’introduction de radicaux sulfonés ou non, sont également englobés par le procédé décrit par cette invention.
Par exemple si une portion du corps d'une préforme est trop froide lors de l'opération de formage, cela peut détériorer la qualité du récipient obtenu voire percer le récipient. Pour que la préforme ne refroidisse pas, il est donc important que la durée de l'étape de diffusion, dite par la suite "durée de diffusion", soit assez courte et/ou que la quantité de chaleur accumulée dans la préforme soit suffisante.
Au contraire, si une portion du corps d'une préforme est trop chaude, il peut se produire une cristallisation du matériau avant son formage, provoquant une dégradation importante de la qualité du récipient produit. Une telle cristallisation peut intervenir pendant le chauffage, ou même pendant le transport de la préforme depuis la station de chauffage jusqu'à la station de formage. Ce dernier cas peut apparaître lorsque la préforme a emmagasiné une grande quantité de chaleur dans son épaisseur et que la durée de diffusion est trop importante.
Par ailleurs, pour la fabrication de certains récipients, le corps des préformes est divisé en plusieurs zones qui doivent être chauffées à des températures différentes afin de maîtriser la répartition du matériau thermoplastique durant l'opération de formage. Une zone chauffée à une température élevée aura tendance à pouvoir être étirée avec moins d'effort qu'une zone chauffée à une température plus basse. L'étape de diffusion doit donc être assez longue pour obtenir une distribution optimale de la température dans chaque zone, mais assez courte pour que la frontière thermique entre deux zones demeure suffisamment nette.
Pour résoudre ces problèmes, il est donc connu de piloter la puissance des moyens de chauffage de la station de chauffage et les moyens de ventilation pour éviter de surchauffer la face externe de la préforme, par exemple lorsque les moyens de chauffage sont des lampes à infrarouge.
En outre, la durée de diffusion est dépendante de la cadence de production de la station de formage, comme expliqué ci-dessous.
Le transport des préformes le long du trajet de diffusion est effectué par des moyens de convoyage comportant des organes de préhension individuels de chaque préforme. On détermine un pas entre deux préformes successive comme étant la distance entre ces deux préformes selon le sens de déplacement le long du trajet de diffusion. En chaque point du trajet de diffusion, le pas entre deux préformes est fixé indépendamment de la cadence de fonctionnement de la station de soufflage.
Dans certaines installations de production, le pas est le même en tout point du trajet de diffusion. Pour d'autres installations de production, il peut arriver que le pas ne soit pas le même en différents endroits du circuit. Mais même en cas de changement de pas au long du trajet de diffusion, le pas demeure invariable dans le temps en chaque point du trajet de diffusion.
Ainsi, les vitesses des préformes sont susceptibles de varier proportionnellement à la cadence de production, mais le pas demeure indépendant de la vitesse en chaque point du trajet de diffusion.
Pendant très longtemps, et encore aujourd'hui dans la majorité des installations de production, cette propriété est imposée par la structure des moyens de convoyage. C'est notamment le cas lorsque les organes de préhension sont liés mécaniquement les uns aux autres. Ainsi, les moyens de convoyage de la station de chauffage sont souvent formés par une chaîne d'organes de préhension articulés les uns aux autres, et les moyens de convoyage entre la station de chauffage et la station de formage sont formés par au moins une roue comportant à sa périphérie des organes de préhensions fixes ou portés par des bras.
Même lorsque les bras sont articulés pour permettre un changement de pas entre les préformes, le mouvement des bras est commandé par des cames fixes qui ne permettent pas de modifier le pas entre deux préformes en fonction de la cadence de production.
Depuis peu, il existe aussi des moyens de convoyage à moteur linéaire dans lesquels les organes de préhension sont portés par des navettes indépendantes. Ces moyens de convoyage sont notamment utilisés pour permettre d'augmenter l'efficacité du tunnel de chauffage en serrant au plus les préformes pendant leur chauffage, puis en les écartant du pas requis pour leur transmission au moyens de convoyage aval en sortie de station de chauffage. Cependant, ni la distance parcourue par les navettes après leur sortie du tunnel de chauffage, ni la loi de commande des navettes ne permettent de réguler la durée de diffusion indépendamment de la cadence de production.
Quel que soit le mode de réalisation de l'installation de production, la durée de diffusion varie proportionnellement à la cadence de production. Il est donc connu de réguler la cadence de production afin que la durée de diffusion demeure dans un intervalle de valeurs dans lequel la qualité du récipient obtenu soit acceptable. De ce fait, les cadences de production auxquelles l'installation de production est susceptible de fonctionner sont limitées à une plage de fonctionnement contrainte notamment par la durée de diffusion. Ainsi, dans les installations de production de l'état de la technique, la cadence de production forme une consigne de commande de l'installation de production, tandis que la durée de diffusion forme uniquement une contrainte qui limite la plage de fonctionnement dans laquelle la cadence de production peut varier. Une consigne est définie comme étant un paramètre sur lequel un opérateur peut directement agir, par exemple en entrant une valeur dans un pupitre de commande. Au contraire, une contrainte n'est pas un paramètre sur lequel un opérateur peut agir. Une contrainte limite seulement les valeurs que l'opérateur peut assigner à un paramètre, ici la cadence de production.
L'intervalle de valeur de la durée de diffusion est généralement fixé par les caractéristiques structurelles de l'installation de production, notamment la longueur du trajet de diffusion, qu'on maintient relativement courte, notamment pour des raisons de coûts de fabrication de l'installation de production.
Ainsi, quel que soit le moyen de convoyage utilisé, l'homme du métier n'a jamais considéré que la durée de diffusion puisse former une consigne de commande indépendante de la cadence de production afin d'améliorer la qualité du récipient obtenu.
La modification de la plage de fonctionnement de la machine passe donc à ce jour par la modification de la longueur du trajet de diffusion. De telles modifications sont très onéreuses et la durée de diffusion reste dépendante de la cadence de production.
Il existe donc un besoin d'élargir la plage de fonctionnement des installations de production de récipients.
Les simulations sont faites par calculs d’équilibre thermodynamiques opérés par la méthode CALPHAD exploitant la base de données thermodynamiques commerciale TCTI3 (Thermo-Calc Software AB, Suède).
Les différentes caractéristiques thermodynamiques ainsi évaluées sont présentées dans le tableau 5 ci-dessous.
Référence Transus β (°C) Δα (%mol.) Fraction de phase α2 à 650 °C (%mol.) Fraction de silicures à 650 °C (%mol.) Pente de fraction α au transus β (%mol/°C) Ex1 955 1,7 - 0,4 -0,41 Ex2 938 1,8 - 0,6 -0,37 Ex3 950 1,9 0,2 0,4 -0,34 Ex4 944 1,6 - 0,6 -0,89 Ex5 959 1,6 - 0,4 -0,47 Ex6 946 1,8 - 0,4 -0,36 Ex7 951 1,8 - 1,1 -0,42 Ex8 942 1,5 - 0,8 -0,63 Ex9 942 1,6 - 1,5 -0,63 Ex10 976 2,1 - 0,6 -0,12 Ex11 986 2,5 - 0,6 -0,09 Comp1 998 0,7 - 0,4 -1,34 Comp2 965 2,5 - - -0,58 Comp3 992 1,8 15,0 1,6 -1,05
Dans le tableau 5, le signe « - » signifie que la valeur obtenue n’était pas significative, et que le résultat numérique peut être assimilé à 0.
La température de transus β caractérise le domaine de stabilité de la phase β. Plus la température de transus β est faible et plus le domaine β est stable.