(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水流を生成するための方法であって、
水相中に混合された少なくとも１つの物質を含む供給流を受容するステップと、
他の段階と比較して最低の温度および圧力から、他の段階と比較して最高の温度および圧力で作動するように配置された複数の段階で供給水流を処理して、前記処理水流および濃縮流を生成するステップと、を含み、
各段階が、容器、熱交換器、および凝縮器を備え、
前記熱交換器は、外部熱交換器を有し、
各段階の前記外部熱交換器は、前記処理水流を生成するために利用可能な廃熱またはエネルギーに結合され、前記廃熱またはエネルギーを受容して、各段階で前記容器内の前記供給水流を加熱して前記供給水流から水を蒸発させるとともに、前記各段階の外部熱交換器は、他の段階での外部熱交換器に供給される熱からは独立しており、
各容器は、加熱によってある量の水を蒸発させるように構成され、
各凝縮器は、発生したスチームの少なくとも一部を冷却して凝縮するように構成され、
前記供給流は、水相および非混和性または部分的に混和性の流体相を含み、
前記処理をするステップは、
他の段階と比較して最低の温度および圧力で作動される第１の段階に前記供給流を供給することであって、前記第１の段階の容器は、前記第１の段階の凝縮器によって凝縮される水蒸気流を生成して、第１の処理水流を生成するように構成されることと、
前記第１の段階の前記容器からブライン濃縮物を抽出し、第２の段階の容器にブライン濃縮供給流を供給することであって、前記第２の段階は、さらなる処理水流および前記複数の段階における各容器に供給される連続ブライン濃縮流を生成するために前記第１の段階よりも高い温度および圧力を含み、各段階は、先行段階よりも高い温度および圧力を含み、各容器は、さらなる処理水流および前記複数の段階における各容器に供給される連続ブライン濃縮流を生成するように構成されることと、
他の段階と比較して最高の温度および圧力を有する段階の容器からの前記連続ブライン濃縮流から、ブラインを抽出することであって、前記抽出されたブラインは、前記複数の段階の前記容器の各々に供給される前記連続ブライン濃縮流を加熱するエネルギーを提供するために使用されることと、をさらに含む、方法。
【請求項２】
前記複数の段階は、直列に配列され、前記供給流を受容する第１の段階は、他の段階と比較して最低の温度および圧力で作動される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の段階は、並列に配置され、各段階が、同一の源から前記供給流を受容するように構成され、かつ互いに熱を交換するようにさらに構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
他の段階と比較して最高の温度および圧力を有する段階からの前記抽出されたブラインは、最高の温度および圧力から最低の温度および圧力まで前記複数の段階の前記容器にエネルギーを提供するために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各容器は、電気加熱、熱媒体流体からの対流加熱、燃焼、および酸化のうちの少なくとも１つによって提供された直接熱を使用するように構成された加熱システムを備える、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記供給流は、塩性帯水層、工業プロセスからの汽水流、または有機汚染物質を含む水の混合物のうちの１つから生成されたブライン水流である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記供給流は、ガス生産田または原油生産田のうちの１つから生成されたブライン水流である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記供給流は、原油および天然ガス処理施設で利用可能な生成された水流であり、液体、溶解炭化水素、または化学添加剤のうちの１つを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記非混和性または部分的に混和性の流体相は、１ｐｐｍ〜１０体積％の範囲の割合で、溶解されない気相、油相、または分散固体粒子のうちの１つを含み、前記処理水流を生成するための前記方法は、前記水と前記非混和性または部分的に混和性の流体相とを分離するために使用される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、塩水脱塩に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、原油および天然ガス生産施設で利用可能な生成されたブラインから真水（以下、「処理水（ｔｒｅａｔｅｄ  ｗａｔｅｒ）」とも称される）を生成するためのシステムおよび方法に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
原油から塩を除去するために、ガス油分離プラント（以下、「ＧＯＳＰ」と称される）では真水が使用される。従来、水は、外部源、例えば、遠方の帯水層または海水脱塩プラントから提供され、熱脱塩システム、例えば、非限定的な例として多段フラッシュ蒸留システム、多重効用式蒸留システム、または蒸気圧縮システム等の熱脱塩システム、を用いて処理される。
【０００３】
現在、様々な商業的プロセスが、油溜めのスチーム支援重力排油（ＳＡＧＤ）の単独用途のためのスチーム発生を利用している。この用途は、１９８９年に一例として最初に言及された。このプロセスは、蒸気圧縮蒸発器を使用するために２０００年代初めにさらに開発され、継続的に改善されてきた。
【０００４】
図１は、従来の熱脱塩システム、すなわち、多段フラッシュ蒸留システムの概略図である。多段フラッシュ蒸留システムは、図１に示されるように、複数の蒸発チャンバを含み、その中で最低温度のものは、供給流の中の海水を受容する。海水は、一連の熱交換器の管を流れ、外部熱交換器、例えば、図１において「加熱スチーム（Ｈｅａｔｉｎｇ  ｓｔｅａｍ）」と名付けられるブライン加熱器に達する前に各段階で加熱される。ブライン加熱器は、供給水を第１の段階における温度および圧力と比較して過熱して、供給水が第１の蒸発チャンバに入るとき、供給水を蒸発させる。この従来システムにおける連続蒸発チャンバは、高温側の第１の段階（すなわち、図１の左側）から低温側の最終段階（すなわち、図１の右側）まで圧力レベルが連続的に減少して作動される。各段階において生成されたスチームは、それぞれの蒸発チャンバの上に配置された熱交換器内で新たな液体水に凝縮される。ブラインは、最低温度の段階に達するまでさらなる蒸発をするために次の段階に循環され、その後、システムから出る。各段階から生成された淡水は、「蒸留物（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ）」ラインで混合され、最低温度の段階を経てシステムから出る。
【０００５】
図２は、別の従来の熱脱塩システム、すなわち、多重効用式蒸留システムの概略図である。多重効用式蒸留システムは、図２に示されるように、連続セルが第１の高温チャンバ（すなわち、図２の左側）から最終の低温チャンバ（すなわち、図２の右側）まで減少する圧力および温度のレベルで作動されるという点で、図１に示される多段フラッシュ蒸留システムに類似する方法で作動する。この従来のシステムによれば、各チャンバは、海水で溶射される水平な高温管束を含む。加熱スチームは、高温管束の管の内側を流れ、それによって１の段階から生成されたスチームは、液体処理水に凝縮されるためにより低い温度および圧力で次の段階に搬送される。海水蒸発から所定の段階で生成されたスチームは、次の段階よりも高い温度であり、したがって次の段階のための加熱流体として使用され得る。最終の凝縮器段階の出口では、温められた海水流の一部は、このプロセスの入口で再循環のために使用され得るが、他の部分は通常、海で排出される。ブラインおよび蒸留物は、このプロセスにおける最終段階で収集され、多重効用式蒸留システムから外に排出される。
【０００６】
図３は、別の従来の熱脱塩システム、すなわち、蒸気圧縮システムの概略図である。蒸気圧縮システムは、図３に示されるように、熱が外部源から利用可能ではないときに概して使用される。蒸気圧縮システムの作動の原理は、図２に示される多重効用式蒸留システムに非常に類似している。しかしながら、蒸気圧縮システムの主な利点は、スチームが最終段階から抽出され、第１の（すなわち、最高温度の）チャンバ圧力を超える圧力まで圧縮されることである。これにより、スチームを蒸気圧縮システムの第１の段階のチャンバ内で熱源として再利用することができる。
【０００７】
これらの従来の熱脱塩システムの各々は、外部源から淡水を供給するために複雑な基盤を必要とし、ＧＯＳＰ施設内で使用するための処理水を生成するために多量の外部エネルギーを消費する。例えば、従来の脱塩プラントは、４ｋＷｈ／ｍ３の脱塩された海水のエネルギー消費を特徴とし、これに脱塩された水を使用用地に輸送するエネルギーコストが追加されなければならない。したがって、必要とされるのは、原油および天然ガス生産施設で利用可能な、生成されたブラインから処理水を生成するための改善されたシステムおよび方法であって、例えば、建設コスト、運転コスト、および維持コスト等が、減少されたコストで作動し、（遠隔地からＧＯＳＰ施設に淡水を供給するためのパイプライン基盤およびシステムの排除により）処理水を発生させるためにより少ない外部エネルギーですむ、システムおよび方法である。
【発明の概要】
【０００８】
概して、本発明の実施形態は、原油および天然ガス生産施設で利用可能な生成されたブラインから処理水をその場で生成するためのシステムおよび方法を提供する。
【０００９】
具体的には、本発明の実施形態は、従来の熱脱塩システムと比較して、例えば、建設コスト、運転コスト、および維持コストといった減少されたコスト、及びより低いエネルギー消費ペナルティで、処理水をその場で生成するシステムおよび方法を対象とする。本明細書に記載される様々な実施形態によるシステムおよび方法を組み込んでいるＧＯＳＰ施設は、処理水の自給生産者であり、淡水井戸をドリル穿孔する必要性、帯水層蓄積量の枯渇、または遠隔地から淡水を輸送する必要性を効果的に排除しており、環境に与える影響がより少ない。したがって、処理水の生成と関連付けられたエネルギーコストは、例えば、毎年４ｋＷｈ／ｍ３から０．２ｋＷｈ／ｍ３まで大幅に減少される。
【００１０】
本明細書に記載される様々な実施形態によるシステムおよび方法は、ＧＯＳＰ施設内で所望の処理水を発生するために、必要とされるエネルギーを最小限するために異なる圧力および温度で作動する蒸発および凝縮段階を組み込んでいる。これらのシステムとこれらの方法によって発生した熱は、水を蒸発させ、生成水からスチームを生成するために使用されて、ＧＯＳＰ施設内のエネルギー消費をさらに最小限し、外部エネルギー源の必要性を効果的に排除して、ＧＯＳＰ施設内で所望の処理水を発生させる。ある特定の実施形態では、蒸発／凝縮段階が直列に組み合わせられるが、他の実施形態では、蒸発／凝縮段階は、並列に組み合わせられる。ある特定の実施形態によれば、各段階が異なる圧力で作動し、それによってこのシステムは、外部用途のための所望の処理水を処理しそして発生させるための異なる温度で発生した廃熱を使用する。
【００１１】
ある特定の実施形態によれば、廃熱は、ＧＯＳＰ施設内の処理水を発生させるための主なエネルギー源として機能を果たし、ガス圧縮器の排出スチーム、原油生成流、および／または生成された水流において利用可能である。発生したスチームは、所望の処理水を発生させるために、空気ならびに／または水および／もしくは海水によって、部分的には、内部でかつ完全に凝縮される。処理水はその後、様々な用途、例えば、ブライン−原油において分離プロセスの原油脱塩および熱増強、ＧＯＳＰ施設内でさらなるタスクを完了するための他の源からの淡水と混合、または外部用途、例えば、濃縮塩水の生成、例えばブライン又は例として緊急貯水池のための水源としての蒸留水の生成を増強するためのスチームの生成のために使用され得る。
【００１２】
本明細書に記載される様々な実施形態によるシステムおよび方法は、例えば、生成水が、ある量、例として１体積％の原油および油溶性ガスを含有するときであっても、事前に処理されなかった生成水を例えば、浄化され、処理されるなどして、処理するのに有効である。様々な実施形態は、ブライン中に含有された相当な油量を回収（すなわち、ブライン中に含有された油の３５％以上の回収）するシステムおよび方法を提供する。
【００１３】
したがって、一実施形態によれば、処理水流を生成するための方法が提供される。本方法は、水相中に混合された少なくとも１つの物質を含む供給流を受容するためのステップと、最低の温度および圧力から最高の温度および圧力で作動するように配置された複数の段階で供給水流を処理して、処理水流および濃縮流を生成するステップとを含む。各段階が、容器、熱交換器、蒸発器、および凝縮器を含む。各蒸発器は、直接熱または間接熱のうちの１つを用いてある量の水を蒸発させるように構成される。各凝縮器は、連続的な段階で発生したスチームの少なくとも一部を凝縮するように構成される。
【００１４】
ある特定の実施形態では、複数の段階は、直列に配置され、それによって供給水流を受容する第１の段階は、他の段階と比較して最低の温度および圧力で作動される。
【００１５】
ある特定の実施形態では、複数の段階は、並列に配置され、各段階が、同一の源から供給水流を受容するように構成され、互いに熱を交換するように構成される。
【００１６】
ある特定の実施形態では、処理をするステップは、他の段階と比較して最低の温度および圧力で作動される第１の段階に供給水流を供給することをさらに含む。第１の段階の蒸発器は、第１の段階の凝縮器によって凝縮される水蒸気流を生成して、第１の処理水流を生成するように構成される。処理をするステップは、第１の段階の蒸発器からブライン濃縮物を抽出することと、第２の段階の蒸発器にブライン濃縮された供給流を供給することとをさらに含む。第２の段階は、さらなる処理水流および複数の段階における連続的な段階の蒸発器に供給される一連のブライン濃縮流を生成するために、第１の段階よりも高い温度および圧力を含む。各連続的な段階は、先行段階よりも高い温度および圧力を含む。各連続的な段階の蒸発器は、さらなる処理水流および複数の段階における連続的な段階の蒸発器に供給される一連のブライン濃縮流を生成するように構成される。さらに、処理をするステップは、他の段階と比較して最高の温度および圧力を有する段階の蒸発器からのブライン濃縮流から、ブラインを抽出することをさらに含む。抽出されたブラインは、複数の段階の蒸発器の各々に供給されるブライン濃縮流を加熱するエネルギーを提供するために使用される。
【００１７】
ある特定の実施形態では、他の段階と比較して最高の温度および圧力を有する段階からの抽出されたブラインは、最高の温度および圧力から最低の温度および圧力まで有する複数の段階の蒸発器にエネルギーを提供するために使用される。
【００１８】
ある特定の実施形態では、各蒸発器は、電気加熱、熱媒体流体からの対流加熱、燃焼、および酸化のうちの少なくとも１つによって提供された直接熱を使用するように構成された補償加熱システムを含む。
【００１９】
ある特定の実施形態では、供給水流は、塩性帯水層、工業プロセスからの汽水流、または有機汚染物質を含む水の混合物のうちの１つから生成されたブライン水流である。
【００２０】
ある特定の実施形態では、供給水流は、ガス生産田または原油生産田のうちの１つから生成されたブライン水流である。
【００２１】
ある特定の実施形態では、供給水流は、原油および天然ガス処理施設で利用可能な生成された水流であり、供給水流は、液体若しくは溶解炭化水素、または化学添加剤のうちの１つを含み、生成された水流は、圧力好気性または嫌気性流のうちの１つである。
【００２２】
ある特定の実施形態では、供給水流は、水相および別の非混和性または部分的に混和性の流体相を含む。非混和性または部分的に混和性の流体相は、１ｐｐｍ〜１０体積％の範囲の割合で、溶解されない気相、油相、または分散固体粒子のうちの１つを含む。処理水流を生成するための方法は、水と別の非混和性または部分的に混和性の流体相とを分離するためにさらに使用される。
【００２３】
様々な実施形態によれば、複数の蒸発器は、０．０１〜０．２バールＡ（絶対圧）（１〜２０ｋＰａ）で作動するように構成された低圧蒸発器と、０．１〜０．５バールＡ（１０〜５０ｋＰａ）で作動するように構成された中圧蒸発器と、０．４バールＡ（４０ｋＰａ）を超えて作動するように構成された高圧蒸発器とを含む。
【００２４】
他の実施形態によれば、複数の蒸発器の圧力レベルの変化は、既存エネルギー量ならびに既存エネルギーが原油および天然ガス生産施設で利用可能なある温度に基づいている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、以下の発明を実施するための形態、添付の特許請求の範囲、および添付の図に関してより良く理解される。なお、図は、本発明の様々な実施形態を例示しているだけであり、したがって、他の有効な実施形態を含むことができるように、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでないことに留意すべきである。
【００２６】
【図１】従来の熱脱塩システムの概略図である。
【００２７】
【図２】別の従来の熱脱塩システムの概略図である。
【００２８】
【図３】第３の従来の熱脱塩システムの概略図である。
【００２９】
【図４】本発明の一実施形態による、多段直列水処理システムの概略図である。
【００３０】
【図５】本発明の一実施形態による、図４に示されるような多段直列水処理システムを組み込む統合された水処理システムの概略図である。
【００３１】
【図６】本発明の一実施形態による、多段並列水処理システムの概略図である。
【００３２】
【図７】本発明の一実施形態による、ハイブリッド水処理システムの概略図である。
【００３３】
【図８ａ】本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有しない図４に示されるような多段直列水処理システムの概略プロセス図である。
【図８ｂ】本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有しない図４に示されるような多段直列水処理システムの概略プロセス図である。
【００３４】
【図９ａ】本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有する図４に示されるような多段直列水処理システムの概略プロセス図である。
【図９ｂ】本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有する図４に示されるような多段直列水処理システムの概略プロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、本発明の実施形態を図解する添付の図面を参照しながら以下により完全に記載される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載される図解された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるように提供される。類似の番号は、あらゆる場所で類似の要素を指す。プライム表記法は、使用される場合、代替の実施形態における類似の要素を示す。
【００３６】
添付の図面は、本発明の実施形態の様々な構成要素を図解するが、様々な実施形態による処理水生成システムのすべての構成要素（例えば、弁、ポンプ、通気孔、コネクタなど）は図解されていない。当業者であれば、追加の構成要素が様々な実施形態のために後述される構成要素を結合し、および／または本明細書に論述されるプロセスもしくはシステムを最適化するために必要とされ得ることを理解しているであろう。
【００３７】
概して上述されるように、本発明の実施形態は、原油および天然ガス生産施設で利用可能な、生成されたブラインから処理水をその場で生成するための、システムおよび方法に関する。本発明の様々な実施形態は、異なる温度でＧＯＳＰ施設内の利用可能な熱を使用して多段加熱を実施するシステムおよび方法を提供することによって、従来の熱脱塩システムおよびプロセスと関連付けられた問題に対処する。異なる温度でＧＯＳＰ内の利用可能な熱を使用することによって、有効エネルギー損失が最小限になり、その場で脱塩水を生成するプロセスに必要とされる外部エネルギー量は、既存の油およびガス生産施設で大幅に減少され得る。ある特定の実施形態によれば、対応する温度レベルにおけるエネルギー容量は、ＧＯＳＰ施設内の異なる最適化された作動方式につながる。
【００３８】
概して上述されるように、従来の脱塩システムでは、塩水または海水が最高温度の容器（すなわち、多段フラッシュ蒸留システムのような）に供給されるか、または異なる容器（多重蒸留システムのような）に並列に供給され、ブラインは、最低温度／圧力の容器またはチャンバから抽出される。少なくとも一実施形態によれば、多段直列構成が提供されており、これは、塩水が最低温度／圧力の容器に供給され、かつブラインが最高温度／圧力の容器から抽出されるため、従来の脱塩方式と大いに違いがある。
【００３９】
一実施形態によれば、多段直列構成は、３つの圧力レベルを含み、２つが周囲圧力未満であり、１つが周囲圧力である。いくつかの実施形態によれば、周囲圧力未満の３つの圧力レベルがあるが、一方で、他の実施形態では、周囲圧力を超える３つの圧力レベルがある。様々な実施形態の間の圧力レベルの多様性は、ＧＯＳＰ施設内で利用可能なエネルギー量およびこのエネルギーが利用可能である温度に基づいている。好ましい実施形態では、多段直列構成は、最高の利用可能な温度と最低の利用可能な温度との間の差が小さいとき、３つの代わりに２つの圧力レベルを含む。様々な実施形態によれば、圧力レベルは、３０（３０）ケルビン温度差ごとに提供される。少なくとも一実施形態では、最低圧力レベルは、０．０１〜０．２バールＡ（１〜２０ｋＰａ）であり、中間圧力レベルは、０．１〜０．５バールＡ（１０〜５０ｋＰａ）であり、最高圧力レベルは、０．４バールＡ（４０ｋＰａ）である。しかしながら、他の実施形態によれば、追加のエネルギー（すなわち、内部および外部の両方）およびより高いＧＯＳＰ作動圧力の存在は、前述の圧力帯を変更することができる。
【００４０】
ある特定の実施形態によれば、生成水および生成水の熱交換器の使用は、ＧＯＳＰ施設内のエネルギー利用率にも基づいている。エネルギー源として生成水を利用することは、外部エネルギー源の必要性を減少させる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、かなりの熱容量（すなわち、熱量）が、３０ケルビンより小さい温度差における特定の温度（すなわち、相変化の間）で利用可能である。これらの実施形態によれば、システムの構成は、各温度レベルに対し１つの処理段階を含み、有効エネルギー損失を最小限にする。
【００４２】
少なくとも１つの他の実施形態では、生成水がＧＯＳＰ施設内のエネルギー回収を最大にするために内部熱交換器を通って生成水を事前調整した後、並列に容器またはチャンバに供給される、多段並列構成が提供される。さらに、ブラインはまた、高圧容器または区画から抽出される。
【００４３】
ある特定の実施形態による方法およびシステムは、ブラインまたは雑排水からの熱または廃熱を使用する処理水生成に関心を持つ、あらゆる現場または工業施設とともに利用される。本明細書に記載される方法およびシステムはまた、海上プラットフォームにおいて処理された真水の現場生産等、いくつかの用途における海水脱塩に使用され得る。他の実施形態によれば、本明細書に論述される方法およびシステムは、あらゆる既存の廃水流により、混合物中の他の揮発性有機構成要素と比較して、水を大量に蒸発させることが基本的に可能である産業で使用される。この用途および供給水組成に応じて、発生した処理水の品質は、油溶性ガスまたは低い沸点の構成要素が供給混合物中に存在するとき特に影響を受ける。
【００４４】
様々な実施形態は、使用する方法、および可動部を有しない静止した設備を含むシステム、ならびにすべての塩水脱塩プロセス内の共通の設備であるポンプを提供し、したがって蒸気圧縮脱塩システムの可動部を維持するために必要とされる高い維持コストを削減する。
【００４５】
ほとんどの場合、従来の熱脱塩システムは、最高作動温度で単一エネルギー源を使用する。その一方、様々な実施形態によれば、異なる温度における異なるエネルギー源が使用され、システム内の全エネルギー消費を減少させ、したがって従来の熱脱塩システムを越えた有利な性能および信頼性を提供する。
【００４６】
従来の熱塩水脱塩技術は、これらの技術が海水を脱塩することに本質的に注目したために、供給水中に含有された溶解炭化水素を扱う問題を考慮することができていない。この点は、供給水が最大数体積パーセントの炭化水素を含有するため、炭化水素生成施設で生成された水処理の場合における問題になり得る。同様に、従来の熱脱塩システムは、供給水中に含有されたＣＯ２およびＨ２Ｓを扱う問題を考慮していない。この点は、供給水が溶解ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、および他の酸性ガスで汚染され得るため、炭化水素施設で生成された水処理の場合における問題になり得る。
【００４７】
従来の熱脱塩プロセスにおけるこのような供給水の加熱および減圧は、プロセスまたはシステムへの潜在的に有害な結果および悪影響を有する脱塩施設のいくつかの領域内に蓄積する遊離炭化水素ガスを発生させる。従来の熱脱塩システムおよびプロセスはまた、ＧＯＳＰ施設における環境および作業者に有毒かつ腐食性のある遊離ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、および他の酸性ガスを放出することを含む可能性がある。
【００４８】
様々な実施形態は、遊離炭化水素ガスを扱うことができる方法および統合されたシステムを提供する。遊離ガスの蓄積は、連続的な流体循環によって回避される。加えて、最低温度段階から最高温度段階までの多段蒸発は、各容器内の多量のガス状炭化水素の発生を制限し、初期の供給におけるガス状炭化水素の初期の炭化水素の体積含有量が最大４体積％である場合であっても、１．１体積％の濃度未満、すなわち、プロセスの各段階で燃焼性のより低い閾値未満のガス状炭化水素を保持する。さらに、ある特定の実施形態による方法およびシステムは、発生したガス状炭化水素がシステムから出る処理水流で凝縮され、それと混合されることを可能にし、有害ガス濃度の蓄積の危険性を排除する。
【００４９】
様々な実施形態はまた、供給水中に溶解された有毒かつ腐食性のあるガスを扱うことができる方法および統合されたシステムを提供する。炭化水素ガスと同様に、遊離ガスの蓄積は、連続的な流体循環によってシステム内で回避される。プロセスの工業用途に応じて、これらのガスは、既知の分離技術、例えば膜分離によってシステムから除去され得る。
【００５０】
様々な実施形態はまた、従来の熱脱塩システムに通常必要とされるような供給水を加熱する炉および燃焼器の必要性を排除する。したがって、これらの実施形態は、分類された炭化水素生成プラントの爆発性かつ可燃性環境に対する炭化水素生成産業の安全要件を考慮に入れる無炎熱脱塩システムを提供する。
【００５１】
ある特定の実施形態によれば、図４に示されるように、原油および天然ガス生産施設で利用可能な、生成されたブラインから処理水を生成するためのシステムが提供される。このシステムは、直列に組み合わされた複数の蒸発／凝縮段階を含む（以下、「多段直列構成（ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ−ｉｎ−ｓｅｒｉｅｓ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）」と称される）。
【００５２】
多段直列構成は、生成水の主流１００（脱塩目的のために必要とされる淡水または処理水よりもはるかに高い割合で生成される）が含まれ、図４に示されるように、加熱目的に使用される加熱流１０１と、処理水の発生に使用される生成された水流１０３とに分かれる。
【００５３】
生成された水流１０３は、システムのその初期圧力Ｐ０から低い作動圧力Ｐ１まで圧力膨張器１５０を使用して膨張される。様々な実施形態によると、システムおよび関連方法を論述するために使用される異なる圧力レベルは、さまざまな実施形態において、ＧＯＳＰからの高温レベルのエネルギーの使用を最大にするために、システム内で利用可能なエネルギー温度に基づいて決定される。代表的な作動パラメータが特定のＧＯＳＰ構成に対して後述される。しかしながら、当業者であれば、これらの値が１つの作動方式のみを表し、異なるＧＯＳＰに適用されるとき、この値が異なることを理解しているであろう。
【００５４】
脱塩に向かう生成された水流１０３は、加熱流１０１とやりとりする生成水の熱交換器１６０に入る前に、例えば、約０．１バールＡ（１０ｋＰａ）まで膨張される。圧力膨張器１５０から出る低圧流１０４は、例えば、約５０℃の飽和温度を有し、したがって、生成水の主流１００の初期温度、例えば５４℃で、熱交換器１６０に入る加熱流１０１によって加熱されて、スチーム生成を開始することができる。
【００５５】
図４にさらに示されるように、加熱流１０１は、熱交換器１６０内で冷却され、生成された水流１０２の中を使ってプロセスから外に搬送される。加熱流１０５は、熱交換器１６０の低温側から出て、水蒸気発生および液体／蒸気分離のために低圧容器１７０に入る。低圧容器１７０は、様々な実施形態に対して本明細書に論述されるように、より大きい容器内の、特徴ある容器、区画、またはチャンバであり得る。当業者であれば、低圧容器１７０が後述される機能を果たすことができるいくつかの従来のタイプの容器であり得ることを理解しているであろう。
【００５６】
低圧容器１７０内の生成水は、低圧容器１７０を離れる水蒸気流１２１を生成するために内部熱源およびＧＯＳＰ熱源を使用する異なる手段によって加熱され、凝縮器１６３によって冷却される。凝縮器１６３は、流れ１２２の生成水を凝縮し、次に、凝縮された生成水はポンプ１８２による圧縮後、処理水の収集ライン１２６の流れ１２３に搬送される。凝縮器１６３は、低圧容器１７０の外側またはそれの内側に物理的に配置され得る。凝縮器１６３の低温シンクは、空気、水、海水、または任意の利用可能な低温ヒートシンクを含み得る。
【００５７】
図４に示される熱交換器は、熱交換器１４３、１４４、１４５、および１４６を含む。様々な実施形態によれば、熱交換器１４３は、外部熱交換器であり、水を蒸発させ、かつスチームを発生するために、例えば、７５℃〜５３℃のＧＯＳＰ低温エネルギーをやりとりするために使用されるＧＯＳＰからの利用可能な熱は、熱交換器１４３の熱負荷を決定付け、したがってこのレベルでスチームの生成に影響を与える。実際には、このプロセスの低圧段階の飽和温度および圧力は、より詳細に後述されるように、その温度レベルでＧＯＳＰから利用可能なエネルギー量を計算することによって必要とされる量のスチームを発生させると決定されるだろう。熱交換器１４４、１４５、および１４６は、より詳細に後述されるように、低圧容器１７０内で水蒸気を発生させるために生成水を加熱する。
【００５８】
低温、低圧、液体生成水は、ブライン流１０６によって低圧容器１７０の底面から抽出され、中圧レベルまでブライン収集器ラインポンプ１８０によって圧縮された末に、流れ１０７内に入り、熱交換器１６１から出て、流れ１０８の中に入り、最後に中圧容器１７１に入る。
【００５９】
図４にさらに示されるように、熱交換器１６１は、内部熱交換器であり、生成水を加熱するためにブライン（より詳細に後述されるように、高圧容器１７２から出て、ブライン流１１２内に入る生成水）中で利用可能な熱を使用した末に、流れ１０８を通って中圧容器１７１へ侵入する。
【００６０】
様々な実施形態によれば、中圧は、約０．３５バールＡであり、飽和温度は、例えば、約７５℃である。中圧容器１７１内の生成水は、１つ以上の熱交換器、例えば熱交換器１４１および１４２によって加熱されて、水蒸気を発生させ、中圧容器１７１を離れて、流れ１１８の中に入る。
【００６１】
熱交換器１４１は、例えば、１０５℃〜７５℃のＧＯＳＰの中温エネルギーからエネルギーを取り出す外部熱交換器であり、中圧容器１７１内の生成水にそのエネルギーを提供して、スチームを発生させる。様々な実施形態によれば、中段の飽和温度および圧力は、この温度レベルでＧＯＳＰにおける利用可能なエネルギーに基づいて計算される。
【００６２】
様々な実施形態によれば、濃縮された生成水は、高圧まで圧縮されている流れ１０９によって中圧容器１７１を離れ、熱交換器１６２に入る。熱交換器１６２から出て、流れ１１１の中に入り、その後、高圧容器１７２に入る。高圧飽和温度および圧力はそれぞれ、例えば、１０２℃および１バールＡである。当業者であれば、「低い（ｌｏｗ）」、「中間（ｍｅｄｉｕｍ）」、および「高い（ｈｉｇｈ）」という概念が、低圧容器１７０、中圧容器１７１、および高圧容器１７２それぞれ、ならびにそれらの作動パラメータの様々な実施形態を説明するために使用されるとき、相対語であり、絶対語ではないことを理解するであろう。
【００６３】
熱交換器１４０は、濃縮された生成水を加熱し、より多くのスチームを発生させるために必要なエネルギーを提供するために使用され、スチームは高圧容器１７２を離れて、スチーム流１１６の中に入る。熱交換器１４０は、上記の温度、例えば１０５℃でＧＯＳＰ内の利用可能な廃熱またはエネルギーによって作動される。少なくとも一実施形態によれば、熱交換器１４０は、高圧容器１７２内で蒸気発生の状態にさせる唯一の熱交換器である。
【００６４】
様々な実施形態によれば、スチームが高圧容器１７２内で発生する限り、濃縮された生成水は、より濃縮されるようになり、今やブラインであると見なされる。ブライン溶液は、高圧容器１７２を離れ、高温および高圧でブライン流１１２の中に入り、内部発生したエネルギーをシステムに提供することができ、したがってエネルギーを節約し、外部エネルギー源の必要性を排除する。
【００６５】
ブライン流１１２は、熱交換器１６２の高温側に入り、中圧段階から高圧段階まで搬送された、濃縮された生成水を加熱する。ブライン流１１３は、熱交換器１６２を離れて、熱交換器１６１の高温側に入り、低圧段階から中圧段階まで搬送された、濃縮された生成水を加熱する。ブライン流１１４は、熱交換器１６１を離れて、低圧容器１７０内の熱交換器１４６に入り、生成水を加熱し、かつ一部のスチームを発生させるために熱を交換した末に、流れ１１５の中を使って、システムから外に搬送される。
【００６６】
図４にさらに示されるように、中圧で作動する中圧容器１７１内で発生したスチームは、流れ１１８を通って低圧容器１７０内の熱交換器１４４に搬送される。低圧容器１７０が低圧および低温で機能しているため、流れ１１８は、熱交換器１４４内で完全に凝縮し、より多くのスチームが低圧容器１７０内で発生することを可能にし、流れ１１９を通って処理水として出る。次に、流れ１１９は、所望の圧力までポンプ１８３によって圧縮され、次いで流れ１２０を通って処理水収集ライン１２６の流れ１２４に向かう。
【００６７】
発生したスチーム流１１６は、高圧容器１７２を離れて、中圧容器１７１内の熱交換器１４２に入る。中圧容器１７１の作動温度および圧力は、熱交換器１４２内で発生したスチーム流１１６の中の流れを凝縮させ、中圧容器１７１内のより多くのスチーム発生を可能にする。凝縮された処理水は、熱交換器１４２を離れ、流れ１１７の中に入り、少なくとも一実施形態によれば、流れ１１７ａを介して処理水収集ラインに向かって進む。
【００６８】
しかしながら、熱交換器１４２内で凝縮された処理水が依然として低圧容器１７０の温度より高い温度であるため、流れ１１７は、流れ１１７ｂによって低圧容器１７０内の熱交換器１４５に搬送されることができ、次いで流れ１１７ｃを通って処理水収集ライン１２６の流れ１２５まで送られることができる。
【００６９】
ある特定の実施形態によれば、この経路および熱交換器１４５の使用（または不使用）は、経済状態によって決定付けられる。少なくとも一実施形態によれば、熱交換器１４５は、その熱負荷が小さいことにより排除される。したがって、この実施形態では、利用可能な熱が後で脱塩容器（図示せず）内の原油に移されるとき、それを導入し、それを維持することは経済的に実行可能ではないため、浪費されない。
【００７０】
図４にさらに示されるように、ポンプ１８４は、処理水収集ライン１２６から処理水を収集し、それを圧縮し、および／または処理水流１２７を通って所望の圧力および用途、例えば油脱塩までそれを搬送する。ポンプ１８４は、処理水収集ライン１２６内の圧力が処理水の使用に必要とされる供給圧力より低いときに必要とされる。
【００７１】
様々な実施形態によれば、ポンプ１８２および１８３がシステム内に必要とされるかどうかの決定は、圧力レベルおよびポンプ１８４の有無に基づいている。例示的な目的のために、本明細書に論述される実施形態は、図４に示されるように、設備の体積を減少させ、かつ水圧縮を最小限にするために高圧段階における大気圧であることが留意されるべきである。システムのための好ましい構成は、凝縮された処理水を回収し、かつ必要とされる圧力までそれを圧縮するために１つのポンプ、例えばポンプ１８４を含み、したがって必要とされるポンプの数を最小限にする。
【００７２】
様々な実施形態によれば、システムアーキテクチャおよび構成ならびに連続的な段階の数は、エネルギー量およびこのエネルギーがＧＯＳＰ内で利用可能である温度に基づいている。いくつかの実施形態によれば、ガス圧縮器の排出から利用可能なエネルギーは、熱交換器１４０、１４１、および１４３に所望の温度レベルで所望の熱を供給するのに十分であり、特定の用途に所望の量の処理水を生成するために、必要とされる量のスチームを発生させることを可能にする。必要とされる外部熱エネルギー入力は、いくつかの実施形態の場合では、ゼロであり、必要とされる唯一の外部エネルギー入力は、システム内のポンプを駆動する電気エネルギーである。したがって、全電力消費は、例えば、０．２ｋＷｈ／ｍ３未満の生成された処理水である。
【００７３】
代替の実施形態では、異なるエネルギー源、例えば、熱、スチーム、圧力、または水力が現場で利用可能であるときか、または電気が提供されないとき、機械的圧縮（例えば、モータまたはタービン駆動ポンプ）を熱圧縮および／または排出器と置き換えることが可能である。そうすることにより、外部の電気エネルギー源の必要性なしにシステムを設計することが可能になり、したがって０．２ｋＷｈ／ｍ３の生成された処理水の電力消費を節約するが、これは、システムの設計を複雑にすることを犠牲にするだろう。
【００７４】
ＧＯＳＰ内の利用可能なエネルギーが熱交換器１４０を通る高圧段階における所望の量のスチームを生成するのに十分である実施形態では、１つの段階のみが次に必要であり、プロセスの作動は、あらゆる商業的に利用可能な脱塩技術より依然として安価である。
【００７５】
いくつかの実施形態によれば、熱交換器１６０は、ＧＯＳＰ内のエネルギーの利用率に応じて、プロセスに組み込まれてもよく、または組み込まれなくてもよい。例えば、ガス圧縮器の排出から利用可能なエネルギーが所望の処理水を生成するのに十分である場合、熱交換器１６０は必要とされない。しかしながら、エネルギーが所望の処理水を生成するのに不十分である場合、熱交換器１６０の使用は有益であり得る。少なくとも一実施形態によれば、蒸気圧縮サイクルは、所望の処理水を生成するために必要とされるエネルギーを補完するためにプロセスに組み込まれる。
【００７６】
可能な限り高くその温度を保持するために原油の熱エネルギーの使用を回避することが通常好ましく、これは、原油からのブラインの分離に役立つ。様々な実施形態によれば、システムおよびプロセスの利点のうちの１つは、比較的高温または少なくとも原油温度に等しい温度で処理水を提供することができることであり、これは、ＧＯＳＰで形成されることもある水と原油のエマルションの安定性を減少させるのに有益であり、したがってエマルション分離を容易にし、ＧＯＳＰ施設の分離および脱塩性能を向上させる。
【００７７】
しかしながら、いずれの場合でも、ＧＯＳＰからの回収可能なエネルギーが十分ではない場合、熱エネルギーの補完は、フレア、大部分のＧＯＳＰ内で容易に利用可能な構成要素、および／または燃焼、および／または再生可能エネルギー、および／または直接加熱のための電気エネルギー、および／またはヒートポンプ、および／または１つもしくはいくつかの容器に統合された、圧縮された蒸気脱塩ループによって容易に提供され得る。
【００７８】
いくつかの実施形態によれば、システムに供給される生成水は、ＧＯＳＰ内の異なる位置、水油分離器（ＷＯＳＥＰ）の上流、またはＷＯＳＥＰの下流から提供され得る。プラント内のより高い温度でブラインを取ることは、脱塩に必要とされるエネルギー量を低下させる。しかしながら、ＧＯＳＰの初期段階における部分的油／水の分離に起因して、概して、供給水中のより高い油含有量を示唆する。
【００７９】
様々な実施形態によれば、システムは、あらゆるブラインの前処理なしに、例えば、最大約４体積％など、油および油溶性ガスの低い割合でブラインを処理する。より詳細に後述されるように、システムの異なる段階における気化油は次に凝縮され、システムから外に送られ、処理水流と混合される。このシステムのための処理プロセスにおける油回収率は、約３５％であり、初期の油含有量およびシステム作動温度に基づいている。これは、回収された油が主要な油生成流に戻されるため、処理水が原油脱塩の目的のために脱水器または脱塩器内で再利用されるある特定の実施形態によれば、システムまたはプロセスのいくつかの用途で有利であり得る。得られた利点は、追加された炭化水素生成の観点からか、または本発明の様々な実施形態によるプロセスのエネルギーバランスへの正味の積極的な貢献の観点からのいずかを定量化され得る。
【００８０】
しかしながら、処理水が脱塩目的に意図されず、低いかまたはゼロの油含有量が必要とされる用途では、いくつかの実施形態によれば、従来の水／油分離技術を有するか、または段落［００５０］に上述されるような油蒸気およびスチームを分離するための膜を有するシステムを補完することが必要であろう、あるいは、システムに供給するためにＷＯＳＥＰからの生成水を使用することが最良であろう。
【００８１】
様々な実施形態によれば、システムの詳細な幾何学的構成は、炭化水素ガスが蓄積し得る高所を回避するように設計され得る。システムの安全かつ容易な作動のために、システム内の通気孔または脱ガスデバイスは、開始段階中または空気がシステムに浸透したときに使用される。
【００８２】
商業的に利用可能な通気孔または脱ガスデバイスは、非凝縮性（所望されないガス）を除去するためにシステム内の各容器で使用され、一定の水質出力を持つプロセスの安定した作動を提供することができる。しかしながら、周囲圧力未満で機能するとき、脱ガス方式は、システムから外に放出されたガスを追い出すためにそのガスを圧縮することを考慮すべきである。置換の技術はまた、システムまたは吸着および／もしくは吸収技術もしくは任意の好適な技術（すなわち、有機揮発物のためのモレキュラーシーブを使用する吸着等の気体流から外に非凝縮性ガスを除去し得るあらゆる商業的技術を含む好適な技術）から外に非凝縮性ガスを追い出すために使用され得る。
【００８３】
図５は、本発明の一実施形態による、図４に図解された多段直列構成のための統合された方式の概略図を示す。図５に示されるように、図４に示されるシステムは、区画に分割された容器に統合されることができ、塩水脱塩のための多段フラッシュまたは多重効果蒸留プロセスの市場で利用可能な設備を利用することができる。
【００８４】
図６は、本発明の一実施形態による、多段並列水処理システムの概略図を示す。図６に示されるように、生成水の主流１００は、４つの流れに分けられる。すなわち、加熱流１０１、生成された水流１０３、第１の並列の生成された水流１０３ａ、および第２の並列の生成された水流１０３ｂである。加熱流１０１、低圧流１０４、および生成水の熱交換器１６０の構成、ならびにその作動方式は変更されないため、図４に対して上述されるこれらの要素の説明は、これらの実施形態に対して同じである。
【００８５】
図４に対して同様に上述されるように、生成された水流１０３は、圧力膨張器１５０を用いて膨張される。低圧流１０４は、熱交換器１６０内で加熱され、加熱流１０５内から出て、これはその後、低圧容器１７０に入る。熱交換器１６０の高温側では、加熱流１０１は冷却され、生成された水流１０２を使ってシステムから出る。
【００８６】
いくつかの実施形態によれば、エネルギーは、熱交換器１４３、１４４、１４６を介して、また、いくつかの実施形態では、補助的熱交換器１４５を介して、低圧容器１７０内の流体に移される。熱交換器１４３は、その高温側にＧＯＳＰ低温エネルギーで機能する外部熱交換器である。
【００８７】
低圧容器１７０に提供される熱は、水蒸気流１２１を使って低圧容器１７０から出る水蒸気流の蒸発が、空気、水、または海水によって作動される凝縮器１６３に搬送されることを可能にする。様々な実施形態によれば、凝縮器１６３は、低圧容器１７０の内側または外側のいずれかに配置される。
【００８８】
凝縮器１６３から出る凝縮流は、処理水と呼ばれ、ポンプ１８２によって圧縮され、次いで処理水収集ライン１２６の流れ１２３に搬送される。
【００８９】
図６に示されるように、生成水の濃縮溶液は、ブライン収集器ラインポンプ１８０を用いて、ブライン流１０６を使って低圧容器１７０から抽出される。
【００９０】
第１の並列の生成された水流１０３ａは、膨張デバイス１５１内で中圧値に膨張され、流れ１０７を通って熱交換器１６１まで搬送され、加熱された末に、流れ１０８を通って中圧容器１７１に入る。
【００９１】
中圧容器１７１は、熱交換器１４１および１４２によって加熱される。熱交換器１４１は、ＧＯＳＰエネルギーからその負荷を得る外部熱交換器である。中圧容器１７１内で生成水を加熱すると、水蒸気を発生し、流れ１１８を通って中圧容器１７１を離れる。
【００９２】
流れ１１８は、低圧容器１７０の内部の熱交換器１４４に搬送され、温度および圧力状態により、それが凝縮され、低圧容器１７０内でスチーム発生のためのエネルギーを提供する。流れ１１８は、流れ１１９を通って熱交換器１４４から出て、所望の圧力までポンプ１８３によって圧縮され、次いで流れ１２０を通って処理水収集ライン１２６の流れ１２４に向かう。
【００９３】
第２の並列の生成された水流１０３ｂは、高圧値まで膨張デバイス１５２内で膨張され、流れ１１０を通って熱交換器１６２の中に搬送され、加熱され、流れ１１１を通って容器の高圧容器１７２に入る。
【００９４】
高圧容器１７２は、ＧＯＳＰからの高温熱負荷によって作動される熱交換器１４０によって加熱される。高圧容器１７２内で発生したスチームは、発生したスチーム流１１６によって高圧容器１７２から外に搬送されて、中圧容器１７１内の熱交換器１４２に供給され、それは凝縮し、中圧容器１７１内でより多くのスチームを蒸発させるためのエネルギーを提供する。
【００９５】
発生したスチーム流１１６は、流れ１１７を通って熱交換器１４２から出て、それは、追加の冷却のために、流れ１１７ａを介して処理水収集ライン、または流れ１１７ｂを介して低圧容器１７０内の熱交換器１４５のいずれかに搬送され、その後、流れ１１７ｃを介して処理水収集ラインに搬送され得る。
【００９６】
高圧および高温ブラインは、ブライン流１１２を通って高圧容器１７２を出て、熱交換器１６２の高温側に供給され、それは冷却され、ブライン流１１３を介して出て、流れ１０９を介して中圧容器１７１から出てポンプ１８１によって圧縮される中圧ブライン流に加わる。
【００９７】
ブライン流１１３とポンプ１８１から出る流れ１２８との合流は、ブライン流１１４を生成し、熱交換器１６１の高温側に入り、次いで追加の冷却のために低圧容器１７０内の熱交換器１４６に搬送され、このようにしてより多くの熱を提供して、低圧容器１７０でスチームを発生させる。流れ１２９を介して容器から出るブラインは、低圧容器１７０から出るブライン流１０６に合流した末に、合流したブライン流１３０はブライン収集器ラインポンプ１８０において所望のブライン収集器圧力まで圧縮され、かつ流れ１３１を介してシステムから出る。
【００９８】
代替の実施形態によれば、熱交換器１６０は、多段直列および多段並列構成で、「ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）」構成をもたらす設備および結合を節約するために熱交換器１４６と合流され得る。図７は、本発明の一実施形態による、係るハイブリッド水処理システムの概略図を示す。熱交換器１６０は常に必要とされないが、「ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）」構成は、熱交換器１６０の負荷がプロセスで必要とされるとき、いくつかの用途で作動上の利点を有することができる。「ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）」構成の選択肢は、それと関連付けられるすべての結合および保守で熱交換器を節約する。
【００９９】
図７は、低圧流１０４が加熱流１０５に結合され、かつ低圧容器１７０に直接的に入ることをさらに示す。一方、加熱流１０１の中のより高い圧力の生成水は、ブライン流１１４からの流体流動と合流されて、生成された水流１０２を通って熱交換器１４６に入り、流れ１１５を使ってシステムを出る。
【０１００】
様々な実施形態によれば、例えば加熱流１０１の中の生成水の入口流と、例えばブライン流１１４の中の流体流動との間の圧力差に基づいて、例えば膨張もしくは圧縮調整器または注入器の等の圧力調整器が、生成された水流１０２を通って熱交換器１４６に入る前に２つの流れを混合するために使用される。
【０１０１】
他の「ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）」構成は、ＧＯＳＰ施設内に所望の処理水を発生させるために必要とされる外部エネルギーを最小限にするために、異なる圧力および温度で作動している蒸発および凝縮段階を組み込む本発明の様々な実施形態に従って企図される。
【０１０２】
図８ａ、８ｂ、９ａ、および９ｂは、本発明の様々な実施形態による、図４に示されるような多段直列水処理システムの変形を示す。具体的には、図８ａおよび８ｂは、本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有しない図４に示されるような多段直列水処理システムの略プロセス図であり、一方、図９ａおよび９ｂは、本発明の一実施形態による、炭化水素内容物を有する図４に示されるような多段直列水処理システムの略プロセス図である。
【０１０３】
図８ａ、８ｂ、９ａ、および９ｂは、様々な実施形態による、プロセスを単純化した方式のためのＡｓｐｅｎ  ｐｌｕｓ（商標）環境におけるシミュレーションワークベンチを用いて図解され、熱交換器は、数字をより良く理解し、かつ作動中にシステム内で起こっていることを視覚化するために明示的（分解図）であった。図８ａ、８ｂ、９ａ、および９ｂは、すべての構成要素はＡｓｐｅｎ  ｐｌｕｓ（商標）プロセスシミュレーションソフトウェアパッケージを用いて熱力学的にシミュレーションされることができ、各熱交換器で生じる熱負荷が各段階ですべての必要とされる熱負荷の計算を可能にし、続いて、必要とされるエネルギーがＧＯＳＰにおいてその場で利用可能であるか否かを確認することを示す。例えば、少なくとも一実施形態によれば、ＧＯＳＰ内のガス圧縮器は、すべての熱交換器の負荷に対処し、かつＧＯＳＰ施設で存在する脱塩器容器の特定の用途のために、目標とされた量の処理水、例えば４．８ｋｇ／秒を生成するのに十分である。
【０１０４】
本発明は、開示される要素を適切に含み、それらから構成され、またはそれらから、基本的に、要素から構成されていてもよく、開示されない要素がない場合には実践されてもよい。例えば、それは、ある特定のステップが単一のステップに組み合わせられ得ることが当業者によって認識され得る。
【０１０５】
特に定義されない限り、使用されるすべての技術的かつ科学的用語は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
【０１０６】
単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特に文脈が明確に指示しない限り、複数の指示物を含む。
【０１０７】
本明細書および添付の特許請求の範囲内に使用されるとき、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｈａｓ」、および「ｉｎｃｌｕｄｅ」、ならびにこれらのすべての文法的変異は各々、追加の要素またはステップを排除しない開放型の非限定的な意味を有することが意図される。
【０１０８】
「Ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ」は、続いて記載される事象または状況が生じ得るか、または生じ得ないことを意味する。この説明は、事象または状況が生じる例、およびそれが生じない例を含む。
【０１０９】
約１つの特定の値から、および／またはおよそ別の特定の値までの範囲が本明細書に表され得る。このような範囲が表されるとき、前記範囲内のすべての組み合わせとともに、別の実施形態が１つの特定の値から、および／または他の特定の値までであることが理解されるべきである。
【０１１０】
本発明は詳細に記載されたが、本発明の原理および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、および変形がこれに関してなされ得ることを理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの適切な法的等価物によって決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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