(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素／水混合物中の乳化炭化水素と遊離炭化水素を独立した方法によって分離するように構成される船舶のビルジに適用するための物理化学的に乳化された炭化水素／水セパレーターであって、炭化水素／水混合物中の遊離炭化水素を分離するための合体プレートを具有する重力分離ユニットおよび乳化炭化水素を分離するための限外濾過膜を具有する限外濾過分離ユニットを含むと共に、次の構成要素を具備する乳化炭化水素／水セパレーター：
重力分離ユニット内に配置される各々の対応するタンクのパイプを介するエントランスにおける炭化水素／水混合物用の吸引ポンプ、重力分離ユニット内へ流入して該重力分離ユニットから送給された後で限外濾過分離ユニットを通過する遊離炭化水素を含まない水用のプロペラポンプ、重力分離ユニットにおいて分離される遊離炭化水素用貯蔵タンクへ連絡するパイプもしくは共通コレクターへ該遊離炭化水素を輸送するためのプロペラポンプ、重力分離ユニットの合体プレートの上部に蓄積される位相デテクター、関連するポンプの機能を自動的に制御するスイッチボード、並びに位相デテクターから送信される信号および該セパレーター内に配置された炭化水素用アナライザーから送信される信号に従って浄水の流入を可能にする弁。
【請求項２】
下記の構成要素を具備する請求項１記載の乳化炭化水素／水セパレーター：重力分離ユニットと限外濾過分離ユニットとの間およびポンプの間に配置されるブランチまたはパイプ、及び遊離炭化水素を含有しない水混合物が保有する固体状粒子を捕獲するためのフィルターであって、ポンプ圧を最終的にはなくす圧力調節弁を出口に具有し、さらに、自動弁を介して逆洗浄用ブランチへ連絡すると共に他の自動弁を介して排出用ブランチへ連絡するフィルター。
【請求項３】
側部に流量計と自動弁が配置される限外濾過分離ユニットが、該限外濾過分離ユニットの膜の通過において得られる浄水用の出口ブランチを具有し、該浄水が、各々の貯蔵タンク内へ該浄水を捕集するための対応する出口コレクターへ該自動弁を通して送給され、排出水のサンプリング用流通管内の連続的な分析が該出口コレクターにおいておこなわれ、該ブランチ内に第一の弁が第二の弁と連絡して配置され、該第二の弁は該第一の弁が開放するときには閉鎖し、該第一の弁が閉鎖するときには開放し、この最後の場合には、炭化水素／水混合物用タンク型レシーバーへの水の再循環がおこなわれる請求項１記載の乳化炭化水素／水セパレーター。
【請求項４】
限外濾過分離ユニットの出口ブランチ内において、該限外濾過分離ユニットの膜の逆洗浄用浄水を取り込むために、自動弁の転換が予定されている請求項１から３いずれかに記載の乳化炭化水素／水セパレーター。
【請求項５】
限外濾過分離ユニットで得られる乳化炭化水素が、自動弁と流量計が配置されるブランチを経由して共通コレクターへの排出パイプへ達する請求項１から４いずれかに記載の乳化炭化水素／水セパレーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本願明細書の記載内容から明らかなように、物理的および化学的に乳化された炭化水素／水セパレーター（separator）に関する。該セパレーターは、２つの分離技術（即ち、合体プレート（coalescent plate）を通過させる重力による分離法および向流（counter-flow）によって自己洗浄可能な限外濾過膜を通過させる分離法）の併用に基づき、水中へ乳化された炭化水素を分離することによって、水流からの遊離炭化水素（free hydrocarbon）と乳化炭化水素の分離を可能にするように構成される。
【０００２】
該セパレーターは自動的であって、電気的に操作され、自己のソールプレート（sole plate）内で自立する。該セパレーターは、炭化水素または鉱物油と水の混合物の分離が必要となる実際的な環境と全ての分野における大部分の産業において適用できるものであるが、好ましい適用分野は船舶のビルジ（ship bilge）である。
【０００３】
【従来の技術】
炭化水素／水混合物中のエマルションの分離が必要な場合に最も一般的に利用されている分離法は、酸性および／または塩基性の成分の添加によってエマルションを破壊させるｐＨ調整に基づくものである。この方法によれば、水からの炭化水素の分離が可能となる。
【０００４】
この方法に付随する問題は使用する試薬の測定である。何故ならば、これらの試薬の各成分の量は分離されるべき試料のｐＨと成分に関係するために、高価な調整システムと維持システムが必要となるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、二種の分離技術（即ち、水からの炭化水素の重力分離法および膜中での限外濾過法）の併用に基づくエマルションセパレーターを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、特許請求の範囲に記載の構成を有するセパレーターによって解決された。
【０００７】
【発明の実施の形態】
第一段階においては、合体プレート状セパレーターを使用する重力分離法によって、濃度が１５ｐｐｍよりも低くなるように全ての水不含炭化水素を除去する。第二段階においては、乳化炭化水素の分離を膜中でおこなう。これらの分離法は、ｐＨ調整によるエマルションの破壊と試薬の使用を必要とせずにおこなわれる。
【０００８】
基本的には、セパレーターは炭化水素／水の重力分離ユニットを具備しており、該重力分離ユニットはファセット・Ｍパック・合体プレート・パック（Facet Ｍpack  Coalescent Plates Pack）を具有する。このユニットは、ポンプの位置決めと水からの遊離炭化水素の分離によって、処理されるべき炭化水素／水混合物を受容する。セパレーターは、膜を通す限外濾過による第二の分離ユニットも具備する。第二分離ユニットは、重力分離ユニットから遊離炭化水素を含まない状態で送給される水を受容し、これによって乳化炭化水素が分離される。
【０００９】
これらの二種の分離ユニットの外に、セパレーターは、セパレーターの全ての構成要素および／または装置の操作を制御するコントロールパネル（control panel）、水と乳化炭化水素との混合物を自己濾過ユニットを通して再循環させるためのポンプ、および重力分離ユニット内で分離された炭化水素を遊離炭化水素捕集タンクの対応するデポシット（deposit）へ送給するポンプを具備する。
【００１０】
同様に、セパレーターは、重力分離ユニットの上部において蓄積する炭化水素の量を測定する位相デテクターを具備しているので、コントロールパネルの作動により、水混合物の吸引ポンプを停止させることができ、また、炭化水素の蓄積量に応じてこの重力分離ユニットの入り口も停止させることができる。この場合、炭化水素用ポンプが作動を開始すると同時に弁を開放させるので、浄水が導入され、分離された炭化水素は捕集貯蔵デポジットへ押しやられる。
【００１１】
また、セパレーターは複数の弁、フィルターおよびその他の構成要素（例えば、流量計、圧力および温度のトランスミッター（transmitter）、排水手段、樋管、分離物捕集装置、および限外濾過分離ユニットに対応する膜の向流洗浄を可能にする装置等）も具備する。この場合の洗浄は、膜再生用の清水を用いておこなわれる。
【００１２】
セパレーターは自動的に作動し、コントロールパネルによって制御される。該コントロールパネルは、セパレーターに付属する炭化水素用センサーもしくは検出器および／または炭化水素用アナライザーによって受信される信号に応じて、電気ポンプの作動並びに弁の開放／閉鎖を確認する。
【００１３】
上記のセパレーターは、炭化水素含有量が現在の規制によって定められている値よりも低い精製水を排出させることを含む用途および分離される炭化水素を再使用することを含む用途において有効である。
【００１４】
以下の説明の補足手段および本発明の特徴をよりよく理解するための手段として、本願明細書には図面が添付される。添付される図１は、本発明の目的に従って製造されたエマルションセパレーターに対応する回路の配置を模式的に示す。
【００１５】
上記の説明から理解されるように、エマルションセパレーターは二種の分離技術、即ち、重力法と限外濾過法を併用することに基づくものである。
【００１６】
炭化水素／水混合物用受容タンク（２）内に配置された重力分離ユニット（１）は、パイプ（３）を介して重力分離ユニット（１）を補うファセット・Ｍパック・合体プレート・パックを具有しており、該パックは炭化水素／水混合物をポンプ（４）によって吸引する。
【００１７】
限外濾過分離ユニット（５）は膜（６）を具有しているので、この限外濾過分離ユニット（５）はポンプ（７）によって送給される水混合物を処理する。この水は、重力分離ユニット（１）によって炭化水素が予め分離されているので、炭化水素を含んでいない。
【００１８】
セパレーターは、前述の全ての構成要素と装置を制御するコントロールパネルを具備すると共に、炭化水素を含有しないブランチ（１０）に配置された炭化水素用メーター（９）を具備する。
【００１９】
重力分離ユニット（１）で得られる遊離炭化水素および限外濾過分離ユニット（５）で得られる乳化炭化水素は、同じセパレーターに付属する共通コレクター（common collector）内へ流入する。
【００２０】
これらの主要な構成要素および本願明細書に記載されるその他の構成要素によれば、セパレーターは以下に説明するようにして操作される。
【００２１】
処理されるべき炭化水素／水混合物はポンプ（４）によって吸引され、次いで重力分離ユニット（１）の支持具（bearer）である吸引パイプ（３）を通して受容タンク（２）内へ導入される。水と炭化水素のこの混合物は該重力分離ユニット（１）を補うファセット・Ｍパック・合体プレート・パックを通過するので、これらの合体プレート内に発生する層流に起因して、該プレート内において水を含まない炭化水素の分離がおこなわれ、該炭化水素は軽量なために上部（１２）に蓄積される。該上部においては位相デテクター（１３）が配置されており、これによって該上部内に蓄積する炭化水素の量が評価される。
【００２２】
遊離炭化水素の蓄積量が最大の設定値を越えると、コントロールパネル（８）へ信号が送信され、次の操作がおこなわれる。
（i）ポンプ（４）が停止し、炭化水素／水混合物の受容タンク（２）内への流入が停止する。
（ii）ポンプ（１４）（以下、「炭化水素ポンプ」という）の操作により、重力分離ユニット（１）を通して分離された遊離炭化水素が、炭化水素用のコレクターもしくはタンク内へ直接通じる共通の排出パイプ（１１）へ排出されるか、または浄水の入り口自動弁が開放し、これによって、該浄水は、排出パイプ（１１）の端部に配置された炭化水素蓄積コレクタータンクへの排出接続管を通して炭化水素を押出す。
【００２３】
重力分離ユニットから炭化水素が放出されると、位相デテクター（１３）が水の存在を検知して信号をコントロールパネル（８）へ送信する。これによって炭化水素ポンプ（１４）が停止されるか、または浄水の入り口の自動弁が閉鎖され、同時に、吸引ポンプ（４）が再始動してセパレーターを標準的な操作状態へ復帰させる。
【００２４】
このようにして、遊離炭化水素を含まない水はポンプ（４）を通過した後、インペラポンプ（７）を経由して限外濾過分離ユニット（５）内へ送給される。この場合、次のような特徴がある。両方のポンプ（４，７）の間には、ブランチ（branch）（１６）を有する固体粒子捕獲用フィルター（１５）が配置され、該ブランチにおいては、ディスチャージ（discharge）（１７）への自動弁が挿入され、また、フィルター（１５）へ連結された第二のブランチ（１８）が配置され、該フィルターの洗浄と逆洗浄（counter cleaning）がおこなわれる。該ブランチ（１８）は、浄水導入ライン（２５）へ連結された弁（２４）を通して配置される。この導入ラインには、突設されたフィルター（２６）と自動弁（２７）が配置される。
【００２５】
フィルター（１５）の出口、特に該導入ラインもしくはブランチにおいては、ポンプ（４、７）の間に圧力調節弁（２９）を有するブランチ（２８）が配置される。該圧力調節弁は、圧力が許容される最大値まで増加すると自動的に開放し、ポンプ（４）の吸引力は緩和される。
【００２６】
重力分離ユニットに対応するタンク（２）から送給される遊離炭化水素を含有しない水の混合物は、限外濾過分離ユニット（５）に付属する膜を通してポンプ（７）によって推進力を付与される。このため、このユニットにおいては、５ナノメーターよりも大きな全ての炭化水素粒子が膜（６）に保持されて蓄積する。これらの膜を通過する水は炭化水素を含有しておらず、流量計（３０）と自動弁（３１）を経由した後、対応するブランチ（１９）の端部に配置された出口コレクターへ送給される。この理由により、ブランチ（１０）は、炭化水素を含有しない水の出口コレクターとみなすことができ、サンプリング流通管内の排出水を連続的に分析するためのサンプルプローブ（sample probe）を提供する。炭化水素メーターで測定される炭化水素の量が基準値よりも低いか、または基準値と等しくなると、該メーター（９）は信号をコントロールパネルへ送信し、これによって浄水排出自動弁（３２）が開放すると共に、流入タンクへの再循環自動弁（３３）が閉鎖する。しかしながら、測定される水中の炭化水素の量が基準値よりも高くなると、該メーターは信号をスイッチボードへ送信し、これによって浄水排出自動弁（３２）が閉鎖すると共に、流入タンクへの再循環自動弁（３３）が開放する。
【００２７】
限外濾過分離ユニット（５）を通過して流量計（９）によって測定される排出水の一定量（リットル）または限外濾過膜（５）の一定の作動時間数（時）あるいは炭化水素の濃縮が必要なときのいずれの場合にも、限外濾過分離ユニット（５）は膜中に保持される濃縮物を排出する。
【００２８】
このためには、コントロールパネル（８）は自動弁（３１）を閉鎖して自動弁（３４）を開放し、これによってこの濃縮物は予め流量計（３５）を通過した後、炭化水素貯蔵コレクターに対応する共通パイプへ排出される。
【００２９】
洗浄が必要な場合には、限外濾過分離ユニット（５）の逆洗浄をおこなう。このためには、浄水導入自動弁（３６）を開放し、弁（３１、３７、３４）を閉鎖し、吸引ポンプ（４）を停止させ、自動弁（３８）を開放させる。この場合、逆洗浄後の水は、主要誘導管（４０）のブランチとして配置された排出コレクター（３９）へその重力に起因して排出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の目的に従って製造されたエマルションセパレーターに対応する回路配置の模式図である。
【符号の説明】
１…重力分離ユニット
２…受容タンク
３…吸引パイプ
４…ポンプ
５…限外濾過分離ユニット
６…膜
７…ポンプ
８…コントロールパネル
９…炭化水素用メーター
１０…ブランチ
１１…排出パイプ
１３…位相デテクター
１４…ポンプ
１５…固体粒子捕獲用フィルター
１６…ブランチ
１７…ディスチャージ
１８…ブランチ
１９…ブランチ
２５…浄水導入ライン
２６…フィルター
２７…自動弁
２８…ブランチ
２９…圧力調節弁
３０…流量計
３１…自動弁
３２…浄水排出自動弁
３３…再循環自動弁
３４…自動弁
３５…流量計
３６…浄水導入自動弁
３８…自動弁
３９…排出コレクター
４０…主要誘導管
【図１】
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