BR112014030008B1

BR112014030008B1 - METHODS OF SEPARATING WATER FROM A MIXTURE OF WATER AND OIL

Info

Publication number: BR112014030008B1
Application number: BR112014030008-9A
Authority: BR
Inventors: Gary W. Sams; Harry G. Wallace; Davis L. Taggart; David R. Manen; David A. Trevas
Original assignee: Cameron Technologies Limited
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2025-02-18

Abstract

MÉTODO DE SEPARAÇÃO DE ÁGUA A PARTIR DE UMA MISTURA DE ÁGUA E ÓLEO A presente invenção refere-se ao aparelho e método para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo incluem pelo menos dois vasos separadores alongados (64, 66) orientados em um declive e conectados um ao outro de modo que um fluido predominante de óleo fluindo ascendentemente passe a partir do primeiro vaso separador (64) até o segundo vaso separador (66) onde ainda a separação eletrostática de água a partir do fluido predominante de óleo ocorre. Cada vaso possui um eletrodo (60) na sua extremidade superior preferivelmente conectado a uma diferente fonte de tensão. A entrada de cada vaso está localizada em relação ao eletrodo (60) para fornecer um vaso de fluxo ascendente ou descendente. Adicionalmente, o primeiro vaso (64) pode estar em uma elevação diferente do segundo vaso. Um vaso adicional pode estar incluso com saída a partir do primeiro vaso evitando o vaso adicional, o segundo vaso ou ambos. Os defletores (134) podem ser adicionados na parte de coleta de água (138) de cada vaso para reduzir turbulência e distância de decantação.The present invention relates to an apparatus and method for separating water from a water and oil mixture comprising at least two elongated separator vessels (64, 66) oriented on a slope and connected to each other so that an upwardly flowing oil-predominant fluid passes from the first separator vessel (64) to the second separator vessel (66) where further electrostatic separation of water from the oil-predominant fluid occurs. Each vessel has an electrode (60) at its upper end preferably connected to a different voltage source. The inlet of each vessel is located relative to the electrode (60) to provide an upward or downward flow vessel. Additionally, the first vessel (64) may be at a different elevation than the second vessel. An additional vessel may be included with an outlet from the first vessel bypassing the additional vessel, the second vessel, or both. Baffles (134) may be added to the water collection portion (138) of each vessel to reduce turbulence and settling distance.

Description

[001] CAMPO DA INVENÇÃO[001] FIELD OF THE INVENTION

[002] Esta invenção no campo da coalescência eletrostática de componentes imiscíveis de uma mistura e está particularmente relacionada à separada de água de uma mistura de água e óleo.[002] This invention is in the field of electrostatic coalescence of immiscible components of a mixture and is particularly related to the separation of water from a mixture of water and oil.

[003] ANTECEDENTES DA INVENÇÃO[003] BACKGROUND OF THE INVENTION

[004] Uma das fontes de energia mais úteis do mundo é o óleo bruto derivado de formações subterrâneas. Quando o óleo bruto chega na superfície da terra ele está tipicamente na forma de uma mistura de água e óleo. Isto é, o óleo bruto invariavelmente tem água associada que deve ser separada antes do componente de óleo poder ser eficientemente refinado em produtos aceitáveis comercialmente úteis.[004] One of the world's most useful energy sources is crude oil derived from underground formations. When crude oil reaches the earth's surface it is typically in the form of a mixture of water and oil. That is, crude oil invariably has associated water that must be separated before the oil component can be efficiently refined into useful commercially acceptable products.

[005] Uma técnica comum para melhorar a eficiência da separação de óleo/água é pelo uso da coalescência - esta é uma técnica de unir gotas de água menores em maiores que estão mais prontamente separadas da mistura. Conforme o tamanho da gota de água aumenta, a dinâmica da separação gravitacional melhora. Um método para aumentar a coalescência de gotas de água é submeter à mistura a um campo elétrico. O óleo, sendo um fluido não polar, age como uma dielétrica e gotas de água, sendo polar, quando submetido a um campo elétrico são coalescentes. A coalescência é geralmente praticada estabelecendo um campo elétrico entre os eletrodos e passando uma mistura de óleo em água através do campo elétrico. Visto que a água é levemente polar, as gotas de água se tornaram polarizadas pelo campo elétrico. As gotas polarizadas são atraídas entre si e movem e coalescem entre si. Gotas maiores tendem a gravitar para baixo dentro da mistura e o óleo, tendo partes da água removida dele, tendem a gravitar para cima dentro da mistura.[005] A common technique for improving the efficiency of oil/water separation is by the use of coalescence - this is a technique of coalescing smaller water droplets into larger ones that are more readily separated from the mixture. As the size of the water droplet increases, the dynamics of gravitational separation improve. One method of increasing the coalescence of water droplets is to subject the mixture to an electric field. Oil, being a non-polar fluid, acts as a dielectric and water droplets, being polar, when subjected to an electric field coalesce. Coalescence is usually carried out by establishing an electric field between electrodes and passing an oil-water mixture through the electric field. Since water is slightly polar, the water droplets become polarized by the electric field. The polarized droplets are attracted to each other and move and coalesce with each other. Larger droplets tend to gravitate downwards within the mixture and oil, having some of the water removed from it, tends to gravitate upwards within the mixture.

[006] Muito trabalho foi feito na área da coalescência eletrostática de uma mistura para aumentar a separação dos componentes de óleo e água. A informação de base referente à matéria inventiva contida neste documento pode ser obtida a partir das seguintes patentes norte-americanas: [006] Much work has been done in the area of electrostatic coalescence of a mixture to enhance the separation of oil and water components. Background information concerning the inventive subject matter contained in this document can be obtained from the following U.S. patents:

BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

[007] Essa invenção fornece um método e um aparelho para separar água a partir de uma mistura de água e óleo. A invenção é particularmente útil para separar água de óleo bruto. Muito da energia consumida na terra hoje é derivada de óleo bruto que é encontrado em depósitos subterrâneos e trazido para a superfície da terra por poços. Quando o óleo bruto alcança a superfície da terra ele inevitavelmente está na forma de uma mistura de óleo e água. Ou seja, óleo bruto é geralmente encontrado associado à água. Para transportar, refinar e fazer uso do óleo bruto de maneira bem sucedida e econômica, um dos primeiros requisitos após o óleo bruto ser trazido para a superfície da terra é separá-lo e eliminá-lo apropriadamente do conteúdo de água. Métodos e vários sistemas para realizar isso são ilustrados e descritos aqui.[007] This invention provides a method and apparatus for separating water from a mixture of water and oil. The invention is particularly useful for separating water from crude oil. Much of the energy consumed on earth today is derived from crude oil that is found in underground deposits and brought to the earth's surface by wells. When crude oil reaches the earth's surface it is inevitably in the form of a mixture of oil and water. That is, crude oil is generally found associated with water. In order to transport, refine and make use of crude oil successfully and economically, one of the first requirements after the crude oil is brought to the earth's surface is to separate it and properly rid it of its water content. Methods and various systems for accomplishing this are illustrated and described herein.

[008] Uma modalidade dessa invenção inclui um vaso de entrada alongado tendo uma extremidade de saída inferior e uma extremidade de entrada superior. O vaso de entrada alongado por normalmente estar na forma de um tubo, cujo diâmetro será determinado pela quantidade de óleo bruto a ser processada. Enquanto o tubo é um exemplo de um vaso alongado facilmente disponível, o corte transversal do vaso alongado por ser quadrado, retangular ou outro formato, mas para todos os fins práticos o tubo funciona completamente satisfatório e é facilmente disponível e barato.[008] One embodiment of this invention includes an elongated inlet vessel having a lower outlet end and an upper inlet end. The elongated inlet vessel may typically be in the form of a tube, the diameter of which will be determined by the quantity of crude oil to be processed. While the tube is an example of a readily available elongated vessel, the cross-section of the elongated vessel may be square, rectangular or other in shape, but for all practical purposes the tube functions completely satisfactorily and is readily available and inexpensive.

[009] Um segundo elemento construindo o aparelho dessa invenção é um vaso que possui uma saída de óleo superior, uma saída de água inferior e uma passagem de entrada intermediária. Tal como o vaso de entrada, o vaso de separação pode, por exemplo, ser uma extensão do tubo tendo um corte transversal circular e o diâmetro do vaso de separação pode normalmente ser o mesmo ou substancialmente o mesmo diâmetro do vaso de entrada. O vaso de separação normalmente é alongado em relação ao diâmetro e pode normalmente ser aproximadamente o mesmo em comprimento que o vaso de entrada.[009] A second element constructing the apparatus of this invention is a vessel having an upper oil outlet, a lower water outlet and an intermediate inlet passage. Like the inlet vessel, the separation vessel may, for example, be an extension of the tube having a circular cross-section and the diameter of the separation vessel may typically be the same or substantially the same diameter as the inlet vessel. The separation vessel is typically elongated in diameter and may typically be approximately the same in length as the inlet vessel.

[0010] Pelo menos um eletrodo está posicionado com o vaso de entrada pelo qual uma mistura fluindo por ele está sujeita a um campo elétrico. O eletrodo pode estar, como um exemplo, na forma de uma bobina condutora que recebe a tensão aplicada através de um isolante na parede do vaso de entrada. A tensão pode ser aplicada entre o eletrodo e o próprio vaso de en-trada quando o vaso de entrada é um condutor metálico. O eletrodo pode estar isolado ou em aplicações apropriadas podem estar desencapado, ou seja, está em contato elétrico com a mistura líquida fluindo pela entrada.[0010] At least one electrode is positioned with the inlet vessel through which a mixture flowing therethrough is subjected to an electric field. The electrode may be, as an example, in the form of a conducting coil that receives the voltage applied through an insulator in the wall of the inlet vessel. The voltage may be applied between the electrode and the inlet vessel itself when the inlet vessel is a metallic conductor. The electrode may be insulated or in appropriate applications may be bare, i.e., it is in electrical contact with the liquid mixture flowing through the inlet.

[0011] O separador funciona fornecendo caminhos de fluxo de líquido curtos. Uma mistura, após estar sujeita a um campo elétrico dentro de um vaso de entrada, é imediatamente passada para um vaso de separação onde passagens são fornecidas para direcionar para baixo o fluxo da água se-parada e para cima o fluxo de óleo tendo uma parte substancial da água ex-traída de lá.[0011] The separator operates by providing short liquid flow paths. A mixture, after being subjected to an electric field within an inlet vessel, is immediately passed to a separation vessel where passages are provided to direct downward the flow of separated water and upward the flow of oil having a substantial part of the water extracted therefrom.

[0012] O aparelho para separar água de uma mistura a partir de água e óleo pode estar disposto em uma relação em série por onde a porcentagem de água removida da mistura é aumentada ou pode estar disposto em uma relação paralela para ajustar para quantidades variantes do óleo bruto sendo tratado.[0012] The apparatus for separating water from a mixture of water and oil may be arranged in a series relationship whereby the percentage of water removed from the mixture is increased or may be arranged in a parallel relationship to adjust for varying amounts of crude oil being treated.

[0013] Outra modalidade dessa invenção inclui um primeiro e um segundo vaso separador alongado, ambos orientados em um declive e conectados um ao outro de modo que o fluxo de óleo predominante fluindo pela saída do primeiro vaso entre na entrada do segundo vaso, onde é novamente exposto ao campo elétrico. Óleo substancialmente seco então sai do segundo vaso. A mistura de água e óleo preferivelmente entra no primeiro vaso abaixo do eletrodo, mas acima do controle de nível de água na extremidade inferior ou na parte de coleta de água do vaso. Pelo menos um dos vasos separadores inclui uma pluralidade de defletores dispostos paralelos uns aos outros na parte de coleta de água do vaso. Os defletores podem ser horizontais, verticais ou, preferivelmente, angulares.[0013] Another embodiment of this invention includes a first and a second elongated separator vessel, both oriented on a slope and connected to each other such that the predominant oil stream flowing through the outlet of the first vessel enters the inlet of the second vessel, where it is again exposed to the electric field. Substantially dry oil then exits the second vessel. The water and oil mixture preferably enters the first vessel below the electrode but above the water level control at the lower end or water collection portion of the vessel. At least one of the separator vessels includes a plurality of baffles arranged parallel to each other in the water collection portion of the vessel. The baffles may be horizontal, vertical or, preferably, angled.

[0014] O primeiro vaso pode estar disposto de modo que esteja na mesma elevação que o segundo vaso ou em uma elevação diferente. A entrada do primeiro ou do segundo vaso pode estar localizada abaixo do eletrodo e acima do controle de nível de água ou pode estar localizada em sua extremidade superior, tornando o vaso, deste modo, um vaso de fluxo des- cendente. Uma unidade de pré-tratamento ou desgaseificadora pode estar conectada à entrada do primeiro vaso separador alongado.[0014] The first vessel may be arranged so that it is at the same elevation as the second vessel or at a different elevation. The inlet of the first or second vessel may be located below the electrode and above the water level control or may be located at its upper end, thus making the vessel a downflow vessel. A pretreatment or degassing unit may be connected to the inlet of the first elongated separator vessel.

[0015] O primeiro vaso pode executar um eletrodo desencapado em uma relação de circuito com uma fonte de tensão CA em um potencial mais baixo. A habilidade para utilizar um eletrodo desencapado é uma vantagem do primeiro vaso sendo um vaso de fluxo ascendente, o fluxo sendo pré- tratado no campo CA. A fração de água moderada da mistura saindo do primeiro vaso e entrando no segundo vaso, que pode ser um vaso de fluxo ascendente ou descendente, permite o uso de um eletrodo isolado que pode estar em uma relação de circuito com uma fonte de tensão CC em um potencial mais alto. A fonte de tensão pode incluir reatância. O segundo vaso poderia também utilizar um eletrodo desencapado quando configurado como um vaso de fluxo ascendente.[0015] The first vessel may run a bare electrode in a circuit relationship with an AC voltage source at a lower potential. The ability to utilize a bare electrode is an advantage of the first vessel being an upflow vessel, the flow being pretreated in the AC field. The moderate water fraction of the mixture exiting the first vessel and entering the second vessel, which may be an upflow or downflow vessel, allows the use of an insulated electrode that may be in a circuit relationship with a DC voltage source at a higher potential. The voltage source may include reactance. The second vessel could also utilize a bare electrode when configured as an upflow vessel.

[0016] Um método de separação de água a partir de uma mistura de água e óleo inclui as etapas de:(a) fluir a mistura de água e óleo por uma entrada de um primeirovaso separador alongado, o primeiro vaso separador alongado sendo orien-tado em um declive e tendo uma saída e um eletrodo localizados em direção à sua extremidade superior;(b) passar a mistura através de um campo elétrico do primeiro vasoseparador alongado por meio do qual a água na mistura de água e óleo aglutina e um primeiro fluido predominante de água flui para baixo;(c) fluir uma parte do primeiro fluido predominante de óleo para forada saída do primeiro vaso separador alongado e pela entrada do segundo vaso separador alongado, o segundo vaso separador alongado estando ori-entado em um declive e tendo um eletrodo localizado na direção de sua ex-tremidade superior;(d) passar a parte do primeiro fluido predominante de óleo atravésde um campo elétrico do segundo vaso separador alongado por meio do qual a água no fluido predominante de óleo aglutina e um segundo fluido predominante de água flui para baixo.[0016] A method of separating water from a water-oil mixture includes the steps of: (a) flowing the water-oil mixture through an inlet of a first elongated separator vessel, the first elongated separator vessel being oriented on a slope and having an outlet and an electrode located toward its upper end; (b) passing the mixture through an electric field of the first elongated separator vessel whereby water in the water-oil mixture coalesces and a first water-predominant fluid flows downward; (c) flowing a portion of the first oil-predominant fluid out the outlet of the first elongated separator vessel and through the inlet of the second elongated separator vessel, the second elongated separator vessel being oriented on a slope and having an electrode located toward its upper end; (d) passing a portion of the first oil-predominant fluid through an electric field of the second elongated separator vessel whereby water in the oil-predominant fluid coalesces and a second water-predominant fluid flows downward; low.

[0017] A entrada de cada vaso separador está preferivelmente disposta em relação ao eletrodo do vaso para fornecer uma direção de fluxo deseja- da, um fluxo ascendente ou decrescente, para as etapas de passagem (b) a (d). Uma parte do primeiro fluido predominante de óleo fluindo para for a do primeiro vaso separador alongado e pela entrada de um segundo ou terceiro vaso separador alongado pode ser uma parte de óleo úmido ou de óleo meio úmido. Uma segunda parte do primeiro fluido predominante de óleo pode também ser passada através de uma saída e ao longo de um caminho que escapa do segundo (ou outro subsequente) vaso separador alongado.[0017] The inlet of each separator vessel is preferably arranged relative to the vessel electrode to provide a desired flow direction, an upward or downward flow, for passage steps (b) through (d). A portion of the first oil-predominant fluid flowing out of the first elongated separator vessel and through the inlet of a second or third elongated separator vessel may be a wet oil or semi-wet oil portion. A second portion of the first oil-predominant fluid may also be passed through an outlet and along a path that escapes the second (or subsequent) elongated separator vessel.

[0018] Um melhor entendimento da invenção será obtido a partir da seguinte descrição detalhada da modalidade preferida juntamente com os desenhos e reivindicações anexas.[0018] A better understanding of the invention will be obtained from the following detailed description of the preferred embodiment together with the accompanying drawings and claims.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0019] Modalidades preferidas da invenção serão agora descritas em mais detalhes. Outras características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão melhor entendidos em relação à seguinte descrição detalhada, reivindicações anexas e desenhos acompanhantes (que não estão em escala), onde:[0019] Preferred embodiments of the invention will now be described in more detail. Other features, aspects and advantages of the present invention will become better understood in relation to the following detailed description, appended claims and accompanying drawings (which are not to scale), where:

[0020] A Figura 1 é uma vista em elevação de um sistema básico para praticar a essência da invenção.[0020] Figure 1 is an elevational view of a basic system for practicing the essence of the invention.

[0021] A Figura 2 é uma vista alternativa de um sistema básico da invenção aqui. A Figura 2 mostra um vaso de entrada tubular tendo um eletrodo pelo qual uma mistura é sujeita a um campo eletrostático e partes de coleta de água e óleo divergentes em comunicação com vasos de processo de tratamento de óleo e água.[0021] Figure 2 is an alternative view of a basic system of the invention herein. Figure 2 shows a tubular inlet vessel having an electrode by which a mixture is subjected to an electrostatic field and divergent oil and water collection portions in communication with oil and water treatment process vessels.

[0022] A Figura 3 é outra modalidade alternativa do conceito básico da invenção onde o vaso de separação é vertical com uma saída de produto superior e uma saída de água inferior.[0022] Figure 3 is another alternative embodiment of the basic concept of the invention where the separation vessel is vertical with an upper product outlet and a lower water outlet.

[0023] A Figura 4 é uma vista em elevação de uma modalidade da invenção mostrando como sistemas básicos utilizados para praticar a invenção podem ser colocados em série para alcançar uma maior perfeição de separação de água a partir da mistura. Ainda, a Figura 4 ilustra um coletor de entrada e um coletor de saída que podem ser utilizados de modo que o sistema se estendendo entre o coletor possa ser repetido em paralelo para, deste modo, adaptar o sistema para aplicações de aumento de volume.[0023] Figure 4 is an elevational view of an embodiment of the invention showing how basic systems used to practice the invention may be placed in series to achieve greater completeness of water separation from the mixture. Further, Figure 4 illustrates an inlet manifold and an outlet manifold that may be utilized so that the system extending between the manifolds may be repeated in parallel to thereby adapt the system for volume-boosting applications.

[0024] A Figura 5 mostra uma modalidade de dessalinização da invenção onde um sistema de separação é utilizado em uma aplicação para extração de sal a partir de uma mistura.[0024] Figure 5 shows a desalination embodiment of the invention where a separation system is used in an application for extracting salt from a mixture.

[0025] A Figura 6 mostra outro sistema de dessalinização e ilustra como dois dos sistemas de separação básicos da invenção podem ser empregados em uma rede para fornecer uma mais completa separação de água e remoção de sal.[0025] Figure 6 shows another desalination system and illustrates how two of the basic separation systems of the invention can be employed in a network to provide more complete water separation and salt removal.

[0026] A Figura 7 é uma vista esquemática mostrando como a disposição básica da Figura 2 pode ser repetida múltiplas vezes conforme necessário dependendo do nível de desidratação exigido do sistema. Como um exemplo, a Figura 4 ilustra dois sistemas básicos em sequência enquanto a Figura 7 mostra esquematicamente três sistemas básicos em sequência.[0026] Figure 7 is a schematic view showing how the basic arrangement of Figure 2 can be repeated multiple times as needed depending on the level of dehydration required of the system. As an example, Figure 4 illustrates two basic systems in sequence while Figure 7 schematically shows three basic systems in sequence.

[0027] A Figura 8 ilustra outra modalidade da invenção onde o sistema de separação básico da invenção seque uma estrutura de entrada particu-larmente útil na extração de gás a partir de uma mistura de entrada e onde dois sistemas de separação básicos, o primeiro como a Figura 2 e o segundo como a Figura 1, são empregados em série.[0027] Figure 8 illustrates another embodiment of the invention where the basic separation system of the invention comprises an inlet structure particularly useful in extracting gas from an inlet mixture and where two basic separation systems, the first as in Figure 2 and the second as in Figure 1, are employed in series.

[0028] A Figura 9 ilustra outra modalidade da invenção onde o vaso de separação está orientado em aproximadamente 22,5° e m relação à horizontal.[0028] Figure 9 illustrates another embodiment of the invention where the separation vessel is oriented at approximately 22.5° relative to the horizontal.

[0029] As Figuras 10, 11 e 12 fornecem vistas em corte transversal de modalidades alternativa do eletrodo. A Figura 10 ilustra uma configuração de eletrodo do tipo haste. A Figura 11 ilustra uma configuração de eletrodo do tipo bobina. A Figura 12 ilustra uma configuração de eletrodo do tipo placa.[0029] Figures 10, 11 and 12 provide cross-sectional views of alternative electrode embodiments. Figure 10 illustrates a rod-type electrode configuration. Figure 11 illustrates a coil-type electrode configuration. Figure 12 illustrates a plate-type electrode configuration.

[0030] A Figura 13 é uma modalidade alternativa de um sistema básico para praticar a invenção conforme revelado primeiro na Figura 1. Essa modalidade emprega uma seção de transição horizontal entre o vaso de entrada e a parte de coleta de óleo para reduzir turbulência onde o fluxo de água separada se afasta do fluxo de óleo separado.[0030] Figure 13 is an alternative embodiment of a basic system for practicing the invention as first disclosed in Figure 1. This embodiment employs a horizontal transition section between the inlet vessel and the oil collection portion to reduce turbulence where the separated water stream departs from the separated oil stream.

[0031] A Figura 14 é uma modalidade alternativa de um sistema para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo. Duas fases de fluxo ascendente são dispostas uma sobre a outra, cada uma tendo a entrada de óleo úmida localizada abaixo do eletrodo.[0031] Figure 14 is an alternative embodiment of a system for separating water from a water-oil mixture. Two upflow stages are arranged one above the other, each having the wet oil inlet located below the electrode.

[0032] As Figuras 15 a 15B ilustram outra modalidade alternativa, na qual duas fases de fluxo ascendente são dispostas uma ao lado da outra (ou horizontalmente). Similar ao sistema da Figura 14, a entrada de óleo úmido para cada fase está localizada abaixo do eletrodo.[0032] Figures 15 through 15B illustrate another alternative embodiment in which two upflow phases are arranged side by side (or horizontally). Similar to the system of Figure 14, the wet oil inlet for each phase is located below the electrode.

[0033] A Figura 16 ilustra o sistema da Figura 14 equipado com uma unidade opcional de pré-tratamento/desgaseificadora conectada à entrada da primeira fase de fluxo ascendente.[0033] Figure 16 illustrates the system of Figure 14 equipped with an optional pretreatment/degasser unit connected to the inlet of the first upflow stage.

[0034] A Figura 17 é uma vista em corte-transversal parcial da parte do cano de água de cada fase da Figura 15 ilustrando uma pluralidade de defle- tores designados para melhorar a qualidade da água.[0034] Figure 17 is a partial cross-sectional view of the water pipe portion of each phase of Figure 15 illustrating a plurality of baffles designed to improve water quality.

[0035] A Figura 18 ilustra o sistema da Figura 15 equipado com uma unidade opcional de pré-tratamento/desgaseificadora conectada à entrada da primeira fase de fluxo ascendente.[0035] Figure 18 illustrates the system of Figure 15 equipped with an optional pretreatment/degasser unit connected to the inlet of the first upflow stage.

[0036] As Figuras 19 a 21 fornecem vistas de corte transversal de várias disposições de defletores que podem ser fornecidos na parte do cano de água dos estádios de fluxo ascendente das Figuras 14 e 15.[0036] Figures 19 through 21 provide cross-sectional views of various baffle arrangements that may be provided in the water pipe portion of the upflow stages of Figures 14 and 15.

[0037] A Figura 22 é ainda outra modalidade alternativa de um sistema para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo. A primeira fase é uma fase de fluxo ascendente. A segunda fase é uma fase de fluxo descendente.[0037] Figure 22 is yet another alternative embodiment of a system for separating water from an oil-water mixture. The first phase is an upflow phase. The second phase is a downflow phase.

[0038] A Figura 23 é uma vista da modalidade ilustrada na Figura 22 e levada ao longo da linha de seção 23-23 da Figura 22.[0038] Figure 23 is a view of the embodiment illustrated in Figure 22 and taken along section line 23-23 of Figure 22.

[0039] A Figura 24A é outra modalidade alternativa de um sistema para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo. Duas fases de fluxo descendente são precedidas pela unidade de pré-tratamento/des- gaseificadora conectada à entrada da primeira fase de fluxo descendente.[0039] Figure 24A is another alternative embodiment of a system for separating water from an oil-water mixture. Two downflow stages are preceded by the pretreatment/degasser unit connected to the inlet of the first downflow stage.

[0040] A Figura 24B é uma modalidade alternativa do sistema da Figura 24A. Devido à queda de pressão relativamente baixa experimentada entre as fases, os vasos separadores são canalizados para um único coletor e controlados com um único controle de nível.[0040] Figure 24B is an alternative embodiment of the system of Figure 24A. Due to the relatively low pressure drop experienced between the phases, the separator vessels are piped to a single manifold and controlled with a single level control.

[0041] A Figura 25 é um diagrama esquemático ilustrando ainda outra modalidade alternativa de um sistema feito de acordo com essa invenção para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo. Uma saída adicional é fornecida à primeira fase que permite ao óleo que é seco o sufi-ciente atender aos requisitos do usuário para escapar da segunda fase.[0041] Figure 25 is a schematic diagram illustrating yet another alternative embodiment of a system made in accordance with this invention for separating water from a water-oil mixture. An additional outlet is provided to the first phase that allows oil that is dried sufficiently to meet the user's requirements to escape the second phase.

[0042] A Figura 26 é um diagrama esquemático ilustrando outra modalidade alternativa na qual uma saída adicional é fornecida no primeiro e na segunda fase para permitir ao óleo seco escapar de uma fase subsequente.[0042] Figure 26 is a schematic diagram illustrating another alternative embodiment in which an additional outlet is provided in the first and second phase to allow dry oil to escape from a subsequent phase.

DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED MODALITIES

[0043] Deve ser entendido que a invenção que é descrita agora não está limitada nessa aplicação aos detalhes da construção e disposição das peças ilustradas nos desenhos acompanhantes. A invenção é capaz de outras mo-dalidades e de ser praticada ou realizada em uma variedade de modos. A fraseologia e terminologia empregada aqui são para fins de descrição e não limitação.[0043] It should be understood that the invention which is now described is not limited in this application to the details of the construction and arrangement of the parts illustrated in the accompanying drawings. The invention is capable of other embodiments and of being practiced or carried out in a variety of ways. The phraseology and terminology employed herein are for purposes of description and not limitation.

[0044] Os elementos mostrados pelos desenhos são identificados pelos seguintes números: [0044] The elements shown in the drawings are identified by the following numbers:

[0045] O conceito básico da invenção está ilustrado em sua modalidademais simples na Figura 1. Basicamente, a invenção inclui um vaso de entrada alongado 10 tendo uma extremidade de saída inferior 12 e uma extremidade de entrada superior 14. Posicionado dentro de um vaso de entrada 10 está um eletrodo 16 que fornece um campo eletrostático através do qual o líquido de entrada, identificado na Figura 1 como “alimentação”, flui. Na Figura 1 o eletrodo 16, mostrado no contorno pontilhado, está posicionado dentro do vaso 10 no qual o vaso 10 é de material condutor, que é metal, de modo que o campo eletrostático é estabelecido entre o eletrodo 16 e a parede do vaso 10.[0045] The basic concept of the invention is illustrated in its simplest embodiment in Figure 1. Basically, the invention includes an elongated inlet vessel 10 having a lower outlet end 12 and an upper inlet end 14. Positioned within an inlet vessel 10 is an electrode 16 that provides an electrostatic field through which the inlet liquid, identified in Figure 1 as “feed,” flows. In Figure 1 the electrode 16, shown in the dotted outline, is positioned within the vessel 10 in which the vessel 10 is of conductive material, that is metal, so that the electrostatic field is established between the electrode 16 and the wall of the vessel 10.

[0046] O vaso de entrada 10 é alongado, ou seja, possui um comprimento medido a partir da extremidade de entrada superior 14 até a extremidade de saída inferior 12 que é um múltiplo da maior dimensão de corte transversal. Na disposição ilustrada da Figura 1 o vaso de entrada 10 está na forma de um tubo, ou seja, um vaso que, em corte transversal, é redondo. O comprimento do vaso 10 deve preferivelmente ser aproximadamente duas vezes o diâmetro do vaso, embora o comprimento preciso não seja uma essência crítica da invenção, exceto que é importante que o vaso 10 seja alongado de modo que o fluido fluindo por ali esteja exposto por um comprimento mínimo de tempo ao campo eletrostático estabelecido pelo eletrodo 16.[0046] The inlet vessel 10 is elongated, that is, it has a length measured from the upper inlet end 14 to the lower outlet end 12 that is a multiple of the largest cross-sectional dimension. In the illustrated arrangement of Figure 1 the inlet vessel 10 is in the form of a tube, that is, a vessel that, in cross-section, is round. The length of the vessel 10 should preferably be approximately twice the diameter of the vessel, although the precise length is not a critical essence of the invention, except that it is important that the vessel 10 be elongated so that the fluid flowing therethrough is exposed for a minimum length of time to the electrostatic field established by the electrode 16.

[0047] Um segundo elemento básico do aparelho da Figura 1 é um vaso de separação 18. O vaso 18 possui uma extremidade de saída de óleo superior 20 e uma extremidade de saída de água inferior 22. Ainda, o vaso de separação 18 possui uma passagem de entrada intermediária 24 que se comunica com a extremidade de saída inferior do vaso de entrada 12.[0047] A second basic element of the apparatus of Figure 1 is a separation vessel 18. Vessel 18 has an upper oil outlet end 20 and a lower water outlet end 22. Further, separation vessel 18 has an intermediate inlet passage 24 that communicates with the lower outlet end of inlet vessel 12.

[0048] Conforme a invenção está ilustrada na Figura 1, um encaixe do flange de entrada 26 está seguro à extremidade de entrada superior do vaso de entrada 10 e um encaixe de flange de saída similar 28 está seguro à ex-tremidade de saída de óleo superior 20 do vaso de separação 18. Os encaixes de flange 26 e 28 fornecem dispositivos convenientes para conectar o sistema da Figura 1 à tubulação, mas não estão por outro lado envolvidos no desempenho do sistema. De maneira semelhante, a extremidade de saída de água inferior 22 do vaso de separação 18 é fornecida com um encaixe de tubo 30 pelo qual a água separada pelo sistema pode ser retirada para des-carte ou tratamento posterior.[0048] As the invention is illustrated in Figure 1, an inlet flange fitting 26 is secured to the upper inlet end of the inlet vessel 10 and a similar outlet flange fitting 28 is secured to the upper oil outlet end 20 of the separation vessel 18. The flange fittings 26 and 28 provide convenient devices for connecting the system of Figure 1 to piping, but are otherwise not involved in the performance of the system. Similarly, the lower water outlet end 22 of the separation vessel 18 is provided with a pipe fitting 30 by which water separated by the system can be withdrawn for disposal or further treatment.

[0049] Na modalidade da invenção, conforme revelado na Figura 1, uma mistura de óleo e água, designada como “alimentação”, entra no sistema por meio do encaixe de flange de entrada 26 onde passa pelo vaso de entrada 10. A mistura flui através do vaso de entrada alongado que está preferivelmente inclinado para baixo, como indicado. Inclinar o vaso de entrada ajuda a permitir que um fluxo líquido alto passe os eletrodos. Dentro do vaso de entrada a mistura está exposta a um campo eletrostático. Se o eletrodo 16 dentro do vaso de entrada estiver coberto com isolante, então a eletricidade não é diretamente conduzida a partir do eletrodo 16 até a mistura, mas, ao invés disso, somente um campo eletrostático é mantido dentro do vaso 10 ao qual a mistura está exposta. Pelo uso de um eletrodo isolante 16 a tensão entre o eletrodo e a parede do vaso 10 pode ser significante de modo que um campo eletrostático seja aplicado à mistura de entrada. O campo eletrostático faz com que gotas de água dentro da mistura se unam rapidamente. A mistura, com uma parte significante de água unida em gotas grandes imediatamente passa diretamente pelo vaso separador 18 que está pre-ferivelmente em um ângulo perpendicular ao eixo longitudinal do vaso de entrada 10. Na Figura 1 o eixo longitudinal do vaso de entrada 10 está indi-cado pelo numeral 32 enquanto o eixo longitudinal do vaso de separação 18 está indicado pelo numeral 34.[0049] In the embodiment of the invention as disclosed in Figure 1, a mixture of oil and water, designated as the “feed,” enters the system via the inlet flange fitting 26 where it passes through the inlet vessel 10. The mixture flows through the elongated inlet vessel which is preferably inclined downward as indicated. Inclining the inlet vessel helps to allow a high liquid flow to pass the electrodes. Within the inlet vessel the mixture is exposed to an electrostatic field. If the electrode 16 within the inlet vessel is covered with insulation, then electricity is not directly conducted from the electrode 16 to the mixture, but rather only an electrostatic field is maintained within the vessel 10 to which the mixture is exposed. By using an insulating electrode 16 the voltage between the electrode and the wall of the vessel 10 can be significant so that an electrostatic field is applied to the inlet mixture. The electrostatic field causes water droplets within the mixture to rapidly coalesce. The mixture, with a significant portion of water bound into large droplets, immediately passes directly through the separator vessel 18 which is preferably at a perpendicular angle to the longitudinal axis of the inlet vessel 10. In Figure 1 the longitudinal axis of the inlet vessel 10 is indicated by the numeral 32 while the longitudinal axis of the separator vessel 18 is indicated by the numeral 34.

[0050] A mistura tendo estado sujeita a um campo eletrostático e, portanto, tendo passado por um ambiente no qual a água é rapidamente unida, entra perpendicularmente pelo vaso de separação 18. Dentro do vaso de separação 18 uma oportunidade imediata é oferecida à mistura fluindo interiormente para se separar em componentes mais pesados e mais leves. O componente mais pesado se separa da mistura e flui para baixo dentro do vaso de separação inclinado 18 por uma parte de coleta de água 36 que está na parte do vaso 18 abaixo da passagem de entrada 24. A água dentro da parte de coleta de água 36 é mantida em um nível selecionado 38 por meio de um controle de nível de água 40. O controle de nível de água 40 é ilustrado esquematicamente já que tais dispositivos são frequentemente e habitu-almente utilizados na separação de óleo/água e são bem conhecidos a qual-quer praticante da técnica. Um típico sistema de controle de nível de água está ilustrado e será subsequentemente descrito com referência à Figura 8. Basicamente, o controle de nível de água 40 opera uma válvula (não vista) conectada a um encaixe de tubo 30 para drenar água conforme ela se acu-mula dentro da parte inferior do vaso 36 de modo que o nível 38 fique em uma altura pré-selecionada dentro da parte de coleta de água 36.[0050] The mixture having been subjected to an electrostatic field and therefore having passed through an environment in which water is rapidly bound, enters perpendicularly through the separation vessel 18. Within the separation vessel 18 an immediate opportunity is afforded to the mixture flowing therein to separate into heavier and lighter components. The heavier component separates from the mixture and flows downward into the inclined separation vessel 18 by a water collection portion 36 which is in the portion of the vessel 18 below the inlet passage 24. The water within the water collection portion 36 is maintained at a selected level 38 by means of a water level control 40. The water level control 40 is illustrated schematically since such devices are frequently and customarily used in oil/water separation and are well known to one skilled in the art. A typical water level control system is illustrated and will subsequently be described with reference to Figure 8. Basically, the water level control 40 operates a valve (not seen) connected to a pipe fitting 30 to drain water as it accumulates within the lower portion of the vessel 36 so that the level 38 is at a preselected height within the water collection portion 36.

[0051] A mistura fluindo para fora do vaso de entrada 10 através da ex-tremidade de saída inferior 12 se separa e o componente mais leve é levado ascendentemente a uma parte de coleta de óleo 42 do vaso de separação 18. O componente de óleo da mistura de alimentação, tendo pelo menos uma parte substancial da água extraída dai, flui através da extremidade de saída de óleo superior 20 do vaso de entrada 10 e através do encaixe do flange de saída 28 para transporte até um oleoduto onde pode ser movimentado até uma refinaria, ou transportado para uma instalação para armazenamento ou processamento posterior.[0051] The mixture flowing out of the inlet vessel 10 through the lower outlet end 12 separates and the lighter component is carried upward to an oil collection portion 42 of the separation vessel 18. The oil component of the feed mixture, having at least a substantial portion of the water stripped therefrom, flows through the upper oil outlet end 20 of the inlet vessel 10 and through the outlet flange fitting 28 for transport to a pipeline where it may be moved to a refinery, or transported to a facility for storage or further processing.

[0052] O sistema para separação de água a partir de uma mistura de água e óleo da Figura 1 é de absoluta simplicidade se comparado à maioria dos equipamentos de separação de óleo/água em uso hoje e ainda está disposto para fornecer um desempenho melhorado. Um aspecto único do sistema de separação da Figura 1 é que uma mistura de óleo/água está sujeita a um campo eletrostático e imediatamente depois disso passa por separação com o componente de água fluindo em uma direção e o componente de óleo fluindo em uma direção oposta. Ainda, as disposições inclinadas do vaso de entrada 10 e do vaso de separação 18 fornece separação de gravidade assistida imediata de uma mistura de água e óleo após a exposição a um campo eletrostático. O aparelho da Figura 1 fornece a mais imediata e efetiva separação de óleo e água na disposição de fluxo mais simples possível conforme comparado com outros sistemas conhecidos.[0052] The system for separating water from an oil-water mixture of Figure 1 is of absolute simplicity compared to most oil/water separation equipment in use today and is yet arranged to provide improved performance. A unique aspect of the separation system of Figure 1 is that an oil/water mixture is subjected to an electrostatic field and immediately thereafter undergoes separation with the water component flowing in one direction and the oil component flowing in an opposite direction. Further, the inclined arrangements of the inlet vessel 10 and the separation vessel 18 provide immediate gravity assisted separation of an oil-water mixture upon exposure to an electrostatic field. The apparatus of Figure 1 provides the most immediate and effective separation of oil and water in the simplest possible flow arrangement as compared to other known systems.

[0053] Na Figura 1, os rudimentos do método de aplicação de um campo eletrostático para a mistura dentro do vaso de entrada 10 estão ilustrados. Uma fonte de tensão 44 fornece uma saída de tensão entre os condutores 46 e 48. O condutor 48 está seguro à parede lateral do vaso de entrada 10 enquanto o condutor 46 é alimentado através de um isolante 50 que se estende através da parede lateral do vaso 10 até o eletrodo 16. A tensão entre os condutores 46 e 48 pode ser uma tensão CA, uma tensão CC, uma tensão CC pulsante ou uma tensão de frequência dupla. A tensão em particular aplicada para criar um campo eletrostático dentro do vaso de entrada não é um elemento crítico da invenção, visto que muito trabalho tem sido feito para definir as vantagens e desvantagens de vários sistemas de tensão utilizados para aumentar a coalescência da água em uma mistura de água em óleo. Como um exemplo, a Patente Americana n° 6.860.979 ensina um sistema de coalescência eletrostática de frequência dupla que pode ser apli-cado ao aparelho da Figura 1. Tal sistema de frequência dupla está melhor ilustrado e será discutido com relação à Figura 6.[0053] In Figure 1, the rudiments of the method of applying an electrostatic field to the mixture within the inlet vessel 10 are illustrated. A voltage source 44 provides a voltage output between conductors 46 and 48. Conductor 48 is secured to the side wall of the inlet vessel 10 while conductor 46 is fed through an insulator 50 that extends through the side wall of the vessel 10 to electrode 16. The voltage between conductors 46 and 48 may be an AC voltage, a DC voltage, a pulsating DC voltage, or a dual frequency voltage. The particular voltage applied to create an electrostatic field within the inlet vessel is not a critical element of the invention, since much work has been done to define the advantages and disadvantages of various voltage systems used to enhance the coalescence of water in a water-in-oil mixture. As an example, U.S. Patent No. 6,860,979 teaches a dual-frequency electrostatic coalescence system that can be applied to the apparatus of Figure 1. Such a dual-frequency system is further illustrated and will be discussed in relation to Figure 6.

[0054] O sistema básico da invenção ilustrada na Figura 1 está suscetível a uma variedade de modificações. A Figura 2 mostra um exemplo de uma modificação da Figura 1, na qual o vaso de entrada 10, a saída inferior 12, a saída superior 14, e o eletrodo 16 tem todos o mesmo número de elemento e o mesmo fim, conforme descrito com relação à Figura 1.[0054] The basic system of the invention illustrated in Figure 1 is susceptible to a variety of modifications. Figure 2 shows an example of a modification of Figure 1 in which the inlet vessel 10, the lower outlet 12, the upper outlet 14, and the electrode 16 all have the same element number and the same purpose as described with respect to Figure 1.

[0055] A extremidade inferior do vaso de entrada 12 está conectada em uma linha reta com uma parte de coleta de água 36A que possui um controle de nível de água 40 para manter um nível de água 38, conforme descrito com relação à Figura 1. A extremidade de saída de água inferior 22 da parte de coleta de água na Figura 2 se conecta a entrada 52 de um vaso de processo de tratamento de água 54 que é ilustrativa de um sistema que fornece para tratar e/ou descartar a água extraída a partir da mistura de entrada. O processo de tratamento de água 54 pode incluir simplesmente um descarte da água extraída a partir da mistura de água/óleo ou pode representar ainda o tratamento para remover qualquer óleo residual transferido a partir da mistura de entrada, como um hidrociclone, um separador de força centrífuga, um separador de gravidade, um separador de placa corrugado, uma célula de separação ou um filtro.[0055] The lower end of the inlet vessel 12 is connected in a straight line to a water collection portion 36A having a water level control 40 for maintaining a water level 38 as described with respect to Figure 1. The lower water outlet end 22 of the water collection portion in Figure 2 connects to the inlet 52 of a water treatment process vessel 54 which is illustrative of a system providing for treating and/or disposing of water extracted from the inlet mixture. The water treatment process 54 may simply include disposing of the water extracted from the water/oil mixture or may further represent treatment to remove any residual oil carried over from the inlet mixture, such as a hydrocyclone, a centrifugal force separator, a gravity separator, a corrugated plate separator, a separation cell or a filter.

[0056] Na disposição da Figura 2, a mistura de entrada fluindo por um sistema através do flange de entrada 26 está sujeita a um campo elétrico fornecido pelo eletrodo 16 que funciona para fazer a parte da água da mistura de entrada aglutinar. A água unida continua a fluir descendentemente na parte de coleta de água 36A. O óleo que se separa da mistura e, portanto, que permanece acima do nível da água 38 se volta ascendentemente e flui na parte de coleta de óleo 42A. O óleo separado flui da parte de coleta 42A através da extremidade de saída de óleo superior 20 e através de uma saída de óleo 56 por uma área de processo de tratamento de óleo indicada pelo vaso 58. O vaso de processo de tratamento de óleo 58 é emblemático de qualquer sistema para posterior manuseio, transporte, tratamento ou arma-zenamento de óleo separado pelo sistema da Figura 2. Normalmente, o pro-cesso de tratamento de óleo 58 pode ser uma facilidade de armazenamento onde o óleo bruto tendo uma parte substancial da água extraída daí é arma-zenado antes de ser transportado para uso posterior, tais como para uma refinaria para processamento.[0056] In the arrangement of Figure 2, the inlet mixture flowing through a system through the inlet flange 26 is subjected to an electric field provided by the electrode 16 which functions to cause the water portion of the inlet mixture to coalesce. The coalesced water continues to flow downward into water collection portion 36A. The oil which separates from the mixture and therefore remains above the water level 38 turns upward and flows into oil collection portion 42A. The separated oil flows from collection portion 42A through upper oil outlet end 20 and through an oil outlet 56 through an oil treatment process area indicated by vessel 58. Oil treatment process vessel 58 is emblematic of any system for further handling, transporting, treating or storing oil separated by the system of Figure 2. Typically, oil treatment process 58 may be a storage facility where crude oil having a substantial portion of the water removed therefrom is stored prior to being transported for further use, such as to a refinery for processing.

[0057] Comparar a Figura 2 com a Figura 1 mostra duas diferenças distintas. Primeiro, a Figura 2 ilustra o vaso de processo de tratamento de água 54 e o vaso de processo de tratamento de óleo 58 como emblemático de tratamento posterior de óleo e água separados saindo dos sistemas. Segundo, a Figura 2 comparada à Figura 1 mostra uma disposição geométrica diferente doas caminhos de fluxo de óleo e água que foram separados a partir de uma mistura de óleo em água de entrada. Em ambas as Figuras 1 e 2, o óleo separado muda de direção e se movimenta ascendentemente em um ângulo em relação ao caminho de fluxo da mistura de entrada. Entretanto, na Figura 2, comparada à Figura 1, a água separada continua no mesmo caminho de fluxo do vaso de entrada. Independentemente dessas diferenças, a função básica dos sistemas das Figuras 1 e 2 é a mesma. Ou seja, uma mistura de entrada de óleo em água flui em uma direção descendente através de um vaso de entrada alongado, tempo durante o qual está sujeita a um campo eletrostático e um vaso de separação possui uma passagem de entrada em comunicação com a extremidade de saída inferior do vaso de entrada. A Figura 2 mostra uma disposição em que uma mistura de entrada de óleo em água está sujeita a um campo eletrostático e, imediatamente após, passagens separadas são fornecidas, pelas quais a água e o óleo separados fluem em diferentes direções.[0057] Comparing Figure 2 with Figure 1 shows two distinct differences. First, Figure 2 illustrates water treatment process vessel 54 and oil treatment process vessel 58 as emblematic of further treatment of separated oil and water exiting the systems. Second, Figure 2 compared to Figure 1 shows a different geometric arrangement of the flow paths of oil and water that have been separated from an incoming oil-in-water mixture. In both Figures 1 and 2, the separated oil changes direction and moves upward at an angle to the flow path of the incoming mixture. However, in Figure 2 compared to Figure 1, the separated water continues in the same flow path as the incoming vessel. Regardless of these differences, the basic function of the systems of Figures 1 and 2 is the same. That is, an inlet mixture of oil in water flows in a downward direction through an elongated inlet vessel, during which time it is subjected to an electrostatic field, and a separation vessel has an inlet passage in communication with the lower outlet end of the inlet vessel. Figure 2 shows an arrangement in which an inlet mixture of oil in water is subjected to an electrostatic field and immediately thereafter separate passages are provided through which the separated water and oil flow in different directions.

[0058] A Figura 3 mostra outra modalidade alternativa do sistema dessa invenção. Na Figura 3, o vaso de entrada 10 é alongado e descendentemente inclinado, o mesmo que mostrado nas Figuras 1 e 2. Entretanto, na Figura 3 a parte de coleta de óleo 42B está verticalmente para cima. O eixo longitudinal 32 atravessa o eixo longitudinal do vaso de separação 34 em um ângulo de aproximadamente 45°. Na Figura 3, a mistura após ter passado pelo campo eletrostático estabelecido pelo eletrodo 16 dentro do vaso de entrada 10 se volta e entra horizontalmente na parte de coleta de óleo 42B que está em alinhamento vertical com a parte de coleta de água 36B. A água separada a partir de uma mistura de água de coalescência por ação do eletrodo 16 imediatamente se volta descendentemente na parte de coleta de água 36B e o componente de óleo mais leve separado imediatamente se volta ascen-dentemente na parte de coleta de óleo 42B e fluí da saída de óleo superior 20. Assim, como com as Figuras 1 e 2, a mistura de entrada está sujeita a um campo eletrostático e imediatamente após o fluxo a partir da mistura de entrada entra em um caminho divergente no qual a água separada pode fluir em uma direção divergente a partir do óleo separado. No caso da Figura 3, o componente de água separada desvia imediatamente por um caminho des-cendente na parte de coleta de água 36B enquanto o componente de óleo separado flui na direção oposta, ou seja, ascendentemente na parte de coleta de óleo 42. Assim, a Figura 3 fornece o mesmo conceito original, como nas Figuras 1 e 2, ou seja, uma entrada de mistura através de um vaso alongado no qual a mistura está sujeita a um campo eletrostático seguido imediatamente por caminhos de fluxo divergentes para os componentes de água e óleo separados.[0058] Figure 3 shows another alternative embodiment of the system of this invention. In Figure 3, the inlet vessel 10 is elongated and downwardly inclined, the same as shown in Figures 1 and 2. However, in Figure 3 the oil collection portion 42B is vertically upward. The longitudinal axis 32 crosses the longitudinal axis of the separation vessel 34 at an angle of approximately 45°. In Figure 3, the mixture after having passed through the electrostatic field established by the electrode 16 within the inlet vessel 10 turns and enters horizontally into the oil collection portion 42B which is in vertical alignment with the water collection portion 36B. The water separated from a coalescing water mixture by the action of the electrode 16 immediately turns downward in the water collecting portion 36B and the separated lighter oil component immediately turns upward in the oil collecting portion 42B and flows from the upper oil outlet 20. Thus, as with Figures 1 and 2, the inlet mixture is subjected to an electrostatic field and immediately after the flow from the inlet mixture enters a divergent path in which the separated water can flow in a divergent direction from the separated oil. In the case of Figure 3, the separated water component immediately diverts via a downward path in water collection portion 36B while the separated oil component flows in the opposite direction, i.e., upward in oil collection portion 42. Thus, Figure 3 provides the same original concept as in Figures 1 and 2, i.e., a mixture inlet through an elongated vessel in which the mixture is subjected to an electrostatic field followed immediately by diverging flow paths for the separated water and oil components.

[0059] A Figura 9 mostra outra modalidade alternativa do sistema dessa invenção. O vaso de entrada 10, a saída inferior 12, a entrada superior 14, e o eletrodo 16 tem todos o mesmo número de elemento e o mesmo fim, conforme descrito com relação às Figuras 1, 2 e 3. O vaso de entrada 10 é alongado e inclinado descendentemente, mas com o encaixe de flange 26 orientado para receber uma alimentação vertical. Tanto a parte de coleta de água 36C quanto a parte de coleta de óleo 42C do vaso separador 18 estão alinhadas ao longo do eixo longitudinal do vaso de separação 34 e orientadas em um ângulo de aproximadamente 22,5° em relação à horizontal. O eixo longitudinal do vaso de entrada 32 é perpendicular ao eixo longitudinal do vaso de separação 34. A mistura separa, após ter passado pelo campo eletrostático estabelecido pelo eletrodo 16 dentro do vaso de entrada 10, e a água separada se volta para baixo de maneira angular na parte de coleta de água 36C e o componente de óleo mais leve separado se volta ascendente de maneira angular na parte de coleta de óleo 42C e flui da saída de óleo superior 20. O encaixe do flange de saída 28 está orientado de modo que pode se conectar a uma área de processo de tratamento de óleo orientada verticalmente. Assim, como com as Figuras 1, 2 e 3 a mistura de entrada está sujeita a um campo eletrostático e imediatamente após o fluxo a partir da mistura de entrada entrar em um caminho divergente no qual a água se-parada pode fluir em uma direção divergente a partir do óleo separado. Con-forme sugerido pelas Figuras 1, 2, 3 e 9, o ângulo do vaso de entrada 10 pode variar de 0° a 45° em relação à vertical e o â ngulo do vaso de separação 18 pode variar de 0° a 45° em relação à horizon tal.[0059] Figure 9 shows another alternative embodiment of the system of this invention. The inlet vessel 10, the lower outlet 12, the upper inlet 14, and the electrode 16 all have the same element number and the same purpose as described with respect to Figures 1, 2, and 3. The inlet vessel 10 is elongated and downwardly inclined, but with the flange fitting 26 oriented to receive a vertical feed. Both the water collection portion 36C and the oil collection portion 42C of the separator vessel 18 are aligned along the longitudinal axis of the separation vessel 34 and oriented at an angle of approximately 22.5° to the horizontal. The longitudinal axis of the inlet vessel 32 is perpendicular to the longitudinal axis of the separation vessel 34. The mixture separates, after having passed through the electrostatic field established by the electrode 16 within the inlet vessel 10, and the separated water turns downward at an angle in the water collection portion 36C and the separated lighter oil component turns upward at an angle in the oil collection portion 42C and flows from the upper oil outlet 20. The outlet flange fitting 28 is oriented so that it can connect to a vertically oriented oil treatment process area. Thus, as with Figures 1, 2 and 3 the inlet mixture is subjected to an electrostatic field and immediately after the flow from the inlet mixture enters a divergent path in which the separated water can flow in a divergent direction from the separated oil. As suggested by Figures 1, 2, 3 and 9, the angle of the inlet vessel 10 can vary from 0° to 45° relative to the vertical and the angle of the separation vessel 18 can vary from 0° to 45° relative to the horizontal.

[0060] As Figuras 1, 2, 3 e 9 fazem uso de campos eletrostáticos plurais. Em cada uma das Figuras 1, 2, 3 e 9, além do eletrodo 16 posicionado dentro do vaso de entrada 10, um segundo eletrodo 60 está posicionado dentro da parte de coleta de óleo 42, ou seja, há um segundo eletrodo 60 dentro da parte de coleta de óleo 42 da Figura 1, dentro da coleta de óleo 42A da Figura 2, dentro da coleta de óleo 42B da Figura 3, e dentro da coleta de óleo 42C da Figura 9. Cada segundo eletrodo fornece campos eletrostáticos da mesma forma que o eletrodo primário 16 em cada modalidade e serve para ajuda posterior na coalescência de qualquer água restante no óleo separado após a primeira separação acontecer. Os eletrodos secundários 60 podem ser isolantes ou se a porcentagem de água restante na mistura dentro da parte de coleta de óleo do aparelho diminuiu suficientemente, então os eletrodos secundários 60 podem ser eletrodos desencapados operando em tensões mais baixas.[0060] Figures 1, 2, 3 and 9 make use of plural electrostatic fields. In each of Figures 1, 2, 3 and 9, in addition to the electrode 16 positioned within the inlet vessel 10, a second electrode 60 is positioned within the oil collection portion 42, i.e., there is a second electrode 60 within the oil collection portion 42 of Figure 1, within the oil collection 42A of Figure 2, within the oil collection 42B of Figure 3, and within the oil collection 42C of Figure 9. Each second electrode provides electrostatic fields in the same manner as the primary electrode 16 in each embodiment and serves to further aid in the coalescence of any water remaining in the separated oil after the first separation takes place. The secondary electrodes 60 may be insulating or if the percentage of water remaining in the mixture within the oil collection portion of the apparatus has decreased sufficiently, then the secondary electrodes 60 may be bare electrodes operating at lower voltages.

[0061] A Figura 4 mostra como o sistema de separação básico dessa invenção pode ser utilizado em série para separar mais completamente a água a partir de uma mistura de água em óleo. A Figura 4 mostra um coletor de entrada 62 pelo qual uma mistura de água em óleo é alimentada em um primeiro sistema de separação em geral indicado pelo numeral 64 que possuem componentes com a mesma identificação numérica que a Figura 1. O flange de saída 28 do primeiro sistema de separação 64 se conecta a um flange de entrada 26A de um segundo sistema de separação 66. O flange de saída 28A do sistema de separação 66 se comunica com um coletor de saída 68 por onde o componente de óleo da mistura que flui no coletor de en- trada 62 é coletado. Assim, o primeiro sistema de separação 64 e o segundo sistema de separação 66 funcionam de maneira idêntica como foi descrito em relação à Figura 1 em que cada um possui um vaso de entrada 10, uma parte de coleta de água 36 e uma parte de coleta de óleo 42. Cada vaso de entrada possui um eletrodo 16 e cada parte de coleta de água 36 possui um encaixe de tubo pelo qual a água separada da mistura de alimentação é transportada para fora do sistema de separação. Ainda, há um segundo eletrodo 60 em ambos os sistemas de separação 64 e 66.[0061] Figure 4 shows how the basic separation system of this invention can be used in series to more completely separate water from a water-in-oil mixture. Figure 4 shows an inlet manifold 62 through which a water-in-oil mixture is fed into a first separation system generally indicated by the numeral 64 having components with the same numerical identification as Figure 1. The outlet flange 28 of the first separation system 64 connects to an inlet flange 26A of a second separation system 66. The outlet flange 28A of the separation system 66 communicates with an outlet manifold 68 through which the oil component of the mixture flowing into the inlet manifold 62 is collected. Thus, the first separation system 64 and the second separation system 66 operate identically as described with respect to Figure 1 in that each has an inlet vessel 10, a water collection portion 36, and an oil collection portion 42. Each inlet vessel has an electrode 16, and each water collection portion 36 has a tube fitting through which water separated from the feed mixture is conveyed out of the separation system. Additionally, there is a second electrode 60 in both separation systems 64 and 66.

[0062] Uma diferença na Figura 4 comparada a Figura 1 é que uma saída de gás está ilustrada em comunicação com cada um dos vasos de entrada 10 e 10A. Cada uma das saídas de gás 70 e 70A está conectada pela tubulação 72 pela qual o gás separado do sistema pode ser retirado, como para uma instalação de gás, uma chama e assim por diante.[0062] A difference in Figure 4 compared to Figure 1 is that a gas outlet is illustrated in communication with each of the inlet vessels 10 and 10A. Each of the gas outlets 70 and 70A is connected by piping 72 through which gas separated from the system can be withdrawn, such as to a gas fixture, a flare, and so on.

[0063] A Figura 7 é uma ilustração esquemática de como o sistema de separação da Figura 2 pode estar conectado em série. A Figura 7 esquema-ticamente mostra um sistema de separação 74 que funciona conforme ilus-trado e descrito com relação à Figura 2 e os sistemas de separação idênticos 76 e 78 conectados em série. Isso ilustra o fato de que os sistemas de separação conforme descritos aqui podem estar conectados em série com tantos sistemas de separação idênticos quanto necessário conectados em série para alcançar o nível de separação exigido.[0063] Figure 7 is a schematic illustration of how the separation system of Figure 2 may be connected in series. Figure 7 schematically shows a separation system 74 operating as illustrated and described with respect to Figure 2 and identical separation systems 76 and 78 connected in series. This illustrates the fact that the separation systems as described herein may be connected in series with as many identical separation systems as necessary connected in series to achieve the required level of separation.

[0064] Voltando à Figura 4, esta vista sugere que os sistemas de separação dessa invenção podem facilmente ser posicionados em paralelo. A Figura 4 mostra dois sistemas de separação 64 e 66 se estendendo em série a partir de um coletor de entrada 62 até um coletor de saída 68. É fácil ver que qualquer número de sistemas ilustrados na Figura 4 pode ser posicionado lado a lado, em paralelo, cada um se estendendo a partir de um coletor de entrada 62 até um coletor de saída 68. De maneira semelhante, o sistema da Figura 7 poderia facilmente ser posicionado em paralelo com tantos sistemas de separação quanto necessário exigidos de acordo com o volume de uma mistura de água em óleo a ser tratada.[0064] Returning to Figure 4, this view suggests that the separation systems of this invention can easily be positioned in parallel. Figure 4 shows two separation systems 64 and 66 extending in series from an inlet manifold 62 to an outlet manifold 68. It is easy to see that any number of the systems illustrated in Figure 4 can be positioned side by side in parallel, each extending from an inlet manifold 62 to an outlet manifold 68. Similarly, the system of Figure 7 could easily be positioned in parallel with as many separation systems as necessary required according to the volume of a water-in-oil mixture to be treated.

[0065] A Figura 5 ilustra como um sistema de separação dessa invenção pode ser empregado em um sistema de dessalinização. Na Figura 5 um primeiro sistema de separação 64, conforme está descrito em relação à Figura 1, funciona para fornecer óleo separado no encaixe de flange de saída 28 que está conectado a um encaixe em T 80 tendo uma entrada de água de lavagem 82. O óleo separado fluindo a partir do flange de saída 28 se mistura com a água de lavagem no encaixe em T 80, e a mistura sai do encaixe em T através da saída 84, por uma válvula de mistura 86 e através de um tubo de entrada 88 até um vaso de dessalinização 90. No vaso 90 uma área tranquila é fornecida permitindo que o óleo e a água se separem. A água introduzida através da entrada de água de lavagem 82 absorve o conteúdo de sal no óleo descartado a partir do sistema separador 64. A partir do vaso de dessalinização 90, a água sai através da saída 92 e o óleo tendo subs-tancialmente toda a água e substancialmente todo o sal removido dali flui através da saída de óleo 94.[0065] Figure 5 illustrates how a separation system of this invention may be employed in a desalination system. In Figure 5 a first separation system 64, as described with respect to Figure 1, operates to provide separated oil at outlet flange fitting 28 that is connected to a tee fitting 80 having a wash water inlet 82. The separated oil flowing from outlet flange 28 mixes with the wash water at tee fitting 80, and the mixture exits tee fitting through outlet 84, through a mixing valve 86, and through an inlet pipe 88 to a desalination vessel 90. In vessel 90 a still area is provided allowing the oil and water to separate. Water introduced through wash water inlet 82 absorbs the salt content in the oil discharged from separator system 64. From desalination vessel 90, water leaves through outlet 92 and oil having substantially all of the water and substantially all of the salt removed therefrom flows through oil outlet 94.

[0066] Os conceitos básicos do dessalinizador da Figura 5 são conhecidos, essa etapa de utilização de água de lavagem para misturar com o óleo tendo nele sal é conhecida e não é a essência da invenção. A signifi- cância da Figura 5 é que mostra como um sistema de separação 64 dessa invenção pode ser utilizado em um dessalinizador para melhorar a eficiência e eficácia do sistema de dessalinização.[0066] The basic concepts of the desalter of Figure 5 are known, this step of using wash water to mix with the oil having salt therein is known and is not the essence of the invention. The significance of Figure 5 is that it shows how a separation system 64 of this invention can be used in a desalter to improve the efficiency and effectiveness of the desalting system.

[0067] A Figura 6 mostra ainda uma ilustração de como os sistemas de separação dessa invenção podem ser utilizados em uma disposição de des- salinização. Um primeiro sistema de separação 64, conforme ilustrado e descrito com relação à Figura 1, fornece óleo separado através do flange de saída 24 por um encaixe em T 80 tendo uma entrada de água 82, conforme descrito na Figura 5. A mistura passa através da válvula de mistura 86, con-forme descrito e por outro encaixe do flange de entrada 26 de um segundo sistema de separação 66 que novamente é o mesmo que o sistema de sepa-ração básico da Figura 1. O óleo separado fluindo através do encaixe de saída 28A entra em um vaso dessalinizador 90 onde os componentes de água e óleo da mistura separador pela gravitação com a água tendo dissol-vido nela sal e relativamente óleo livre de sal passando ascendentemente e para fora do dessalinizador através de uma saída de óleo 94.[0067] Figure 6 further shows an illustration of how the separation systems of this invention may be utilized in a desalting arrangement. A first separation system 64, as illustrated and described with respect to Figure 1, provides separated oil through outlet flange 24 via a T-fitting 80 having a water inlet 82 as described in Figure 5. The mixture passes through mixing valve 86 as described and through another inlet flange fitting 26 of a second separation system 66 which again is the same as the basic separation system of Figure 1. The separated oil flowing through outlet fitting 28A enters a desalter vessel 90 where the water and oil components of the separator mix by gravitation with the water having dissolved salt therein and relatively salt-free oil passing upward and out of the desalter via an oil outlet 94.

[0068] A Figura 6 mostra mais detalhes de circuito pelo qual uma tensão pode ser aplicada a um eletrodo dentro de um sistema de separação ao qual referência será feita subsequentemente.[0068] Figure 6 shows further details of the circuit by which a voltage may be applied to an electrode within a separation system to which reference will be made subsequently.

[0069] A Figura 8 mostra um modo no qual sistemas de separação dessa invenção podem ser adicionados em série. Na Figura 8 uma mistura de água/óleo entra através de uma entrada 96 em um separador preliminar 98 que está na forma de um vaso vertical tendo uma saída de gás 100 na parte superior. O líquido passa descendentemente no separador preliminar 98 com o componente de água facilmente separado se decantando no fundo em um nível de água 38 mantido por um controle de nível de água 40. O controle 40 opera a válvula de descarte de água 102 de modo que o nível 38 seja mantido dentro do vaso 98. Um encaixe de saída do tubo 30 é fornecido para transportar água a partir do separador preliminar 98. A mistura tendo gás e a água facilmente removida dali flui em um primeiro sistema separador 74, como aquele descrito na Figura 2.[0069] Figure 8 shows one way in which separation systems of this invention may be added in series. In Figure 8 a water/oil mixture enters through an inlet 96 into a preliminary separator 98 which is in the form of a vertical vessel having a gas outlet 100 at the top. The liquid passes downward into the preliminary separator 98 with the easily separated water component settling to the bottom at a water level 38 maintained by a water level control 40. The control 40 operates the water discharge valve 102 so that the level 38 is maintained within the vessel 98. A pipe outlet fitting 30 is provided for carrying water from the preliminary separator 98. The gas-bearing mixture and the water easily removed therefrom flows into a first separator system 74, such as that described in Figure 2.

[0070] Conforme a água é separada do conteúdo de óleo da mistura dentro do sistema de separação 74 ela flui para baixo na parte de coleta de água 36A e, por fim, é drenada para fora do encaixe de saída do tubo 30. O óleo a partir da mistura se movimenta ascendentemente através da parte de coleta de óleo 42 onde é novamente exposto a um campo eletrostático pelo segundo eletrodo 60. O óleo separado se movimenta através da saída de óleo 56 e por um segundo sistema de separação 64 e através do vaso de entrada inclinado descendentemente 10 tendo nele um eletrodo 16. No sistema de separação 64 a mistura é tratada como foi descrita com relação à Figura 1, ou seja, em um sistema de separação básico dessa invenção. A partir do vaso de entrada 10, a mistura, após estar sujeita ao campo eletrostático fornecido pelo eletrodo 16, flui pelo vaso de separação 18, a água estando canalizada descendentemente na parte de coleção de água 36 onde se mistura com a água drenada das partes de coleta de água 36A do sistema de separação 74 e sai do sistema através de uma saída de tubo 30. O óleo saindo do vaso de entrada 10 é canalizado ascendentemente através da parte de coleta de óleo 42 e através do encaixe do flange de saída 28, todos da forma descrita com relação à Figura 1.[0070] As water is separated from the oil content of the mixture within separation system 74 it flows downward into water collection portion 36A and ultimately drains out of tube outlet fitting 30. Oil from the mixture moves upward through oil collection portion 42 where it is again exposed to an electrostatic field by second electrode 60. The separated oil moves through oil outlet 56 and through a second separation system 64 and through downwardly inclined inlet vessel 10 having electrode 16 therein. In separation system 64 the mixture is treated as described with respect to Figure 1, i.e., in a basic separation system of this invention. From the inlet vessel 10, the mixture, after being subjected to the electrostatic field provided by the electrode 16, flows through the separation vessel 18, the water being channeled downward into the water collection portion 36 where it mixes with the water drained from the water collection portions 36A of the separation system 74 and exits the system through a pipe outlet 30. The oil leaving the inlet vessel 10 is channeled upward through the oil collection portion 42 and through the outlet flange fitting 28, all in the manner described with respect to Figure 1.

[0071] A Figura 8 é uma ilustração de como o sistema de separação original dessa invenção se presta a uma variedade de combinações, todas alcançadas com conceitos básicos conforme revelado na Figura 1. No sis-tema da Figura 8, a mistura está sujeita ao campo eletrostático fornecido por quatro (4) eletrodos. Para alcançar uma separação de água altamente eficaz a partir do óleo contido na mistura, a força do campo eletrostático de eletrodos sucessivos pode ser aumentada visto que cada um está em uma parte do sistema em que o conteúdo de água da mistura foi reduzido. Como um exemplo, embora os eletrodos 16 e 60 do sistema de separação 74 possam ser isolados, os eletrodos 16 e 60 do sistema de separação 64 podem ser não isolantes, ou seja, desencapado. Adicionalmente, como mostrado pelas Figuras 10, 11 e 12, configurações diferentes de eletrodo podem ser utilizadas para os eletrodos 16 e 60 para alcançar o campo eletrostático desejado. Por exemplo, na Figura 10 os eletrodos 16A estão na forma de placas paralelas. Na Figura 11 os eletrodos 16B estão na forma de membros cilíndricos concêntricos 16B, enquanto na Figura 12 um eletrodo coaxial 16C está no formato de uma haste rodeada por um membro cilíndrico concêntrico 16D. O segundo eletrodo 60 pode possuir quaisquer das disposições de corte trans-versal mostradas nas Figuras 10, 11 e 12.[0071] Figure 8 is an illustration of how the original separation system of this invention lends itself to a variety of combinations, all achieved with basic concepts as disclosed in Figure 1. In the system of Figure 8, the mixture is subjected to the electrostatic field provided by four (4) electrodes. To achieve highly effective separation of water from the oil contained in the mixture, the electrostatic field strength of successive electrodes can be increased since each is in a portion of the system where the water content of the mixture has been reduced. As an example, although electrodes 16 and 60 of separation system 74 may be insulated, electrodes 16 and 60 of separation system 64 may be non-insulating, i.e., bare. Additionally, as shown by Figures 10, 11 and 12, different electrode configurations may be utilized for electrodes 16 and 60 to achieve the desired electrostatic field. For example, in Figure 10 the electrodes 16A are in the form of parallel plates. In Figure 11 the electrodes 16B are in the form of concentric cylindrical members 16B, while in Figure 12 a coaxial electrode 16C is in the form of a rod surrounded by a concentric cylindrical member 16D. The second electrode 60 may have any of the cross-sectional arrangements shown in Figures 10, 11 and 12.

[0072] Conforme mencionado com relação à Figura 1, cada um dos eletrodos empregados nos sistemas de separação descritos aqui é alimentado por um potencial de tensão que pode ser uma tensão CA, uma tensão CC, uma tensão CA retificada ou uma tensão CA tendo frequências selecionadas e formas de onda. Um formato de tensão eficaz, para uso com os sistemas separadores eletrostáticos dessa invenção, é uma tensão de frequência du-pla, conforme descrito em detalhes na Patente Americana n° 6.860.979 inti-tulada “Coalescência Eletrostática de Frequência Dupla.” Esta patente emitida no dia 1 de março de 2005, e está incorporada aqui a título de referência. A Figura 6 mostra um circuito básico revelado nessa patente pelo qual uma tensão de frequência dupla é aplicada ao eletrodo 16 do sistema de separa-ção 64. Nesse circuito de frequência dupla uma fonte de tensão de três fases 104 é aplicada a um retificador 106 para produzir uma tensão sobre um barramento CC 108. A tensão a partir do barramento CC 108 alimenta um modulador 110 que, por sinais alimentados aos condutores 112, controla um cortador 114 que fornece uma tensão CA de frequência selecionável ao pri-mário 116 de um transformador 118. O secundário 120 do transformador 118 aplica tensão entre o solo 122 e um condutor 124 que alimenta a tensão passando através do isolante 50 até o eletrodo 16. O circuito da Figura 6 fornece um método de aumento da separação de componentes de óleo e água de uma mistura fluindo através do vaso de entrada 10 fornecendo uma fonte de tensão CA de uma frequência facilmente selecionável F1 que é mo-dulada em intensidade em uma frequência selecionada F2.[0072] As mentioned with respect to Figure 1, each of the electrodes employed in the separation systems described herein is supplied with a voltage potential which may be an AC voltage, a DC voltage, a rectified AC voltage, or an AC voltage having selected frequencies and waveforms. An effective voltage format for use with the electrostatic separator systems of this invention is a dual frequency voltage as described in detail in U.S. Pat. No. 6,860,979 entitled “Dual Frequency Electrostatic Coalescence.” This patent issued on March 1, 2005, and is incorporated herein by reference. Figure 6 shows a basic circuit disclosed in that patent whereby a dual frequency voltage is applied to electrode 16 of separation system 64. In this dual frequency circuit a three-phase voltage source 104 is applied to a rectifier 106 to produce a voltage on a DC bus 108. The voltage from DC bus 108 feeds a modulator 110 which, by signals fed to conductors 112, controls a chopper 114 which supplies an AC voltage of selectable frequency to the primary 116 of a transformer 118. The secondary 120 of transformer 118 applies voltage between ground 122 and a conductor 124 which feeds voltage through insulator 50 to electrode 16. The circuit of Figure 6 provides a method of enhancing the separation of oil and water components from a mixture flowing through inlet vessel 10 by providing an AC voltage source of a readily selectable frequency F1 which is modulated in intensity at a selected frequency F2.

[0073] A Figura 13 ilustra uma modalidade alternativa da invenção conforme comparada à modalidade básica da Figura 1. Na Figura 13 um vaso de transição horizontal 126, normalmente na forma, conforme ilustrado, de um comprimento de tubo, interconecta o vaso de coleta de óleo 42 com o vaso de entrada 10. Um encaixe em T 128 se estende a partir do fundo do vaso de transição horizontal 126 e se conecta a entrada do vaso de coleta de água 36. Assim, a água se separando no vaso de entrada 10 e o vaso de coleta de óleo 42 se decanta no fundo do vaso de transição horizontal 126 e drena para fora do encaixe em T 128 pelo vaso de coleta de água 36 enquanto encontra turbulência reduzida.[0073] Figure 13 illustrates an alternative embodiment of the invention as compared to the basic embodiment of Figure 1. In Figure 13 a horizontal transition vessel 126, typically in the form, as illustrated, of a length of pipe, interconnects the oil collection vessel 42 with the inlet vessel 10. A tee fitting 128 extends from the bottom of the horizontal transition vessel 126 and connects to the inlet of the water collection vessel 36. Thus, water separating in the inlet vessel 10 and the oil collection vessel 42 settles to the bottom of the horizontal transition vessel 126 and drains out of the tee fitting 128 through the water collection vessel 36 while encountering reduced turbulence.

[0074] Nos desenhos, as configurações básicas do separador dessa invenção são ilustradas nas Figuras 1, 2, 3, 9 e 13. Sistemas diferentes pelos quais esse sistema separador pode ser aplicado são ilustrados nas Figuras 4, 5, 6, 7 e 8. As Figuras 5 e 6 ilustram especificamente como o sistema separador aqui pode ser empregado em um sistema de dessalinização no qual água de lavagem é utilizada. É importante enfatizar que as ilustrações de como o sistema separador dessa invenção pode ser modificado em várias configurações, como exemplificado nas Figuras 4 a 8, são apenas exemplos e de forma nenhuma são ilustradas como as únicas disposições pelas quais o sistema separador pode ser empregado.[0074] In the drawings, basic configurations of the separator of this invention are illustrated in Figures 1, 2, 3, 9 and 13. Different systems by which this separator system may be applied are illustrated in Figures 4, 5, 6, 7 and 8. Figures 5 and 6 specifically illustrate how the separator system herein may be employed in a desalination system in which wash water is utilized. It is important to emphasize that the illustrations of how the separator system of this invention may be modified into various configurations, as exemplified in Figures 4 through 8, are examples only and are in no way illustrated as the only arrangements by which the separator system may be employed.

[0075] Em relação agora à Figura 14, um primeiro vaso de separação 130 e um segundo vaso de separação 132 estão dispostos um em cima do outro, cada vaso 130 sendo um cano ou uma fase ascendente que possui uma entrada de óleo úmido 14 localizada abaixo do eletrodo 16, mas acima do controle de nível de água 40 (e, portanto, acima do nível da água 38). A orientação dos vasos 130, 132 pode variar a partir da vertical até a horizontal (veja as Figuras 15 a 15B) um em relação ao outro. Uma orientação vertical possui vantagens logísticas e uma orientação horizontal possui vantagens de fluxo de fluido. Variar entre as duas orientações combina as vantagens de ambas as orientações.[0075] Turning now to Figure 14, a first separation vessel 130 and a second separation vessel 132 are arranged one on top of the other, each vessel 130 being a pipe or riser having a wet oil inlet 14 located below the electrode 16 but above the water level control 40 (and therefore above the water level 38). The orientation of the vessels 130, 132 may vary from vertical to horizontal (see Figures 15-15B) relative to each other. A vertical orientation has logistical advantages and a horizontal orientation has fluid flow advantages. Varying between the two orientations combines the advantages of both orientations.

[0076] Conforme o óleo úmido entra pela entrada 14 do primeiro vaso 130 abaixo do eletrodo 16, o óleo úmido é substancialmente imediatamente afetado pelo campo elétrico. As gotas de água maiores aglutinam e fluem para baixo pela parte de coleta de água 26 antes de o óleo úmido encontrar o eletrodo 16. O ângulo do vaso 130 em relação à horizontal (veja, por exemplo, a Figura 15) permite a remoção acelerada contracorrente da água de coalescência da parte de coleta de água 26. Conforme o óleo mais seco flui para cima até a parte de coleta de óleo 42 do vaso 130, gotas de água menores aglutinam e se separam no fluxo contracorrente. O óleo mais seco passa a partir da saída 20 do primeiro vaso 130 e entra na entrada 14 do segundo vaso 132 abaixo do eletrodo 16, onde o processo de separação acima é repetido. Cada vaso 130, 132 está equipado com uma saída de gás 70 pelo qual o gás separado a partir do sistema pode ser retirado, como para uma instalação de coleta de gás, uma chama ou assim por diante.[0076] As wet oil enters inlet 14 of first vessel 130 below electrode 16, the wet oil is substantially immediately affected by the electric field. Larger water droplets coalesce and flow downward through water collection portion 26 before the wet oil encounters electrode 16. The angle of vessel 130 relative to the horizontal (see, e.g., Figure 15) allows for accelerated countercurrent removal of coalescing water from water collection portion 26. As drier oil flows upward into oil collection portion 42 of vessel 130, smaller water droplets coalesce and separate in the countercurrent flow. The drier oil passes from outlet 20 of first vessel 130 and enters inlet 14 of second vessel 132 below electrode 16, where the above separation process is repeated. Each vessel 130, 132 is equipped with a gas outlet 70 by which gas separated from the system can be withdrawn, such as to a gas collection facility, a flare or so on.

[0077] Uma pluralidade de defletores 134 que estão dispostos paralelos uns aos outros podem ser fornecidos na parte de coleta de água 26 de cada vaso130, 132. Os defletores 134, que estão preferivelmente orientados para-lelos ao eixo do vaso 130, 132 podem ser defletores verticais, horizontais, ou angulares (veja as Figuras 19 a 21). Um defletor vertical diminui o número de Reynolds e, portanto, a turbulência do sistema. Um defletor horizontal diminui o número de Reynolds e a distância de decantação. Entretanto, uma configuração horizontal aumenta o número de superfícies no qual a areia pode acumular. Adicionalmente, as gotas de óleo separadas devem cruzar o fluxo de água para viajar para cima e recombinar com a fase de óleo contínua. Um defletor angular — ou seja, um defletor orientado entre 0 e 90 graus — possui o potencial para combinar as vantagens de defletores verticais e horizontais, fornecendo distâncias de decantação mais curtas e um ângulo aumentado de repouso da areia. As gotas de óleo separadas cruzam o fluxo de água parede onde a velocidade de fluxo é mínima.[0077] A plurality of baffles 134 that are arranged parallel to each other may be provided in the water collection portion 26 of each vessel 130, 132. The baffles 134, which are preferably oriented parallel to the axis of the vessel 130, 132, may be vertical, horizontal, or angled baffles (see Figures 19-21). A vertical baffle decreases the Reynolds number and, therefore, the turbulence of the system. A horizontal baffle decreases the Reynolds number and the settling distance. However, a horizontal configuration increases the number of surfaces on which sand can accumulate. Additionally, the separated oil droplets must cross the water flow to travel upward and recombine with the continuous oil phase. An angular baffle—that is, a baffle oriented between 0 and 90 degrees—has the potential to combine the advantages of vertical and horizontal baffles by providing shorter settling distances and an increased angle of repose of the sand. The separated oil droplets intersect the water flow wall where the flow velocity is minimum.

[0078] Conforme ilustrado nas Figuras 16, 18, e 24A & B uma unidade desgaseificadora ou de pré-tratamento 136 pode estar conectada à entrada 14 do primeiro vaso separador 130. O pré-tratamento previne que gás excessivo entre no vaso 130 (e 132) e reduz o volume de água de entrada iniciando a remoção de água. Em uma modalidade preferida, a unidade de pré- tratamento 136 é um separador centrífugo vertical PORTA-TEST WHIR-LYSCRUB® V™ (Cameron Corp. Process Systems, antigamente National Tank Company Corp., Houston, Texas) ou o separador centrífugo CONSEPT ICD™ (também Cameron Corp. Process Systems, antigamente National Tank Company Corp., Houston, Texas). A entrada tangencial nesses separadores centrífugos específicos promove a remoção livre de gás e inicia a coalescência livre de água criando um ambiente alto-G. Conforme ilustrado nas Figuras 24A & B, a unidade de pré-tratamento 136 pode incluir uma parte de coleta de água 138.[0078] As illustrated in Figures 16, 18, and 24A & B a degasser or pretreatment unit 136 may be connected to inlet 14 of first separator vessel 130. Pretreatment prevents excessive gas from entering vessel 130 (and 132) and reduces the inlet water volume by initiating water removal. In a preferred embodiment, pretreatment unit 136 is a PORTA-TEST WHIR-LYSCRUB® V™ vertical centrifugal separator (Cameron Corp. Process Systems, formerly National Tank Company Corp., Houston, Texas) or the CONSEPT ICD™ centrifugal separator (also Cameron Corp. Process Systems, formerly National Tank Company Corp., Houston, Texas). The tangential inlet in these particular centrifugal separators promotes free gas removal and initiates free water coalescence by creating a high-G environment. As illustrated in Figures 24A & B, the pretreatment unit 136 may include a water collection portion 138.

[0079] Experimentos feitos pelos inventores em várias configurações de um separador eletrostático compacto de acordo com essa invenção forneceram visões do que funciona melhor. Características de desempenho diferentes dependem se o fluxo de água e óleo é ascendente ou descendente. Por exemplo, o fluxo de água e óleo na disposição das Figuras 24A & B é um fluxo descendente em cada um dos vasos separadores, 130, 132 (com a unidade de pré-tratamento 136 e vasos 130, 132 estando conectados a um coletor único na Figura 24B e controlados por um controle de nível único). Em relação à fração de água de entrada, para altas frações de água (apro-ximadamente 30-70% BS&W), o fluxo ascendente rende resultados superio-res, enquanto para fluxos descendentes de frações de água moderadas (aproximadamente 5-10% BS&W) se desempenha melhor. Com relação às frações de água de saída, a configuração ascendente possui um limite na quantidade de água que pode ser removida. O arrasto do óleo de fluxo as-cendente previne pequenas quantidades de água de sair da parte de coleta de água 36 do vaso 130, 132, e essa configuração pode secar o óleo para moderar frações. Entretanto, com frações de água de entrada moderadas, uma configuração de fluxo decrescente pode render óleo com uma baixa fração de água (< 1%).[0079] Experiments by the inventors on various configurations of a compact electrostatic separator according to this invention have provided insights into what works best. Different performance characteristics depend on whether the water and oil flow is upward or downward. For example, the water and oil flow in the arrangement of Figures 24A & B is a downward flow in each of the separator vessels, 130, 132 (with the pretreatment unit 136 and vessels 130, 132 being connected to a single header in Figure 24B and controlled by a single level control). With respect to the inlet water fraction, for high water fractions (approximately 30-70% BS&W), the upward flow yields superior results, while for downward flows of moderate water fractions (approximately 5-10% BS&W) it performs better. With respect to outlet water fractions, the upward configuration has a limit on the amount of water that can be removed. Upflow oil entrainment prevents small amounts of water from exiting the water collection portion 36 of vessel 130, 132, and this configuration can dry the oil to moderate fractions. However, with moderate inlet water fractions, a downflow configuration can yield oil with a low water fraction (<1%).

[0080] Em relação à técnica eletrostática, CA é a única técnica apropriada em configurações de fluxo ascendente dado fluxos de entrada de óleo úmido. Além disso, o eletrodo 16 é preferivelmente um eletrodo desencapa- do quando o óleo úmido possui uma alta fração de água. Devido ao fluxo vindo por uma configuração de fluxo descendente ser moderadamente úmido, há uma possibilidade de utilizar CA, bem como as técnicas de polaridade dupla e frequência dupla para alcançar óleos de saída muito secos. Conforme discutido previamente juntamente com a Figura 6, um formato de tensão eficaz para uso com sistemas separadores eletrostáticos dessa invenção é uma tensão de frequência dupla, conforme descrito em detalhes na Patente Norte-americana n° 6.860.979 intitulada “Coalescência Eletrostática de Fre-quência Dupla” e incorporada aqui a título de referência. O influxo modera-damente úmido também fornece uma oportunidade para utilizar um eletrodo isolante 16.[0080] With respect to the electrostatic technique, CA is the only suitable technique in upflow configurations given wet oil inlet streams. Furthermore, electrode 16 is preferably a bare electrode when the wet oil has a high water fraction. Because the stream coming from a downflow configuration is moderately wet, there is a possibility of utilizing CA as well as dual polarity and dual frequency techniques to achieve very dry outlet oils. As previously discussed in conjunction with Figure 6, an effective voltage format for use with electrostatic separator systems of this invention is a dual frequency voltage as described in detail in U.S. Pat. No. 6,860,979 entitled “Dual Frequency Electrostatic Coalescence” and incorporated herein by reference. The moderately wet inflow also provides an opportunity to utilize an insulating electrode 16.

[0081] Em relação agora às Figuras 22 e 23, um separador eletrostático compacto está ilustrado, que combina as características mais vantajosas de uma configuração de fluxo ascendente e descendente. O óleo úmido entra na entrada 14 de um primeiro vaso separador 130, que está em uma confi-guração de fluxo ascendente, abaixo do eletrodo 16 e acima do controle de nível de água 40. Devido à alta fração de água do óleo úmido, o primeiro eletrodo de fase 16 é um eletrodo desencapado utilizado em combinação com a tecnologia CA. O eletrodo 16 faz com que gotas de água se unam e saiam da mistura de água e óleo pela parte de coleta de água 36. Devido à alta densidade da água em relação ao óleo e sua baixa viscosidade, a maior parte da água pode sair da mistura pela parte de coleta de água 36. Entretanto, em algum momento, a força de arrastamento da mistura de óleo e água se movimentando ascendentemente excede a habilidade da água restante para se movimentar para baixo. Com muito da água saindo da extremidade de saída inferior 22 do primeiro vaso 130, um óleo moderadamente seco sai da extremidade de saída de óleo superior 20 do vaso 130 e entra na entrada 14 até um segundo vaso separador 132, que está em uma confi-guração de fluxo descendente.[0081] Turning now to Figures 22 and 23, a compact electrostatic separator is illustrated which combines the most advantageous features of an upflow and downflow configuration. Wet oil enters inlet 14 of a first separator vessel 130, which is in an upflow configuration, below electrode 16 and above water level control 40. Due to the high water fraction of the wet oil, first phase electrode 16 is a bare electrode used in combination with AC technology. Electrode 16 causes water droplets to coalesce and exit the oil-water mixture through water collection portion 36. Due to the high density of water relative to oil and its low viscosity, most of the water can exit the mixture through water collection portion 36. However, at some point, the drag force of the upwardly moving oil-water mixture exceeds the ability of the remaining water to move downward. With much of the water leaving the lower outlet end 22 of the first vessel 130, a moderately dry oil leaves the upper oil outlet end 20 of the vessel 130 and enters the inlet 14 to a second separator vessel 132, which is in a downflow configuration.

[0082] O óleo moderadamente seco entra no segundo vaso 132 sobre o mesmo com o eletrodo 60. O segundo eletrodo de fase 60 desempenha a mesma função do primeiro eletrodo de fase16. O eletrodo 60 pode ser um eletrodo isolante e utilizado em combinação com CA ou com técnicas de po-laridade dupla e frequência dupla. Com o impulso da água e da mistura es-tando na mesma direção, o arrasto na mistura de água e óleo é reduzido e muito mais da água restante pode sair pela parte de coleta de água 36 do segundo vaso 132. Essa água sai da extremidade de saída de água inferior 22 e o óleo quase seco sai da extremidade de saída de óleo superior 20. Observa-se que devido à extremidade de saída de óleo superior 20 do pri-meiro vaso 130 e à entrada 14 do segundo vaso 132 estar ambas nas ex-tremidades superiores dos vasos 130, 132, esta configuração ocupa menos espaço que os sistemas ilustrados, por exemplo, nas Figuras 14 e 15.[0082] Moderately dry oil enters second vessel 132 over same with electrode 60. Second phase electrode 60 performs the same function as first phase electrode 16. Electrode 60 may be an insulating electrode and used in combination with AC or dual polarity and dual frequency techniques. With the momentum of the water and mixture being in the same direction, the drag on the oil-water mixture is reduced and much of the remaining water can exit through the water collection portion 36 of the second vessel 132. This water exits from the lower water outlet end 22 and the nearly dry oil exits from the upper oil outlet end 20. It will be noted that because the upper oil outlet end 20 of the first vessel 130 and the inlet 14 of the second vessel 132 are both at the upper ends of the vessels 130, 132, this configuration takes up less space than the systems illustrated, for example, in Figures 14 and 15.

[0083] Estudos de laboratório demonstram que a adição de reatância ao transformador 118 (veja Figura 6) é benéfica. A partir de dados de laboratório preliminares, quando a reatância está absorvendo aproximadamente 5 a 70% da tensão de entrada, está desempenhando duas funções. Primeiro, limita o número e o comprimento dos curtos-circuitos de arco. Isso tende a aumentar a tensão aplicada no eletrodo 16 e produzir mais água aglutinada. Segundo, os ajustes de tensão causados pela resposta de arco induzem a modulação de tensão. Essa modulação de tensão melhora a coalescência de gotas de água de tamanhos variados, que lava a separação melhorada. A combinação dessas duas propriedades melhora a qualidade de ambos, óleo e água (veja as Tabelas 1 e 2).Tabela 1. Efeito da reatância adicionada na qualidade do óleo e da água. *Média dos valores t Uma amostra apenas 3000 Volts e 7500 VoltsTabela 2. Efeito da reatância adicionada e nenhum defletor no segundo vaso separador na qualidade do óleo e da água. [0083] Laboratory studies demonstrate that the addition of reactance to transformer 118 (see Figure 6) is beneficial. From preliminary laboratory data, when the reactance is absorbing approximately 5 to 70% of the input voltage, it is performing two functions. First, it limits the number and length of arcing short circuits. This tends to increase the voltage applied to electrode 16 and produce more coalesced water. Second, the voltage adjustments caused by the arcing response induce voltage modulation. This voltage modulation improves the coalescence of water droplets of varying sizes, which results in improved separation. The combination of these two properties improves the quality of both oil and water (see Tables 1 and 2).Table 1. Effect of added reactance on oil and water quality. *Average of t values One sample only 3000 Volts and 7500 VoltsTable 2. Effect of added reactance and no baffle in second separator vessel on oil and water quality.

[0084] Em relação agora às Figuras 25 e 26, uma saída de óleo adicional 20a é fornecida, que encaminha óleo suficientemente seco para atender aos requisitos de um usuário em um caminho de óleo seco 142 que escapa do segundo vaso separador 132. Na Figura 25, o óleo úmido (aproximadamente 30-70% H2O) entra na entrada 14(1) do primeiro vaso separados 130 e o óleo seco (aproximadamente < 1% H2O) sai na extremidade superior do vaso 130 pela saída 20a. O balanço do óleo meio úmido ou moderadamente seco (aproximadamente 5-10% H2O) sai da saída 20B e entra na entrada 14(2) do segundo vaso separador 132. O óleo seco então sai do segundo vaso 132 pela saída 20D e ao longo do caminho de óleo seco 142. Preferivelmente, o fluxo pela saída 20A é controlado para garantir que qualquer óleo que exceda os requisitos do usuário não seja encaminhado pela saída 20A (escapando, deste modo, pelo segundo vaso 132). O mesmo vale para a saída 20D.[0084] Turning now to Figures 25 and 26, an additional oil outlet 20a is provided which routes sufficiently dry oil to meet a user's requirements into a dry oil path 142 escaping from second separator vessel 132. In Figure 25, wet oil (approximately 30-70% H2O) enters inlet 14(1) of first separator vessel 130 and dry oil (approximately <1% H2O) exits at the upper end of vessel 130 through outlet 20a. The balance of the semi-wet or moderately dry oil (approximately 5-10% H2O) exits outlet 20B and enters inlet 14(2) of second separator vessel 132. The dry oil then exits second vessel 132 through outlet 20D and along dry oil path 142. Preferably, the flow through outlet 20A is controlled to ensure that any oil exceeding user requirements is not routed through outlet 20A (thus escaping through second vessel 132). The same is true for outlet 20D.

[0085] Na Figura 26, o primeiro vaso separador 130, que é um vaso de fluxo ascendente, inclui duas saídas adicionais 20A e 20B. Preferivelmente, a saída 20B está localizada nas proximidades da entrada de óleo úmido 14. Conforme o óleo úmido passa pela entrada 14(1) e entra no primeiro vaso separador 130, uma parte do óleo úmido é desviada para a saída 20B e pela entrada 14(2) do segundo vaso separador 132, que é também um vaso de fluxo ascendente. O óleo seco que atende aos requisitos do usuário sai pela saída adicional 20A localizada na extremidade superior do vaso 130 e viaja ao longo do caminho 142.[0085] In Figure 26, the first separator vessel 130, which is an upflow vessel, includes two additional outlets 20A and 20B. Preferably, outlet 20B is located in the vicinity of the wet oil inlet 14. As the wet oil passes through inlet 14(1) and enters the first separator vessel 130, a portion of the wet oil is diverted to outlet 20B and through inlet 14(2) of the second separator vessel 132, which is also an upflow vessel. The dry oil that meets the user's requirements exits through additional outlet 20A located at the upper end of vessel 130 and travels along path 142.

[0086] O segundo vaso separador 132 converte o óleo úmido a partir do primeiro vaso 130 para um óleo meio úmido, que sai do segundo vaso 132 pela saída 20D e viaja ao longo do caminho de óleo meio úmido 144 até a entrada 14(3B) de um terceiro ou adicional vaso separador 140. O vaso 240 é um vaso de fluxo descendente substancialmente similar em estrutura àqueles dos vasos 130, 132 conforme ilustrado, por exemplo, nas Figuras 24A & B. O óleo meio úmido ou moderadamente úmido que passa pela saída 20C do primeiro vaso 130 também viaja ao longo do caminho de óleo meio úmido 144 até a entrada 14(3A) de um terceiro vaso 140. O óleo seco então sai pela saída 20E do terceiro vaso 140 e viaja ao longo do caminho de óleo seco 142.[0086] The second separator vessel 132 converts the wet oil from the first vessel 130 to a medium wet oil, which exits the second vessel 132 through outlet 20D and travels along the medium wet oil path 144 to the inlet 14(3B) of a third or additional separator vessel 140. Vessel 240 is a downflow vessel substantially similar in structure to those of vessels 130, 132 as illustrated, for example, in Figures 24A & B. The medium wet or moderately wet oil that passes through outlet 20C of the first vessel 130 also travels along the medium wet oil path 144 to the inlet 14(3A) of a third vessel 140. The dry oil then exits through outlet 20E of the third vessel 140 and travels along the dry oil path 142.

[0087] Embora a invenção tenha sido descrita com certo grau de parti-cularidade, é evidente que muitas alterações foram feitas nos detalhes de construção e na disposição dos componentes sem partir do âmbito e do es-copo dessa revelação. Entende-se que a invenção não está limitada às mo-dalidades estabelecidas aqui para fins de exemplificação, mas é para estar limitada somente pelo âmbito das reivindicações anexas, incluindo a comple-ta variedade de equivalência à qual cada elemento da mesma tem direito.[0087] Although the invention has been described with some degree of particularity, it is evident that many changes have been made in the details of construction and arrangement of the components without departing from the scope and scope of this disclosure. It is understood that the invention is not limited to the embodiments set forth herein for purposes of example, but is to be limited only by the scope of the appended claims, including the full range of equivalence to which each element thereof is entitled.

Claims

1. A method of separating water from a water-oil mixture, the method comprising the steps of: (a) flowing a water-oil mixture into an inlet of a first elongated separator vessel (64), the first elongated separator vessel (64) being oriented on a slope and having an electrode (60) located toward its upper end; (b) passing the water-oil mixture through an electric field of the first elongated separator vessel (64) whereby water in the water-oil mixture coalesces and a first water-predominant fluid flows downward; (c) flowing a portion of a first oil-predominant fluid from an outlet of the first elongated separator vessel (64) and into an inlet of a second elongated separator vessel (66), the second elongated separator vessel (66) being oriented on a slope and having an electrode (60) located toward its upper end; (d) passing the portion of the first oil-predominant fluid through an electric field of the second separator vessel elongated separator vessel (66) whereby water in the portion of the first oil-predominant fluid coalesces and a second water-predominant fluid flows downward; and the method further comprising the step of: (e) allowing a second portion of the first oil-predominant fluid to exit through an outlet of the first elongated separator vessel (64) and bypass the second elongated separator vessel (66).

2. The method of claim 1, wherein the inlet to the first elongated separator vessel (64) and the second elongated separator vessel (66) is located relative to the electrode (60) to provide for a predetermined direction of flow of the water and oil mixture as the water and oil mixture enters the separator vessel, the direction of flow being a direction of flow selected from the group consisting of an upward direction of flow and a downward direction of flow.

3. The method of claim 1, wherein the portion of the first oil-predominant fluid flowing from the outlet of the first elongated separator vessel (64) and into the inlet of the second elongated separator vessel (66) is a portion selected from the group consisting of a wet oil portion and a semi-wet oil portion.

4. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises the step of flowing the mixture of water and oil to a pre-separation unit prior to step (a).

5. The method of claim 1, wherein at least one of the first predominant water flow and the second predominant water flow passes through a plurality of baffles (134).

6. The method of claim 1, wherein the electrode (60) of the first and second elongated separator vessels is each in circuit relationship with a voltage source at a different potential than the other voltage source.

7. A method of separating water from a water-oil mixture, the method comprising the steps of: (a) flowing a water-oil mixture into an inlet of a first elongated separator vessel, the first elongated separator vessel (64) being oriented at a slope and having an electrode (60) located toward its upper end; (b) passing the water-oil mixture through an electric field of the first elongated separator vessel whereby water in the water-oil mixture coalesces and a first water-predominant fluid flows downward; (c) flowing a portion of a first oil-predominant fluid from an outlet of the first elongated separator vessel and into an inlet of a second elongated separator vessel, the second elongated separator vessel being oriented at a slope and having an electrode (60) located toward its upper end; (d) passing a portion of the first oil-predominant fluid through an electric field of the second elongated separator vessel whereby water in the portion of the first oil-predominant fluid coalesces and a first water-predominant fluid flows downward; (e) after step (a), allowing a portion of the water-oil mixture to immediately exit an outlet of the first elongated separator vessel and flow into an inlet of a further elongated separator vessel, the further elongated separator vessel being oriented on a slope and having an electrode (60) located towards its upper end; and (f) passing the portion of the water-oil mixture through an electric field of the further elongated separator vessel whereby the water in the portion of the water-oil mixture coalesces and a third water-oil mixture flows downward.

8. The method of claim 7, wherein the inlet to the additional elongated separator vessel is positioned relative to the electrode (60) to provide for a predetermined direction of flow of the water-oil mixture as the water-oil mixture enters the additional elongated separator vessel, the flow direction being a flow direction selected from the group consisting of an upward flow direction and a downward flow direction.

9. The method of claim 8, further comprising the step of: (g) flowing a portion of a third oil-predominant fluid out of an outlet of the additional elongated separator vessel and into an inlet of the second elongated separator vessel.