CN103143453B - 一种三相卧螺离心机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相卧螺离心机。该三相卧螺离心机包括差速器、螺旋推进器、转鼓、罩壳、机座、电机和进料管，罩壳固定在机座上，转鼓设在罩壳中；螺旋推进器设在转鼓内部的中心位置，转鼓内壁与述螺旋推进器间形成一料池；差速器与螺旋推进器连接并设在转鼓的圆柱形区域的外侧；电机包括主电机和副电机；进料管设在转鼓的圆锥形区域一侧，螺旋推进器的内部设有布料腔，布料腔固定并与进料管连通，布料腔通过设在螺旋推进器内壁上的分料口与料池连通；螺旋推进器的外壁上设有叶片，螺旋推进器靠近转鼓的圆锥形区域的外壁上设有挡板。该三相卧螺离心机适用于对老化油进行油水分离，可以使油水分界面更加清晰，可获得更纯的油，具有良好的分离效果。

Description

一种三相卧螺离心机

本申请是2010年12月30日递交的、申请号为201010615045.1、发明名称为“一种稠油老化油处理方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种三相卧螺离心机，属于石油勘探开发领域。

背景技术

老化油通常含有40-60％的原油，60-40％的水，2-3％的泥或渣，0.5％的酸、碱或盐及表面活性剂，是非常稳定的乳化油体系，采用通用的集输脱水手段，难以处理。

世界上的各个油田都普遍存在老化油问题，稠油老化油更是世界性难题，油田集输行业一般用下列3种方法处理老化油：

1、将老化油直接掺入原油外输系统，但是会带来原油外输含水超标的副作用，影响原油产品质量；

2、将老化油掺入原油脱水系统，但是会导致原油脱水系统运行不稳定，影响脱水效果；

3、直接作罐底废物处理，但是会造成原油的大量损失，不能按合格商品油销售，经济效益低，同时潜在的环保管理风险也不能忽视。

以辽河油田为例，辽河油田30多座联合站中，决大部分联合站中存有数量不等的老化油，最多的站达到了每年2万多吨。据不完全统计，全油田老化油总量接近11万吨/年。大量的老化油不能在处理后实现达标外输，既严重影响油田的经济效益，也严重影响油田正常的安全生产，油田生产急需老化油处理工艺技术及设备。

200320126151.9号中国专利申请公开了一种油田老化油处理成套装置，该装置由加药罐、加热炉、过滤器、旋流器结构等组成，利用该装置对大庆原油老化油进行处理，使其能够进入电脱水器，最后能将老化油处理成商品油。但是，大庆油田老化油为稀油老化油，对稠油老化油没有借鉴性；另外，老化油经过处理进入电脱器，还需要进行电脱处理，工艺及设备过于复杂。

200620091934.1号中国专利申请公开了一种聚驱工艺产生的老化油回收处理设备，用于聚驱老化油的处理，其技术关键点为：1、使用强氧化性的破乳剂处理硫酸盐还原菌菌团；2、三相分离器将油处理到能电脱处理的水平。但是，该专利申请公开的技术方案对于稠油老化油的处理也没有借鉴性。

因此，开发一种适用于稠油老化油的处理方法以及相应的破乳剂、处理设备是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于稠油老化油处理方法的三相卧螺离心机。

为达到上述目的，本发明提供了一种三相卧螺离心机，其包括差速器、螺旋推进器、转鼓、罩壳、机座、电机和进料管，其中，

所述罩壳固定在所述机座上，所述转鼓设置在所述罩壳中，所述转鼓的两端分别为圆柱形区域和圆锥形区域；

所述螺旋推进器设置在所述转鼓内部的中心位置，并且，所述转鼓内壁与所述螺旋推进器之间形成一料池，该料池在所述转鼓的圆柱形区域一端设有出油口和出水口，该出油口靠近所述螺旋推进器，该出水口靠近所述转鼓的内壁，并且所述出油口和出水口处设有位置可调节的遮挡板，该遮挡板用于控制出油口和出水口的位置，该料池在所述转鼓的圆锥形区域的末端(直径较小的一端)设有一出渣口；

所述差速器与所述螺旋推进器连接，用于控制螺旋推进器的转速，并且设置在所述转鼓的圆柱形区域的外侧；

所述电机包括主电机和副电机，固定在所述机座上，并且分别与所述转鼓和所述螺旋推进器连接；

所述进料管设置在所述转鼓的圆锥形区域一侧，从圆锥形区域直径较小的一端伸入转鼓内部，所述螺旋推进器的内部设有一布料腔，该布料腔固定并与所述进料管连通，并且，该布料腔通过设置在所述螺旋推进器内壁上的分料口与所述料池连通，由进料管输入的老化油通过布料腔进入料池中；

所述螺旋推进器的外壁上设有叶片，并且，所述螺旋推进器靠近所述转鼓的圆锥形区域的外壁上设置有挡板，用于阻挡油进入所述出渣口。

在本发明提供的三相卧螺离心机中，优选地，所述转鼓的有效直径与工作长度的比为1∶4。

本发明提供的三相卧螺离心机与现有的三相卧螺离心机具有一定的相似之处，例如本发明的三相卧螺离心机的罩壳、差速器、主电机、副电机、机座等结构均可以与现有的三相卧螺离心机相同，其设置方式也可以参照现有离心机进行设置。

在本发明提供的上述三相卧螺离心机中，在工作状态下，转鼓(该转鼓具有一中心轴)与螺旋推进器同轴转动，并且，螺旋推进器比转鼓的转速更快一些。

老化油通过进料管进入布料腔，并通过布料腔进入料池中，在上述转鼓和螺旋推进器的转动下，实现油、水和渣的三相分离。油处于靠近转鼓中心轴的位置，并通过出油口离开料池，进入后续步骤(离开的油属于合格的油料，可以直接进入油罐储存或进入原油集输系统)。水位于靠近转鼓边缘的区域，通过出水口离开，这部分水属于含油污水，可以进入原污水处理系统进行处理。螺旋推进器上设有叶片，在转动过程中，油渣会在叶片推动下逐渐向转鼓的圆锥形区域汇集，相当于在圆锥形区域爬坡，最后到达最顶端，与转鼓分离，通过出渣口离开离心机。这部分油渣属于含油量大约20％的油泥，可以通过其他油泥处理方法予以处理。

常规的离心机中，油和水的溢流直径只有一个可以进行调整，但是，在本发明提供的上述离心机中，油和水的溢流直径都可以进行调整，由此，可以获得更精确的油水分解面，提高分离效率，也有利于获得质量更好地油。这一调整，可以通过设置在出水口和出油口处的遮挡板进行。根据需要处理的老化油的含水率等的不同，通过凋节遮挡板可以改变出油口和出水口的大小以及位置，可以更准确地实现油水的分离。

本发明提供的上述三相卧螺离心机的最高分离因数(离心加速度比重力加速度的倍数)可以达到3000以上，而常规离心机只有2000-2500左右。并且，本发明提供的上述离心机具有超常规的液池深度，常规的液池深度与转鼓半径的比值一般为0.3-0.35，而本发明提供的上述离心机的液池深度与转鼓半径之比可以达到0.45-0.5，采用本发明提供的离心机对老化油进行油水分离，可以使油水分界面更加清晰，可获得更纯的油，具有良好的分离效果。

本发明提供的上述三相卧螺离心机设有主电机和副电机，分别控制转鼓和螺旋推进器的转动。该离心机可以采用共直流母线双变频双电机控制方式，实现副电机能量反馈，节约电能。而且，上述离心机中的螺旋推进器的螺旋输料速度可以无级调节，适合于各种条件。对于上述主电机和副电机与转鼓、螺旋推进器的连接方式可以按照本领域的常规做法进行。

本发明提供的上述三相卧螺离心机可以用于包括以下步骤的稠油老化油处理方法：

利用破乳剂对稠油老化油进行破乳处理；

将经过破乳处理的稠油老化油输入三相卧螺离心机中进行离心分离，分别得到油泥、污水和油；

其中，所采用的破乳剂为稠油老化油用破乳剂。

在上述处理方法中，所述破乳处理(破乳脱水处理)是将老化油与破乳剂相混合，并加热到一定温度进行保温，使老化油得到缓冲沉降。其中，优选地，以稠油老化油的总重量计，破乳剂的添加量为100-1000mg/kg；更优选地，破乳剂的添加量为600mg/kg。在破乳处理过程中，优选地，所述破乳处理的温度控制为90-95℃；优选地，保温时间可以控制为约8小时。

在上述处理方法中，经过破乳处理的老化油进入三相离心机进行三相分离，分离出油泥(含油20％，可以采用油泥处理方法进行处理)、水(含油污水，可以输入污水处理系统进行处理)以及油(含水5-8％)，优选地，三相卧螺离心机的转速可以控制为2500-3200转/分钟。

在本发明中，通过采用破乳剂结合离心的方法处理老化油，尤其是稠油老化油，解决了油田(尤其是辽河油田)稠油老化油破乳脱水的难题，能够满足现场生产的需要。本发明提供的处理方法提高了联合站的有效库容，为保障联合站的安全平稳运行具有重要意义。

在上述方法中所采用的稠油老化油用破乳剂具有以下原料组成，以稠油老化油用破乳剂的总重量计，：

苯酚、0.5-1％，苯乙烯、1.5-2％，多乙烯多胺、0.5-1％，甲醛、0.5-1％，催化剂、0.5-1％，环氧乙烷、40-50％，环氧丙烷、40-50％。

在本发明提供的上述破乳剂中，优选地，该破乳剂可以包括以下组成：苯酚、0.8％，苯乙烯、2.0％，多乙烯多胺、0.6％，甲醛、0.8％，催化剂、0.75％，环氧乙烷、45.05％，环氧丙烷、50％。

在上述破乳剂中，优选地，所采用的催化剂为NaOH或KOH等。

上述老化油用破乳剂以苯酚、苯乙烯、多乙烯多胺、甲醛等作为破乳剂的起始剂，使其在催化剂的作用下合成高分子的环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，然后再与溶剂相混合，得到老化油破乳剂。根据本发明的具体技术方案，优选地，该破乳剂是按照以下步骤制备得到的：将苯酚、苯乙烯、多乙烯多胺和甲醛添加到反应釜中，在120-140℃下混合，得到起始剂；将催化剂添加到反应釜中，抽真空并将反应釜中的压力控制在0.4MPa以下，在120-140℃下缓慢加入环氧乙烷和环氧丙烷，反应至负压，得到该老化油用破乳剂。

根据本发明的具体实施方案，上述破乳剂的羟值可以控制为小于45mgKOH/g。

采用上述处理方法处理稠油老化油，处理后的老化油产品中的含水平均值为约7.62％，纯净油品回收率平均值为83.26％，污水含油平均值为2623.68ppm，能够达到工业化生产的要求，可以直接进入原油集输系统，能够提高合格商品油量，提高联合站的有效库容，保证油气集输及联合站安全平稳生产，并避免油品流失的风险，经济效益和社会效益显著，具有广阔的应用前景。

本发明所提供的三相卧螺离心机适用于对老化油进行油水分离，可以使油水分界面更加清晰，可获得更纯的油，具有良好的分离效果。

附图说明

图1为实施例2提供的三相卧螺离心机的结构示意图。

附图标号说明：

螺旋推进器1转鼓2进料管3料池4出油口5出水口6出渣口7布料腔8叶片9挡板10分料口11

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1老化油用破乳剂

本实施例提供了一种老化油用破乳剂，其具有以下组成：

苯酚、0.8％，苯乙烯、2.0％，多乙烯多胺、0.6％，甲醛、0.8％，催化剂、0.75％，环氧乙烷、45.05％，环氧丙烷、50％。

该老化油用破乳剂是按照以下步骤制备得到的：

将苯酚、苯乙烯、多乙烯多胺和甲醛添加到反应釜中，在120-140℃下混合，得到起始剂；

将催化剂添加到反应釜中，抽真空并将反应釜中的压力控制在0.4MPa以下，在120-140℃下缓慢加入环氧乙烷和环氧丙烷，反应至负压，得到该老化油用破乳剂。

本实施例提供的上述老化油破乳剂尤其适合于稠油老化油的破乳处理。

实施例2三相卧螺离心机

本实施例提供了一种三相卧螺离心机，其包括差速器、螺旋推进器1、转鼓2、罩壳、机座、电机和进料管3，其中，

罩壳(图中未显示)固定在机座(图中未显示)上，罩壳和机座的设置方式可以按照现有的离心机的设置方式进行，转鼓2设置在罩壳中，转鼓2的两端分别为圆柱形区域和圆锥形区域；

螺旋推进器1设置在转鼓2内部的中心位置，并且，转鼓2内壁与螺旋推进器1之间形成一料池4，该料池4在转鼓2的圆柱形区域一端设有出油口5和出水口6，该出油口5靠近螺旋推进器1，该出水口6靠近转鼓2的内壁，并且出油口5和出水口6处设有位置可调节的遮挡板(图中未显示)，该料池4在转鼓2的圆锥形区域的末端设有一出渣口7；

差速器(图中未显示)与螺旋推进器1连接并且设置在转鼓2的圆柱形区域的外侧；

电机包括主电机(图中未显示)和副电机(图中未显示)，固定在机座上，并且分别与转鼓2和螺旋推进器1连接；

进料管3设置在转鼓2的圆锥形区域一侧，螺旋推进器1的内部设有一布料腔8，该布料腔8固定并与进料管3连通，并且，该布料腔8通过设置在螺旋推进器1内壁上的分料口11与料池4连通，由进料管3输入的老化油通过布料腔8进入料池4中；

螺旋推进器1的外壁上设有叶片9，并且，螺旋推进器1靠近转鼓2的圆锥形区域的外壁上设置有挡板10，用于阻挡油进入出渣口7。

实施例3老化油处理方法

本实施例提供了一种老化油处理方法，该老化油处理方法是针对辽河油田的冷一联合站老化油进行处理的方法，可以利用油田中现有的老化油处理设备。

该方法包括以下步骤：

冷一联合站稠油老化油的20℃地面脱气粘度约为80000-150000cp，利用加热炉将冷一联稠油老化油(含水约50％)加热到90-95℃；

通过加药泵向加热后的稠油老化油中添加实施例1提供的老化油破乳剂，以稠油老化油的总重量计，破乳剂的添加量为600mg/kg；

将添加了破乳剂的稠油老化油输送到老化油缓冲沉降灌中，保温沉降约8h；

将沉降处理之后的稠油老化油输送到实施例2提供的三相卧螺离心机中，分离得到油、水、泥三相，其中，油经泵输入好油罐或直接进入原油集输系统；水经泵提升后，去联合站污水处理系统；油泥定期汽运去集中处理厂。

经过本实施例处理的稠油老化油，其含水量由最初的45-50％下降到8％左右。

采用本发明提供的老化油处理方法能够解决辽河油田稠油老化油破乳脱水的难题，并具有可观的经济效益，每吨老化油处理后的销售价格提高了802.8元，辽河油田每年的老化油产生量为55757吨，经济效益可以达到4476.17万元/年。

Claims (2)

1.一种三相卧螺离心机，其包括差速器、螺旋推进器、转鼓、罩壳、机座、电机和进料管，其中，

所述罩壳固定在所述机座上，所述转鼓设置在所述罩壳中，所述转鼓的两端分别为圆柱形区域和圆锥形区域，所述转鼓的有效直径与工作长度的比为1：4，在工作状态下，所述转鼓与所述螺旋推进器同轴转动，并且，所述螺旋推进器比所述转鼓的转速快，并且，所述转鼓具有一中心轴；

所述螺旋推进器设置在所述转鼓内部的中心位置，并且，所述转鼓内壁与所述螺旋推进器之间形成一料池，该料池在所述转鼓的圆柱形区域一端设有出油口和出水口，该出油口靠近所述螺旋推进器，该出水口靠近所述转鼓的内壁，并且所述出油口和出水口处设有位置可调节的遮挡板，该料池在所述转鼓的圆锥形区域的末端设有一出渣口；料池深度与转鼓半径之比为0.45-0.5；

所述差速器与所述螺旋推进器连接并且设置在所述转鼓的圆柱形区域的外侧；

所述电机包括主电机和副电机，固定在所述机座上，并且分别与所述转鼓和所述螺旋推进器连接；

所述进料管设置在所述转鼓的圆锥形区域一侧，所述螺旋推进器的内部设有一布料腔，该布料腔固定并与所述进料管连通，并且，该布料腔通过设置在所述螺旋推进器内壁上的分料口与所述料池连通；

所述螺旋推进器的外壁上设有叶片，并且，所述螺旋推进器靠近所述转鼓的圆锥形区域的外壁上设置有挡板，用于阻挡油进入所述出渣口。

2.根据权利要求1所述的三相卧螺离心机，其中，该三相卧螺离心机采用共直流母线双变频双电机控制方式。