DE102014117348B3 - Method and device for separating heavy oil - Google Patents

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DE102014117348B3 DE102014117348.1A DE102014117348A DE102014117348B3 DE 102014117348 B3 DE102014117348 B3 DE 102014117348B3 DE 102014117348 A DE102014117348 A DE 102014117348A DE 102014117348 B3 DE102014117348 B3 DE 102014117348B3
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Abstract

Offenbart ist zum Einen ein Verfahren zum Trennen von Schweröl, also einem Gemisch aus Wasser, organischem Öl und Gas und weiteren Verunreinigungen, das in einen vertikal verlaufenden Zyklon (13) geführt wird und dort eine Drallströmung ausbildet, wobei das Wasser an einer Innenwand des Zyklons (13) einen Film und durch die Schwerkraft getrieben unten im Zyklon (13) einen inneren Wasserpegel ausbildet und nach unten aus dem Zyklon (13) abfließt, das organische Öl sich auf dem Wasser sammelt, einen inneren Ölpegel ausbildet und über einen Ölstutzen zwischen dem inneren Wasserpegel und dem inneren Ölpegel durch ein Ölrohr (20) aus dem Zyklon (13) abfließt, und das Gas oberhalb des inneren Ölpegels aus dem Zyklon (13) ausströmt, und wobei außerhalb des Zyklons (13) das Wasser einen äußeren Wasserpegel und das organische Öl einen äußeren Ölpegel oberhalb des äußeren Wasserpegels ausbildet. Offenbart ist zum Andern eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens. Um die Nachteile des Stands der Technik beim Abfließen der flüssigen Komponenten des Schweröls aus dem Zyklon (13) zu vermeiden wird vorgeschlagen, dass das Ölrohr (20) zwischen dem äußeren Wasserpegel und dem äußeren Ölpegel endet.On the one hand disclosed is a method for separating heavy oil, ie a mixture of water, organic oil and gas and other impurities, which is guided in a vertically extending cyclone (13) and there forms a swirl flow, wherein the water on an inner wall of the cyclone (13) a film and driven by gravity down in the cyclone (13) forms an internal water level and flows down from the cyclone (13), the organic oil collects on the water, forms an internal oil level and an oil spigot between the internal water level and the internal oil level through an oil pipe (20) flows out of the cyclone (13), and the gas above the internal oil level from the cyclone (13) flows out and outside of the cyclone (13) the water has an external water level and the organic oil forms an external oil level above the external water level. Disclosed is another device for carrying out such a method. In order to avoid the disadvantages of the prior art in the discharge of the liquid components of the heavy oil from the cyclone (13), it is proposed that the oil pipe (20) terminate between the external water level and the external oil level.

Description

Die Erfindung betrifft zum Einen ein Verfahren zum Trennen von Schweröl, also einem Gemisch aus Wasser, organischem Öl und Gas und weiteren Verunreinigungen, das in einen vertikal verlaufenden Zyklon geführt wird und dort eine Drallströmung ausbildet, wobei das Wasser an einer Innenwand des Zyklons einen Film und durch die Schwerkraft getrieben unten im Zyklon einen inneren Wasserpegel ausbildet und nach unten aus dem Zyklon abfließt, das organische Öl sich auf dem Wasser sammelt, einen inneren Ölpegel ausbildet und über einen Ölstutzen zwischen dem inneren Wasserpegel und dem inneren Ölpegel durch ein Ölrohr aus dem Zyklon abfließt, und das Gas oberhalb des inneren Ölpegels aus dem Zyklon ausströmt, und wobei außerhalb des Zyklons das Wasser einen äußeren Wasserpegel und das organische Öl einen äußeren Ölpegel oberhalb des äußeren Wasserpegels ausbildet. Die Erfindung betrifft zum Andern eine Vorrichtung zum Trennen von Schweröl, also einem Gemisch aus Wasser, organischem Öl und Gas und weiteren Verunreinigungen, mit mindestens einem vertikal verlaufenden Zyklon, der einen Schweröleinlass, einen Wasserauslass, ein Ölrohr mit einem Ölstutzen und einen Gasauslass aufweist, und mit einem Einströmkanal zu dem Schweröleinlass, durch den das Schweröl derart in den mindestens einen Zyklon einleitbar ist, dass das Wasser an einer Innenwand des Zyklons einen Film und durch die Schwerkraft getrieben unten im Zyklon einen inneren Wasserpegel ausbildet und durch den Wasserauslass nach unten aus dem Zyklon abfließt, das organische Öl sich auf dem Wasser sammelt, einen inneren Ölpegel ausbildet und über den Ölstutzen zwischen dem inneren Wasserpegel und dem inneren Ölpegel durch das Ölrohr aus dem Zyklon abfließt, und das Gas oberhalb des inneren Ölpegels durch den Gasauslass aus dem Zyklon ausströmt, und außerhalb des Zyklons in der Vorrichtung das Wasser einen äußeren Wasserpegel und das Öl einen äußeren Ölpegel oberhalb des äußeren Wasserpegels ausbildet.The invention relates to a method for separating heavy oil, ie a mixture of water, organic oil and gas and other impurities, which is guided in a vertically extending cyclone and there forms a swirl flow, wherein the water on an inner wall of the cyclone a film and driven by gravity down in the cyclone forms an internal water level and flows down from the cyclone, the organic oil collects on the water, forming an internal oil level and an oil spigot between the internal water level and the internal oil level through an oil pipe from the Cyclone drains, and the gas flows out of the cyclone above the internal oil level, and outside of the cyclone, the water forms an external water level and the organic oil an external oil level above the external water level. The invention relates to another device for separating heavy oil, ie a mixture of water, organic oil and gas and other impurities, with at least one vertically extending cyclone having a heavy oil inlet, a water outlet, an oil pipe with an oil nozzle and a gas outlet, and having an inflow channel to the heavy oil inlet through which the heavy oil can be introduced into the at least one cyclone such that the water forms an inner water level on an inner wall of the cyclone a film and driven by gravity down in the cyclone and down through the water outlet the cyclone drains, the organic oil collects on the water, forms an internal oil level and flows through the oil spout between the internal water level and the internal oil level through the oil pipe from the cyclone, and the gas above the internal oil level through the gas outlet from the cyclone emanates, and outside of the cyclone in the device, the water forms an external water level and the oil forms an external oil level above the external water level.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorgenannten Art ist aus Oropeza-Vasquez, Carlos: Multiphase Flow Separation in Liquid-Liquid Cylindrical Cyclone and Gas-Liquid-Liquid Cylindrical Cyclone Compact Separators. The University of Tulsa, Oklahoma/USA 2001 bekannt. Vorgeschlagen wird dort, das Ölrohr senkrecht nach unten unterhalb des Wasserauslasses durch den Boden des Zyklons zu führen.A method and a device of the aforementioned kind is known from Oropeza-Vasquez, Carlos: Multiphase Flow Separation in Liquid-Liquid Cylindrical Cyclone and Gas-Liquid-Liquid Cylindrical Cyclone Compact Separators. The University of Tulsa, Oklahoma / USA 2001 known. It is proposed to guide the oil pipe vertically downwards below the water outlet through the bottom of the cyclone.

In der bekannten Vorrichtung sinkt das aus dem Zyklon abgeflossene Wasser aufgrund seiner höheren Dichte nach unten, während das abgeflossene organische Öl sich oberhalb des Wassers sammelt, Öl und Wasser bilden also zwangsläufig gegenläufige Strömungen aus, die teilweise wieder zu einer unerwünschten Vermischung der beiden Komponenten führen müssen.In the known device, the water drained from the cyclone sinks due to its higher density down, while the organic oil collected collects above the water, oil and water thus inevitably form countercurrent flows, some of which again lead to undesirable mixing of the two components have to.

GB 2 362 589 A offenbart ein Verfahren zum Trennen von Schweröl, das in einen vertikal verlaufenden Zyklon geführt wird und dort eine Drallströmung ausbildet, wobei das Gas oberhalb des inneren Ölpegels aus dem Zyklon ausströmt, und wobei außerhalb des Zyklons das Wasser einen äußeren Wasserpegel und das organische Öl einen äußeren Ölpegel oberhalb des äußeren Wasserpegels ausbildet. GB 2 362 589 A discloses a method of separating heavy oil which is directed into and forms a swirling flow in a vertical cyclone, wherein the gas exhausts from the cyclone above the internal oil level, and outside the cyclone, the water has an external water level and the organic oil has an external flow Oil level above the outer water level forms.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik beim Abfließen der flüssigen Komponenten des Schweröls aus dem Zyklon zu vermeiden.The invention has for its object to avoid the disadvantages of the prior art in the flow of the liquid components of the heavy oil from the cyclone.

Lösungsolution

Ausgehend von dem bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Ölrohr zwischen dem äußeren Wasserpegel und dem äußeren Ölpegel endet. So werden gegenläufige Strömungen der aus dem Zyklon abfließenden flüssigen Komponenten vermieden.Starting from the known method is proposed according to the invention that the oil pipe ends between the outer water level and the outer oil level. Thus, countercurrent flows of effluent from the cyclone liquid components are avoided.

Vorzugsweise wird im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens das Schweröl mit einer Einströmgeschwindigkeit zwischen 2 oder 3 m/s und 30 m/s (ca. 25 m/s) in den Zyklon geführt. Durch die auf die flüssige Phase des Schweröls wirkende Zentrifugalbeschleunigung bildet sich dann an der Innenwand des Zyklons ein geschlossener Film, der im Erdschwerefeld nach unten abläuft.Preferably, in the context of a method according to the invention, the heavy oil is fed into the cyclone with an inflow velocity of between 2 or 3 m / s and 30 m / s (about 25 m / s). By acting on the liquid phase of the heavy oil centrifugal then forms on the inner wall of the cyclone, a closed film that runs down in the earth's gravity field.

Besonders vorzugsweise wirkt in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren auf das Schweröl unmittelbar nach dem Einströmen in den Zyklon eine Zentrifugalbeschleunigung bis zur 1200-fachen Erdbeschleunigung. Bei kleinerem Zyklondurchmesser können auch höhere Zentrifugalbeschleunigungen auftreten. Die im Schweröl sehr fein (mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 500 μm) verteilten Öl- und Wassertröpfchen agglomerieren dann in dem Film soweit, dass es zu einer Vortrennung von Wasser und organischem Öl kommt.Particularly preferably, in such a method according to the invention, the centrifugal acceleration acts on the heavy oil immediately after the flow into the cyclone up to 1200 times the acceleration of gravity. With a smaller cyclone diameter, higher centrifugal accelerations can also occur. The oil and water droplets distributed very finely in the heavy oil (with a diameter of about 5 to 500 μm) then agglomerate in the film to such an extent that pre-separation of water and organic oil occurs.

Bevorzugt strömt im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens das Wasser in dem Film an der Innenwand mit einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit zwischen 0,5 m/s und 10 m/s (ca. 2 m/s). Dies gilt nur für sehr hohe Viskositätsklassen. Ist das Öl weniger viskos, so stellen sich dort auch entsprechend höhere Geschwindigkeiten ein.In the context of a method according to the invention, the water preferably flows in the film on the inner wall at a maximum circumferential speed between 0.5 m / s and 10 m / s (about 2 m / s). This only applies to very high viscosity classes. If the oil is less viscous, then there are correspondingly higher speeds.

Besonders bevorzugt wirkt in einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren auf das Wasser in dem Film an der Innenwand eine maximale Zentrifugalbeschleunigung zwischen mindestens dem fünf- und zehnfachen der Erdbeschleunigung. Die Trennung von Wasser und organischem Öl wird dann so deutlich beschleunigt, dass sich die leichtere Phase – das organische Öl – im Zentrum des Zyklons sammelt und dort leicht über den Ölstutzen abgeführt werden kann. Die schwerere Phase – das Wasser – verbleibt dagegen in Wandnähe und läuft nach unten durch den Wasserauslass aus dem Zyklon ab.In such a method according to the invention, the water in particular preferably acts on the water the film on the inner wall a maximum centrifugal acceleration between at least five and ten times the gravitational acceleration. The separation of water and organic oil is then significantly accelerated so that the lighter phase - the organic oil - collects in the center of the cyclone and can be easily removed there via the oil spigot. The heavier phase - the water - remains close to the wall and runs down through the water outlet from the cyclone.

Ausgehend von der bekannten Vorrichtung wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Ölrohr zwischen dem äußeren Wasserpegel und dem äußeren Ölpegel eine Seitenwand des Zyklons durchdringt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zeichnet sich gleichermaßen durch die vorstehend aufgeführten Vorteile aus.Starting from the known device is proposed according to the invention that the oil pipe penetrates between the outer water level and the outer oil level, a side wall of the cyclone. The device according to the invention makes it possible to carry out a method according to the invention and is equally distinguished by the advantages listed above.

In einer vorteilhaften Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läuft der mindestens eine Zyklon zwischen dem Schweröleinlass und dem Wasserauslass konisch zu. Der konische Verlauf begünstigt einerseits die Aufrechterhaltung einer tangentialen Strömungskomponente in dem Film und vermeidet andererseits Totwasserzonen vor dem Wasserauslass.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the at least one cyclone conically flows between the heavy oil inlet and the water outlet. The conical shape on the one hand promotes the maintenance of a tangential flow component in the film and on the other hand avoids dead water zones in front of the water outlet.

Bevorzugt weist in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der mindestens eine Zyklon an der Innenwand oberhalb des Schweröleinlasses einen ringförmigen, radial nach Innen weisenden Abweiser für das Öl auf. Der Abweiser vermeidet ein darüber hinausgehendes Ansteigen des Films 24 und insbesondere ein Mitreißen von Flüssigkeitspartikeln durch das aus dem Gasauslass ausströmende Gas.Preferably, in a device according to the invention, the at least one cyclone on the inner wall above the heavy oil inlet on an annular, radially inwardly facing deflector for the oil. The deflector avoids a further increase in the film 24 and in particular entrainment of liquid particles by the gas flowing out of the gas outlet.

Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zehn Zyklone auf, wobei durch den Einströmkanal das Schweröl zum Schweröleinlass jeden der Zyklone leitbar ist. Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Verarbeitung des zehnfachen Schwerölstroms. Alternativ ist für größere Schwerölströme auch eine Skalierung mit größeren Durchmessern eines einzelnen Zyklons denkbar. Ein derartiges „Upscaling” ist aber durch die mit der Dimension sich ändernden Strömungsverhältnisse beschränkt. Die Anzahl der Zyklone kann zwischen eins und beliebig vielen liegen.Preferably, a device according to the invention has ten cyclones, wherein the heavy oil to the heavy oil inlet of each of the cyclones can be conducted through the inflow channel. Such a device according to the invention enables the processing of the tenfold heavy oil flow. Alternatively, scaling with larger diameters of a single cyclone is conceivable for larger heavy oil flows. However, such "upscaling" is limited by the flow conditions changing with the dimension. The number of cyclones can be between one and any number.

In einer besonders vorteilhaften Ausprägung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchdringt das Ölrohr eine Seitenwand des Zyklons. So kann eine lange Rohrleitung durch die Wasserschicht außerhalb des Zyklons vermieden werden.In a particularly advantageous embodiment of a device according to the invention, the oil pipe penetrates a side wall of the cyclone. Thus, a long pipe through the water layer outside the cyclone can be avoided.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigenThe invention will be explained below with reference to two embodiments. Show it

1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung, 1 a first device according to the invention,

2 ein Detail der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung und 2 a detail of the first device according to the invention and

3 einen Zyklon der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie 3 a cyclone of the first device according to the invention as well

4 eine Detailskizze einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 a detailed diagram of a second device according to the invention.

Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen liegenden, mit gewölbten Böden 2 verschlossenen zylindrischen Trennbehälter 3 auf mit einer Einlaufseite 4 und einer Auslaufseite 5. Der Trennbehälter 3 weist auf der Einlaufseite 4 in den Trennbehälter 3 hinein einen Schweröleinlauf 6 auf, sowie auf der Auslaufseite 5 einen Wasserauslauf 7, einen Gasauslauf 8 und einen nicht dargestellten Ölauslauf aus dem Trennbehälter 3 heraus.In the 1 shown device according to the invention 1 has a reclining, with domed bottoms 2 sealed cylindrical separation vessel 3 on with an inlet side 4 and an outlet side 5 , The separation tank 3 points to the inlet side 4 in the separation tank 3 into a heavy oil intake 6 on, as well as on the outlet side 5 a water outlet 7 , a gas outlet 8th and an oil spout, not shown, from the separation tank 3 out.

Im Innenraum 9 des Trennbehälters 3 schließt sich an den Schweröleinlauf 6 ein zylindrischer Einströmkanal 10 an, an den, wie in 2 dargestellt, über einen Verteilkanal 11 mit rechteckigem Querschnitt zehn in zwei Reihen angeordnete Zyklone 13 angeschlossen sind. Dem Schweröleinlauf 6 gegenüber ist der Innenraum 9 bis etwa zur halben Höhe durch ein vertikal ausgerichtetes Überlaufwehr 14 zwischen Einlaufseite 4 und Auslaufseite 5 unterteilt.In the interior 9 of the separation tank 3 joins the heavy oil intake 6 a cylindrical inflow channel 10 on, on, as in 2 represented, via a distribution channel 11 with rectangular cross section ten arranged in two rows cyclones 13 are connected. The heavy oil intake 6 opposite is the interior 9 to about half the height through a vertically aligned overflow weir 14 between inlet side 4 and outlet side 5 divided.

Der in 3 beispielhaft einzeln dargestellte Zyklon 13 weist ein nach oben als Gasauslass 15 offenes zylindrisches Gasrohr 16 auf, und daran unten anschließend ein nach unten konisch zulaufendes Flüssigkeitsrohr 17, das in einem wiederum zylindrischen Wasserauslass 18 mündet.The in 3 exemplified individually cyclone 13 points upwards as a gas outlet 15 open cylindrical gas pipe 16 on, and then down a conically tapered liquid tube 17 that in a turn cylindrical water outlet 18 empties.

Unten an dem Gasrohr 16 ist seitlich ein Schweröleinlass 19 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet und aus dem Flüssigkeitsrohr 17 führt seitlich ein Ölrohr 20 heraus. Im Innenraum 21 des Zyklons 13 geht das Ölrohr 20 in einen zylindrischen, in der Symmetrieachse 22 des Gasrohrs 16 und des Flüssigkeitsrohrs 17 angeordneten Ölstutzen 23 über.Down at the gas pipe 16 is a heavy fuel inlet laterally 19 arranged with rectangular cross-section and out of the liquid pipe 17 leads laterally an oil pipe 20 out. In the interior 21 of the cyclone 13 go the oil pipe 20 in a cylindrical, in the axis of symmetry 22 of the gas pipe 16 and the liquid tube 17 arranged oil nozzle 23 above.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird Schweröl als schaumiges 3-Phasengemisch aus organischem Öl, Wasser und einem Gasgemisch aus Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff durch den Schweröleinlauf 6 und den Einströmkanal 10 in den Trennbehälter 3 eingebracht, im Verteilkanal 11 auf eine Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 30 m/s beschleunigt und durch die Schweröleinlässe tangential in die Zyklone 13 geführt.During operation of the device according to the invention 1 is heavy oil as a foamy 3-phase mixture of organic oil, water and a gas mixture of carbon dioxide, nitrogen and oxygen through the heavy oil inlet 6 and the inflow channel 10 in the separation tank 3 introduced, in distribution channel 11 accelerated to a flow rate of up to 30 m / s and through the heavy oil inlets tangentially into the cyclones 13 guided.

Der tangential schlitzförmige Eintritt des Schweröls implementiert im Gasrohr 16 ein Rotationsströmungsfeld. Die Wirbelströmung erzeugt einerseits ein Scherfeld, das die Zerstörung der schaumigen Struktur und damit die Freisetzung des Gases bewirkt. Anderseits wirkt bei einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 25 m/s mehr als die achthunderfache Erdbeschleunigung auf die beiden flüssigen Phasen aus Wasser und dem organischen Öl. Die flüssigen Phasen bilden dadurch einen geschlossen Film 24 an der Innenwand 25 des Zyklons 13 aus, der im Erdschwerefeld nach unten abläuft.The tangential slot-shaped entry of the heavy oil implemented in the gas pipe 16 a rotational flow field. On the one hand, the vortex flow creates a shear field which causes the destruction of the foamy structure and thus the release of the gas. On the other hand, at a flow velocity of about 25 m / s more than eight times the gravitational acceleration acts on the two liquid phases of water and the organic oil. The liquid phases thereby form a closed film 24 on the inner wall 25 of the cyclone 13 off, which runs down in the earth's gravity field.

Das Gasrohr 16 weist etwa auf halber Höhe einen Abweisring 26 für den Film 24 auf, der ein weiteres Aufsteigen der flüssigen Phasen über diesen hinaus vermeidet.The gas pipe 16 has about halfway up a deflector ring 26 for the movie 24 which avoids further rising of the liquid phases beyond this.

Durch die Trennung der flüssigen Phasen von der Gasphase und die Ausbildung des Films 24 werden im Zyklon 13 die sehr hohen Eintrittsgeschwindigkeiten schnell abgebaut. Im Flüssigkeitsrohr 17 sind die Geschwindigkeiten deutlich geringer, aber noch ausreichend hoch für eine Trennung der beiden flüssigen Phasen.By separating the liquid phases from the gas phase and the formation of the film 24 be in the cyclone 13 the very high entry speeds are rapidly reduced. In the liquid pipe 17 the speeds are much lower, but still high enough for a separation of the two liquid phases.

Aufgrund der hohen Beschleunigung kommt es innerhalb des Films 24 an der Innenwand 25 bereits zu einer Vortrennung der beiden flüssigen Phasen, die zum Teil einen Dichteunterschied von weniger als 100 kg/m3 aufweisen können. Innerhalb dieser Vortrennung wachsen die ursprünglich sehr feinen Öl- oder Wassertröpfchen, die in der Suspension nur einen Durchmesser von 350 μm aufweisen, zu deutlich größeren Agglomeraten an oder bilden sogar bereits eine geschlossene Flüssigphase aus. Das Verteilungsspektrum kann in anderen Fällen anders, insbesondere auch wesentlich kleiner ausfallen. Als untere Grenze können 5 μm und als obere Grenze 500 μm angesetzt werden.Due to the high acceleration it comes within the movie 24 on the inner wall 25 already to a pre-separation of the two liquid phases, which may have a density difference of less than 100 kg / m 3 in part. Within this pre-separation, the originally very fine oil or water droplets, which only have a diameter of 350 μm in the suspension, grow to significantly larger agglomerates or even form a closed liquid phase. The distribution spectrum can be different in other cases, in particular also be much smaller. The lower limit may be 5 μm and the upper limit 500 μm.

Durch den Eintritt der Gasströmung kurz oberhalb des Ölpegels 27 wird die viskose Flüssigkeit über die Scherkräfte an der Oberfläche ebenfalls in Rotation versetzt. Die innere Reibung der Flüssigkeit lässt in der flüssigen Phase nur Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 2 m/s zu. Dieser Wert kann höher sei, wenn das Öl weniger viskos ist. Dies erzeugt ein Zentrifugalfeld von etwa der fünf- bis zehnfachen Erdbeschleunigung. In Verbindung mit der Vergrößerung der Tröpfchen im Gasraum oberhalb des Ölpegels 27 wird damit die Trennung so deutlich beschleunigt, dass sich die leichtere Phase (das organische Öl) im Zentrum des konischen Flüssigkeitsrohrs 17 ansammelt und dort über den Ölstutzen 23 in das Ölrohr 20 abgeführt werden kann. Die schwerere flüssige Phase (das Wasser) verbleibt an der Innenwand 25 und läuft über den Wasserauslass 18 in den unteren Teil des Trennbehälters 3.By entering the gas flow just above the oil level 27 the viscous liquid is also set in rotation by the shear forces on the surface. The internal friction of the liquid in the liquid phase allows only peripheral velocities of about 2 m / s. This value may be higher if the oil is less viscous. This creates a centrifugal field of about five to ten times the gravitational acceleration. In conjunction with the enlargement of the droplets in the gas space above the oil level 27 This accelerates the separation so much that the lighter phase (the organic oil) in the center of the conical liquid tube 17 accumulates and there over the oil spigot 23 in the oil pipe 20 can be dissipated. The heavier liquid phase (the water) remains on the inner wall 25 and runs over the water outlet 18 in the lower part of the separation tank 3 ,

Demnach besteht der einzelne Zyklon 13 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus zwei in Reihe geschalteten Zentrifugalabscheidern, die durch einen gemeinsamen Einlass angetrieben werden.Accordingly, there is the single cyclone 13 the device according to the invention 1 of two centrifugal separators connected in series, which are driven by a common inlet.

Aus den Zyklonen 13 tritt das Wasser als schwere Phase unterhalb eines dort bestehenden Wasserpegels 28 in den Trennbehälter 3 ein. Das organische Öls als leichte Phase tritt aus den Zyklonen 13 oberhalb des Wasserpegels 28 und unterhalb des dort bestehenden Ölpegels 29 in den Trennbehälter 3 ein. Eine schwerkraftgetriebene oder durch gezielte Rohrführung erzwungene Nachtrennung der beiden flüssigen Phasen ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nicht erforderlich.From the cyclones 13 The water occurs as a heavy phase below an existing water level 28 in the separation tank 3 one. The organic oil as a light phase emerges from the cyclones 13 above the water level 28 and below the existing oil level 29 in the separation tank 3 one. A gravity-driven or enforced by specific pipe management subsequent separation of the two liquid phases is in the device according to the invention 1 not mandatory.

Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht im Wesentlichen der zuvor beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung, unterscheidet sich aber in einem Detail des in 4 dargestellten Zyklons 30: Das Ölrohr 31 durchdringt nicht eine Seitenwand 32 des Zyklons 30, sondern verläuft zunächst senkrecht nach unten aus dem Zyklon 30 heraus. Der Wasserauslauf 33 der zweiten Vorrichtung schließt führt seitlich aus dem Zyklon 30 heraus.A second device according to the invention essentially corresponds to the first device according to the invention described above, but differs in a detail of the device described in FIG 4 illustrated cyclones 30 : The oil pipe 31 does not penetrate a side wall 32 of the cyclone 30 but initially runs vertically downwards out of the cyclone 30 out. The water outlet 33 the second device closes laterally out of the cyclone 30 out.

Die leichte flüssige Phase – das organische Öl – wird wie bei der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung innen aus dem Kern der Strömung ab- und durch eine gezielte Rohrführung zwischen den äußeren Wasserpegel 34 und den äußeren Ölpegel 35 geleitet, so dass auch in dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Kreuzströmung bzw. Rückvermischung vermieden ist.The light liquid phase - the organic oil - is inside as in the first device of the invention from the core of the flow off and by a targeted pipe guide between the outer water level 34 and the outer oil level 35 directed, so that in this device according to the invention a cross flow or backmixing is avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
gewölbter Bodenarched ground
33
Trennbehälterseparation vessel
44
Einlaufseiteinlet side
55
Auslaufseiteoutlet side
66
SchweröleinlaufHeavy oil enema
77
Wasserauslaufwater spout
88th
Gasauslaufgas outlet
99
Innenrauminner space
1010
Einströmkanalinflow
1111
Verteilkanaldistribution channel
1212
Reiheline
1313
Zykloncyclone
1414
ÜberlaufwehrOverflow weir
1515
Gasauslassgas outlet
1616
Gasrohrgas pipe
1717
Flüssigkeitsrohrliquid pipe
1818
Wasserauslasswater outlet
1919
SchweröleinlassHeavy oil intake
2020
Ölrohroil pipe
2121
Innenrauminner space
2222
Symmetrieachseaxis of symmetry
2323
Ölstutzenoil spigot
2424
FilmMovie
2525
Innenwandinner wall
2626
Abweisringdeflector
2727
Ölpegeloil level
2828
Wasserpegelwater level
2929
Ölpegeloil level
3030
Zykloncyclone
3131
Ölrohroil pipe
3232
SeitenwandSide wall
3333
Wasserauslaufwater spout
3434
Wasserpegelwater level
3535
Ölpegeloil level

Claims (10)

Verfahren zum Trennen von Schweröl, also einem Gemisch aus Wasser, organischem Öl und Gas und weiteren Verunreinigungen, das in einen vertikal verlaufenden Zyklon (13) geführt wird und dort eine Drallströmung ausbildet, wobei a. das Wasser an einer Innenwand (25) des Zyklons (13) einen Film (24) und durch die Schwerkraft getrieben unten im Zyklon (13) einen inneren Wasserpegel ausbildet und nach unten aus dem Zyklon (13) abfließt, b. das organische Öl sich auf dem Wasser sammelt, einen inneren Ölpegel (27) ausbildet und über einen Ölstutzen (23) zwischen dem inneren Wasserpegel und dem inneren Ölpegel (27) durch ein Ölrohr (20) aus dem Zyklon (13) abfließt, und c. das Gas oberhalb des inneren Ölpegels (27) aus dem Zyklon (13) ausströmt, und wobei außerhalb des Zyklons (13) das Wasser einen äußeren Wasserpegel (28) und das organische Öl einen äußeren Ölpegel (29) oberhalb des äußeren Wasserpegels (28) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölrohr (20) zwischen dem äußeren Wasserpegel (28) und dem äußeren Ölpegel (29) endet.Process for separating heavy oil, ie a mixture of water, organic oil and gas and other impurities, which is placed in a vertical cyclone ( 13 ) is guided and there forms a swirl flow, wherein a. the water on an inner wall ( 25 ) of the cyclone ( 13 ) a movie ( 24 ) and driven by gravity down in the cyclone ( 13 ) forms an internal water level and down from the cyclone ( 13 ), b. the organic oil collects on the water, an internal oil level ( 27 ) and via an oil spout ( 23 ) between the internal water level and the internal oil level ( 27 ) through an oil pipe ( 20 ) from the cyclone ( 13 ), and c. the gas above the internal oil level ( 27 ) from the cyclone ( 13 ) and outside of the cyclone ( 13 ) the water has an external water level ( 28 ) and the organic oil has an external oil level ( 29 ) above the external water level ( 28 ), characterized in that the oil pipe ( 20 ) between the external water level ( 28 ) and the external oil level ( 29 ) ends. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweröl mit einer Einströmgeschwindigkeit zwischen 3 m/s und 30 m/s (ca. 25 m/s) in den Zyklon (13) geführt wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the heavy oil with an inflow velocity between 3 m / s and 30 m / s (about 25 m / s) in the cyclone ( 13 ) to be led. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Schweröl unmittelbar nach dem Einströmen in den Zyklon (13) eine Zentrifugalbeschleunigung von mehr als der 800-fachen Erdbeschleunigung wirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heavy oil immediately after flowing into the cyclone ( 13 ) a centrifugal acceleration of more than 800 times the gravitational acceleration acts. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in dem Film (24) an der Innenwand (25) mit einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit zwischen 0,5 m/s und 10 m/s (ca. 2 m/s) strömt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the water in the film ( 24 ) on the inner wall ( 25 ) flows with a maximum peripheral speed between 0.5 m / s and 10 m / s (about 2 m / s). Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Wasser in dem Film (24) an der Innenwand (25) eine maximale Zentrifugalbeschleunigung zwischen dem fünf- und zehnfachen der Erdbeschleunigung wirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the water in the film ( 24 ) on the inner wall ( 25 ) a maximum centrifugal acceleration between five and ten times the gravitational acceleration acts. Vorrichtung (1) zum Trennen von Schweröl, also einem Gemisch aus Wasser, organischem Öl und Gas und weiteren Verunreinigungen, mit mindestens einem vertikal verlaufenden Zyklon (13), der einen Schweröleinlass (19), einen Wasserauslass (18), ein Ölrohr (20) mit einem Ölstutzen (23) und einen Gasauslass (15) aufweist, und mit einem Einströmkanal (10) zu dem Schweröleinlass (19), durch den das Schweröl derart in den mindestens einen Zyklon (13) einleitbar ist, dass das Wasser an einer Innenwand (25) des Zyklons (13) einen Film (24) und durch die Schwerkraft getrieben unten im Zyklon (13) einen inneren Wasserpegel ausbildet und durch den Wasserauslass (18) nach unten aus dem Zyklon (13) abfließt, das organische Öl sich auf dem Wasser sammelt, einen inneren Ölpegel (27) ausbildet und über den Ölstutzen (23) zwischen dem inneren Wasserpegel und dem inneren Ölpegel (27) durch das Ölrohr (20) aus dem Zyklon (13) abfließt, und das Gas oberhalb des inneren Ölpegels (27) durch den Gasauslass (15) aus dem Zyklon (13) ausströmt, und außerhalb des Zyklons (13) in der Vorrichtung (1) das Wasser einen äußeren Wasserpegel (28) und das Öl einen äußeren Ölpegel (29) oberhalb des äußeren Wasserpegels (28) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölrohr (20) zwischen dem äußeren Wasserpegel (28) und dem äußeren Ölpegel (29) endet.Contraption ( 1 ) for separating heavy oil, ie a mixture of water, organic oil and gas and other impurities, with at least one vertically extending cyclone ( 13 ), which has a heavy oil intake ( 19 ), a water outlet ( 18 ), an oil pipe ( 20 ) with an oil nozzle ( 23 ) and a gas outlet ( 15 ), and with an inflow channel ( 10 ) to the heavy oil inlet ( 19 ), through which the heavy oil in such a way in the at least one cyclone ( 13 ), it is possible to introduce the water on an inner wall ( 25 ) of the cyclone ( 13 ) a movie ( 24 ) and driven by gravity down in the cyclone ( 13 ) forms an internal water level and through the water outlet ( 18 ) down from the cyclone ( 13 ), the organic oil collects on the water, an internal oil level ( 27 ) and via the oil nozzle ( 23 ) between the internal water level and the internal oil level ( 27 ) through the oil pipe ( 20 ) from the cyclone ( 13 ), and the gas above the internal oil level ( 27 ) through the gas outlet ( 15 ) from the cyclone ( 13 ) and outside the cyclone ( 13 ) in the device ( 1 ) the water has an external water level ( 28 ) and the oil has an external oil level ( 29 ) above the external water level ( 28 ), characterized in that the oil pipe ( 20 ) between the external water level ( 28 ) and the external oil level ( 29 ) ends. Vorrichtung (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zyklon (13) zwischen dem Schweröleinlass (19) und dem Wasserauslass (18) konisch zuläuft.Contraption ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the at least one cyclone ( 13 ) between the heavy oil inlet ( 19 ) and the water outlet ( 18 ) tapers. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zyklon (13) an der Innenwand (25) oberhalb des Schweröleinlasses (19) einen ringförmigen, radial nach Innen weisenden Abweiser für das Öl aufweist.Contraption ( 1 ) according to one of claims 6 and 7, characterized in that the at least one cyclone ( 13 ) on the inner wall ( 25 ) above the heavy oil inlet ( 19 ) has an annular, radially inwardly facing deflector for the oil. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch zehn Zyklone (13), wobei durch den Einströmkanal (10) das Schweröl zum Schweröleinlass (19) jeden der Zyklone (13) leitbar ist.Contraption ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized by ten cyclones ( 13 ), whereby through the inflow channel ( 10 ) the heavy oil to the heavy oil inlet ( 19 ) each of the cyclones ( 13 ) is conductive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölrohr eine Seitenwand des Zyklons (13) durchdringt.Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the oil pipe a side wall of the cyclone ( 13 ) penetrates.
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