DE102005021331A1 - Separator for use in three-phase separation and clarification (especially of crude oil) has an adjustable throttle to simplify displacement of the separation zone over a larger radius within the drum - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Drei-Phasentrennung mit einem derartigen Separator.The The invention relates to a separator according to the preamble of the claim 1 and a method for three-phase separation with such Separator.
Derartige Separatoren sind an sich seit langem bekannt. In der Regel werden die Flüssigkeitsausträge mit sogenannten Schälscheiben versehen, in denen der Effekt ausgenutzt wird, dass die Rotationsenergie der eintretenden Flüssigkeit in einen Staudruck in der Ablaufleitung umgesetzt wird. Derartige Schälscheiben haben sich an sich bewährt. Insbesondere ist es möglich, durch Androsselung den herrschenden Staudruck zu variieren und damit die Trennzone in der Trommel bzw. den Radius der Trennzone in der Trommel über einen gewissen Bereich A zu variieren. Es ist insbesondere auch bekannt, beiden Flüssigkeitsauslassen Schälscheiben zuzuordnen.such Separators have been known for a long time. In general, will be the liquid discharges with so-called peeling discs provided in which the effect is exploited that the rotational energy the incoming liquid is converted into a back pressure in the drain line. such peeling discs have proven themselves. Especially Is it possible, by throttling to vary the prevailing dynamic pressure and thus the Separation zone in the drum or the radius of the separation zone in the drum over a range A to vary. In particular, it is also known two fluid leaks Assign peeling discs.
Ein
bekannter Drei-Phasen-Separator ist in
Die Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, den gattungsgemäßen Separator derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise während des Betriebes ein Verschieben der Trennzone innerhalb der Trommel über einen größeren radialen Bereich möglich ist, wobei eine verbesserte Einstellbarkeit der Position der Trennzone möglich sein soll. Es soll ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Separators vorgeschlagen werden.The In contrast, the invention has the task, the generic separator in such a way that in a simple manner during operation, a move the separation zone within the drum over a larger radial Range possible is, with improved adjustability of the position of the separation zone possible should be. It should also be a method for operating such Separators are proposed.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 12.The Invention solves this task through the objects the claims 1 and 12.
Die Erfindung schlägt einen Separator mit einer zumindest innen einfach oder doppelt konischen Separatortrommel vor, die lediglich an einem ihrer axialen Enden drehbar gelagert ist und die eine vertikale Drehachse aufweist und die ferner folgendes aufweist:
- – lediglich an ihrem unteren Ende oder an ihrem oberen Ende eine Drehspindel zum Antrieb der Separatortrommel, welche um einen Gelenkpunkt pendelnd gelagert ist,
- – ein Zulaufrohr für ein zu verarbeitendes Produkt,
- – zumindest zwei Flüssigkeitsauslasse für eine leichtere Phase und eine schwerere Phase, wobei der Flüssigkeitsauslaß für die leichtere Phase mit einer Schälscheibe versehen ist,
- – Feststoffaustragsöffnungen, vorzugsweise im Bereich ihres größten Innenumfangs,
- – ein in der Separatortrommel angeordnetes Trenntellerpaket,
- – wobei dem weiteren Flüssigkeitsauslaß eine einstellbare Drosseleinrichtung außerhalb der Trommel nachgeschaltet ist, die vorzugsweise eine Ring- bzw. Drosselscheibe aufweist und dazu ausgelegt ist, den Flüssigkeitsradius, bis zu dem sich die schwere Phase in der Trommel erstreckt, durch Veränderung des Austrittsquerschnittes für die schwere Flüssigkeitsphase – also durch Androsselung – zu verschieben.
- - Only at its lower end or at its upper end a rotary spindle for driving the Separatortrommel, which is mounted oscillating about a hinge point,
- An inlet pipe for a product to be processed,
- At least two fluid outlets for a lighter phase and a heavier phase, the liquid outlet for the lighter phase being provided with a paring disc,
- Solid discharge openings, preferably in the region of their largest inner circumference,
- A separator plate arranged in the separator drum,
- - Wherein the further liquid outlet an adjustable throttle device is connected downstream of the drum, which preferably has a ring or throttle disc and is adapted to the liquid radius up to which the heavy phase extends in the drum, by changing the outlet cross-section for the heavy Fluid phase - ie by throttling - to move.
Mit Hilfe der Erfindung ergibt sich insbesondere verbesserte Steuerbarkeit des Prozesses und dabei insbesondere eine verbesserte Regelbarkeit der Lage der Trennzone, auch E-Linie genannt.With Help of the invention results in particular improved controllability the process and in particular an improved controllability of Location of the separation zone, also called E-line.
Es ist auch möglich, sowohl Änderungen der Produktmengen (Phasenverhältnis) als auch der Produktbeschaffenheit (insbesondere Dichte) auszugleichen und die Trennlinie dennoch nahezu konstant zu halten. Düsenverschleiß kann ermittelt und die Standzeiten verlängert werden.It is possible, too, both changes the product quantities (phase ratio) as well as the product quality (in particular density) and still keep the dividing line nearly constant. Nozzle wear can be detected and extended the service life become.
Drosseleinrichtungen
auch nach Art im Betrieb nicht rotierender Ringscheiben sind aus
dem Bereich der Vollmantel-Schneckenzentrifugen zwar an sich bekannt – so aus der
Der Separator eignet sich für verschiedenste Drei-Phasentrennaufgaben, insbesondere zu Rohölaufbereitung, bei der das Rohöl von Feststoffen geklärt und Wasser aus dem Rohöl abgetrennt wird.Of the Separator is suitable for various three-phase separation tasks, in particular for crude oil processing, in the case of the crude oil clarified by solids and water from the crude oil is separated.
Die Erfindung schafft auch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Separators nach einem der entsprechenden Ansprüche zur Rohölaufbereitung, bei der das Rohöl von Feststoffen geklärt und Wasser aus dem Rohöl abgetrennt wird.The Invention also provides a use of a separator according to the invention according to one of the corresponding claims for crude oil treatment, in which the Crude oil of Solids clarified and water from the crude oil is separated.
Die Erfindung schafft zu dem ein Verfahren zur Dreiphasentrennung und -klärung eines zu verarbeitenden Produktes in wenigstens zwei Flüssigkeitsphasen und eine Feststoffphase, wobei die Verarbeitung des Produktes in einem Separator nach einem der entsprechenden auf diesen gerichteten Ansprüche erfolgt, wobei zum Einstellen der Trennzone einmalig im Betrieb ein Einstellen des Radius der leichten Flüssigkeitsphase LP mittels der Schälscheibe und dann ein Einstellen der schweren Flüssigkeitsphase (HP) und damit der Trennzone mittels der Drosseleinrichtung, vorzugsweise der Ringscheibe, erfolgt.The The invention also provides a method for three-phase separation and -clarification a product to be processed in at least two liquid phases and a solid phase, wherein the processing of the product in a separator according to one of the corresponding directed to this claims takes place, wherein the setting of the separation zone once during operation adjusting the radius of the light liquid phase LP by means of peeling disc and then adjusting the heavy liquid phase (HP) and so on the separation zone by means of the throttle device, preferably the annular disc occurs.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments are the remaining dependent claims remove.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:following The invention is based on an embodiment with reference closer to the drawing described. It shows:
Die
Separatortrommeln
Die
Drehspindel
Neben dieser Art der Konstruktion sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen eine untere Trommel an einer oberen Drehspindel quasi „aufgehängt" ist. Auch hier wird die Trommel aber nur an einem ihrer Enden bzw. im Anschluss an eines ihrer axialen Enden drehbar pendelnd gelagert.Next This type of construction is also known in constructions which a lower drum is almost "suspended" on an upper turning spindle the drum but only at one of its ends or following one rotatably mounted oscillating their axial ends.
Die
Separatortrommel
Hier
ist die Konstruktion derart gewählt,
dass die Austrittsöffnungen
Innerhalb
des Trenntellerpaktes und dort vorzugsweise innerhalb des Steigekanals
Die
leichtere Flüssigkeitsphase
LP (light Phase) wird an einem inneren Radius rLP mit
Hilfe einer Schälscheibe
Die
schwere Flüssigkeitsphase
HP strömt dagegen
um den äußeren Umfang
des Scheidetellers
Insoweit
entsprechen sich die Konstruktionen der
Nach
Die
erfindungsgemäßen Konstruktionen
der
Um
diese Drosseleinrichtung
Vorzugsweise
wird die Ringscheibe
Vorzugsweise
ist die Ringscheibe
Zwischen
der Ringscheibe
Sowohl
durch Androsseln der Schälscheibe als
auch durch Verstellen der Drosseleinrichtung bzw. hier der Spaltbreite
des Spaltes
Hier
weist die doppelt konische Trommel im Bereich ihres größten Durchmessers
Feststoffaustrittsdüsen
Die
ursprüngliche
Vermutung, dass sich bei Einsatz einer beweglichen Ringscheibe
Die verschiebliche Ringscheibe fuhrt vielmehr zu einer deutlichen Verbesserung der Einstellbarkeit der Emulsionslinie (E-Linie) sowie zu einer besseren Beherrschbarkeit und Steuerbarkeit des Prozesses. Es ergibt sich auch ein vergrößerter Einstellbereich der Trennzone.The displaceable annular disc leads rather to a significant improvement the adjustability of the emulsion line (E-line) and to a better Controllability and controllability of the process. It turns out also an enlarged adjustment range the separation zone.
Insoweit
gleichen sich wiederum die Konstruktionen der
Die
Austrittsöffnungen
Nach
Diese
besteht aus einer dem Flüssigkeitsaustritt
innerhalb der Trommel vorgeschalteten Scherbe
Diese
Kammer verhindert den unkontrollierten Austritt von Gasen oder Dampf
aus der Trommel durch die Austrittsöffnungen
Zum
Druckausgleich können
vertikale Bohrungen
In
der Praxis wirkt sich die Erfindung wie folgt aus:
Die verbesserte
Kontrolle bzw. Einstellbarkeit des Radius rE der Emulsionslinie – auch Trennzone
oder Trennlinie genannt – erhöht in bedeutsamem
Umfang die Optimierbarkeit, die Stabilität und die Feinabstimmung des
Prozesses im Dreiphasen-Separationssystem.In practice, the invention has the following effects:
The improved control of the radius rE of the emulsion line - also called separation zone or separation line - significantly increases the optimizability, stability and fine-tuning of the process in the three-phase separation system.
Geht
man davon aus, daß die
Drosseleinrichtung
Die
Drosseleinrichtung
Die
Schälscheibe
Kombiniert
können
die Drosseleinrichtung
Dies
zeigt eindrucksvoll, daß es
mit der Kombination aus Schälscheibe
Wird
nach Art der
Es
ist auch möglich,
eine separate und unabhängige
Wasserzufuhr in die Trommel (hier nicht dargestellt, realisierbar
z.B. durch ein konzentrisches Zuleitungsrohr innerhalb des Zuleitungsrohres
Der
Ableitungsvolumenfluss durch den Spalt
Bei
der Erfindung ist es auch möglich
und besonders vorteilhaft, die Flussmenge des Produktes zur Zentrifuge
genauso zu messen, wie die Flussmengen an den Abläufen über die
Schälscheibe
Die Düsenableitungskapazität kann auf der Basis des Maschinendesigns und der Trommelumdrehungsgeschwindigkeit zunächst theoretisch bestimmt werden. Diese Kapazität wird nachfolgend als „nominale" Kapazität bzw. Ableitungsrate bezeichnet.The Nozzle discharge capacity can be up the base of the machine design and drum rotation speed first be determined theoretically. This capacity is hereafter referred to as the "nominal" capacity designated.
Die Differenz zwischen den nominalen und den „gemessenen" Ableitungsraten der Feststoffdüsen gibt eine Information über die Betriebszustände der Düsen wieder.The Difference between nominal and "measured" derivative rates the solid nozzles gives information the operating conditions of the Nozzles again.
Wenn
die „gemessene" Ableitungsrate größer ist
als die Nominalrate, zeigen die Düsen
Wenn
die gemessene „Ableitungsrate" geringer ist als
die Nominalrate, kann man daraus schließen, daß eine oder mehrere der Feststoffaustragdüsen
Das System kann dazu ausgelegt sein, eine automatische Korrektur der Auswirkung des Düsenverschleißes durchzuführen, wenn es feststellt, ob die Feststoffaustragsdüsen verstopft sind oder nicht.The System can be designed to automatically correct the Effect of nozzle wear when it determines if the solids discharge nozzles are clogged or not.
Es ist schließlich auch noch möglich, eine Art Expertensystem zur Prozessoptimierung und Regelung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Separatortrommel zu erstellen.It is finally still possible, a kind of expert system for process optimization and control with Help the separator drum according to the invention to create.
Der
Druckabfall über
der Drosseleinrichtung (am Spalt
Da
derart klar ist, wie die schweren und leichten Abflussradien durch
den Druckabfall am Spalt
So kann der Anwender daraus, daß der Radius der E-Linie besonders klein ist, schließen, daß ein größerer Anteil schwerer Phase in der leichten Phase vorliegt und umgekehrt.So the user can conclude that the Radius of the e-line is particularly small, conclude that a larger proportion of heavy phase in the light phase and vice versa.
Wenn die Emulsion nicht trennbar ist, hat sich eine Emulsionsschicht innerhalb der Zentrifuge aufgebaut.If the emulsion is not separable, has an emulsion layer built up inside the centrifuge.
Indem
geeignete Veränderungen
der Einstellungen am Spalt
Mit einem Online-Expertensystem kann ein stabiler Separationsprozess aufrecht erhalten werden, obwohl eine Fluktuation in der Produktzufuhrrate und -Zusammensetzung auftreten kann oder eine Dichtefluktuationen der schweren und/oder der leichteren flüssigen Phase LP und HP. Derartige Effekte treten z.B. bei Naturprodukten wie Fischöl auf oder aber bei der Rohölaufbereitung (Abtrennen von Wasser aus dem Röhöl) oder bei der Wasseraufbereitung (insbesondere Abtrennen von Ölresten aus dem Wasser).With An online expert system can be a stable separation process although a fluctuation in the product delivery rate and composition may occur or density fluctuations heavy and / or lighter liquid phase LP and HP. such Effects occur e.g. in natural products such as fish oil or in crude oil processing (Separation of water from the crude oil) or in the treatment of water (in particular separation of oil residues out of the water).
Indem das Online-Expertensystem mit einer Online-Messung der Durchflussmenge und/oder der Produktflussmenge ergänzt wird, ist es möglich, die Zufuhrdichte zu berechnen oder schließlich die Dichte direkt zu messen.By doing the online expert system with an online measurement of the flow rate and / or the product flow rate is supplemented, it is possible to increase the feed density to calculate or finally to measure the density directly.
Eine Korrektur der Flussmenge der Feststoffe kann durchgeführt werden, indem der Feststoffgehalt gemessen wird, da die Feststoffdichte einen relativ konstanten Parameter darstellt.A Correction of the flow rate of the solids can be carried out by measuring the solids content, since the solids density represents a relatively constant parameter.
Durch ein Messen der Ableitungsflussmenge an leichter Phase und der Flussmenge können die leichte Phasendichte und schließlich die Dichte direkt gemessen werden.By measuring the discharge flow rate at light phase and the flow amount can the light phase density and finally the density measured directly become.
Aus den Dichten können die Zuflussmenge und die Abflussmenge der schweren und leichten Phase bestimmt werden.Out the densities can the inflow and outflow of the heavy and light phases be determined.
Aus all diesen Werten können Rückschlüsse gezogen werden, die es erlauben, mittels von Einstellungen am Spalt allein und/oder durch geeignetes Androsseln der Schälscheibe den Separationsprozess zu optimieren.Out all these values can Conclusions drawn which allow it, by means of adjustments at the gap alone and / or by suitable throttling the paring disc the separation process to optimize.
Ergänzt werden kann dieses einfache Expertensystem durch eine Online-Messung der genauen schweren Phasenzusammensetzung sowie der leichten Phasen. Weder die schweren noch die leichten Phasen besitzen typischerweise eine Polarität, welche die Messung der volumetrischen Konzentration einfach machen würden.To be supplemented can this simple expert system through an online measurement of accurate heavy phase composition as well as gentle phases. Neither the heavy nor the light phases are typical a polarity which would make the measurement of volumetric concentration easy.
- 11
- SeparatortrommelnSeparatortrommeln
- 22
- Drehspindelspindle
- 33
- Lagercamp
- 44
- Zulaufrohrsupply pipe
- 55
- Verteilerdistributor
- 66
- Austrittsöffnungenoutlet openings
- 77
- Steigekanalrising channel
- 88th
- TellerpaketDisc stack
- 99
- Trenntellerseparator disc
- 1010
- Schälscheibepeeling disc
- 1111
- AbleitungskanalWaterway
- 1212
- Flüssigkeitsauslaßliquid outlet
- 1313
- Wehreinrichtungmilitary equipment
- 1414
- HydrohermitikringkammerHydrohermitikringkammer
- 1515
- Stauscheibebaffle plate
- 1616
- Ringscheibewasher
- 1717
- Scheidetellerseparating disk
- 1818
- Regelventilcontrol valve
- 1919
- Ringscheibewasher
- 2020
- Spaltgap
- 2121
- FeststoffaustrittsdüsenSolids discharge nozzles
- 2222
- Bohrungendrilling
- R0R0
- Vertikalevertical
- αα
- Winkelangle
- LPLP
- leichteren Flüssigkeitsphaselighter liquid phase
- HPHP
- schwerere Flüssigkeitsphaseheavier liquid phase
Claims (19)
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ID=37111532
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8105 | Search report available | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WESTFALIA SEPARATOR GMBH, 59302 OELDE, DE |
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Owner name: GEA WESTFALIA SEPARATOR GMBH, 59302 OELDE, DE |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20120505 |