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2、涛 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 韩蕾 (54) 发明名称 一种三相卧螺离心机 (57) 摘要 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
3、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， 拥有非常良好的分离 效果。 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103143453 A CN 103143453 A *CN103143453A* 1/1 页 2 1. 一种三相卧螺离心机， 其包括差速器、 螺旋推进器、 转
4、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， 所述转鼓的两头分别为圆 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 位置可凋节的遮挡板， 该料池在所述转鼓的圆锥形区域的末端设有一出渣口 ； 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
5、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. 如权利要求 1 所述的三相卧螺离心机， 其中， 所述转鼓的有效直径与工作长度的比 为 1 4。 3. 如权利要求 1 所述的三相卧螺离心机， 其中， 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
6、所述转鼓的转速快。 4. 依据权利要求 3 所述的三相卧螺离心机， 其中， 所述转鼓具有一中心轴。 5. 依据权利要求 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。 权 利 要 求 书 CN 103143453 A 2 1/5 页 3 一种三相卧螺离心机 0001 本申请是 2010 年 12 月 30 日递交的、 申请号为 5.1、 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 0002 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 0003 老化油通常含有 40-6
7、0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， 是很稳定的乳化油体系， 采用通用的集输脱水手段， 难以处理。 0004 世界上的各个油田都都会存在老化油问题， 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 ： 0005 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 ； 0006 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 ； 0007 3、 直接作罐底废物回收处理， 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
8、潜在的环保管理风险也不可以忽视。 0008 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， 既极度影响油田的经济效益， 也极度影响油 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。 0009 1.9 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做处理， 使其 能够进入电脱水器， 最后能将老化油处理
9、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， 还有必要进行电脱处理， 工艺 及设备过于复杂。 0010 4.1 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。 0011 因此， 开发一种适用于稠油老化油的处理方法和相应的破乳剂、 处理设备是本 领域亟待解决的问题之一。 发明内容 00
10、12 为解决上述技术问题， 本发明的目的是提供一种适用于稠油老化油处理方法的 三相卧螺离心机。 说 明 书 CN 103143453 A 3 2/5 页 4 0013 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， 0014 所述罩壳固定在所述机座上， 所述转鼓设置在所述罩壳中， 所述转鼓的两头分别 为圆柱形区域和圆锥形区域 ； 0015 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
11、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 ； 0016 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 ； 0017 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 ； 0018 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
12、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 ； 0019 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。 0020 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。 0021 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
13、进行设置。 0022 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。 0023 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， 可以立即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 入原污水处理系统来进行处理。 螺旋推进器上设有叶片， 在转动过程中，
14、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。 0024 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
15、现油水的分离。 说 明 书 CN 103143453 A 4 3/5 页 5 0025 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。 0026 本发明提供的上述三相卧螺离心机设
16、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。 0027 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 ： 0028 利用破乳剂对稠油老化油进行破乳处理 ； 0029 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 ； 0030 其中， 所采用的破乳剂为稠油老化油用破乳剂
17、。 0031 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。 0032 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做处理 )、 水 ( 含油污水， 可以输入污水 处理系统进行处理
18、) 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。 0033 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。 0034 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， ： 0035 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
19、剂、 0.5-1， 环氧乙烷、 40-50， 环氧丙烷、 40-50。 0036 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。 0037 在上述破乳剂中， 优选地， 所采用的催化剂为 NaOH 或 KOH 等。 0038 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， 说 明 书 CN 103143453 A 5 4/5 页 6 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
20、， 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。 0039 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。 0040 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
21、 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。 0041 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 0042 图 1 为实施例 2 提供的三相卧螺离心机的结构示意图。 0043 附图标号说明 ： 0044 螺旋推进器 1 转鼓 2 进料管 3 料池 4 出油口 5 出水口 6
22、 出渣 口 7 布料腔 8 叶片 9 挡板 10 分料口 11 具体实施方式 0045 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。 0046 实施例 1 老化油用破乳剂 0047 本实施例提供了一种老化油用破乳剂， 其具有以下组成 ： 0048 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。 0049 该老化油用破乳剂是按照以下步骤制备得到的 ： 0050 将苯酚、 苯乙烯、 多乙
23、烯多胺和甲醛添加到反应釜中， 在 120-140下混合， 得到起 始剂 ； 0051 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。 0052 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。 0053 实施例 2 三相卧螺离心机 0054 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， 0055 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
24、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 ； 说 明 书 CN 103143453 A 6 5/5 页 7 0056 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 ； 0057 差速器
25、 ( 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 ； 0058 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 ； 0059 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 ； 0060 螺旋推进器 1 的外壁上设有叶片 9， 并且， 螺旋推进器
26、 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。 0061 实施例 3 老化油处理方法 0062 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。 0063 该方法包括以下步骤 ： 0064 冷一联合站稠油老化油的 20地面脱气粘度约为 8cp， 利用加热炉 将冷一联稠油老化油 ( 含水约 50 ) 加热到 90-95 ； 0065 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
27、量为 600mg/kg ； 0066 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 ； 0067 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。 0068 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。 0069 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， 经济效益能够达到 4476.17 万元 / 年。 说 明 书 CN 103143453 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103143453 A 8
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