用于开采、分离、净化的离心机处理方法的新举措

　摘要　zui初设计用于核工艺, 后来期望处理大量原油溢出, 该离心机技术已经有效地应用于包括清洁船底污水、回收完井液、清除固体颗料等许多方面。
主题词　离心机　工作原理　应用
        多年来, 离心机一直应用于采矿业及其相关的工艺。但是, 离心机的投资费、频繁高额的维修保养费和对工艺变化的敏感性都制约着离心机技术的广泛应用。座落于休斯顿的Costner Indust riesTexas , L P （CIT） 公司面向油田推出了一种简单、易操作、安全可靠的离心机。离心机设计的改进, 加之在油水分离中所获得的经验, 为采油作业提供了可替代的处理方法。

一、背景资料
        30 多年来, 美国能源部（DOE） 所属的各个实验室一直从事环形离心机接触器的设计和开发。人们将该技术用于对核工业有价值的金属进行溶剂萃取。该技术操作简单, 设计所需维护保养率低,对于放射性操作工艺的远程作业很重要。1990 年取得从水中持续分离出烃类物的后, 这项技术投入市场。现在, 离心机的设计已经得到进一步*, 流量处理规模增加到每天几千桶。
        奥斯卡金像奖获得者凯文?克斯特纳想要为工业找出一种能更有效净化环境的方法, 并试图从中*。克斯特纳的理想是把环境保护与经济效益有机地结合起来。CIT 公司是一家私营的股份制公司, 克斯特纳拥有绝大部分股份。在获得美国能源部对该离心机颁发的许可证后, 该公司于7 年前成立。公司的主要业务是生产式的流体离心处理设备, 并为工业生产提供全程处理方法。液/ 液分离技术已经广泛应用于包括食品、药品、印刷以及采矿等许多工业领域, 现已在许多行业中安装了几百台CIT 离心机, 近来又开始在油田中应用。
二、工作原理
        环形离心机是一种立式、直传、低速离心机,在同一装置中即能混合流体, 又能分离流体。在原发明基础上加以适当的改进后, 增强了分离两相液体的能力和效率。
        旋转转筒内两种密度不同的流体, 密度较大的流体在离心力的作用下靠向转筒内壁, 而密度较小的流体则靠向转筒中心（如图1） 。通过一个或两个输入口注入的流体可能是混合的（进行分离处理） , 也可能是单一的（进行提取处理） 。在套筒和转筒之间的环空区域内进行混合, 然后通过转筒底部的入口输入转筒内。分流盘把输入的流体直接导入转筒套筒内。流体输入后, 转筒内的流体上升至转筒的流堰。密度小的流体向转筒中心靠近, 经密度较小的流体出口超过轻相流堰从转筒中流出。密度较大的流体穿过分离物继续向转筒上方流动, 然后超过重相流堰排出。
        采用低速混合模式, 由于工艺条件不同, 分离后出口水包油的浓度通常在15～150ppm 之间。在重质库存油中, 能够获得油中浓度低于1 %的油脚和水, 甚至要比轻质原油和炼制产品的浓度低。式的离心机设计无需调整就能够对输入油水比在0 %～100 %之间变化的流体进行处理。
        典型的转筒直径尺寸为2～20in 不等, 装置的高度为2～10ft , 功率为01125～60hp , 重达25～6850lb , 生产能力为17～6800bbl/ d。目前正在研制一台重达12000lb、转桶直径为36in、功率100hp 、日产量20500bbl 的巨型离心机。
三、维修简单
        就地清洗和易拆卸的转筒设计使维修简单化。
1 , 就地清洗转筒
        巨型、大容量的环形离心机接触器需要安装一个转筒底部尾轴, 用以增强稳定性。这些转筒悬挂在上下轴承之间, 并都具有一定的体积和重量, 不可能经常拆卸清洗。现已研制出就地清洗的转筒,并获得了。该装置由许多喷嘴组成, 安装在转筒中央空心轴上。它将清洗液导入转筒内部, 可有效清除固体颗料。清洁多个离心机的整个过程是自动、连续的, 全过程仅需5min。
四、转筒拆卸设计
        许多工艺物流中含有少量的固体颗粒和小微粒, 它们可能集结在转筒内壁上, zui终将影响离心机的分离效果。清洗的周期要依据工艺物流中微粒的含量。清洁环形离心机接触器有两种方法。以两个zui小的样机（日产量大约为170bbl） 为例, 可把转筒*拆卸下来, 并用简单工具将其从机罩内取出进行内部清洗或检查。这两个装置都采用一个悬挂在上部轴承机罩的转筒, 增强了装置的可拆性并简化了设计。
五、应用实例
        表1 列举了此项技术在油田领域的应用。

1 , 完井液回收
        从事采油的操作人员正在使用CIT 离心机将各种工艺物流中油和水进行分离。采用酸化处理的生产井增产措施会在酸性液体和海水中产生弥散油, 这种混合物在正常的重力倾析作用下通常分离缓慢, 因污水排放受限, 因此影响工作进度。在一此海上区域采用直径为16in 和20in 的转筒模型,通过ETT 系统对典型的50～70gal/ min 工艺流量进行了成功分离, 该系统是由墨西哥湾一家修井设备供应商提供的。
        另外, 该系统还成功地从油脂混合流体中分离和回收了完井液, 缩短了检修时间, 不必再将流体输送到海岸进行分离、回收和处理。该技术因其灵活、简单、易操作且具有在不同流量条件下处理组分中100 %油水比波动的能力而非常适用于上述及其他类似的应用。
2 , 反洗水应用
        为了符合当今海洋污水排放标准, 许多生产者正采用核桃皮过滤器, 以确保排放出的污水浓度不超过5ppm。与此同时, 生产者有时也使用可回洗的过滤器, 清洗这些过滤器需水量很大。新式离心机将用于处理回洗过滤器的污水, 并能处理入海水, 只处理过滤后的固体残渣。
        在近期的一个实例中, 由一次过滤器产出的900bbl 回洗水由于含有固体颗料将不得不回输至海岸。采用离心机后, 污水中固体含量由高于4 %降到低于01001 % , 很容易通过产出水主系统进行再处理, 只留下固体杂质, 处理后的水排到海里。
3 , 污油坑
        为实现Costner 的环保理想, 该公司将提供处理污油坑的一整套措施。在许多情况下, 污油坑都被忽略了, 从而导致地面污染。CIT 公司研制了一种及时、有效且可靠的回收系统装置。通过加热、添加化学药及采用离心分离工艺的地面补救措施,CIT 可以实现环保目标, 同时还从回收污油中获得了额外的经济效益。
        该公司相信其只有一定的竞争优势, 因为它所提供的工艺技术简单, 所需维修保养和监管zui少,zui重要的是可在有限的场地进行使用。