NO844285L - Sentrifuge - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører dekanteringstype-sentrifuger. Eksisterende dekanteringstype-sentrifuger med kapper av både tett og siktformet type mottar en innstrømming av slam som består av en blanding av faste partikler i en bærevæske,

hvilke sentrifugen separerer. Vanligvis adderer en liten mengde av bærevæsken seg til og forurenser de separerte faste stoffer og svært fine faste stoffer forblir igjen for å for-urense den 'separerte væske (sentralt). Forurensningsgraden er et mål på ueffektiviteten av separeringen. I noen sentri-fugeanvendelser er det nødvendig og underinndele de faste stoffer, det vil si å fjerne de fine, faste stoffer (under kuttstørrelsen av sentrifugen) med sen^ratet, og separere de gjenværende faste stoffer fra bærevæsken.

Under anvendelsen av noen dekanteringssentrifuger med tett

kappe kan forurensningen av faste stoffer bli redusert ved å tilføre en vaskevæske til de faste stoffer når de forlater bærevæsken. Dette er relativt inneffektivt, idet kontaktsiden mellom vaskevæsken og de faste stoffer er kort, og vaskevæsken blir tapt i sentratet og faste stoffer tenderer å bli vasket tilbake inn i bærevæsken.

Under anvendelsen av noen dekanteringssentrifuger med siktformet kappe, kan forurensningen av faste stoffer bli redusert ved å tilføre vaskevæske til de faste stoffer mens de passerer over siktområdet. Selv om kontaktsiden er kort, er effektiv vasking mulig, men noen fine faste stoffer og bærevæske blir vasket gjennom sikten og forurenser vaskevæsken. Denne forurensede vaskevæske blir en utgang av useparerte faste stoffer og væsker som enten trenger en sekundær separasjonsprosess eller blir resirkulert gjennom sentrifugen som såledesøker tilførselen av sine faste stoffer.

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelse å forbedre effektiviteten av separasjonsprosessen frembragt ved de foran-gående kjente teknikker.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse blir nok en væske

ført inn i kappen som er både ublandbar med og av høyere spesifikk vekt enn bærevæsken for å etablere ved periferien av kappen et legeme at denne ekstravæske som definerer en overføringssone plassert radielt utad i forhold til legemet av bærevæsken hvor de faste stoffer.som er separert fra bærevæsken ved sentrifugalvirkningen beveger seg inn i nevnte overføringssone hvor bærevæsken som adderer seg til de faste partikler blir fortrengt ved den andre væske av høyere spesifikk vekt, og hvor de faste partikler blir snirklet gjennom nevnte overføringssone til utgangen for faste stoffer av kappen.

Fortrinnsvis er det forsynt innretninger inntil utgangsenden

av kappen for faste stoffer for å isolere legeme av bærevæske fra den delen av kappen som har form av rettavkortet kjegle, slik at når faste stoffer blir snirklet fra overføringssonen opp til den delen av kappen som har rettavkortet kjegleform til utslippsutgangen for faste stoffer, blir de ikke igjen forurenset av bærevæsken.

Hensiktsmessig innbefatter den sistnevnte innretning en skive

som bæres av transportøren og er anordnet inntil utgangsenden av kappen for faste stoffer, hvor den ytre diameter av nevnte skive er slik at den forløper inn i nevnte legeme av ekstravæske og den indre diameter er slik at den forløper radielt innad av den radielt indre overflate av nevnte legeme av bærevæske.

Oppfinnelsen er beskrevet videre i det etterfølgende gjennom

kun et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en kjent

dekanteringssentrifuge,med tett kappe;

figur 2 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en kjent dekanteringssentrifuge med siktformet kappe;

figur 3 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en dekanteringssentrifuge med tett kappe som innehar den foreliggende oppfinnelse;

figur 4 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en

andre utførelse av en dekanteringssentrifuge med tett kappe i samsvar med oppfinnelsen;

figur 5 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en kjent

dekanteringssentrifuge med parallellstrømmer; og

figur 6 er et delvist snitt i lengderetningen gjennom en dekanteringssentrifuge for parallellstrømmer som innehar denne oppfinnelsen.

Figurene 1 og 2 viser konvensjonelle dekanteringssentrifuger i konfigurasjoner med tett kappe og siktformet kappe for separasjon av faste stoffer og væske hvor like deler er gitt de samme henvisningstall.

Sentrifugen i figur 1 innbefatter i hovedsak en tett kappe 10 som er anordnet for rotasjon omkring en horisontal akse 12

ved drivinnretninger (ikke vist). Kappen 10 har en radiell endevegg 14, en sylindrisk sideveggsdel 16 og en sideveggdel 18 med rettavkortet kjegleform. Koaksielt oppstilt i kappen, for rotasjon ved en noe forskjellig hastighet med denne, er en spiralformet skruetransportør 20, hvilke er anordnet til å snirkle faste stoffer avsatt på den indre periferien av kappen mot en tømmeutgang 22 for faste stoffer anordnet ned-strøms av den rettavkortede kjegledel 18 i transportretningen. Den radielle vegg 14 ved den andre enden av kappen inneholder en væskeutgangsåpning 24.

Væskeformig slam som skal separeres blir ført inn i det indre av kappen gjennom et materør 26 og hull 28 i transportøren 20. Kappen i figur 2 er lik med den i figur 1 med unntak av at

den inneholder ensylindrisk siktedel 30 mellom den rettavkortede kjegledel og tømmeutløpet 22 for faste stoffer. Begge disse dekanteringssentrifuger utsetter slammet som skal separeres

for høy radiell aksellerasjon eller "G"-krefter, og separerer således de tyngre faste stoffer 32 (hvilke beveges til periferien av kappen ved denne "G."-kraft for å bli snirklet av transportøren 20 til tømmeutløpet 22 for faste stoffer) fra den lettere bærevæske som strømmer mot væskeutløpet 24.

For dekanteringssentrifuger med tett kappe (figur 1) blir vasking ifølge teknikkens stand tilført ved et vasketilførsels-rør 34 for å avlevere vaskevæske til en vaskesone 36 via ut-løpsrør 38 med de ovenfor beskrevne ulemper.

For dekanteringssentrifugen med siktformet kappe (figur 2) utføres vasking ifølge teknikkens stand ved vasketilførsels-røret 34 for å avlevere vaskevæske via utløpsrør 38a til de faste stoffer som blir snirklet tvers over sikten 30, hvor den forurensede vaskevæske blir samlet opp i siktdelen 40a av det ytre hus 40.

I utførelsen i samsvar med foreliggende oppfinnelse vist i

figur 3, vil under oppstarting, med sentrifugen roterende og tom, vaskevæske 42, hvilke er av en høyere spesifikk vekt enn bærevæsken og ublandbar med denne, innført via vasketilførsels-rør 34 gjennom vaskeinnstrømmingsrør 44 og under den resulterende "G"-kraft, hylle kappen inntil overskytende vaskevæske strømmer fra væskeutløpet 24 (eller blir fjernet av et roterende samle-kar og skummerør, eller andre kjente innretninger). Således med dekanteringssentrifugen roterende ved eller nær ved dimensjonert, hastighet, blir en vaskesone 46 etablert ved periferien av kappen. Slammet blir så matet til sentrifugen via slammate-røret 26 og mateåpninger 28, som fyller en slamsone 48 til en dybde X og reduserer vaskevæskedybden til Y etterhvert som sentratet slipper ut gjennom sentratutløpsrøret 50 (dybdene X og Y er funksjoner av de respektive spesifikke vekter av vaskevæsken og sentratet). En radiell separasjonsskive 52,

fast forbundet til transportørakselen for rotasjon med denne,

har en ytre diameter større enn diameteren av boringen av den sylindriske kappedel 16 minus Y og en indre diameter mindre enn boringsdiameteren av den sylindriske kappedel minus (X

+ Y), for å opprettholde separasjon av vaskevæsken og sentratet ved væskeutgangsenden av kappen.

Faste partikler i slamsonen 48, utsatt for høye "G"-krefter, beveger seg radielt utad mot kappeperiferien og passerer gjennom vaskevæskesonen 46 til kappeveggen for på den måten å bli snirklet ved transportøren 20 gjennom vaskesonen 46

mot utgangen 22 for faste stoffer(ikke vist i figur 3).

Under denne prosess fortrenger den tettere vaskevæsken 42

noe av bærevæsken som holdes til de faste stoffer ved over-flatespenning - den lettere fortrengte bærevæske beveger seg radielt innad til slamsonen 48, for til slutt å bli uttømt som sentrat. Ved denne innretning, blir de faste stoffer vasket grundig under hele oppholdstiden i vaskevæsken 4 2 og blir sluppet ut relativt fri for bærevæske, det vil si forurensningsgraden for bærevæsken av faste stoffer er blitt redusert og erstattet til et akseptabelt nivå for forurensning ved vaskevæsken.

Nivået i sonen for vaskevæske blir opprettholdt ved å tilveie-bringe den ønskede strømning av vaskevæske til vasketilførsels-røret 34 - tilførselen er enten frisk vaskevæske eller vaskevæske resirkulert (ved tank, pumpe eller lignende kjent innretning) fra brukt overskuddsvaskevæske gjenvunnet fra en vaskeseksjon av huset - eller en kombinasjon av begge.

Denne utførelse av oppfinnelsen har den ulempe at faste stoffer passerer kort gjennom bærevæsken (slam)sonen 48 igjen når de er snirklet gjennom den koniske kappedel 18 til utslippsutgangen 22 for faste stoffer og noe gjenforurensning ved bærevæsken kan derfor oppstå. Prøver viser imidlertid at dette nivå av gjenforurensning er lavt og en vesentlig forbedring i vaskingen oppstår ved denne fremgangsmåte - som er i tillegg til fordelene ved at vaskevæsken ikke blander seg med bærevæsken, blir ikke tatt til sentratet og kan bli resirkulert og brukt på nytt.

Figur 4 viser en foretrukket utførelse i samsvar med denne oppfinnelsen som overkommer ulempene av gjenforurensning av faste stoffer hvilke kan skje med utførelsen i figur 3.

En andre væskeseparerende skive 54 igjen fast forbundet til trnasportøren 20, er anordnet nær til utslippsenden for faste stoffer av sentrifugen. Skiven 54 er dimensjonert slik at dens ytre diameter er større enn diameteren av grenseflaten ellom vaske- og bærevæskene i kappens ende og dens indre diameter er mindre enn diameteren av den frie rotasjonsoverflate av bærevæsken. Vaskevæske blir innført under oppstarting via vaskeinngangsrøret 44 til den endelige vaskesone 46a nære utgangsenden for faste stoffer av sentrifugen'. som ovenfor beskrevet, for å etablere vaskesonene 46 og 46a. Slam blir så innført til slamseparasjonssonen 48 mellom separasjonsskivene 52 og 54, med væskenivåene opprettholdt som vist og som beskrevet ovenfor ved nivåer X og Y. Separasjon og uttømming av sentrat er også beskrevet ovenfor, men i tillegg blir faste stoffer snirklet ved transportøren mellom væskeseparasjonsskiven 54 og kappen gjennom den endelige vaskesone 46a til utgangen 22 for faste stoffer. Separasjonsskiven 54, ved å isolere slamsonen 48 fra den siste vaskesone 46a, unngår enhver gjenforurensning av de faste stoffer og forlenger kontaktperioden mellom faste stoffer og vaskevæske til et maksimum.

Beskrivelsen ovenfor refererer alle til hva som er kjent i faget som i "motstrøms" dekanteringssentrifuger med tett og siktformet kappe, det vil si sentrifuge i hvilke strømmen av bærevæske mot væskeutgangsenden av kappen er i motsatt retning til strømmen av faste stoffer til utgangsenden for faste stoffer av kappen. Et alternativt og kjent arrangement av parallellstrøm dekanteringssentrifuger, i hvilke de faste stoffer og bærevæsken strømmer i samme retning under separasjon, er vist i figur 5. I dette kjente apparat, passerer slammet via et materør 26 og en mateåpning 28 til kappen nær væskeutgangsenden av sentrifugen, med bærevæsken strømmende (fra venstre mot høyre) mot utgangsenden for faste stoffer parallelt med snirklingen av faste stoffer i samme retning ved transportøren 20. Etter separasjon returnerer sentratet (høyre mot venstre) via aksielle kanaler 60 for uttømming via væskeutgangen 24. En separasjonsskive 62 separerer sentratet fra slamsonen 64.

Denne type av sentrifuge i konfigurasjonen av tett kappe har ifølge teknikkens stand ulempene av at motstrømsutførelsen vist i figur 1, pluss ytterligere begrensninger bevirket ved strømningsmønsteret av sentratet til de aksielle kanaler når vaskevæske blir påført til vaskesonen.

Den foreliggende oppfinnelse er anvendelig også for denne type av parallellstrøm-sentrifuger og overkommer ulempene av de i dag kjente fremgangsmåter for vasking.

Figur 6 viser en utførelse i samsvar med denne oppfinnelsen, anvendt på en parallellstrøms-dekanteringssentrifuge.

Som i figur 4 er separasjonsskiver 52 og 54 anordnet nær væske-utslippsenden og utslippsenden for faste stoffer av kappen og er festet til transportøren 20 for å definere vaskesonen 46 og for å isolere den siste vaskesone 46a fra slamsonen 48. I det viste arrangement er en skilleskive 66 anorednet til kappen for å skape rom for vaskevæske 42 og sentrat, hvor det førstnevnte slipper ut fra vaskevæskeutløpsrøret 68 og det sistnevnte fra væskeutgangen 24 (væskeutgangen har nå motsatte roller til de vist i figur 3).

Oppstarting er som beskrevet ovenfor i forbindelse med figurene 3 og 4, med vaskesonene 46 og 46a etablert ved innføring av vaskevæske via vasketilførselsrøret 34 og vaskeinnstrømnings-rørene 44, etterfulgt av innføring av slam.

Separasjon finner sted som beskrevet ovenfor, kontakttiden mellom de faste stoffer og vaskevæsken er ved et maksimum, vaskevæsken som blir gjenvunnet for gjenbruk fra husseksjonen, (ikke vist), og resirkulert hvis nødvendig, og separasjonseffektiviteten blir øket ved å erstatte bærevæskeforurensning av faste stoffer av vaskevæskeforurensning. I tillegg, mens bærevæsken og strømmen av faste stoffer er parallell for separasjon, er vaskevæsken og strømmen for faste stoffer motstrøms med innstrømming av vaskevæske som vasker de faste stoffer like før uttømming - og gir således forøket vasking av de faste stoffer.

En anvendelse for denne oppfinnelsen er vasking av avskjær fra olje og gassbrønner, særlig de boret med oljebaserte borefluider. Uttømming av oljeinnsatte avskjær representerer et tap av olje og en fare for miljøet (særlig til havs). Fjerning av over-skuddsoljen på overflaten av avskjærene og erstatning av dette ved en vaskevæske (f.eks. sjøvann) er både økonomisk og miljø-messig riktig.

De ovenfor nevnte utførelser av den foreliggende oppfinnelse muliggjør at det oppnås fundamentale tillegg for dekanterings-sentrif uger av både tett og siktformet kappe, nemlig ved å: 1) å forbedre separasjonseffektiviteten ved å redusere stør-relsen av bærevæske som forurenser de faste stoffer, 2) å påføre vaskevæske i dekanteringssentrifuger med tett kappe som har en lang kontakttid med de faste stoffer, blir gjenvunnet og resirkulert uten blanding med eller blir tapt til bærevæsken, 3) å påføre vaskevæske til dekanteringssentrifuger med siktformet kappe som i 1) og 2) ovenfor, enten istedenfor eller i tillegg til siktvasking.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til å fjerne bærevæske fra faste partikler separert fra et flytende slam i en dekanteringstype-sentrif uge, karakterisert ved å innføre en ytterligere væske (42) inn i kappen (10) hvilke både er ublandbar med og av høyere spesifikk vekt enn bærevæsken for å etablere ved periferien av kappen et legeme av denne ytterligere væske som definerer en overføringssone (46) oppstilt radielt utad i forhold til legeme av bærevæske, hvor de faste stoffer (32) som separeres fra bærevæsken ved sentrifugalvirkningen beveger seg inn i nevnte overføringssone (46) hvor bærevæske som adderer seg til de faste partikler forskyves av den andre væske (42) av høyere spesifikk vekt, og hvor de faste partikler (32) snirkles gjennom nevnte overførings-sone (46) til utgangen (22) av kappen for faste stoffer.

2. Dekanteriangstype-sentrifuge for utøvelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, innbefattende en tett kappe med en sylindrisk del (16) og en rettavkortet kjegledel (18) og anordnet for rotasjon omkring en horisontalakse, en spiralformet transportør (20) anordnet koaksialt inne i kappen for rotasjon ved en forskjellig hastighet i forhold til kappen, et tømmeutløp (24) for væske ved den sylindriske enden av kappen, og et tømmeutløp (22) for faste stoffer ved den rettavkortede kjegleenden av kappen, karakterisert ved innretninger (54) anordnet inntil tømmeenden av kappen for faste stoffer for å isolere nevnte legeme av bærevæske fra den rettavkortede koniske del (18) av kappen, slik at i når faste stoffer (32) blir snirklet fra overføringssonen (46) opp den rettavkortede koniske del (18) av kappen til tømmeutløpet (22) for faste stoffer, blir de ikke igjen forurenset ved bærevæsken.

5

3. Sentrifuge ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte isolerende innretning innbefatter en første ringformet skive (54) båret av transportøren (20) for koaksiell rotasjon med denne og anordnet inntil utslippsenden av kappen for faste stoffer, hvor den ytre diameter av nevnte første skive (54) er slik at den forløper inn i nevnte legeme av ytterligere væske (42) og den indre diameter er slik at den forløper radielt innad av den radielle indre overflate av nevnte legeme av bærevæske.

4. Sentrifuge ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den innbefatter en andre ringformet skive (52) båret av transportøren (20) for koaksial rotasjon med denne og anordnet inntil utgangsenden av kappen for væske, hvor den ytre diameter av nevnte andre skive (52) er slik at den forløper inn i nevnte legeme av ytterligere væske (42) og den indre diameter er slik at den forløper radielt innad av den radielle indre overflate av nevnte legeme av bærevæske, og utløpsrørinnretninger (50) for å fjerne bærevæske fra kappen og definere det radielt indre overflatenivå av legeme av bærevæske.

5. Sentrifuge for utøvelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter en tett kappe (10) med en sylindriske del (16) og en rettavkortet konisk del (18) og anordnet for rotasjon omkring en horisontalakse, en spiralformet transportør (20) anordnet koaksielt med kappen for rotasjon ved en forskjellig hastighet i forhold til kappen, et tømmeutløp (24) for væske ved den sylindriske enden av kappen, et tømmeutløp (22) for faste stoffer ved den rettavkortede koniske ende av kappen, og en ringformet skive (52) båret av transportøren for koaksiell rotasjon med denne og anordnet inntil utgangsenden av kappen for væske, den ytre diameter av nevnte skive (52) er slik at den forløper inn i nevnte legeme av ytterligere væske og den indre diameter er slik at den forløper radielt innad av den radielt indre overflate av nevnte legeme av bærevæske, og utløpsrørinnretninger (50) for å fjerne bærevæske fra kappen og som definerer det radielt indre overflatenivå av legeme av bærevæske.

6. Sentrifuge ifølge krav 2 av parallellstrømstypen med passasjeinnretninger (60) for å føre adskilt bærevæske fra en lokalisering inntil utslippsenden for faste stoffer av den sylindriske del av kappen til utslippsenden for væske ved den andre enden av nevnte sylindriske del, hvor det flytende slam blir innført til den sylindriske del av kappen inntil tømmeutløpsenden for væsker, hvorved faste stoffer og separert bærevæske beveger seg i hovedsak i samme retning langs den sylindriske del av kappen under separasjonsprosessen, karakterisert ved at nevnte isolerende innretning innbefatter en første tett ringformet skive (54) båret av transportøren (20) for koaksiell rotasjon med denne og anordnet inntil utslippsenden for faste stoffer av nevnte sylindriske del av kappen, en andre tett ringformet skive (52) båret av transportøren (20) for koaksiell rotasjon med denne og anordnet inntil utslippsenden for væsker av nevnte sylindriske del av kappen, hvor den ytre diameter av nevnte første og andre skiver er slik at de forløper inn i nevnte legeme av ytterligere væske (42), en tredje ringformet skive (66) som forløper radielt innad fra periferien av nevnte sylindriske del av kappen ved en lokalisering mellom nevnte andre ringformede skive (52) og nevnte utslippsende av kappen for væske, og utløpsrørsinnretninger (68) for å fjerne nevnte ytterligere væske (42) fra kappen og som definerer det radielt indre overflatenivå av nevnte ytterligere væske i regi-onen mellom den andre og den tredje ringformede skive (66,52).