三相臥螺離心機(jī)在罐底油泥清洗工藝中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
隨著 高速發(fā)展，我國(guó)成為了石油消費(fèi)大國(guó)，石油的戰(zhàn)略儲(chǔ)備能力在近些年里突飛猛進(jìn)，而原油的儲(chǔ)存運(yùn)輸都離不開油罐。根據(jù) 油罐修理規(guī)定，儲(chǔ)罐大修間隔期限為5～7年，并且在檢修或更換儲(chǔ)油品種之前必須清洗，油罐在儲(chǔ)運(yùn)過程中底部會(huì)沉積形成膠狀物質(zhì)層——油泥。這些油泥如不清除將造成儲(chǔ)罐進(jìn)出管線的堵塞、罐容的減少，增加安全隱患等危害。
在油罐清洗后的液體中含有大量可以循環(huán)使用的原油以及罐底的油渣和清洗用的清水。在以往的工藝中，對(duì)這些清洗后的液體需要加溫，加入絮凝劑以及破乳劑后， 行固液分離，將液體中的固體清除；然后將分離后的液體進(jìn)行油水分離。這樣的工藝較為繁瑣，分離步驟需要采用兩臺(tái)分離設(shè)備。三相臥螺離心機(jī)的引入，直接將清洗后的液體進(jìn)行固-液-液的三相分離，節(jié)省分離步驟，提高分離效率。
1 油泥清洗工藝
罐底沉積油泥經(jīng)過清洗噴槍的射流沖洗攪拌，恢復(fù)良好流動(dòng)性后，泵送至油泥分離系統(tǒng)的加熱、調(diào)質(zhì)裝置后送至三相離心機(jī)進(jìn)行油、水、泥三相分離，由于油泥的粘度高，流動(dòng)性差，為防止在處理過程中出現(xiàn)設(shè)備堵塞，需要在油泥進(jìn)入系統(tǒng)泵送、分離、攪拌等多個(gè)環(huán)節(jié)前保持其流動(dòng)性，因此需要加熱輔助系統(tǒng)來加熱、調(diào)制油水混合物，始終保持其流動(dòng)性。整套油泥清洗工藝主要應(yīng)用了三相離心機(jī)系統(tǒng)，包含了初篩池、柵格池、輸送機(jī)、輸送泵組、攪拌池、藥劑池、破乳池、加熱輔助系統(tǒng)、三相臥螺離心機(jī)等基本處理工作單元。
罐底沉積油泥在進(jìn)入三相分離系統(tǒng)中前需要進(jìn)行初篩，目的是去除混合物內(nèi)的纏繞物體，防止堵塞、損壞設(shè)備；初選完成后，混合物被送入粗篩池（柵格池）內(nèi)由篩池上方的柵格分離塊狀物體如石塊等，防止損壞輸送設(shè)備；經(jīng)過篩池篩查后的混合物由重力作用落入輸送機(jī)中，由輸送機(jī)的螺旋推料將油泥水送入切割泵管道，經(jīng)過離心泵送，混合物進(jìn)入攪拌池；混合物在攪拌池內(nèi)與破乳劑、絮凝劑以及水進(jìn)行混合后，通過二級(jí)泵送進(jìn)入三相離心機(jī)內(nèi)在離心力作用實(shí)現(xiàn)油、液、固的三相分離；分離后的固體物質(zhì)由固相出口排出，進(jìn)行集中收集后，由車輛外運(yùn)進(jìn)行深度處理或者是填埋；分離后的液體（水）回流儲(chǔ)水罐，用于在攪拌池內(nèi)與混合物再次混合以及設(shè)備停機(jī)前的系統(tǒng)清洗；分離后的油則作為產(chǎn)品進(jìn)行回收。
2 三相臥螺離心機(jī)的介紹
固-液-液三相分離臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（簡(jiǎn)稱三相臥螺離心機(jī)）是一種技術(shù)性能 的新型臥螺離心機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了輕液、重液、固相三相在同一設(shè)備內(nèi)的有效分離，完全取代了傳統(tǒng)的固-液兩相分離加液-液分離的復(fù)雜三相分離工藝，提高了分離的效率，降低了投資成本，是值得在諸如棕櫚油、魚油、煤焦油、油田回收油、餐飲廢油等化工、食品、石油行業(yè)推廣的新型產(chǎn)品。
三相臥螺離心機(jī)設(shè)備由進(jìn)料組件、底架部件、轉(zhuǎn)鼓部件、螺旋部件、差速齒輪箱、驅(qū)動(dòng)部件、罩殼部件七大結(jié)構(gòu)組成。與傳統(tǒng)兩相分離的臥螺離心機(jī)相似，只是其內(nèi)部構(gòu)造方面有所差異，使其具備了一次進(jìn)料同時(shí)分離出油（輕液相）、水（重液相）、固渣（固相）的能力。
離心機(jī)依靠自身旋轉(zhuǎn)總承（螺旋、轉(zhuǎn)鼓組合）高速旋轉(zhuǎn)，在總承內(nèi)部形成高于重力加速度幾千倍的加速度，使需要被分離的物質(zhì)因輕相液體、重相液體和固相三者的比重差不同而產(chǎn)生分層；固相物沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，形成固環(huán)層，而兩種密度不同的液相形成同心圓柱，較輕的液相處于內(nèi)層，較重的液相處于外層，不同的液環(huán)層的厚度可通過進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)的可調(diào)式溢流板進(jìn)行 調(diào)節(jié)；再通過設(shè)備差速齒輪箱在選擇總承中的轉(zhuǎn)鼓、螺旋產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上的固相由螺旋輸送器向轉(zhuǎn)鼓小端輸送，并在轉(zhuǎn)鼓錐端進(jìn)行雙向擠壓，進(jìn)一步提高沉渣含固率，在轉(zhuǎn)鼓小端出渣口處排出設(shè)備機(jī)體外。分離出的輕、重液相分別從轉(zhuǎn)鼓的輕、重液相出口排出，進(jìn)入相應(yīng)的收集管道或儲(chǔ)存罐。
三相臥螺離心機(jī)的主要特點(diǎn)：
（1）技術(shù)參數(shù)指標(biāo)高，采用超大長(zhǎng)徑比（L/D=4.6），增加了物料在機(jī)內(nèi)的澄清和脫水停留時(shí)間，提高了各相的回收率。采用高轉(zhuǎn)速、可調(diào)差速系統(tǒng)，在提供強(qiáng)大離心力的同時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)差轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各相分離效果的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
（2）適用范圍廣，特別適用于對(duì)輕、重液相要求高的工況。采用大扭矩行星齒輪機(jī)械差速器，輸出扭矩范圍大，可滿足不同物料的推料需求，降低了能耗。可根據(jù)客戶需求更換不同材質(zhì)、結(jié)構(gòu)，滿足客戶多種不同需求。
（3）自動(dòng)化程度高，該設(shè)備的物料分離過程是在全封閉、全自動(dòng)、連續(xù)式的情況下進(jìn)行，既減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響，又降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
（4）調(diào)節(jié)方便，該設(shè)備采用 的變頻調(diào)速系統(tǒng)，與其他形式產(chǎn)品相比能耗更低，工作轉(zhuǎn)速調(diào)整更方便，而差轉(zhuǎn)速也可在任意工作轉(zhuǎn)速下進(jìn)行 調(diào)節(jié)。差轉(zhuǎn)速初始調(diào)節(jié)范圍大，精度高，可滿足不同物料需求。
（5）該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，節(jié)省土地資源。各連接接口布置合理，便于安裝。各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便于維修保養(yǎng)。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
中國(guó)陜西省某油田對(duì)儲(chǔ)油罐的油泥清洗水進(jìn)行三相分離處理，進(jìn)入三相離心機(jī)前的物料成分：15%～17%油，63%～70%水，15～20%固渣。根據(jù)罐底油泥清洗工藝，進(jìn)行了系統(tǒng)選型，核心設(shè)備選用了V5型三相離心機(jī)，對(duì)于處理該物料其主要參數(shù)如下：
型號(hào) | 處理量 | 主電機(jī)功率 | 輔電機(jī)功率 | 長(zhǎng)徑比 | 外形尺寸（mm） | 重量（kg） |
V5 | 10m3/h | 30kW、45kW | 18.5kW | 4.6 | 3540*1200*2350 | 4000 |
施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)安裝，持續(xù)調(diào)試運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)試并記錄了相關(guān)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及油泥處理后的情況，如下：
取樣編號(hào) | 物料成分比例（油、水、泥） | 進(jìn)料量 | 處理后油相分析（%） | 處理后水相分析（%） | 處理后固相分析（%） | ||||||
油 | 水 | 固 | 油 | 水 | 固 | 油 | 水 | 固 | |||
1 | 16:69:15 | 6.0 | 98.1 | 0.9 | 1.0 | 1.0 | 94.5 | 4.5 | 4.8 | 35.9 | 59.3 |
2 | 16:68:16 | 5.5 | 98.3 | 0.75 | 0.95 | 0.92 | 94.8 | 5.08 | 3.9 | 37.2 | 58.9 |
3 | 17:67:16 | 5.4 | 98.5 | 0.6 | 0.9 | 0.9 | 93.2 | 5.9 | 4.2 | 36.1 | 59.7 |
4 | 15:65:20 | 4.6 | 98.0 | 1.0 | 1.0 | 0.95 | 95.0 | 4.05 | 3.9 | 37.3 | 59.8 |
根據(jù)試驗(yàn)情況，經(jīng)過三相離心機(jī)分離后取樣測(cè)試，油相所含的三相成分范圍分別為：含油98.0%～98.5%，含水0.6%～1%，含固體泥0.9%～1.0%；液相所含三相成分范圍分別為：含油0.39%～1.0%，含水93.2%～95.0%，含固體泥4.05%～5.9%；固相所含三相成分范圍分別為：含油3.9%～4.8%，含水35.9%～37.3%，含固體泥58.9%～59.8%。由數(shù)據(jù)可以得出V5三相臥螺離心機(jī)處理儲(chǔ)油罐清洗水的處理效果油相得油率可以達(dá)到98%，水相中的逃油率＜1%，達(dá)到客戶技術(shù)要求。
4 結(jié)論
該項(xiàng)目表明V5三相臥螺離心機(jī)完全可以勝任對(duì)儲(chǔ)油罐清洗水處理，該罐底油泥清洗工藝能夠節(jié)省分離的步驟，提高分離的效率；但是同時(shí)，處理后固相物質(zhì)含油量依然偏高，后期將繼續(xù)對(duì)于該罐底油泥清洗工藝進(jìn)行研究改進(jìn)以及相關(guān)配套設(shè)備的技術(shù)優(yōu)化。
