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ES2955071T3 - Un separador de lodos - Google Patents

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ES2955071T3 ES20744164T ES20744164T ES2955071T3 ES 2955071 T3 ES2955071 T3 ES 2955071T3 ES 20744164 T ES20744164 T ES 20744164T ES 20744164 T ES20744164 T ES 20744164T ES 2955071 T3 ES2955071 T3 ES 2955071T3
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Tore Ausland
Ørjan Weider Samuelsen
Bent Atle Randa
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Abstract

La invención es un separador de lodos (0) para masas de lodos contaminadas con petróleo, comprendiendo el separador de lodos (0): - un primer tanque interior (31) cilíndrico que comprende: - una entrada de lodos (1), - una primera salida de gas evaporado (7); - una salida de materia sólida (11), - un sinfín transportador (5) alineado axialmente dentro de dicho primer tanque interior (31) para transportar masas de lodos contaminados con aceite desde dicha entrada de lodos (1) hacia dicha salida de materia sólida (11), - un segundo tanque exterior cilíndrico (33) que encierra al menos parcialmente dicho primer tanque interior (31) de manera que se forma una cavidad (35) alrededor de dicho primer tanque interior (31), - un elemento calefactor (13) dispuesto al menos en una parte inferior de dicho segundo tanque exterior (33), - en el que dicha cavidad (35), en un estado operativo de dicho separador de lodos, se llena con plomo fundido (Pb) para distribuir calor sobre dicho primer tanque interior (31) superficie (311). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un separador de lodos
Introducción
La presente invención se refiere a un separador de lodos (0) o, más específicamente, a un separador de sólidos/líquidos de lodos, para separar fluidos de petróleo y otros líquidos de masas de lodos contaminados con petróleo, tal como el lodo final separado del lodo de perforación utilizado, limpieza de pozos, recortes de pozos, y similares, particularmente de la industria del petróleo. La presente invención también se refiere a un método de separación de sólidos/líquidos de lodos para masas de lodos contaminados con petróleo.
Antecedentes y problemas
Un modo práctico pero contaminante de “deshacerse” de los lodos contaminados con petróleo es quemarlos. Otro modo de tratar los lodos, para separarlos, es alimentarlos a través de un depósito, girar un tornillo sinfín axial a gran velocidad, es decir, a 600 RPM, para generar calor de fricción en los lodo alimentados, con el fin de hacer hervir y expulsar el agua y los gases derivados del petróleo para obtener un masa seca de polvo/arena casi descontaminada al final.
Sin embargo, el calor de fricción es alto y el consumo de energía es alto, y la temperatura de funcionamiento en la cámara de calentamiento es irregular y no está controlada hasta cierto punto. En las máquinas de fricción de la técnica anterior, la desigual temperatura puede incurrir en un agrietamiento no deseado y en la formación de alquitrán en los líquidos de petróleo.
El documento CN104496136 da a conocer un dispositivo para el calentamiento indirecto y el tratamiento de desorción térmica de desechos contaminados con petróleo. El dispositivo comprende un depósito cilíndrico, una entrada de residuos, una salida de gases, una salida de sólidos, un tornillo sinfín transportador dispuesto axialmente en el depósito, transportando dicho transportador los residuos contaminados con petróleo desde la entrada de residuos hasta la salida de sólidos. Un depósito exterior cilíndrico rodea el depósito. El espacio entre el depósito y el depósito exterior está provisto de un quemador para distribuir el calor por la superficie del depósito. El tornillo sinfín transportador del documento CN104496136 es de tipo convencional y comprende un tramo. Una pluralidad de placas giratorias para lodo está unida a dicho tornillo sinfín. El propósito de dichas placas es garantizar que los lodos se mezclen de manera más uniforme.
El documento CN 108929012 da a conocer una unidad para el tratamiento de lodos de depuradora mediante la descomposición de los lodos por medio de calor. La unidad comprende un depósito cilíndrico, una entrada de lodos, una salida de gases, una salida de sólidos, un tornillo sinfín transportador dispuesto axialmente en el depósito, transportando dicho transportador los lodos desde la entrada de lodos hasta la salida de sólidos, y una resistencia dispuesta en una parte inferior del depósito y un dispositivo calefactor en forma de espiral alrededor del depósito.
El documento CN105668989 comprende un sistema para el tratamiento de lodos de petróleo con el fin de separar el petróleo y el gas. El sistema incluye dos cilindros en los que los lodos de petróleo son transportados a través del cilindro exterior por medio de un tornillo sinfín transportador dispuesto axialmente dispuesto en el cilindro para transportar los lodos desde la entrada de lodos hacia la salida de sólidos. Un elemento de calor está dispuesto en el cilindro interior.
El documento GB292642 da a conocer una cámara de reacción para la reacción entre sólidos y gases. La cámara es un depósito cilíndrico con un tornillo sinfín transportador dispuesto axialmente, dispuesto en la cámara para transportar los sólidos desde la entrada hasta la salida. La cámara de reacción está rodeada por una primera cavidad llena de plomo fundido y una segunda cavidad que contiene el quemador de gas.
El documento US2019/071340 A1 da a conocer un separador y el método correspondiente para tratar lodos que comprenden sólidos, petróleo y agua.
Los documentos GB205906 A, US2510057A y JP2018153768A dan a conocer aparatos para calentar y/o secar líquidos o lodos.
Con referencia a los documentos de la técnica anterior citados, es deseable, en un nivel general, mejorar el control del proceso de separación de lodos en la cámara de calentamiento.
Breve resumen de la invención
La invención es un separador de lodos (0) tal como el descrito completamente en la reivindicación 1 para masas de lodos contaminados con petróleo, comprendiendo el separador de lodos (0):
- un primer depósito interior (31) cilíndrico que comprende:
- una entrada de lodos (1),
- una primera salida de gas evaporado (7);
- una salida de sólidos (11),
- un tornillo transportador o sinfín (5), alineado axialmente dentro de dicho primer depósito interior (31) para transportar masas de lodos contaminados con petróleo desde dicha entrada de lodos (1) hacia dicha salida de sólidos (11),
- un segundo depósito exterior (33) cilíndrico que rodea dicho primer depósito interior (31) de tal manera que se forma una cavidad (35) alrededor de dicho primer depósito interior (31),
- un elemento calefactor (13), dispuesto al menos en una parte inferior de dicho segundo depósito exterior (33), en donde dicha cavidad (35), en el estado operativo de dicho separador de lodos, está llena de plomo (Pb) líquido, con el fin de distribuir el calor sobre dicha primera superficie interior (31 i) del depósito interior (31),
- dicho sinfín transportador (5) comprende una pluralidad de brazos (53) que se extienden radialmente, y cada brazo (53) está provisto de un par de paletas transportadoras (52) con una primera y una segunda paletas transportadoras (54, 56), en donde la primera paleta transportadora (54) está dispuesta a una distancia con respecto a la segunda paleta transportadora (56) y en donde dicho par de paletas transportadoras (52) están dispuestas en los extremos exteriores de dichos brazos (53).
Una ventaja conferida es el significativamente menor gradiente de temperatura en los lodos a tratar (véase la sección Realizaciones para obtener más detalles). De manera más precisa, y tal como se ha comentado con respecto a la sección de Realizaciones, los lodos son esparcidos, es decir, distribuidos bastante uniformemente, a lo largo de la superficie interior del depósito interior por medio de las paletas. De esta manera, una fina capa de lodos es puesta en contacto con dicha superficie interior. Puesto que esta superficie se calienta de manera sustancialmente uniforme por medio del manto de Pb que rodea el depósito interior, todas las partes de la fina capa de lodos tienen aproximadamente la misma temperatura. En consecuencia, se reduce significativamente el gradiente de temperatura en los lodos a tratar. Además, se evita el exceso de calentamiento de los lodos.
En conclusión, en virtud de la presente invención, se mejora significativamente el control del proceso de secado de lodos en un separador de lodos para masas de lodos contaminados con petróleo. Esta mejora se obtiene reduciendo el gradiente de temperatura en los lodos en tratamiento y/o evitando un calentamiento excesivo de los lodos.
En un contexto relacionado, se evita el contacto de metal con metal entre la paleta transportadora y la superficie interior del depósito interior. Más específicamente, el espacio entre las paletas de un par de paletas se llena al menos parcialmente con masas de lodos de humedad variable, cuyas masas de lodos forman una masa de barrido de intercambio continuo que realiza un raspado a lo largo de la superficie interior del depósito interior.
La invención es también el método asociado indicado en una reivindicación independiente 22.
Las realizaciones de la invención están definidas en las reivindicaciones dependientes y en la descripción.
Leyendas de figuras breves
La invención se ilustra en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un separador de lodos (0) sólidos/líquidos, según una realización de la invención, con una sección de entrada (100) para lodos a la izquierda, dos secciones de cámara de calentamiento (101, 102) en general iguales en el centro, y una sección de salida (111) a la derecha. Los lodos contaminados con petróleo son alimentados a través de la entrada (1) y las masas secas descontaminadas son expulsadas por la salida (11), mientras que los gases evaporados se escapan por la salida de gases (7) y son separados y/o licuados. Se ilustran los elementos calefactores (13) y los elementos calefactores auxiliares (13s).
La figura 2 es una vista de extremo vista desde la sección de entrada (100), con la entrada de lodos (1) dispuesta en el presente documento, en la parte inferior. Una entrada de plomo (351)se muestra en la parte superior del separador (0).
La figura 3 es una vista en alzado del lado opuesto con respecto a la figura 1. Los calefactores(13) se ilustran en la parte inferior de un depósito exterior (33).
La figura 4 es una vista frontal opuesta a la figura 2, y en la parte inferior de la sección final (111) se muestra la salida (11) de restos de lodos secos descontaminados.
La figura 5 es una vista inferior del separador de lodos (0) sólidos/líquidos de la realización de la invención mostrada en las figuras anteriores, mostrando los elementos calefactores (13) dispuestos en 1/3 de la parte inferior del depósito exterior (33). Se debe comprender que la entrada (1) puede estar dispuesta en otro lugar que no sea la parte inferior de la sección de entrada (100), mientras que la salida de gas (7) por razones prácticas debe estar en la parte superior.
La figura 6 es una vista isométrica del separador (0) de la realización de la invención. Se debe verificar que están dispuestas tapas protectoras en las entradas de plomo (351) y que hay una fuente de argón (Ar) en sobrepresión debe estar conectada a las entradas de argón (353) para evitar el envenenamiento por plomo gaseoso y la contaminación por gas de la capa de manto de plomo en la cavidad (35). En la salida de contingencia (71) se dispone un disco de ruptura.
La figura 7 es una vista isométrica inferior del mismo depósito, mostrando, en esta realización, los tercios inferiores del depósito exterior y la entrada (1) y la salida (11) de lodos. Este tercio inferior está expuesto al calor desde abajo. En otras realizaciones, más o menos de un tercio está expuesto al calor.
La figura 8 es una vista isométrica del extremo opuesto en comparación con la figura 6.
La figura 9 es una ilustración importante. Es una sección transversal vertical longitudinal del separador de lodos (0), y muestra el manto de plomo líquido, rayado, llenando la cavidad (35) entre el depósito interior (31) y el depósito exterior (33). El sinfín transportador (5) está dispuesto axialmente a través del depósito interior (31) cilíndrico, con cojinetes en la sección de entrada (100) y la sección de salida (111) opuesta. Los brazos (53) en el árbol (5a) del sinfín llevan una “paleta”, tal como paletas de barrido o paletas transportadoras (52), véanse también las figuras 12 y 13. Se debe verificar que no hay contacto de metal con metal entre la paleta transportadora (52) y la superficie interior (31 i) del depósito interior (31).
La figura 10 es una vista superior del separador (0) de la realización de la invención con una salida de gas (7) abierta y descubierta para ilustración, mostrando el árbol (5i) y una parte de una paleta transportadora (52) del sinfín transportador (5).
La figura 11 también es una ilustración importante. En el presente documento se muestra una sección transversal vertical a la izquierda a lo largo de la línea B-B en la vista axial a la derecha. En el presente documento se muestra claramente que el espacio de la cavidad (35) entre el depósito interior (31) y el depósito exterior (33) es más ancho en la parte inferior de la sección que en la parte superior de la sección, y que está lleno de plomo hasta el nivel deseado. En una realización de la invención, el plomo se extiende ligeramente hacia arriba en la parte inferior de la entrada de plomo (351) en la parte superior. En una realización tal como esta realización ilustrada de la invención, en la parte superior está dispuesto un espacio de 10 mm y un espacio más ancho de 40 mm en la parte inferior del depósito interior de 0 1200 mm. Los inventores experimentan que esta diferencia de espacio proporciona una mejor distribución del calor en comparación con una disposición de sección transversal del depósito estrictamente simétrica. Otras realizaciones del depósito pueden tener otras dimensiones y tamaños de espacio.
La figura 12 es una vista de frente y un alzado lateral del sinfín transportador (5) con brazos (53) con paletas transportadoras (52) con ángulo de ataque ajustable (ver los rebordes atornillados). Cada paleta transportadora (52) en esta realización tiene una disposición de paleta doble (54, 56) (véase la figura 13) con un borde exterior para girar cerca de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), pero sin contacto mecánico con la misma. Un motor eléctrico está conectado a uno de los extremos del árbol (5). En esta realización están dispuestos nervios de refuerzo longitudinales sobre el árbol hueco cilíndrico.
La figura 13 comprende diferentes vistas del brazo (53) con una paleta transportadora (52). Verifíquese que el espacio entre el par de paletas dobles (54, 56) puede ser llenado con material de lodos para actuar como una escobilla. Verifíquese también el reborde de ángulo ajustable que permite ajustar el ángulo de la paleta del transportador.
Realizaciones de la invención
Los lodos en el contexto de la presente invención pueden comprender los restos de un proceso de separación anterior que separó agua, petróleo, recortes contaminados con petróleo y lodo de perforación contaminado con petróleo, de un depósito de decantación. El depósito de decantación puede contener una variedad de lodos contaminados con petróleo y partículas que pueden ser separados utilizando un separador de membrana, pero en algún momento el contenido de partículas llega a ser tan alto que es más factible realizar la última separación de los lodos en el aparato y con el proceso de la presente invención. Los productos finales deseados de la presente invención son agua, petróleo y limo/arena/recortes descontaminados con menos del 0,5 % de contaminación por petróleo remanente en las partículas.
La presente invención es un separador de lodos (0) para la separación de fluidos (gases y líquidos) y sólidos en masas de lodos contaminados con petróleo. El separador de lodos (0) comprende un primer depósito interior (31), que comprende, además:
una entrada de lodos (1), para alimentar lodos que comprenden masas contaminadas con petróleo,
una primera salida de gas evaporado (7) para retirar el gas evaporado de dichas masas contaminadas con petróleo; y una salida de sólidos (11) para retirar los sólidos descontaminados.
Además, el separador de lodos comprende:
- un sinfín de transporte (5), dispuesto dentro de dicho primer depósito interior (31), siendo el sinfín de transporte (5) para transportar y amasar masas contaminadas con petróleo desde dicha entrada de lodos (1) hacia dicha salida sólidos (11); la velocidad de rotación del sinfín transportador es de entre 10 y 60 rotaciones por minuto,
- un segundo depósito exterior (33), que rodea, al menos parcialmente, a dicho primer depósito interior (31) de tal manera que se forma una cavidad (35) alrededor de dicho primer depósito interior (31),
- un dispositivo calefactor (13), dispuesto al menos en una parte inferior de dicho segundo depósito exterior (33), y
- en donde dicha cavidad (35), en el estado operativo del separador de lodos, está llena de plomo (Pb) líquido, para distribuir calor sobre dicha superficie interior (31 i) del primer depósito interior (31), de tal manera que la temperatura en el primer depósito interior (31) se aproxima a una distribución uniforme sobre la superficie interior (31 i) del depósito.
La cavidad (35) llena de plomo es y funciona como un manto de líquido conductor de calor alrededor del depósito interior (31). Los lodos son bombeados a través de la entrada (1) al depósito interior (31). No son transportados masivamente por el sinfín de transporte a lo largo de toda la sección transversal del depósito interior, sino que se cizalla y distribuye a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31) mientras se empuja gradualmente en una forma cada vez más evaporada, paulatinamente en estado más seco y limpio, hacia la salida de sólidos (11) para ser retirados para otra utilización. Las masas limpias y descontaminadas deberán tener una proporción remanente de petróleo inferior al 0,5 %. En una prueba de funcionamiento del dispositivo, se ha logrado una contaminación del 0,18 %, que es mucho mejor que el requisito de la empresa operadora.
El gas evaporado, que comprende vapor de agua y gases derivados del petróleo, mediante ebullición y evaporado de los lodos (arcilla húmeda contaminada con petróleo y/o arena y/o fragmentos de roca y/o partículas de metal) se libera a través de la salida de gas evaporado (7) hacia un depurador, condensador o separador de gases (9), para separar el gas derivado del petróleo, los líquidos derivados del petróleo y agua.
Hasta ahora se ha descrito el aparato que está diseñado para descontaminar lodos contaminados con petróleo.
Si se ve como un proceso, la invención es un método de separación de lodos para masas de lodos contaminados con petróleo, en donde el método está descrito completamente en la reivindicación 22, y comprende las etapas de:
- alimentar lodos contaminados con petróleo a través de una entrada (1) en un primer extremo de un primer depósito interior (31) cilíndrico;
- transportar dichos lodos desde dicha entrada (1) hasta una salida (11) dispuesta de manera opuesta, mediante un tornillo sinfín transportador (5) giratorio y distribuir dichos lodos periféricamente alrededor de una superficie interior (31 i) de dicho primer depósito interior (31), mientras que, al mismo tiempo, se calientan dichos lodos calentando uniformemente toda la superficie de dicho depósito interior (31) mediante plomo fundido que rodea todo el depósito interior (31), evaporando de este modo gradualmente el agua y los gases derivados del petróleo, de los sólidos de los lodos;
- retirar dicho gas derivado del petróleo y vapor de agua a través de una primera salida de gas (7),
- retirar los sólidos descontaminados a través de una salida de sólidos (11) opuesta a dicha entrada (1); y
- procesar el gas derivado del petróleo y el vapor de agua eliminados, en un separador de gas.
Una ventaja importante de que el plomo líquido distribuya el calor más uniformemente sobre la superficie (31 i) del depósito interior (31) es que los lodos se calientan de manera más uniforme, tanto con respecto a la posición angular en la superficie interior (31 i), como también con respecto al tiempo, y que se evita un exceso de calentamiento de las masas. El calentamiento excesivo de los fluidos derivados del petróleo en presencia de oxígeno disponible puede ocasionar un agrietamiento no deseado de los fluidos derivados del petróleo, y también puede ocasionar una combustión no deseada en los gases derivados del petróleo formados durante el calentamiento. Una barrera en la línea de alimentación y en una válvula rotativa en la salida impide la entrada de dicho oxígeno y, además, se mantiene una sobrepresión en el sistema sobre la presión atmosférica.
Distribuir la temperatura de manera más uniforme dentro del depósito interior (31) también reduce el riesgo de que se produzca una explosión de los gases derivados del petróleo evaporados, dentro del depósito interior (31).
En separadores de lodos anteriores, sin el manto de plomo sobre el depósito interior, se han experimentado aproximadamente 250 °C de diferencia de temperatura entre la parte inferior del depósito interior, calentada directamente, y la parte superior del depósito interior. Es deseable tener una diferencia de temperatura significativamente menor.
Con la presente invención, se ha medido una temperatura de aproximadamente 20 °C, es decir, ligeramente más fría en la parte superior que en la parte inferior. Tener una distribución de calor angularmente más uniforme también evitaría tener una temperatura demasiado baja en la parte superior del depósito interior en comparación con las partes inferiores, lo que podría inducir a que el gas se precipitara como líquido en la parte superior del depósito interior, retrasando el proceso de secado.
El separador de lodos (0) de la presente invención, dicho primer depósito interior (31) y dicho segundo depósito exterior (33), son cilíndricos.
En una realización de la invención, el primer depósito interior (31) y dicho segundo depósito exterior (33) son concéntricos.
En una realización de la invención, el primer depósito interior (31) y dicho segundo depósito exterior (33) están dispuestos ligeramente excéntricos, con un espacio mayor entre sus partes inferiores que entre sus tapas, para que el grosor del manto de plomo líquido sea mayor en la parte inferior, donde tiene lugar el calentamiento en la superficie exterior del depósito exterior (33), y donde el grosor del lodo puede ser mayor inicialmente, en particular, cerca de la entrada (1). Para una realización, el diámetro 0 del depósito interior es de 1200 mm, el espacio inferior, de 4 cm y el espacio superior, de 1 cm.
En la presente invención, el dispositivo de transporte (5) está dispuesto para distribuir las masas contaminadas con petróleo distribuyéndolas periféricamente alrededor de la superficie interior del primer depósito interior (31).
Las paletas del sinfín transportador (5) tienen un espacio entre su borde exterior y la superficie interior (31 i) del depósito interior (31).
Según la invención, las paletas (54, 56) del transportador sinfín (5) están dispuestas en pares (52) paralelos, con un espacio entre sí comprendido entre, por ejemplo, aproximadamente 1 y 5 cm, siendo dicho espacio para ser llenado parcialmente con masas de lodos más o menos húmedos que formarán una masa de barrido intercambiada de manera continua que realiza un barrido a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), evitando de este modo el contacto de acero con acero a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31).
En la realización mostrada en las figuras de los dibujos, véase la figura 1, está dispuesta una entrada de plomo (351) en la parte superior del depósito interior (31) para alimentar plomo (Pb) en dicha cavidad (35). Véase también la figura 11. En la parte izquierda de la figura 11, se ilustra que el nivel de plomo en el estado de funcionamiento se puede extender ligeramente hacia arriba en el elemento tubular de tubería cilíndrica con la entrada de plomo (351), para garantizar que el nivel está por encima de la parte superior del depósito exterior (33), con el fin de preservar la capa de manto formada por el plomo. El nivel de plomo no tiene que estar necesariamente por encima de la parte superior del depósito interior, siempre que se consiga una distribución satisfactoria del calor. Puede haber una ventana de observación para el nivel de plomo en el elemento tubular de la tubería que contiene la entrada de plomo (351).
En una realización de la invención, está dispuesta una entrada de gas inerte Argón (Ar) en la cavidad del plomo (35). El gas inerte argón (Ar) sirve al menos para dos propósitos: mantiene una sobrepresión en la cavidad (35) llena de plomo para evitar la entrada de otros gases tales como gases explosivos desde el depósito interior (31). Se pueden utilizar otros gases nobles, pero el argón está fácilmente disponible, puesto que constituye casi el 1 % del volumen de la atmósfera. Previene la oxidación del plomo fundido. En las pruebas de funcionamiento con la realización ilustrada de la presente invención, la sobrepresión de argón es de 0,2 bares por encima de la presión atmosférica. Durante la operación con plomo fundido, las entradas de plomo (351) deben estar cerradas con tapas en los rebordes para evitar que los vapores de plomo se filtren a la atmósfera y contaminen a los operadores. El envenenamiento por plomo es grave y produce, en general, daños neurológicos y cognitivos irreversibles. En una realización de la invención el dispositivo de transporte (5) es un amasador y un sinfín transportador (5) alineado axialmente en el interior del primer depósito (31), estando dispuestos un primer extremo del amasador y el sinfín transportador (5) cerca de la entrada (1) y estando dispuestos un segundo extremo del amasador y el sinfín transportador dispuesto cerca de la segunda salida (11), véanse las figuras 9 y 10.
En una realización de la invención está dispuesta una salida de seguridad (71), conectada al primer depósito interior (31), con un disco de ruptura para mitigar explosiones dentro del primer depósito interior (31). Se puede conectar casi en cualquier posición práctica; en la realización ilustrada está colocado en la parte superior de la sección de salida. En el depósito de la técnica anterior sin manto de plomo se han experimentado pequeñas explosiones debido a la ignición de los gases derivados del petróleo, evaporados de los lodos, en el interior del depósito.
Se puede disponer una capa aislante (39) que cubra al menos parcialmente el segundo depósito exterior (33).
En la realización ilustrada, la capa de aislamiento (39) cubre los 2/3 superiores del depósito exterior (33), mientras que el dispositivo calefactor (13) cubre el 1/3 inferior. Esto se puede hacer ligeramente diferente según el criterio del ingeniero constructor. Se cree que el calor suministrado por debajo de la parte inferior expuesta del depósito exterior (33) impulsará la convección del plomo líquido. En una realización, el elemento calefactor (13) en la parte inferior está dispuesto asimétricamente de manera ligeramente en ángulo, para impulsar la convección automáticamente.
En una realización de la invención, los subelementos calefactores (13, (13a, 13b, ....)) que comprende el dispositivo calefactor (13) pueden ser controlados individualmente, puesto que el subelemento calefactor introductorio (13a) cerca de la entrada (1) puede funcionar en una parte más húmeda y más contaminada con petróleo de los lodos procesados inicialmente, lo que requiere más calor adicional que el que queda en los lodos más secos y más limpios cercanos a la salida (11). El dispositivo calefactor (13) puede ser eléctrico o un quemador de gas. El primer requisito para el dispositivo calefactor (13) es fundir y/o mantener el estado líquido del plomo en todo el volumen (35) para formar un manto de plomo líquido alrededor del depósito interior (31). La temperatura de fusión del plomo es de 327 °C. Si se desea, se puede calentar el plomo hasta entre aproximadamente 450 y 470 °C (medidos en el interior de la capa de plomo cerca del depósito exterior) dependiendo de la naturaleza de los lodos. En una realización, el elemento calefactor (13) calienta el primer depósito hasta una temperatura superior al punto de fusión del plomo y por debajo del punto de ebullición del plomo. Los subelementos calefactores (13a, b, c, d) cerca de dicha entrada (1) proporcionan una mayor potencia de calentamiento que los subelementos calefactores (13a, b, c, d) cerca de dicha salida de sólidos (11).
En una realización de la invención, elementos calefactores auxiliares (13s) están dispuestos en la superficie circunferencial restante del depósito exterior (33) no cubierta por el dispositivo calefactor (13). El dispositivo calefactor (13) y los elementos calefactores auxiliares (13s) cubren de este modo, juntos, la circunferencia del depósito exterior (33), y pueden funcionar juntos, en particular durante la fase de rodaje del depósito cuando el plomo en la cavidad está completa o parcialmente sólido, y deberá ser fundido antes de que comience el funcionamiento ordinario. En una realización de la invención, los elementos calefactores auxiliares (13s) cubren los 2/3 restantes de la circunferencia y pueden estar dispuestos debajo de la capa de aislamiento térmico, directamente sobre la superficie del depósito exterior (33).
Los elementos calefactores auxiliares pueden utilizar la capacidad de potencia disponible mientras el depósito está vacío y no necesita energía de proceso, solo energía de fundición, y pueden ser apagados cuando se funde todo el plomo y comienza el funcionamiento ordinario con el bombeo de lodos a través de la entrada (1). Una ventaja de esta realización es que se evitan grandes diferencias de temperatura; no se deben exceder los 120 °C, con el fin de evitar grandes diferencias de expansión térmica entre las diferentes partes del depósito. Grandes diferencias de expansión térmica podrían generar desalineación entre el tornillo sinfín y el depósito interior (31) y/o una deformación del depósito interior o exterior, que podría generar grietas. Cuando el plomo se ha fundido, existe convección térmica en el plomo líquido, y solo se requiere el dispositivo calefactor (13) dispuesto en la parte inferior. En la realización ilustrada con un depósito interior (33) de 0 1200 mm se han realizado pruebas de funcionamiento con 5150 kg/h a través de la entrada, con hasta entre 200 y 300 kW por cada subelemento calefactor (13a, 13b, ...), y un tiempo de retención para el material de entre 8 y 12 minutos, obteniendo un 0,18 por ciento de contaminación por petróleo remanente en los lodos secos descontaminados a la salida (11).
En una realización de la invención, véase la figura 9, el manto de plomo líquido, rayado, llena la cavidad (35) entre el depósito interior (31) y el depósito exterior (33). El sinfín transportador (5) se extiende axialmente a través del depósito interior (31) cilíndrico, con cojinetes en la sección de entrada (100) y la sección de salida opuesta (111). Los brazos (53) en el árbol del sinfín (5a) llevan “paletas”, tal como paletas de barrido o paletas transportadoras (52); véanse también las figuras 12 y 13. La figura 10 es una vista superior separador (0) de la realización de la invención con una salida de gas (7) abierta y descubierta para ilustración, mostrando el árbol (5i) y parte de una paleta transportadora (52) del sinfín transportador (5) visible dentro de la escotilla abierta.
En la realización mostrada en la figura 12, véase también la figura 13, cada paleta transportadora (52) en esta realización tiene una disposición de paleta doble (54, 56) con un borde exterior para girar cerca de la pared interior (31 i) del depósito interior (31), pero no en contacto mecánico con la misma. Se va a conectar un motor eléctrico a uno de los extremos del árbol (5). En una realización están dispuestos nervios de refuerzo longitudinales sobre el árbol hueco cilíndrico. El par de paletas (54, 56) están unidas al extremo exterior del brazo radial (53). El brazo radial (53) está subdividido en una sección interior unida al árbol, y con una conexión de reborde (57), véase la figura 13, que es ajustable en rotación alrededor del eje del brazo radial (53), véase cada orificio de perno (58) de reborde formando un sector que permite la fijación de cada paleta transportadora (52) en un ángulo de ataque deseado individualmente. Según una realización de la invención, no hay contacto de metal con metal entre la paleta transportadora (52) y la superficie interior (31 i) del depósito interior (31). Según la presente invención el espacio entre el par de dobles paletas (54, 56) está lleno con material de lodos, para actuar como una escobilla. La masa de lodos puede estar reunida entre el par de paletas (54, 56) para formar una masa dúctil que realiza un barrido en la superficie interior (31 i) aproximadamente como lo haría una escobilla de goma. Dependiendo del ángulo de ataque de la paleta transportadora, su espacio mutuo, el espacio entre sus bordes exteriores y la superficie interior (31 i) si el depósito interior, y las propiedades de la masa de lodos localmente a lo largo de su ruta desde la entrada (1) hasta la salida (11), la masa de lodos que se mantiene temporalmente entre las paletas, puede ser reemplazada gradualmente a medida que las paletas giran y la masa se desplaza y se seca. A medida que la masa se vuelve más seca y menos pegajosa y, por lo tanto, menos coherente durante el transporte hacia la salida (11), las dos paletas de acero (54, 56) pueden retener en menor medida dicha masa de lodos, que se va secando gradualmente, entre las dos paletas (54, 56) pero, sin embargo, transportarán la parte final de masa seca hacia la salida (11) debido a su ángulo de ataque y al hecho de que la masa casi seca se unirá como una capa de fondo más gruesa, en el depósito, hacia la salida.
La propiedad de formar una capa de masa de lodos similar a una paleta de barrido entre las dos paletas (54, 56) que barre de manera continua la masa de lodos alrededor de la periferia de la superficie interior (31 i) del depósito interior y simultáneamente hacia la salida, resuelve problemas considerables relacionados con la deformación del punto caliente que, de otro modo, podría sufrir la pared del depósito. En ocasiones, se creó una deformación de puntos calientes de la pared del depósito y se cree que se debe a una formación no deseada e incontrolada de puntos o una capa local de masa de lodos adherida a la superficie interior del depósito. Se cree que dicha capa adherida será térmicamente aislante, reduciendo de este modo la transferencia térmica de la fuente de calor a la masa de lodos, generando, de este modo, simultáneamente, una menor capacidad de producción y también riesgo térmico o deformación mecánica de la pared del depósito.

Claims (24)

REIVINDICACIONES
1. Un separador de lodos (0) para masas de lodos contaminados con petróleo, comprendiendo el separador de lodos (0):
- un primer depósito interior (31) cilíndrico que comprende:
- una entrada de lodos (1),
- una primera salida de gas evaporado (7);
- una salida de sólidos (11),
- un sinfín transportador (5), alineado axialmente dentro de dicho primer depósito interior (31) para transportar dichas masas de lodos contaminados con petróleo desde dicha entrada de lodos (1) hacia dicha salida de sólidos (11), comprendiendo dicho sinfín transportador un árbol (5a) que se extiende axialmente,
- un segundo depósito exterior (33) cilíndrico que rodea dicho primer depósito interior (31) de tal manera que se forma una cavidad (35) alrededor de dicho primer depósito interior (31),
- un elemento calefactor (13), dispuesto al menos en una parte inferior de dicho segundo depósito exterior (33), caracterizado por que
- dicha cavidad (35), en el estado operativo de dicho separador de lodos, está llena de plomo (Pb) fundido, con el fin de distribuir uniformemente el calor por toda la superficie (31 i) de dicho primer depósito interior (31), y por que dicho sinfín transportador (5) comprende una pluralidad de brazos (53) que se extienden radialmente, y cada brazo (53) está provisto de un par de paletas transportadoras (52) con una primera y una segunda paletas transportadoras (54, 56) dispuestas en los extremos exteriores de dichos brazos (53) para distribuir las masas de lodos periféricamente alrededor de una superficie interior (31 i) de dicho depósito interior (31), en donde las paletas (54, 56) del transportador sinfín (5) tienen un espacio entre su borde exterior y la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), y están dispuestas en pares paralelas con un espacio entre sí, siendo dicho espacio para estar parcialmente lleno con masas de lodo más o menos húmedas que formarán una masa de barrido intercambiada de manera continua que realiza un barrido a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), evitando de este modo el contacto de acero con acero a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31).
2. El separador de lodos (0) según la reivindicación 1, en el que dicho primer depósito interior (31) está dispuesto asimétricamente en dicho segundo depósito exterior (33), de tal manera que dicha cavidad (35) es más ancha en la parte inferior y más estrecha en la parte superior de dicha cavidad (35).
3. El separador de lodos (0) según la reivindicación 2, en el que dicha cavidad (35) tiene 4 cm de ancho en la parte inferior y 1 cm de ancho en la parte superior, y en el que el diámetro de dicho primer depósito interior (31) es de 1200 mm.
4. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el árbol (5a) del sinfín transportador (5) tiene un primer extremo dispuesto cerca de dicha entrada (1) y un segundo extremo dispuesto cerca de dicha salida de sólidos (11).
5. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha velocidad de rotación del sinfín transportador está comprendida entre 10 y 60 rotaciones por minuto.
6. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las paletas transportadoras (54, 56) tienen un ángulo de ataque ajustable.
7. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una entrada de plomo para alimentar plomo a dicha cavidad (35), en el que dicha entrada de plomo está dirigida hacia arriba desde dicha cavidad (35).
8. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una entrada de argón (Ar) para alimentar argón bajo sobrepresión a dicha cavidad (35).
9. El separador de lodos (0) según la reivindicación 8 y 9, en el que dicha entrada de plomo y dicha entrada de argón están dispuestas en una misma parte de dicha cavidad (35).
10. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprende, además, una ventana de observación, para ver el nivel y estado del plomo en el interior de la cavidad (35).
11. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nivel de plomo fundido en el interior de dicha cavidad (35) está por encima de la parte superior del primer depósito interior (31) y, preferentemente, también de la parte superior del segundo depósito exterior (33).
12. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una segunda salida de gas (71) de seguridad, conectada al primer depósito interior (31), con un disco de ruptura para mitigar explosiones en el interior de dicho primer depósito interior (31).
13. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una capa aislante (39) que cubre al menos parcialmente dicho segundo depósito exterior (33).
14. El separador de lodos (0), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento calefactor (13) cubre un sector de la superficie inferior de dicha superficie (33i) del segundo depósito exterior (33).
15. El separador de lodos (0) según la reivindicación 14, en el que dicho elemento calefactor (13) cubre un sector de la superficie inferior de un tercio de dicha superficie (33i) del segundo depósito exterior (33).
16. El separador de lodos (0) según la reivindicación 14 o 15, en el que dicho elemento calefactor (13) en la parte inferior está dispuesto asimétricamente de manera ligeramente en ángulo, para impulsar la convección automáticamente.
17. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones 14 - 16, en el que dicha capa de aislamiento cubre las superficies restantes de la superficie (33i) del segundo depósito exterior (33).
18. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento calefactor (13) está subdividido en una pluralidad de subelementos calefactores (13a, b, c, d) de tal manera que la temperatura del elemento calefactor se puede controlar independientemente.
19. El separador de lodos (0) según la reivindicación 18, en el que dichos subelementos calefactores (13a, b, c, d) cerca de dicha entrada (1) proporcionan mayor potencia de calentamiento que los subelementos calefactores (13a, b, c, d) cerca de dicha salida de sólidos (11).
20. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento calefactor (13) está calentando el primer depósito a una temperatura superior al punto de fusión del plomo y por debajo del punto de ebullición del plomo.
21. El separador de lodos (0) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha primera salida de gas evaporado está dispuesta cerca de una parte superior de dicho primer depósito interior (31).
22. Un método de separación de sólidos/líquidos de lodos para masas de lodos contaminados con petróleo, en el que el método comprende las etapas de:
- alimentar lodos contaminados con petróleo a través de una entrada (1) en un primer extremo de un primer depósito interior (31) cilíndrico;
- transportar dichas masas de lodos contaminados con petróleo desde dicha entrada (1) de dicho depósito interior (31) cilíndrico hasta una salida dispuesta de manera opuesta (11) mediante un sinfín transportador (5) giratorio que tiene un árbol (5a) que se extiende axialmente y que distribuye dichos lodos periféricamente alrededor de una superficie interior (31 i) de dicho primer depósito interior (31) por medio de pares de paletas transportadoras (52) con una primera y una segunda paletas transportadoras (54, 56), dichos pares de paletas transportadoras (52) están dispuestas en un extremo exterior de cada brazo (53) de una pluralidad de brazos (53) que se extienden radialmente, en donde las paletas (54, 56) del sinfín transportador (5) tienen un espacio entre su borde exterior y la superficie interior (31 i) del depósito interior (31) y están dispuestas en pares paralelos con un espacio entre sí,
dicha brecha para estar parcialmente llena con masas de lodos más o menos húmedas que formarán una masa de barrido intercambiada de manera continua que realiza un barrido a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), evitando de este modo el contacto de acero con acero a lo largo de la superficie interior (31 i) del depósito interior (31), mientras que, al mismo tiempo, se calientan dichos lodos contaminados con petróleo calentando uniformemente toda la superficie (31 i) de dicho depósito interior (31) mediante el plomo (Pb) fundido que rodea todo el depósito interior (31), calentando un depósito exterior (33) que contiene el plomo fundido que rodea dicho depósito interior (31), evaporando de este modo gradualmente el agua y los gases derivados del petróleo, de los sólidos de los lodos,
- retirar dichos gases derivados del petróleo y el vapor de agua a través de una primera salida de gas (7),
- retirar los sólidos descontaminados a través de una salida de sólidos (11) opuesta a dicha entrada (1); y
- procesar dichos gases derivados del petróleo y el vapor de agua eliminados, en un separador de gas.
23. El método según la reivindicación 22, en el que calentar dicho depósito exterior (33) comprende calentar al menos una parte de la parte inferior de dicho depósito exterior (33) para impulsar la convección de dicho plomo fundido automáticamente.
24. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 22 - 23, en el que transportar dicho lodo contaminado con petróleo comprende hacer girar dicho sinfín transportador (5) giratorio a una velocidad de rotación de entre 10 y 60 rotaciones por minuto.
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