DE3543260A1

DE3543260A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung der bestandteile eines foerderstromes

Info

Publication number: DE3543260A1
Application number: DE19853543260
Authority: DE
Inventors: Jimmie G. Missouri City Tex. Galloway jun.
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1986-06-12
Also published as: AU576464B2; AU5101785A; FR2574307A1; GB2168267B; NL8503307A; JPS61153107A; GB2168267A; NO854868L; CN85109021A; CA1251184A; NO165279B; GB8530412D0; US4626237A; BR8506112A; NO165279C; IT8548871A0

Description

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen, und im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung

der Bestandteile eines Bohrlochforderstromes. 5

In der Erdölindustrie werden Bohrungen in unterirdische Formationen eingebracht, um die hierin enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu fördern. Eine einzelne Formation enthält typischerweise eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen, einschließlich gasförmiger Kohlen-Wasserstoffe, wie etwa Methan und flüssige Kohlenwasserstoffe, wie etwa Octan. Diese Kohlenwasserstoffe stehen in der Formation

oft in Verbindung mit Nicht-Kohlenwasserstoffen, wie Sand, Wasser und Kohlendioxid. Der Kohlenwasserstoff und die Nicht-Kohlenwasserstoffbestandteile der unterirdischen Formation werden " als Bohrlochförderstrom produziert, der duch das Bohrloch an die Erdoberfläche strömt.

Bevor die durch eine Bohrung geförderte Kohlenwasserstoffe vermarktet werden können, müssen sie zunächst von anderen Bestandteilen des Förderstromes getrennt werden. Außerdem müssen die flüssigen Kohlenwasserstoffe allgemein von den gasförmigen Kohlenwasserstoffen getrennt werden, aufgrund der unterschiedlichen Handhabungserfordernisse und der jeweiligen Endverwendungszwecke. Der sich ergebende flüssige Kohlenwasserstoffstrom wird

" als Rohölstrom bezeichnet, während der sich ergebende gasförmige Kohlenwasserstoffstrom als Erdgasstrom bezeichnet wird. Oft wird der Rohölstrom und der Erdgasstrom in getrennte Pipelines eingeführt, für den Transport zu den Verladeeinrichtungen, den Raffinerien, den chemischen Fabriken oder Anlagen für den kommerziellen Bereich oder den Wohnungsbereich. Bevor das Rohöl und das Erdgas aus der Bohrung in die jeweiligen Trägerpipelines eingeleitet werden können, müssen sie zunächst bestimmte Richtlinien erfüllen, die durch die Träger gestellt werden. So darf bei-

spielsweise das Rohöl nicht mehr als einen geringen Prozentsatz an Wasser und Feststoffen enthalten, und das Erdgas darf nur einen sehr kleinen Prozentsatz Wasserdampf enthalten. Diese Einschränkungen sollen dafür sorgen, daß relativ gleichmäßige Ströme an Rohöl und Erdgas in den Pipelines aufrechterhalten werden.

Auch ohne solche allgemeinen Beförderungsanforderungen macht die Praxis oft eine Trennung und relativ unverunreinigte Ströme an Rohöl und Erdgas erforderlich. So wird beispielsweise das von küstennahen Plattformen geförderte Rohöl in Tanker für den Abtransport geladen, während das Erdgas allgemein über Unterwasserpipelines zu den entsprechenden Einrichtungen an Land geführt wird. Wenn zusammen mit dem Rohöl Wasser gefördert wird, ist es normalerweise erstrebenswert, das Wasser abzutrennen, bevor der Tanker mit dem Rohöl beladen wird, so daß keine Tankerkapazität verlorengeht. Wenn in ähnlicher Weise wesentliche Mengen Kohlendioxid zusammen mit dem Erdgas gefördert werden, ist es normalerweise erstrebenswert, das Kohlendioxid von dem Erdgas abzutrennen, so daß das Kohlendioxid an der küstennahen Plattform abgelassen werden kann, so daß die Pipelinekapazität dem Transport des Erdgases allein dient.

Aus diesen und anderen Gründen ist viel Energie und Aufwand in die Entwicklung von System gesteckt worden, die in der Lage sind, Bestandteile eines Förderstromes zu trennen. Viele Trennsysteme machen sich die Unmischbarkeit und den Unterschied in den Dichten der verschiedenen Bestandteile des Förderstromes zunutze und nutzen die Schwerkraft für die angestrebte Trennung aus. So werden beispielsweise Förderströme allgemein in Separatoren eingeführt, die im Grunde große Behälter darstellen, mit Auslaßleitungen für die verschiedenen Bestandteile in unterschiedlichen Vertikalpositionen. Nachdem der Förderstrom in den Separator

eingeführt ist, läßt man ihn dort für einen wesentlichen Zeitabschnitt ruhen, so daß die Schwerkraft die schwereren Bestandteile am Boden zu sammeln vermag. Typischerweise wird der Förderstrom hierdurch getrennt in eine Wasserfraktion am Boden des Separators, eine Rohölfraktion in der Mitte und eine gasförmige Fraktion im oberen Bereich des Separators. Aufgrund der Zeit, die die Schwerkraft braucht, um diese Trennung auszfuhren, sind die Separatoren normalerweise sehr groß und sehr schwer,

wenn sie voll sind.
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Während die Schwerkraft normalerweise ausreichend ist, um Wasser, Rohöl und Gas voneinander zu trennen, reicht sie jedoch im allgemeinen nicht aus, Niht-Kohlenwasserstoffgase von Erdgas zu trennen. Um eine Trennung dieser Art durchzuführen, wird die Gasfraktion von dem Separator normalerweise einem Trennungssystem zugeführt, das die Unterschiede der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der verschiedenen Gasbestandteile ausnutzt. Systeme, die sich auf die Unterschiede der physikalischen Eigenschaften stützen, bewirken normalerweise, daß ein oder mehrere gasförmige Bestandteile von dem verbleibenden Material über eine Verflüssigung abgetrennt werden, die durch Druck und Kühlung herbeigeführt wird. Die Kompressoren und Wärmetauscher, die für ein solches System eingesetzt werden, sind normalerweise groß, schwer und teuer. Die Trennungssysteme, die auf Unterschieden der chemischen Eigenschaften der verschiedenen gasförmigen Bestandteile beruhen, wie etwa Glykoltrennsysteme, sind ebenfalls groß, schwer und teuer.

Die Kosten für die Verarbeitungseinrichtungen, die erforderlich sind, um die Bestandteile von Förderströmen zu trennen, die von einer oder mehreren Bohrungen kommen, können einen Hauptbestandteil des finanziellen Aufwandes ausmachen, der erforderlich ist, um ein Erdölfeld zur Produktion zu führen. Im Fall von küstennahen Erdölfeldern ist dieses Problem durch Gewichts- und

Raumeinschränkungen zusätzlich belastet. Je mehr Raum die Verarbeitungseinrichtungen fordern und je höher das Gewicht ist, umso größer sind die Ausgaben für die Auslegung, den Aufbau und den Betrieb einer küstennahen Plattform, entsprechend der Größe und der Festigkeit, die erforderlich ist, um diese Einrichtungen abzustützen. Aus diesen und anderen Gründen würde es sehr vorteilhaft sein, ein Trennungssystem bereitzustellen, das kleiner, leichter und weniger kostenaufwendig ist, wie diejenigen, die gegenwärtig vorhanden sind. Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen und ein solches System zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale bzw. durch die Merkmale des Kennzeichens des ersten Vorrichtungsanspruches, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung wird eine Zentrifuge eingesetzt, um die Bestandteile eines Stromes und im besonderen eines Erdölförderstromes zu trennen. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Förderstrom durch eine Mittelstütze in eine Zentrifuge eingeleitet, die mit einem Primärrotor und einem inneren Rotor versehen ist, der an den Primärrotor gehalten ist und sich mit diesem dreht. Der Förderstrom tritt zunächst in den inneren Rotor ein, der Sand und andere Feststoffe aussondert. Die verbleibenden Bestandteile des Förderstromes fließen aus dem inneren Rotor in den Primärrotor hinein, wo sie getrennt werden durch die kombinierte Wirkung der Zentrifugalkraft und eines erzeugten Gegenstromes. Das Wasser wird durch Wasseraufnahnestutzen abgezogen, die in der Nähe des Bodens des Primärrotors angeordnet sind. Rohöl und Erdgas werden durch getrennte Stutzen abgezogen, die sich in der Nähe des oberen Abschlusses des Primärrotors befinden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nur ein einziger Rotor eingesetzt. Sand und andere Feststoffpartikel werden zusammen mit dem Wasser durch die Stutzen abgezogen, die sich in der Nähe des Bodens des Rotors befinden, während das Rohöl durch Stutzen abgezogen wird, die in der Nähe des oberen Abschlusses des Rotors angeordnet sind. Es sind zwei Paare von Gasstutzen vorgesehen, und zwar einer im oberen Bereich des Rotors zum Abzug des Leichtgases, wie etwa Erdgas, und einer in der Nähe des Bodens des Rotors, um schweres Gas, wie etwa Kohlendioxid abzuziehen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmal ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der beiden bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Schnittlirie 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 1,

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Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Steuersystems für die erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer ersten Ausführuniform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Zentrifuge 11 ist so aufgebaut, daß sie die Bestandteile eines Förderstroms zu trennen vermag. Beispielsweise enthält ein Förderstrom Wasser, Rohöl, Erdgas und Feststoffpartikel, wie Sand, die durch die Zentrifuge in vier individuelle Ströme aufgeteilt werden können, wodurch ein Vermarkten sowohl des Rohöls als auch des Erdgases erleichtert; wird, während sowohl Wasser und Sand abgeführt werden können.

Die Trennung wird mit Hilfe zweier Rotoren erreicht, und zwar dem Primärrotor 12 und dem inneren Rotor 13, die zusammen mit einer sehr hohen Geschwindigkeit innerhalb des Schutzmantels eines stationären Gehäuses 14 rotieren. Die Rotationsrichtung ist durch den Pfeil 15 wiedergegeben. Um einen Hinweis auf die Größe zu geben, soll davon ausgegangen werden, daß der Betrieb die Verarbeitung von 795 00 bis 1 590 00 1 an Förderstrom pro Tag verarbeiten soll. Der Primärrotor würde dann etwa 2 m lang sein und einen Durchmesser von 0,8 m besitzen. Der Primärrotor wird von einem Hochgeschwindigkeitselektromotor 16 angetrieben, der über die Antriebswelle 17 mit dem Primärrotor in Veündung steht. Der innere Rotor ist über die Speichen 18 und 19 mit dem Primärrotor verbunden und dreht sich mit diesem. Die Hauptfunktionen des inneren Rotors liegen darin, den Sand und andere Feststoffpartikel von dem Förderstrom abzutrennen und die verbleibenden Förderstrombestandteile in den Primärrotor hinein-

zubeschleunigen. Diese verbleibenden Bestandteile werden in dem Primärrotor voneinander getrennt.

Das Gehäuse 14 besitzt im wesentlichen einen zylindrischen Aufbau und ruht auf den Füßen 20. Alternativ kann das Gehäuse auch an einer Wand gehalten sein. Der Primärrotor dreht sich innerhalb des Gehäuses über die Antriebswelle 17, die sich durch eine Öffnung 21 in dem Bodenende des Gehäuses erstreckt. Die Lager 22 gestatten eine Drehung der Antriebswelle und halten die Antriebswelle in der erforderlichen Ausrichtung. Eine mechanische Kontaktdichtung 23 umgreift die Antriebswelle und dichtet das untere Ende des Gehäuses ab, um zu verhindern, daß Gase eindringen oder austreten. Das obere Ende des Gehäuses besitzt eine Öffnung 24, durch welche die Mittelstütze 25 hindurchgreift, wobei diese Öffnung durch eine Dichtung 26 abgedichtet ist.

Das abgedichtete Gehäuse wird mit einem inerten Gas, wie etwa Helium, gefüllt, um zu verhindern, daß sich hierin eine explosive Mischung bildet. Eine solche Mischung kann sich sonst ergeben, wenn Erdgas unbeabsichtigt in den Behälter von dem Primärrotor eintritt und sich mit Luft mischt. Eine Alternative zur Beladung des Gehäuses mit einem inerten Gas könnte man auch das Gehäuse evakuieren. Dies würde jedoch zu zusätzlichen Auslagen führen, aber die zusätzlichen Kosten würden zumindest teilweise wettgemacht durch Energiesparungen, die sich aus dem geringeren aerodynamischen Zug auf den Primärrotor ergeben.

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Der Primärrotor 12 besitzt im wesentlichen eine zylindrische Form und umfaßt eine Primärrotorwandung 27, eine Bodenabschlußkappe 28 sowie eine obere Abschlußkappe 29. Die Bodenabschlußkappe ist massiv u nd an der Antriebswelle 17 befestigt. Die obere Abschlußkappe besitzt eine Öffnung, durch welche sich eine Mittelstütze 25 hineinerstreckt. Eine floppelte mechanische Kontaktabdichtung 30 ist an der oberen Endkappe gehalten und umgreift beide Seiten eines Dichtungsringes 31, der die Mittelstütze umgibt. Diese Anordnung gestattet eine Drehung der oberen Endkappe um die stationäre Mittelstütze,während ein Übertreten von Medien aus dem Primärrotor heraus oder in diesen hinein verhindert wird. Das Lager 32 trägt das Gewicht des Primärrotors, hält das obere Ende des Primärrotors entsprechend ausgerichtet und gestattet eine Drehung des Primärrotors in dem stationären Gehäuse. Das Lager 33 am Boden des Primärrotors hält die Mittelstütze 25 entsprechend ausgerichtet und gestattet es, daß die Mittelstütze stationär verbleibt während der Drehung des Primärrotors. Die einzigen Zentrifugenelemente, die sich mit dem Primärrotor drehen, sind die Primärrotorprallplatte 34 und der innere Rotor 13, von denen keines die Mittelstütze berührt.

Der innere Rotor dreht sich zusammen mit dem Primärrotor aufgrund der Tatsache, daß er mittels Speichen 18 und 19 hieran befestigt ist. Der innere Rotor besitzt die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung und umfaßt eine Bodenplatte 35, eine kegelstumpfförmige innere Rotorwandung 36, eine kegelstumpfförmige Lippe 37, eine obere Prallplatte 38 im inneren Rotor und eine Bodenprallplatte 39 im inneren Rotor. Die obere Prallplatte besitzt eine Ringform und trennt eine obere Kammer 40 des inneren Rotors von einer Mittelkammer 41 ab. Die untere Prallplatte ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und trennt die mittlere Kammer 41 von der Bodenkammer 42 ab. Weder die obere Prallplatte noch die untere Prallplatte berühren die Mittelstütze, und beide sind mit

Schlitzen 43 versehen, die den Durchgang von Sand gestatten, wie nachfolgend noch erläutert werden wird. Außerdem ist die obere Prallplatte mit Löchern 44 versehen, die es gestatten, daß Rohöl, das in der mittleren Kammer von Sandpartikeln abgestreift ist, in die obere Kammer übergehen kann, wie nachfolgend noch zu erläutern sein wird. Obwohl eine kegeistumpfförmige Ausbildung der inneren Rotorwandung bevorzugt wird, können auch andere Formen eingesetzt werden, unter der Voraussetzung, daß die innere Rotorwandung einen radial größeren Teil und einen radial kleineren Teil besitzt,wobei der radial größere Teil dazu dient, den Sand und die anderen Feststoffpartikel aus dem behandelten Förderstrom abzutrennen.

Jede Strömung in die Zentrifuge hinein und aus dieser heraus erfolgt über die Mittelstütze 25. Der Förderstrom fließt in die Mittelstütze durch den Beschickungsflansch 45 hinein,und das abgetrennte Rohöl, das Wasser, das Erdgas und der Sand fließen jeweils aus der Mittelstütze heraus durch den Ölflansch 46, den Wasserflansch 47, den Gasflansch 48 bzw. den Sandflansch 49. Auffüllwasser, das für einen nachfolgend noch zu erläuternden Zweck benötigt wird, fließt in die Zentrifuge durch den Auffüllwasserflansch 50 hinein.

Der Förderstrom wird in die obere Kammer 40 des inneren Rotors durch Beschickungsdüsen 51 injiziert, die sich auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze befinden und die in Rotationsrichtung gekrümmt sind. In der Nähe des oberen Abschlusses des Primärrotors sind Ölaufnahmestutzen 52 und Gasaufnahmestutzen 53 angeordnet, die jeweils dazu dienen, das abgetrennte Rohöl und das Erdgas aus dem Primärrotor abzuziehen. Das abgetrennte Wasser wird am Boden des Primärrotors durch die Wasseraufnahmestutzen 54 abgezogen. Die paarweise angeordneten Öl-, Gas- und Wasseraufnahmestutzen liegen jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze und sind entgegen der

Rotationsrichtung des Primärrotors gekrümmt. Die Anordnung der Aufnahmestutzen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze vermindert die Abnutzung der Lager und Dichtungen infolge der Herabsetzung der Seitenkräfte, die auf die stationäre Mittelstütze einwirken, durch die sich rasch drehenden Fluide in der Zentrifuge. Dies liegt daran, daß die Seitenkräfte, die auf einen Aufnahmestutzen wirken, aufgehoben werden durch die Kräfte, die in entgegengesetzter Richtung auf den anderen Aufnahmestutzen einwirken. Die Prallplatte 34 des ersten Rotors trennt die Ölaufnahmestutzen und die Gasaufnahmestutzen von den unteren Bereichen des Primärrotors, wodurch verhindert wird, daß diese Aufnahmestutzen mit der nachfolgend noch erläuterten Gegenströmung in Konflikt geraten.

Von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze in die untere Kammer 42 des inneren Rotors erstrecken sich ein Sandaufnahmestutzen 55 sowie eine Auffüllwasserdüse 56. Wie alle anderen Aufnahmestutzen, ist der Sandaufnahmestutzen entgegen der Rotationsrichtung gekrümmt. Der Sandaufnahmestutzen wird eingesetzt zum Abziehen des Sandes, der sich in der unteren Kammer sammelt, und die Auffüllwasserdüse dient dazu, Auffüllwasser in die untere Kammer zu injizieren, um dadurch das Wasserniveau in dem inneren Rotor aufrechtzuerhalten, das sich bis zum Niveau der oberen Prallplatte 38 erstreckt. Das Auffüllwasser wird injiziert, da etwas Wasser aus der unteren Kammer entfernt wird durch den Sandaufnahmestutzen. Weitere Einzelheiten des Aufbaues des inneren Rotors und der Mittelstütze sollen nachfolgend erläutert werden, urter Bezugnahme auf die Querschnittsdarstellungen, entsprechend den Fig. 2, 3, 4, 5 und 6.

Die Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1, die sich durch den Primärrotor, den inneren Rotor und die Mittelstütze gerade oberhalb des Niveaus der unteren Prallplatte des inneren Rotors erstreckt. Wie ersichtlich, ist

die innere Rotorwandung 36 mittels drei Speichen 18 an der Primärrotorwandung 27 gehalten. Während sich der Primärrotor in Richtung des Pfeiles 57 dreht, zieht er an den Speichen und bewirkt hierdurch eine Drehung des inneren Rotors mit dem Primärrotor. Die Tangentialanordnung der Speichen bewirkt, daß sie während des Betriebes der Zentrifuge in einem Spannungszustand stehen. Diese Anordnung setzt die Druck- und Schubkräfte herab, die sonst dazu neigen würden, die Speichen zu stauchen oder zu biegen.

Die untere Prallplatte 39, die die mittlere und die untere Kammer des inneren Rotors voneinander trennt, ist an der inneren Rotorwandung gehalten, berührt jedoch nicht die Mittelstütze 25. Schlitze 43 in der unteren Prallplatte gestatten ein Überströmen des Sandes von der mittleren Kammer in die untere Kammer, aus

welcher sie von dem Sandaufnahmestutzen abgezogen werden. Die Sandleitung 58 befindet sich innerhalb der Mittelstütze und verbindet den Sandaufnahmestutzen mit dem Sandabgabeflansch. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Niveau befinden sich zwei andere Leitungen innerhalb der Mittelstütze, und zwar die Auffüllwasser-

leitung 59 sowie die Wasserleitung 60. Die Auffüllwasserleitung verbindet die Auffüllwasserdüse mit dem Auffüllwasserflansch, und die Wasserleitung verbindet den Wasseraufnahmestutzen mit dem Wasserflansch.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 4, welche sich durch den Primärrotor, den inneren Rotor und die Mittelstütze gerade oberhalb des Niveaus der oberen Prallplatte des inneren Rotors erstreckt. Die Fig. zeigt in größerem Detail die Schlitze und Löcher in der oberen Prallplatte. Die

Schlitze 43 in der oberen Prallplatte gestatten es, daß der Sand von der oberen Kammer des inneren Rotors in die mittlere Kammer überströmt. Löcher 44 in der oberen Prallplatte gestatten dem Durchgang von Rohöl, welches von dem Sand abgestreift ist, der

die wassergefüllte Mittelkammer durchströmt, nach oben in die obere Kammer.

Die Fig. 4 stellt einen Querschnitt dar, entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 1, die sich durch den Primärrotor und die Mittelstütze bei einem Niveau, gerade oberhalb der inneren Rotorlippe erstreckt. Wie hieraus deutlich wird, ist das obere Ende der inneren Rotorlippe 37 über drei tangentiale Speichen 19 an der Primärrotorwand 27 gehalten. Der Ringraum 61 zwischen dem inneren Rotor und der Mittelstütze 25 bildet eine Öffnung für den Förderstrom aus der oberen Kammer des inneren Rotors in den Primärrotor hinein. Bei einem Niveau, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, enthält die Mittelstütze vier Leitungen, nämlich die Sandleitung 58, die Auffüllwasserleitung 59, die Wasserleitung 60 und die Beschickungsleitung 62. Die Beschickungsleitung verbindet den Beschickungsflansch mit den Beschickungsdüsen. Die anderen Leitungen sind weiter oben beschrieben worden. Es ist festzustellen, daß die Beschickungsleitung den mittleren Bereich der Mittelstütze in dem in Fig. 4 dargestellten Niveau einnimmt, während die Wasserleitung den mittleren Bereich der Mittelstütze in einem Niveau einnimmt, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Übergang der Wasserleitung 60 von dem mittleren Bereich der Mittelstütze, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, . in den Umfangsbereich, entsprechend der Darstellung in Fig. 4, tritt in der Mittelstütze zwischen dem Niveau der oberen Prallplatte und den Beschickungsdüsen ein.

Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 der Fig. 1, die durch die Mittelstütze gerade unterhalb des Niveaus des Ölflansches und des Wasserflansches verläuft. Der Querschnitt der Mittelstütze 25 bei diesem Niveau ist ähnlich dem Querschnitt der Mittelstütze, entsprechend der Darstellung in Fig. 4. Die Positionen der Sandleitung 58, der Auffüllwasserleitung 59, der Beschickungsleitung 62 und der Wasserleitung

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sind im wesentlichen die gleichen. In Fig. 4 ist jedoch eine zusätzliche Leitung dargestellt, nämlich die Ölleitung 63, die den Ölaufnahmestutzen mit dem Ölflansch verbindet. Sie dient zum Abziehen des Rohöls, das von dem Förderstrom durch die Zentrifuge abgetrennt ist. Erdgas, das von dem Primärrotor durch den Gasaufnahmestutzen abgezogen wird, strömt zum Gasflansch durch den Raum 64, der die Leitungen innerhalb der Mittelstütze umgibt.

Die Fig. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 1, die durch die Mittelstütze 25 gerade oberhalb des Niveaus des Ölflansches und des Wasserflansches verläuft. Da die Ölleitung und die Wasserleitung jeweils an dem Ölflansch bzw. dem Wasserflansch auslaufen, sind sie in der Mittelstütze an dem in Fig. 6 gezeigten Niveau nicht vorhanden. Die alleinig verbleibenden Leitungen sind die Sandleitung 58, die Auffüllwasserleitung 59 sowie die Beschickungsleitung 62. Wie oben in bezug auf Fig. 5 erläutert wurde, strömt das Erdgas durch den Raum 64 in der Mittelstütze.

Nach der Beschreibung des Aufbaues dei/ersten Ausführungsform der Erfindung soll nun das Verfahren erläutert werden, gemäß welchem die Zentrifuge die Förderstrombestandteile abtrennt, und zwar unter Bezugnahme auf Fig. 1.

Nachdem der Förderstrom durch den Beschickungsflansch 45 in die Zentrifuge eingeleitet ist, wird er durch die Beschickungsdüsen 51 in die obere Kammer 40 des sich rasch drehenden inneren Rotors injiziert. Während der Förderstrom die obere Kammer füllt, bewirkt die Rotation des inneren Rotors, daß der Sand und andere dichte Feststoffpartikelbestandteile nach außen strömen, in Kontakt mit der kegeistumpfförmigen inneren Rotorwandung 36. Die Zentrifugalkraft bewirkt dann, daß der Sand nach unten entlang

der nach außen geneigten inneren Rotorwand strömt. Der optimale Neigungswinkel für die innere Rotorwandung hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Partikelgröße des Sandes, wobei jedoch der Winkel typischerweise zwischen 20 und 30° zur Rotationsachse ausmachen soll. Wenn der Sand abwärts strömt, bis zum Niveau der oberen Prallplatte 38, tritt er durch die Schlitze 43 hierin hindurch und in die mittlere Kammer 41 ein. Die mittlere Kammer ist mit Wasser angefüllt, wie nachfolgend noch erläutert werden soll, das dazu dient, am Sand anhaftendes Rohöl abzustreifen. Da das verbleibende Rohöl weniger dicht ist als das Wasser in der mittleren Kammer, wird es nach innen gedrängt und strömt aufwärts durch die Löcher 44 in der oberen Prallplatte. Das verbleibende Rohöl, das von dem Sand abgestreift worden ist, vereinigt sich somit mit dem Förderstrom in der oberen Kammer 40.

Nachdem das Restrohöl in der mittleren Kammer von dem Sand abgespült ist, strömt dieser weiter unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach unten, entlang der nach außen geneigten inneren Rotorwand. Wenn der Sand des Niveau der unteren Prallplatte 39 erreicht hat, tritt er durch die Schlitze 43 hindurch und in die untere Kammer 42 des inneren Rotors ein, wo er durch den Sandaufnahmestutzen 55 abgezogen wird, der sich von der Mittelstütze nach außen bis in eine Position, angrenzend an die innere Rotorwandung erstreckt. Während der Sandaufnahmestutzen den Sand aus der unteren Kammer abzieht, nimmt er auch etwas Wasser mit, und beide strömen aus der Zentrifuge heraus durch die Sandleitung innerhalb der Mittelstütze 25.

Wie oben beschrieben wurde, sind die untere Kammer und die mittlere Kammer des inneren Rotors mit Wasser gefüllt, so daß das Restrohöl von dem Sand abgestreift werden kann, während dieser die mittlere Kammer durchströmt. Da ein Teil dieses Wassers aus der unteren Kammer durch den Sandaufnahmestutzen abgezogen wird, fügt man Auffüllwasasr hinzu, um das Wasserniveau in der

mittleren Kammer aufrechtzuerhalten. Dieses Auffüllwasser wird in die untere Kammer durch die Auffüllwasserdüse 56 injiziert.

Während die untere Kammer und die mittlere Kammer hauptsächlich von dem Sand und dem Auffüllwasser in Anspruch genommen werden, wird die obere Kammer des inneren Rotors vornehmlich von dem Förderstrom eingenommen. Wie oben erläutert wurde, wird der Förderstrom in die obere Kammer 40 durch die Beschickungsdüsen 51 injiziert. Nachdem die obere Kammer während des Anlaufens der Anlage mit dem Förderstrom ausgefüllt ist, treten im wesentlichen alle Förderstrombestandteile,mit Ausnahme des Sandes und anderer dichter Feststoffpartikel, aus der oberen Kammer aus, indem sie nach oben durch den Ringraum 61 zwischen dem inneren Rotor 13 und der Mittelstütze 25 strömen. Während sie durch den Ringaum hindurchtreten, werden die Förderstrombestandteile rasch durch die Rotation der inneren Rotorlippe 37 beschleunigt und somit aus dem inneren Rotor heraus und in den Primärrotor hineingeschleudert.

Der Unterschied der Dichten der flüssigen und gasförmigen Bestandteile des Förderstromes führt zu einer raschen Radialseparation. Wenn die Förderstromkomponenten, die aus dem inneren Rotor heraustreten, Wasser, Rohöl und Erdgas sind, nimmt das leichte Erdgas den innersten Bereich des Primärrotors ein, und das viel schwerere Wasser und das Rohöl fließen nach außen und bilden eine relativ dünne Flüssigkeitsschicht, die den äußersten Teil des Primärrotors, angrenzend an die Wandung 27 des Primärrotors einnimmt. Die Flüssigkeitsschicht und das Erdgas werden durch die Flüssigkeits/Gas-Grenzflache getrennt, die durch die hohen Zentrifugalkräfte innerhalb des Primärrotors aufrechterhalten wird. Die Zentrifugalkraft ist am höchsten in der Nähe der Wandung des Primärrotors und fällt exponentiell ab in Richtung auf die Mittelstütze. Das Radialprofil der Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche sich innerhalb

weniger cm von der Primärrotorwandung unter normalen Betriebsbedingungen bildet, wodurch die Grenzfläche zwischen der Primärrotorwandung und den äußersten Bereich des inneren Rotors angeordnet wird.
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Die hohe Zentrifugalkraft, -die durch die rasche Drehung des Primärrotors erzeugt wird, bewirkt im wesentlichen allein die Trennung der Flüssigkeitskomponenten des Förderstroms von den gasförmigen Komponenten, wobei dies jedoch nur einen von zwei Mechanismen darstellt, die zur Trennung einer Flüssigkeitskomponente des Förderstroms von einer weiteren führen. Der andere Mechanismus ist ein Gegenstrom, der zusammen mit der hohen Zentrifugalkraft wirkt und zu einer raschen Trennung d=r flüssigen Komponenten führt, wodurch sich eine hohe Durchsatzmenge erzielen läßt. Das Strömungsbild der Gegenströmung ist ein Querschnittsprofil, das abwärts gerichtet ist, angrenzend an die Primärrotorwandung und aufwärts, angrenzend an die Flüssigkeit/ Gas-Grenzfläche. Die Rotation der Flüssigkeitsschicht und die Gegenströmung innerhalb der Flüssigkeitsschicht wirken zusammen und ergeben ein schraubenförmiges Strömungsmuster, wenn man es in drei Dimensionen sieht. Ein Blick auf die Pfeile 74 in der Fig. 7 geben eine grobe Idee des Querschnittsprofils der Gegenströmung in der Flüssigkeitsschicht.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird die Gegenströmung induziert durch die stationären Wasseraufnahmestutzen 54, die sich,von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze 25 ausgehend, bis angrenzend an den Bodenbereich der Primärrotorwand 27, erstrecken, sowie durch die Rotation der Primärrotorprallplatte 34, die sich in der Nähe des oberen Endes des Primärrotors befindet. Die stationären Wasseraufnahmestutzen übertragen einen Zug auf die rasch rotierende Flüssigkeitsschicht, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit der in dem Förderstrom enthaltenen flüssigen Komponenten vermindert wird. Um das Massenträgheits-

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moment aufrechtzuerhalten, strömen die flüssigen Bestandteile nach innen auf die Mittelstütze zu. Wenn sich die flüssigen Bestandteile der Fluss igkeit/Gas-Gren?flache nähern, treten sie in eine Region ein, in welchem der Druk in aufwartiger Richtung abnimmt. Hieraus resultiert, daß die flüssigen Bestandteile eine Drehung vollziehen und nach oben zum oberen Ende des Primärrotors strömen, angrenzend an die Grenzfläche. Wenn die flüssigen Bestandteile den oberen Bereich des Primärrotors erreictei, kommen sie in Kontakt mit der Primärrotorprallplatte 34.

Diese rasch rotierende Prallplatte erhöht die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten und drängt sie nach außen in Richtung auf die Wand des Primärrotors, um das Massenträgheitsmoment aufrechtzuerhalten. Während sich die flüssigen Bestandteile der Primärrotorwandung nähern, treten sie in einen Bereich ein, in welchem der Druck in abwartiger Richtung abnimmt. Hieraus resultiert, daß die flüssigen Bestandteile eine Drehung vollziehen und nach unten entlang der Primärrotorwandung zum Bodenbereich des Primärroftrs fließen, um damit den Zyklus der Gegenströmung zu vollenden.

Die Gegenströmung führt zu einer Axialtrennung der flüssigen Bestandteile des Förderstromes. Wenn Rohöl und Wasser die Hauptflüssigkeitsbestandteile bilden, wird das Rohöl zum oberen Ende des Primärrotors transportiert, um dort von den Ölaufnahmestutzen 52 abgezogen zu werden, während das Wasser zum Boden des Primärrotors transportiert wird, wo es von den Wasseraufnahmestutzen 54 abgezogen wird. Löcher 15 in der Primärrotorprallplatte 34 gestatten ein Durchtreten des Rohöls durch die Prallplatte in die Ölaufnahmestutzen hinein, die sich von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze nach außen erstrecken, in eine Lage, angrenzend an der Wandung des Primärrotors.

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Die axiale Trennung des Rohöls von dem Wasser vollzieht sich in der nachfolgend beschriebenen Weise. Während der Förderstrom aus dem inneren Rotor heraus in den Primärrotor fließt, brechen die gasförmigen Bestandteile rasch aus den flüssigen Bestandteilen aus und verbleiben im Inneren der Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche. Das flüssige Rohöl und die Wasserbestandteile auf der anderen Seite treten durch die Grenzfläche hindurch, und hierbei beginnen sie aufwärtszuströmen in der Flüssigkeitsschicht, aufgrund der aufwärtsgerichteten Gegenströmung, angrenzend an die

IQ Grenzfläche. Während sich das Rohöl und das Wasser nach oben, angrenzend an die Grenzfläche, bewegen, wird das Wasser einer größeren Zentrifugalkraft ausgesetzt als das Öl, infolge seiner höheren Dichte. Dies drängt das Wasse:tfnach außen auf die Wand des Primärrotors, wo die Richtung der Gegenströmung abwärtsgerichtet ist, zu den Wasseraufnahmestutzen hin. Aufgrund seiner geringeren Dichte verbleibt das Rohöl in den inneren Bereichen der Flüssigkeitsschicht und fließt nach oben zu den Ölaufnahmestutzen hin. Öl, welches zufällig die Nähe der Wandung des Primärrotors erreicht, wird durch das Wassetfhach innen gedrückt ^und wird von der aufwärtsgerichteten Gegenströmung, angrenzend an die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche wieder aufgenommen.

Die axiale Trennung der flüssigen Bestandteile eines Förderstroms gemäß der Erfindung steht im Gegensatz zu einer radialen Trennung.

Zentrifugen, die nach dem Prinzip der radialen Trennung arbeiten, müssen grundsätzlich eine Grenzfläche zwischen den getrennten flüssigen Bestandteilen an einer exakten Radialposition aufrechterhalten, so daß sie individuell abgezogen werden können. Dies kann bei der Trennung der Bestandteile von flüssigen Förderströmen besonders schwierig zu erreichen sein, da die Zusammensetzung und die Strömungsgeschwindigkeit eines Förderstromes allgemein über relativ kurze Zeitintervalle starken Fluktuationen unterliegen. Die Gegenströmung und die sich ergebende Axialtrennung des Zentrifugalverfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können diese Fluktuationen wesentlich leichter tolerieren. Der Gegenstrom stellt auch einen besseren Mechanismus

für den Massenübergang dar, so daß hieraus eine wirkungsvollere und gründlichere Trennung resultiert.

Die Optimierung des Gegenstromströmungsbildes und der Gegenstromgeschwindigkeit wird durch eine entsprechende Auslegung der Wasaaraufnahmestutzen und der Primärrotorprallplatte erzielt. Die Geschwindigkeit sollte ausreichend niedrig sein, damit sich die Förderstromkomponenten trennen können und ausreichend hoch, um einen wirkungsvollen Durchsatz sicherzustellen. Die optimale Auslegung für die Wasseraufnahmestutzen und die Primärrotorplatte hängt ab von der Zusammensetzung des zu verarbeitenden Förderstromes. So erfordert beispielsweise ein Förderstrom, der einen hohen Prozentsatz an Wasser enthält, größere Wasseraufnahmestutzen als ein Förderstrom mit einem Gehalt von wenig Wasser. Es ist auch möglich, daß für Förderströme mit einem sehr hohen Wassergehalt die Wasseraufnahmestutzen zu groß werden müssen, um eine optimale Gegenströmung zu errreichen. Dies kann geheilt werden, indem man eine zweite rotierende Primärrotorprallplatte (nicht dargestellt) vorsieht, die der Primärrotorplatte 34 ähnlich ist, und zwar unmittelbar oberhalb dem Niveau der Wasseraufnahmestutzen. Die zweite Prallplatte verhindert, daß die Wasseraufnahmestutzen mit dem Gegenstrom in Konflikt geraten. Ein Paar von stationären Stäben (nicht dargestellt), die sich von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze nach außen erstrecken, könnte unmittelbar oberhalbder zweiten Prallplatte angeordnet werden, um die Gegenströmung anzutreiben. Diese Stäbe würden nur einem Zweck dienen, d.h., sie würden so ausgelegt, daß sie einen optimalen Gegenstrom erzeugen.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, nimmt die Flüssigkeitsschicht nur den äußersten Teil des Primärrotors ein. Um eine Störung der Gegenströmung innerhalb der Flüssigkeitsschicht zu vermeiden, müssen Strömungshindernisse in diesem Bereich des Primärrotors

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geringgehalten werden. Aus diesem Grund erstreckt sich die Wandung 36 des inneren Rotors und die Lippe 37 des inneren Rotors nicht bis in den Bereich der Flüssigkeitsschicht hinein, und die Speichen 18 und 19, die den inneren Rotor an dem Primärrotor halten, sind relativ dünn hergestellt.

Im Gegensatz zu der Axialtrennung der Flüssigkeitsbestandteile des Förderstroms voneinander werden die gasförmigen Bestandteile radial von den flüssigen Bestandteilen getrennt. Die gasförmigen Komponenten nehmen den innersten Bereich des Primärrotors ein und werden durch die Gasaufnahmestutzen 53 abgezogen, die sich um eine relativ kurze Strecke,von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze,oberhalb der Primärrotorprallplatte 34 ausgehend erstrecken. Ölaufnahmestutzen 52 erstrecken sich andererseits,von einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelstütze ausgehend, bis zu Positionen, angrenzend an die Wandung des Primärrotors. Somit kann die Radialposition der Flüssigkeit/ Gasgrenzfläche relativ große Fluktuationen ausführen, ohne daß dies dazu führt, daß Gas in die Ölaufnahmestutzen oder Rohöl in die Gasaufnahmestutzen einfließt. Löcher 66 in der Primärrotorprallplatte gestatten ein Durchtreten der gasförmigen Bestandteile von den Beschickungsdüsen 51 zu den Gasaufnahmestutzen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es sogar möglich, die gasförmigen Bestandteile eines Förderstromes voneinander zu trennen. Es soll ein Förderstrom betrachtet werden, der einen hohen Prozentsatz von Kohlendioxid zusätzlich zu dem Erdgas enhält. Durch die Trennung des Kohlendioxids von dem Erdgas in der gleichen Zentrifuge, die auch eingesetzt wird, um Sand, Rohöl, Wasser und gasförmige Bestandteile voneinander zu trennen, kann das Erfordernis für eine zusätzliche Ausrüstung zur Behandlung des Förderstromes entfallen, wodurch sich die Kosten entsprechend reduzieren. Die Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mittels welcher diese Art der Trennung erzielt werden kann.

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Viele Elemente der in Fig. 7 dargestellten Zentrifuge sind die gleichen wie die Elemente der Zentrifuge, die in Fig. 1 dargestellt ist, so daß sie nicht näher erneut beschrieben werden sollen. Diese Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern in beiden Figuren. Bei einem Vergleich der beiden Figuren fällt auf, daß der Zentrifuge gemäß Fig. 7 ein innerer Rotor, ein Sandaufnahmestutzen und Auffüllwasserdüsen fehlen, während ein zweites Paar von Gasaufnahmestutzen 70 vorgesehen ist und die Rotorwandung 71 kegeistumpfförmig ausgebildet ist. Wie ausgeführt wurde, ist die Primärrotorwandung der Zentrifuge, die in Fig. 1 dargestellt ist, zylindrisch in ihrer Form. Die Zentrifuge gemäß Fig. 7 umfaßt auch eine rotierende untere Prallplatte 72, sowie stationäre Stäbe 73.

Die in Fig. 7 dargestellte Zentrifuge soll für die Verarbeitung eines Förderstromes eingesetzt werden, der eine relativ niedrige Konzentration an Sand und anderen Feststoffpartikeln aufweist, sowie eine relativ hohe Konzentration an Wasser und eine relativ hohe Konzentration an Kohlendioxid oder anderen schweren NichtKohlenwasserstoff gasen, zusätzlich zu Rohöl und Erdgas. Die niedrige Konzentration an Sand gestattet den Wegfall des inneren Rotors, des Sandaufnahmestutzens und der Wasserauffülldüse. Die hohe Konzentration an Wasser macht große Wasseraufnahmestutzen 54 erforderlich, die zu groß sind, um eine optimale Gegenströmung zu erzeugen, so daß zusätzlich eine rotierende untere Prallplatte 72 sowie stationäre Stäbe 73 erforderlich werden. Die stationären Stäbe bilden eine Antriebskraft für die Gegenströmung, indem sie einen Zug auf die Fluide übertragen, die in der Zentrifuge rotieren. Die untere Prallplatte verhindert, daß die Wasseraufnahmestutzen in Konflikt mit dem Gegenströmungsbild geraten, das durch die Pfeile 74 und 75 wiedergegeben ist. Die obere Prallplatte 76 entspricht der Prxmärrotorprallplatte, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Es soll nun ein Förderstrom betrachtet werden, der Sand, Wasser, Rohöl, Erdgas und Kohlendioxid enthält. Der Förderstrom wird in die Zentrifuge durch die Beschickungsdüsen 51 injiziert und wird durch den sich drehenden Rotor beschleunigt. Aufgrund ihrer geringen Dichten bricht das Erdgas und das Kohlendioxid rasch aus den anderen Bestandteilen des Förderstroms aus und verbleibt im innersten Teil des Rotors 77, während der schwere Sand, Wasser und Rohöl in den äußersten Bereich fließen, so daß eine Flüssigkeitsschicht in der Nähe der Rotorwandung 7 aufgebaut wird. Die Flüssigkeitsschicht wird von den gasförmigen Bestandteilen durch eine Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche abgetrennt. Sand als der schwerste Bestandteil in der Flüssigkeitsschicht wird in Kontakt mit der Rotorwandung gebracht. Aufgrund der kegelstumpfförmigen Ausbildung der Rotorwandung strömt der Sand in abwärtige Richtung in der gleichen Weise, wie er entlang der kegelstumpfförmigen inneren Rotorwandung der Zentrifuge gemäß Fig. 1 geführt wurde. Während der Sand abwärts strömt, tritt er durch die Schlitze 78 in der unteren Prallplatte hindurch und wird durch die Wasseraufnahmestutzen 54 abgezogen. Obwohl eine kegelstumpfförmige Ausbildung der Rotorwandung bevorzugt wird, können auch andere Ausbildungsformen eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß die Rotorwandung einen radial größeren Bereich besitzt und einen radial kleineren Bereich, wobei der radial größere Bereich dazu dient, den Sand und die anderen Feststoffpartikel aus dem behandelten Förderstrom abzutrennen.

Das Wasser und das Rohöl in der Flüssigkeitsschicht werden axial voneinander getrennt durch die kombinierte Wirkung der Zentrifugalkraft und der Gegenströmung in der gleichen Weise, wie dies weiter oben in bezug auf die erste Ausführungsform der Zentrifuge beschrieben wurde. Die ausgezogenen Pfeile geben den Querschnitt des Gegenströmungsbildes innerhalb der Flüssigkedtsschicht wieder. Als Ergebnis der Gegenströmung wird das Wasser abwärts entlang

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der Rotorwandung geführt und tritt durch die Schlitze 78 in der unteren Prallplatte hindurch und in die Wasseraufnahmestutzen 54 hinein. Das Rohöl fließt andererseits aufwärts, angrenzend an die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche durch die Löcher 79 in der oberen Prallplatte 76 und in die Ölaufnahmestutzen 52 hinein.

Geradeso wie die Zentrifugalkraft und die Gegenströmung zusammen eine axiale Trennung von Wasser und Rohöl in der Flüssigkeitsschicht ausführen, so führt auch ihre kombinierte Wirkung zu einer axialen Trennung des Kohlendioxids und des Erdgases. Die unterbrochenen Pfeile 75 zeigen den Querschnittsbereich des Gegenströmungsbildes dieser gasförmigen Bestandteile. Die Gegenströmung der gasförmigen Bestandteile wird in der gleichen Weise angetrieben wie der Gegenstrom in der Flüssigkeitsschicht. Die stationären Stäbe 73 üben einen Zug auf die rotierenden gasförmigen Bestandteile aus, so daß diese verlangsamt werden. Um das Massenträgheitsmoment aufrechtzuerhalten, strömen die gasförmigen Bestandteile nach innen in Richtung auf die Mittelstütze 25. Während sich die gasförmigen Bestandteile der Mittelstütze nähern, treten sie in einen Bereich ein, wo der Druck in aufwärtige Richtung abnimmt. Hieraus resultiert, daß die gasförmigen Bestandteile sich wenden und aufwärtsströmen, im wesentlichen parallel zur Mittelstütze. Wenn die gasförmigen Bestandteile die rasch rotierende obere Prallplatte 76 erreichen, wird ihre Rotationsgeschwindigkeit erhöht. Dies drängt die gasförmigen Komponenten nach außen in Richtung auf die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche, die,ähnlich wie die Rotorwandung, in bezug auf die gasförmigen Bestandteile wirkt und somit eine Grenze für eine weitere Auswärtsbewegung darstellt. Wenn die gasförmigen Bestandteile sich der Grenzfläche nähern, treten sie in einen Bereich ein, in welchem der Druck in abwartige Richtung abnimmt. Als Ergebnis wenden sich die gasförmigen Komponenten und strömen, angrenzend an die Grenzfläche, nach unten, bis sie die stationären Stäbe 73 erreichen, womit der Gegenstromzyklus sich vervoll-

ständigt. Da die gasförmigen Bestandteile rasch rotiert werden, während sie dem Gegenstrom unterliegen, ist ihr tatsächliches dreidimensionales Strömungsbild schraubenförmig.

Aufgrund seiner größeren Dichte wird die Kohlendioxidkomponente durch die Zentrifigalkraft in einem größeren Ausmaß nach außen gedrückt als die Erdgaskomponente. Hieraus resultiert, daß das Kohlendioxid in den Bereich, angrenzend an die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche strömt, in welchem die Gegenströmung abwärtsgerichtet ist. Dies bewirkt, daß das Kohlendioxid nach abwärts, angrenzend an die Grenzfläche strömt, durch die Löcher 80 in der unteren Prallplatte hindurchtritt und in die Schwergasaufnahmestutzen 70 eintritt, zum Abzug aus der Zentrifuge über den Schwergasflansch 81. Andererseits verbleibt das leichtere Brigas in den inneren Bereichen des Rotors, in welchen die Gegenströmung aufwärtsgerichtet ist. Dementsprechend strömt das Erdgas aufwärts durch die Löcher 82 in der oberen Prallplatte und in die Leichtgasaufnahmestutzen 83 hinein, zum Abzug über den Leichtgasflansch 84.

Es fällt auf, daß die zweite Ausführungsform der Zentrifuge gemäß Fig. 7 keinen Sandflansch oder einen Auffüllwasserflansch umfaßt. Dies liegt natürlich an der Eliminierung des Sandaufnahmestutzens und der Auffüllwasserdüse. In gleicher Weise enthält die Mittelstütze der zeiten Zentrifugenausführungsform keine Sandleitung oder eine Auffüllwasserleitung. Sie enthält jedoch eine (nicht dargestellt^) Schwergasleitung, die eine Verbindung bildet zwischen den Schwergasaufnahmestutzen 70 und dem Schwergasflansch 81. Gas von den Leichtgasaufnahmestutzen strömt durch den (nicht dargestellten) Raum in der Mittelstütze, die die Leitungen (nicht dargestellt), die hierin enthalten sind, umgibt.

Somit besitzt die zweite Zentrifugenausführungsform einen Einlaßflansch, nämlich den Beschickungsflansch und vier Auslaßflansche, nämlich den Ölflansch, den Wasserflansch, den Schwergasflansch und den Leichtgasflansch. Im Vergleich hierzu umfaßt die erste Zentrifugenausführungsform gemäß der Darstellung in Fig. 1 zwei Einlaßflansche, nämlich den Beschickungsflansch und den Wasserauffüllflansch, sowie vier Auslaßflansche, nämlich den Ölflansch, den Wasserflansch, den Gasflansch und den Sandflansch. Beim Betrieb einer jeden Ausführungsform wird ein Steuersystem eingesetzt, zur Überwachung und Einstellung der Ausgänge aus den Auslaßflanschen, wobei die Ausgangsströme innerhalb vorbestimmter Zusammensetzungsgrenzen gehalten werden. Der Aufbau des Steuersystems hängt in erster Linie ab von der Natur des zu behandelnden Förderstromes, der Zusammensetzungsgrenzen für die Ausgangsströme, dem Aufbau der Zentrifuge und der angestrebten Durchsatzmenge. Zur Erläuterung gibt die Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Steuersystems wieder, mit welchem die erste Zentrifugenausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, betrieben werden soll.

In einem starken Ausmaß arbeitet das in Fig. 8 dargestellte Siaiersystem auf der Basis einer Drucksteuerung. Wie bereits ausgeführt wurde, steigt die Zentrifugalkraft innerhalb der Zentrifuge exponentiell an mit dem radialen Abstand von der Mittelstütze. Dementsprechend steigt auch der Druck innerhalb der Zentrifuge exponentiell an, mit einem wachsenden Radialabstand von der Mittelstütze. Das tatsächliche Druckprofil wird bestimmt durch die Dichten, die relativen Mengen und die absoluten Mengen der Förderstrombestandteile innerhalb der Zentrifuge und durch die Rotationsgeschwindigkeit und den Radius des Primärrotors. Eine Abhängigkeit, die für den Betrieb der Zentrifuge erfüllt werden muß, liegt darin, daß der Druck des bearbeiteten Förderstromes größer sein muß als der Druck in der Zentrifuge an dem Radialabstand von der Mittelstüze, bei welchem die Be-

schickungsdüsen auslaufen. Dies gestattet eine Injektion des Förderstromes in die Zentrifuge durch die Beschickungsdüse. In Fig. 8 sind der Beschickungsflansch, der Ölflansch, der Wasserflansch, der Erdgasflansch, der Sandflansch und der Auffüllwasserflansch jeweils durch Kreise 45, 46, 47, 48, 49 und 50 wiedergegeben.

Ein Ansteigen der Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge bewirkt einen Druckanstieg in der Zentrifuge. Dies führt dazu, daß der Druck des Rohölstroms, der die Zentrifuge durch den Ölflansch 46 verläßt, ebenfalls ansteigt, und dementsprechend bedeutet das für eine bestimmte Öffnungsgröße eine erhöhte Strömung. Wenn die Öldrucksteuerung 85 einen Anstieg des Drucks oberhalb eines vorbestimmten Druckes ermittelt, der der optimalen Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge entspricht, und wenn dieser Anstieg über eine vorbestimmte Zeit hinaus andauert, gibt die Öldrucksteuerung dem Öldrosselventil 86 ein Signal für eine weitere Öffnung. Hierdurch kann mehr Rohöl aus der Zentrifuge herausfließen, so daß damit die Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge auf das optimale Niveau absinkt. Ein Öldetektor 87 wird eingesetzt, um den Wassergehalt des Öls zu überwachen, ohne daß er jedoch als aktive Steuereinheit eingesetzt wird.

Ein Wasseranalysator 88 überwacht den Wasserstrom, der die Zentrifuge durch den Wasserflansch 47 verläßt, um den Prozentsatz an Restöl in dem Wasserstrom zu bestimmen. Ein überhöhter Prozentsatz an Restöl stellt einen Verlust wertvoller Kohlenwasserstoffe dar und verkompliziert die Abgabe des Wassers. Der Prozentsatz an Restrohöl neigt zum Ansteigen mit einer ansteigenden Strömung, da die ansteigende Strömung die Zeit herabsetzt, während welcher die Förderstrombestandteile in der Zentrifuge verweilen, wodurch der Trennwirkungsgrad abnimmt.

Der Wasseranalysator steuert drei Ventile, nämlich das Wasserdrosselventil 89 und die Rückführventile 90 und 91. Wenn der Prozentsatz an Restrohöl in dem Wasser bis über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt, und wenn der Anstieg über eine vorbestimmte Zeit hinaus andauert, gibt der Wasseranalysator ein Signal an das Wasserdrosselventil, stärker zu schließen und damit die Strömungsmenge zu reduzieren. Dies führt das Wasser zurück in die Normwerte durch einen Anstieg der Verweilzeit, die den Trennwirkungsgrad erhöht, wodurch der Prozentsatz an Restrohöl absinkt. Die Abnahme der Strömungsmenge bewirkt auch einen Anstieg der Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge. Hieraus resultiert ein Druckanstieg in der Zentrifuge, wodurch die Öldrucksteuerung 85 dem Öldrosselventil 86 ein Signal zuführt für eine weitere Öffnung, wodurch die Strömungsmenge an Rohöl durch den Ölflansch 46 ansteigt und die Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge auf das optimale Niveau absinkt, wie oben beschrieben wurde. Wenn andererseits der Prozentsatz an Restrohöl in dem Wasser unter einen vorbestimmten Grenzwert absinkt, gibt der Wasseranalysator 88 Signale an das Wasserdrosselventil 89 für eine weitere Öffnung, wodurch die Wasserströmungsmenge durch den Wasserflansch 47 ansteigt. Hierdurch nimmt die Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge ab und führt dazu, daß die Öldrucksteuerung 85 dem Öldrosselventil 86 ein Signal zugehen läßt für ein stärkeres Schließen, wodurch die Strömungsmenge an Rohöl aus der Zentrifuge abnimmt, während zur gleichen Zeit die Flüssigkeitsmenge in der Zentrifuge auf das optimale Niveau ansteigt.

Indem man die Qualität des Wasserstromes und die Menge an Flüssigkeit in der Zentrifuge,wie beschrieben,aufrechterhält, ist die Zentrifuge in der Lage, die eingestellten Spezifizierungen sowohl für den Rohölstrom als auch für den Wasserstrom einzuhalten. Wenn beide Ströme gleichzeitig aus der Spezifizierung herausfallen, ist die ausgelegte Kapazität der Zentrifuge überschritten.

Unter bestimmten Bedingungen, wie etwa beim Anlauf der Anlage, kann der Prozentsatz von Restrohöl in dem Wasserstrom während einer kurzen Zeitdauer sehr hoch sein. Diese Situation wird durch den Wasseranalysator 88 und die Rückführventile 90 und 91 abgefangen. Unter normalen Betriebsbedingungen ist das Rückführventil 90 offen und das Rückführventil 91 geschlossen. Wenn der Prozentsatz an Restrohöl einen vorgeschriebenen Maximalgrenzwert überschreitet, sendet der Wasseranalysator ein Schließventil an das Rückführventil 90 und ein ÖEfnungssignal an das Rückführventil 91. Hierdurch wird das Wasser im Kreislauf zurück in die Zentrifuge zusammen mit dem Beschickungsstrom für eine weitere Trennung geführt. Nachdem diese Übergangssituation ausläuft und der Prozentsatz des Restrohöls unter den vorgeschriebenen Maximalwert abfällt, sendet der Wasseranalysator ein Öffnungssignal an das Rückführventil 90 und ein Schließsignal an das Rückführventil 91, um damit das System zu den normalen Betriebsbedingungen zurückzuführen.

Der Fluß von Erdgas von dem Gasflansch 48 wird durch das Gasdrosselventil 92 gesteuert, das durch die Drucksteuerung 93 und den Gasanalysator 94 geregelt wird. Wenn die Gasdrucksteuerung eine Druckabnahme aufweist, auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes, sendet sie ein Signal an das Gasdrosselventil, damit dieses stärker schließt und hierdurch den Gasdruck ansteigen läßt. Wenn stattdessen die Gasdrucksteuerung einen Druckanstieg auf einen Wert oberhalb des vorbestimmten Grenzwertes ermittelt, führt sie dem Gasdrosselventil ein Signal zu, mehr zu öffnen, wodurch der Gasdruck abnimmt und die Strömungsmenge steigt.

Ein erhöhter Strömungsdurchsatz bedeutet, daß das Erdgas eine geringe Verweilzeit in der Zentrifuge verbringt, was unter gewissen Umständen dazu führen kann, daß das Erdgas aus der Spezifizierung herausfällt. Wenn aus diesem oder anderen

Gründen das Erdgas einen zu hohen Prozentsatz von Verunreinigungen enthält, wie etwa Kohlenwasserstoffe oder Wasser-. dampf, überlagert der Gasanalysator jedes Signal von der Gasdrucksteuerung und bewirkt, daß das Gasdrosselventil in stärkerem Maße schließt. Hierdurch nimmt die Strömungsmenge ab, und die Verweilzeit des Erdgases in der Zentrifuge steigt an und bringt damit das Erdgas wieder in die Spezifizierung hinein. Nachdem

das Erdgas zurück in den Spezifizierungen liegt, wird das Signal von dem Gasanalysator unterbrochen, und die Gasdrucksteuerung nimmt die Regelung des Gasdrosselventils wiedej^auf. Durch die Steuerung der Zusammensetzung des Erdgasstromes auf diese Weise wird auch der Dampfdruck des Rohölstromes gesteuert.

Ein Schub in der Beschickungsstromdurchflußmenge durch den Beschickungsflansch 45 kann normalerweise von der zentrifuge toleriert werden, solange es sich um einen temporären Schub handelt, der die Zentrifuge nicht mit den flüssigen Förderstrombestandteilen überfüllt. Die Reaktionszeit der Öldrucksteuerung und der Gasdrucksteuerung ist absichtlich relativ langsam, so daß kurzfristige Schübe nicht registriert werden. Wenn die Beschickungsstromdurchf lußmenge bei einem erhöhten Niveau bleibt, bewirken die Drucksteuerungen, daß das Öldrosselventil und das Gasdrosselventil stärker geöffnet werden, wodurch der Fluß an Rohöl und Erdgas aus der Zentrifuge heraus ansteigt. Wenn die erhöhte Durchflußmenge dazu führt, daß das Rohöl und das Erdgas aus den Spezifizierungen für eine längere Zeitdauer herausfallen, ist die Kapazität der Zentrifuge überschritten. In einem solchen Fall sollte die Beschickungsstrommenge reduziert werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch die Einstellung des Strömungsventils am (nicht dargestellten) Bohrlochkopf. Nachdem die Beschickungsstromdurchflußmenge ihren normalen Wert wieder einnimmt, sollten auch die Rohöl- und Erdgasströme wieder in die Spezifizierungen zurückkommen. Unter normalen Betriebsbe-

dingungen gleichen sich die Menge der Beschickung, die in die Zentrifuge eingeführt wird, und die Menge an Rohöl, Erdgas, Wasser und Sand, die aus der Zentrifuge heraasfließen, im wesentlichen aus.

Das Steuersystem bewirkt einen zusätzlichen Ausgleich des Stromes in die Zentrifuge hinein und aus dieser heraus. Wie bereits erwähnt wurde, wird durch den Abzug des Sandes aus dem inneren Rotor der Zentrifuge durch den Sandaufnahmestutzen auch einiges Wasser mitabgezogen. Aus diesem Grund wird Auffüllwasser wieder in den inneren Rotor durch die Wasserauffülldüse injiziert. Während Sand und Wasser aus der Zentrifuge durch den Sandflansch 49 herausfließen, wird dieser Strom durch ein Durchflußmengenmeßgerät 95 gemessen. Entsprechend der Durchflußmenge steuert das Dunhflußmengenmeßgerät das Auffüllwasserventil 96, das den Strom des Auffüllwassers in den Wasserflansch 50 hinein regelt, wodurch die Menge an Wasser, das aus dem Sandflansch abgezogen wird, durch das Auffiillwasser ausgeglichen wird. Die normale Durchflußmenge des Sandes aus dem Sandflansch heraus wird berücksichtigt bei der Einstellung der Steuerbeziehung zwischen dem Durchflußmengenmeßgerät und dem Auffüllwasserventil. Typischerweise wird die Steuerbeziehung so eingestellt, daß die Durchflußmenge an Auffüllwasser ein wenig höher liegt als die durchschnittliche Menge des Wassers, das über den Sandaufnahmestutzen abgezogen wird. Hierin liegt eine Toleranz für leichte Fluktuationen des Sandgehaltes des Förderstromes. Jede überschüssige Menge an Auffüllwasser strömt durch die Löcher in der

oberen Pralllplatte des inneren Rotors und verbindet sich mit dem Beschickungsstrom in der oberen Kammer des inneren Rotors, so daß keine Unterbrechung des Zentrifugenbetriebes eintritt.

Bei der zweiten Zentrifugenausführungsform, die in Fig. 7 dargestellt ist, wird ein Steuersystem eingesetzt, das ähnlich dem in Fig. 8 gezeigten ist, unter Wegfall der Auffüllwassersteuerung und Hinzufügung einer zweiten Gasstromsteuerung. Die Steuerbe-

ziehung zwischen dem Leichtgasstrom und dem Schwergasstrom kann ähnlich sein wie die Steuerbeziehung zwischen dem Rohölstrom und dem Wasserstrom. Es können natürlich auch andere Steuereinrichtungen eingesetzt werden. 5

Da sich die Erfindung unter vielen Variationen, Modifikationen und Detailänderungen aufuhren läßt, soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angeführt werden, daß es sich bei der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung nur um eine solche beispielhaften Charakters ohne eine Einschränkung handelt. Wenn beispielsweise der Förderstrom Feststoffpartikel niedriger Dichte enthält, anstatt dem hochdichten Sand, kann der innere Rotor der ersten Zentrifugenausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wegfallen, und die Feststoffpartikel können mit dem Wasser abgetrennt und abgezogen werden. Es kann auch die erste Zentrifugenausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, nach den Richtlinien der zweiten Zentrifugenausführungsform, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, modifiziert werden, so daß gasförmige Bestandteile des Förderstromes voneinander getrennt werden können.

Außerdem kann die Anordnung von Aufnahmestutzen, Prallblechen und stationären Stäben so modifiziert werden, daß die leichteren Bestandteile zum Boden der Zentrifuge und die schwereren in den oberen Bereich transportiert werden. Auch kann die vertikale Ausrichtung der Zentrifuge geändert werden in eine horizontale Ausrichtung oder eine Zwischenorientierung, wobei die hier eingesetzten Begriffe "oberer Bereich" und "Boden" entsprechend geändert werden würden. Außerdem kann es unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein, einen Förderstrom durch eine in Kaskadenform hintereinander angeordnete Anzahl von Zentrifugen zu behandeln. Darüber hinaus kann das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch vorteilhaft zur Behandlung anderer Strömungen neben Förderströtnen eingesetzt werden. Weitere Veränderungen und Modifikationen liegen im Bereich des fachmännischen Könnens für den Sachverständigen auf diesem Gebiet.

Claims

PATENTANWÄLTE HEGEL & DICKEL ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT HEGEL & PICKEL. JULIUS-KREIS-STR. 33. D-8000 MÜNCHEN 60 DR. G. DOELLNER (1900-1945) DR. KARL TH. HEGEL (1927-1982) DIPL.-ING. KLAUS DICKEL IHR ZEICHEN: UNSERZEICHEN: H 3574 JULIUS-KREIS-STR. 33 D-8000 MÜNCHEN 60 TELEFON: 089-885210 TELEX: 52 16739 dpatd TELEGRAMM: DOELLNER-PATENT MÜNCHEN DATUM: Exxon Production Research Company P.O. Box 2189 Houston, Texas 77252-2189 V. St. A. Verfahren und Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile eines Förderstromes Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trennung der Bestandteile eines Förderstromes, bestehend aus einer ersten Flüssigkeit, einer zweiten Flüssigkeit und einem Gas, wobei die erste Flüssigkeit leichter ist als die zweite, dadurch gekennzeichnet , daß man:

(a) den Strom in einen Zentrifugenrotor einleitet, der mit

einer umlaufenden Wandung sowie einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Abschlußwänden versehen ist,

(b) den Rotor in eine solche Umdrehungsgeschwindigkeit versetzt, daß eine Zentrifugalkraft auf den Strom übertragen wird, die ausreicht, eine radiale Separation der Strombestandeteile auszuführen, wobei die Flüssigkeiten nach außen geführt werden und an der Innenseite der Rotorwandung eine Flüssigkeitsschicht gebildet wird, die von dem Gas durch eine Flüssigkeit /Gas-Grenzfläche getrennt ist,

(c) einen Gegenstrom in der Flüssigkeitsschicht derart erzeugt, daß die Strömungsrichtung,angrenzend an die Grenzfläche auf den ersten Endbereich und die Strömungsrichtung, angrenzend an die Rotorwandung auf den zweiten Endbereich ausgerichtet

)p ist, wobei der Gegenstrom und die Zentrifugalkraft zusammen-

, wirken zur axialen Trennung der ersten Flüssigkeit und der

t zweiten Flüssigkeit, indem die erste Flüssigkeit auf das

erste Ende hingeführt wird, während die zweite Flüssigkeit auf das zweite Ende hingeführt wird, und

(d) die abgetrennte erste Flüssigkeit, die zweite Flüssigkeit

und das Gas aus dem Rotor abzieht.
25

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Förderstrom ein Erdölförderstrom ist, wobei die erste Flüssigkeit Rohöl und die zweite Flüssigkeit

Wasser ist.
30

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Förderstrom außerdem Feststoffpartikel trägt, wobei man die Feststoffpartikel zusammen mit der zweiten Flüssigkeit von der ersten Flüssigkeit und dem Gas abtrennt, worauf man die Feststoffpartikel zusammen mit der ersten

Flüssigkeit aus dem Rotor abzieht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom ein ErdöIforderstrom aus einer unterirdischen Formation ist, mit einem ersten Flüssigkeitsbestandteil aus Rohöl und einem zweiten Flüssigkeitsbestandteil aus Wasser.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Gas ein schweres Gas und ein leichtes Gas umfaßt, wobei man einen solchen Gegenstrom in dem Gas erzeugt, daß die Strömungsrichtung, angrenzend an die Grenzfläche, auf den zweiten Endteil ausgerichtet ist, während die Strömungsrichtung nach innen von der Grenzfläche auf den ersten Endteil ausgerichtet ist und der Gegenstrom und die Zentrifugalkraft zusammenwirken, zur axialen Trennung des schweren Gases von dem leichten Gas, indem das schwere Gas in Richtung auf den zweiten Endbereich und das leichte Gas in Richtung auf den ersten Endbereich geführt wird, worauf man das abgetrennte schwere Gas und das leichte Gas aus dem Rotor abzieht.

6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß der Förderstrom ein ErdöIforderstrom ist, wobei die erste Flüssigkeit Rohöl, die zweite Flüssigkeit Wasser, das schwere Gas Kohlendioxid und das leichte Gas Kohlenwasserstoffgas ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Trennung der Bestandteile eines Förderstroms, bestehend aus einer ersten Flüssigkeit, einer zweiten Flüssigkeit, einem Gas und Feststoffbestandteilen, wobei die erste Flüssigkeit leichter als die zweite Flüssigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß man:

(a) den Förderstrom in eine Zentrifuge einleitet, die einen inneren Rotor und einen Primärrotor umfaßt, wobei sich der innere Rotor innerhalb des Primärrotors befindet und der

innere Rotor einen radial größeren Bereich und einen radial kleineren Bereich umfaßt, während der Primärrotor mit einer Rotorwandung und einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Endbereichen versehen ist,

(b) den inneren Rotor in Rotation versetzt, zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft, die ausreicht, die Feststoffpartikel in den radial größeren Bereich des inneren Rotors zu führen,

(c) die abgetrennten Feststoffpartikel von dem radial größeren Teil des inneren Rotors abzieht,

(d) die Einleitung des Förderstromes in den inneren Rotor fortsetzt, unter Ausströmen der ersten Flüssigkeit, der zweiten Flüssigkeit und des Gases aus dem inneren Rotor in den Primärrotor,

(e) den Primärrotor in eine Rotation versetzt, zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft, die ausreicht, zur Bewirkung einer Radialtrennung des Gases von den Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeiten hierdurch nach außen geführt werden und eine Flüssigkeitsschicht, angrenzend an der Wandung des Primärrotors bilden und die Flüssigkeitsschicht von dem Gas durch eine Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche abgetrennt ist,

(f) einen Gegenstrom in der Flüssigkeitsschicht derart erzeugt,

daß die Strömungsrichtung, angrenzend an der Grenzfläche, auf den ersten Endbereich ausgerichtet ist und die Strömungsrichtung, angrenzend an die Rotorwandung auf den zweiten Endbereich ausgerichtet ist, und der Gegenstrom und die Zentrifugalkraft zusammenwirken, zur axialen Trennung der ersten Flüssigkeit von der zweiten Flüssigkeit, indem die aste Flüssigkeit in Richtung auf den ersten Endbereich und die zweite Flüssigkeit in Richtung auf den zweiten Endbereich

geführt wird, und

(g) die abgetrennte erste Flüssigkeit, die zweite Flüssigkeit und das Gas aus dem Primärrotor abzieht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß man Wasser in den inneren Rotor injiziert, zum Abstreifen von Restrohöl von den Feststoffpartikeln vor deren Extraktion aus dem inneren Rotor.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzei chnet durch

(a) eine Mittelstütze (25),

(b) einen Primärrotor (12), der um die Mittelstütze (25) in

Rotation versetzbar ist, wobei der Primärrotor (12) eine Rotorwandung (27) sowie einander gegenüberliegende erste und zweite Endwandungsbereiche (28, 29) umfaßt,

(c) eine Beschickungsdüse (51), zur Zuführung von Fluiden aus

der Mittelstütze (25) in den Primärrotor (12),

(d) einen Aufnahmestutzen (52) für die leichte Flüssigkeit, der sich aus der Mittelstütze (25) heraus in den Primärrotor

(12) hineinerstreckt, an einer Axialposition zwischen der Beschickungsdüse (51) und dem ersten Endbereich (29),

(e) eine Prallplatte (34) innerhalb des Primärrotors (12), die an der Innenseite der Wandung des Primärrotors gehalten ist, in einer Axialposition zwischen der Beschickungsdüse (51) und dem Stutzen (52) für die leichte Flüssigkeit,

(f) einen Aufnahmestutzen (54) für die schwere Flüssigkeit, die sich von der Mittelstütze (25) in den Primärrotor (12)

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an einer Axialposition erstreckt, zwischen der Beschickungsdüse (51) und dem zweiten Endabschlußbereich (28), und

(g) einen Aufnahmestutzen (53) für das Gas, der sich,von der Mittelstütze (25) ausgehend·, in den Primärrotor (12) hineinerstreckt, in einem kürzeren Radialabstand als der Aufnahmestutzen (52) für die leichte Flüssigkeit.

10· Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Primärrotorwandung (71) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei sich die erste Endabschlußwandung (29) am engen Ende der Primärrotorwandung (71) befindet, während die zweite Endabschlußwandung (28) das breitere Ende der Primärrotorwandung (71) abschließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet , daß sich der Aufnahmestutzen (53, 83) zwischen der Prallplatte (34, 76) des Primärrotors (12) und der ersten Endabschlußwandung (29) befindet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß der Stutzen (53) ein Aufnahmestutzen für ein Leichtgas ist, während die Vorrichtung einen weiteren Stutzen (70) für ein schweres Gas umfaßt, der sich,von der Mittelstütze (25) ausgehend, in den Primärrotor (12) hinein an einer Axialposition erstreckt, zwischen der Beschickungsdüse (51) und der zweiten Endabschlußwandung (28), um einen kürzeren Radialabstand als der Stutzen (54) für die schwere Flüssigkeit.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet

durch:

(a) eine zweite Prallplatte (72), die innerhalb des Primärrotors (12) in einer Axialposition gehalten ist, zwischen der Be-

schickungsdüse (51) und dem Aufnahmestutzen (54) für die schwere Flüssigkeit, sowie

(b.) einen stationären Stab (73), der sich,von der Mittelstütze (25) ausgehend, in den Primärrotor (12) an einer Axialposition hineinerstreckt, zwischen der Beschickungsdüse (51) und der zweiten Prallplatte (72).

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekenn ζ eichnet d u r c h :

(a) einen inneren Rotor (13) mit einer inneren Rotorwandung, die einen radial größeren Bereich und einen radial kleineren Bereich umfaßt, wobei der innere Rotor (13) sich innerhalb des Primärrotors (12) in einer Axialposition befindet, zwischen der ersten Prallplatte (34) des Primärrotors (12) und dem Aufnahmestutzen (54) für die schwere Flüssigkeit und sich um die Mittelstütze (25) zu drehen vermag, während der Aufnahme

des Stromes aus der Beschickungsdüse (51) und 20

(b) ein Aufnahmestutzen (55) für die Feststoffpartikel, der sich, von der Mittelstütze (25) ausgehend, in den radial größeren Bereich (42)des inneren Rotors (13) hineinerstreckt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß der innere Rotor kegeistumpfförmig ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Wasserauffülldüse (56) vorgesehen ist, die sich,von der Mittelstütze (25) ausgehend, in den inneren Rotor (13) hineinerstreckt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch:

(a) eine erste innere Prallplatte (38), die auf der Innenseite

des inneren Rotors (13) gehalten ist, in einer Axialposition zwischen der Beschickungsdüse (51) und dem Aufnähmestutzen (55) für die Feststoffpartikel, wobei die erste Prallplatte (38) Schlitze (43) an ihrer Außenkante aufweist, sowie Öffnungen (44) zwischen der Außenkate und der Mittelstütze (25), sowie

(b) eine zweite innere Prallplatte (39), die auf der Innenseite des inneren Rotors (13) gehalten ist, an einer Axialposition zwischen der ersten inneren Rotorplatte (38) und dem Aufnahmestutzen (55) für die Feststoffpartikel, wobei die zweite innere Rotorplatte (39) an ihrer Außenkate Schlitze (43) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rotor (13) außerdem eine kegelstumpf förmige Lippe (37) umfaßt, wobei das schmälere Ende der Lippe an der Wandung des inneren Rotors (13) gehalten ist.