專利名稱：一種組合式柱型油水旋流分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于非均相、非互溶兩相混合液分離的裝置，特別是涉及一種在石油、化工等生產(chǎn)過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)油水分離或含油污水的后期處理裝置。
背景技術(shù)：
在石化、環(huán)保等領(lǐng)域，常需要將油、水混合液按照一定工藝或者環(huán)保指標(biāo)要求進(jìn)行分離，油水分離設(shè)備是重要的生產(chǎn)設(shè)備。當(dāng)前油水分離設(shè)備所采用的分離原理有重力、離心、浮選、過濾、靜電、破乳等。利用油和水的重度差異，通過重力沉降作用，實(shí)現(xiàn)油、水的分離，是應(yīng)用時(shí)間最早也是最普遍的方法。例如專利公開號(hào)CN2569538Y，高效油水分離器，描述的是一個(gè)主要采用重力分離原理的分離裝置；專利公開號(hào)CN201817338U，含油污水處理機(jī)，主要由斜板、核桃殼過濾器和雙親可逆纖維球過濾器組成的油水分離裝置。然而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，往往需要對(duì)大量的油水混合液進(jìn)行快速分離，重力原理和過濾技術(shù)都是有效的分離技術(shù)手段，但處理速度相對(duì)較慢，因此導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大。專利公開號(hào)CNM05660Y公開了一種水力旋流分離器，采用離心分離原理對(duì)油田采出液的油、水分離和自來水、污水的凈化。該實(shí)用新型具有體積小、重量輕、處理效率高、 投資少等優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)尺寸的局限性，不適用于大處理量以及處理量變化范圍較大的情況。專利公開號(hào)CN101657^3A的發(fā)明公開了一種旋流分離器，由沿著軸向在分離管的中心布置可變速的旋轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，從而使混合液得到分離，但這種技術(shù)存在動(dòng)密封以及對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的維護(hù)困難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組合式柱型油水旋流分離裝置，能夠更好地調(diào)整旋流器的工作性能。本發(fā)明提供的一種組合式柱型油水旋流分離裝置包括旋流器體，該旋流器體具有2根以上并排設(shè)置的圓管，起旋部，設(shè)置在所述旋流器體的一端，所述起旋部具有起旋腔和引導(dǎo)混合液體進(jìn)入起旋腔的漸縮入口 ；在所述起旋腔內(nèi)還設(shè)置有與所述旋流氣體的圓管相同分布且與所述圓管內(nèi)徑相同的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔沿所述起旋部軸向貫通；在所述起旋腔上靠近所述旋流器體的一端開設(shè)有將經(jīng)過在所述起旋腔起旋后的混合液體導(dǎo)入所述內(nèi)腔的切向入口；溢流出口室，設(shè)置在所述起旋部的遠(yuǎn)離所述旋流器體的另一端，用于接收從混合液體中分離出來的較低密度的液體；底流出口室，設(shè)置在所述旋流器體的遠(yuǎn)離所述起旋部的另一端，用于排放從混合液體中分離出來的較高密度的液體。
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優(yōu)選地，所述圓管的個(gè)數(shù)為4根。優(yōu)選地，在所述起旋部的兩端還設(shè)置有控制所述內(nèi)腔與所述圓管相導(dǎo)通數(shù)目的隔板。優(yōu)選地，在所述溢流出口室的輸入端和底流出口室的輸入端還分別設(shè)置有可調(diào)節(jié)開啟程度的閥門。經(jīng)本發(fā)明裝置對(duì)油水混合液進(jìn)行分離后，底流出口室的水中含油能得到大幅降低。當(dāng)進(jìn)口混合液含油率為20%時(shí)，測(cè)到的底流出口室水中含油可降到IOOOppm以下。


以下基于下面附圖中的非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A向截面示意圖；圖3為圖1中B-B向截面示意圖；圖4為圖1中C-C向截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種組合式柱型油水旋流分離裝置，由四個(gè)柱型旋流管組成，如圖1所示，該裝置包括起旋部8、溢流出口室5、旋流器體11和底流出口室13。起旋部，設(shè)置在旋流器體11的一端，溢流出口室5設(shè)置在起旋部8的遠(yuǎn)離旋流器體11的另一端，用于接收從混合液體中分離出來的較低密度的液體；底流出口室13設(shè)置在旋流器體11的遠(yuǎn)離起旋部 8的另一端，用于排放從混合液體中分離出來的較高密度的液體。在本發(fā)明實(shí)施例中，旋流器體11由四根內(nèi)徑相同并排設(shè)置的圓管16組合而成，外圍用不銹鋼鐵皮17包捆。如圖1、2所示，起旋部8包括旋流起旋腔19和引導(dǎo)來液進(jìn)入旋流起旋腔19的水平漸縮入口 2，水平漸縮入口 2以螺旋漸近線方式與旋流起旋腔19相切連接，在起旋腔19 內(nèi)還設(shè)置有與旋流器體11的圓管16相同分布且與圓管16內(nèi)徑相同的內(nèi)腔18，內(nèi)腔18沿起旋部8軸向貫通；在起旋腔19上靠近旋流器體11的一端開設(shè)有將經(jīng)過在起旋腔19起旋后的來液導(dǎo)入內(nèi)腔18的切向入口 9，如圖3所示。在起旋部8的兩端還設(shè)置有控制內(nèi)腔18 與圓管16相導(dǎo)通數(shù)目的隔板7、10。來液通過旋流起旋腔19預(yù)旋，然后從環(huán)繞旋流起旋腔19布置的四個(gè)切向入口 9 分別內(nèi)腔18后進(jìn)入旋流器體11的圓管16。水平漸縮入口 2有個(gè)由圓變方的過度，然后經(jīng)過90°角度后與旋流起旋腔19連接，兩者相連通的截面為矩形，且矩形入口面積為水平入口管道面積的20%。切向入口 9位于旋流起旋腔19內(nèi)的水平漸縮入口 2的下方，其目的是為了來液能在旋流起旋腔19中進(jìn)行充分預(yù)旋，并且平衡進(jìn)入切向入口 9的液體流量。切向入口 9采用的是由大面積矩形過渡到小面積矩形，其開口方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，用以引導(dǎo)預(yù)旋液體進(jìn)入柱型旋流器體11內(nèi)部的圓管16，且與柱型旋流器體11的圓管16切向連接的小矩形的面積為圓管16的管道截面面積的20%。溢流出口室5作為柱型旋流器體11溢流的集油室。柱型旋流器體11的溢流管6 置于溢流出口室5的內(nèi)部，液體經(jīng)溢流管6流出后，在溢流出口室5中聚集，消除殘余旋流效應(yīng)。設(shè)置于溢流出口室5頂部的出口 3，作為出油口可連接到其它容器。如圖4所示，設(shè)置在圓管16的遠(yuǎn)離起旋部8的一端的底流出口 12位于底流出口室13內(nèi)部。底流出口 12的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其開口方向與由旋流器體切向入口 9引導(dǎo)的液體旋轉(zhuǎn)方向一致。底流出口 12與旋流器體11的圓管16底部間距為0. 5 1倍內(nèi)徑。連接于底流出口室13的底部出口 15，作為出水口具有對(duì)外排放功能，也可作為出水口與其它容器連接。在上述的技術(shù)方案中，還包括2個(gè)閥門。該第一閥門4安裝在溢流出口室5上端口，另外一個(gè)閥門14安裝在底流出口室13中。在上述技術(shù)方案中，組成旋流器體11的四根圓管16內(nèi)徑小于水平漸縮入口 2管徑，垂直管長(zhǎng)度H為15倍的柱型旋流器體11的圓管16管徑d。本發(fā)明提供的應(yīng)用在陸地油田及海洋采油平臺(tái)用的組合式油水分離裝置進(jìn)行油水分離的方法，包括以下步驟1、將含油濃度低于30%的油水混合物，從水平進(jìn)液管1進(jìn)入水平漸縮入口管2 ；2、經(jīng)過水平漸縮入口 2，油水兩相混合物進(jìn)入起旋腔19進(jìn)行充分預(yù)旋。達(dá)到預(yù)旋效果的混合液體再經(jīng)過切向入口 9分別進(jìn)入到柱型旋流器體11內(nèi)部的圓管16中，形成強(qiáng)旋流場(chǎng)。由于存在密度差，在旋流場(chǎng)中，油水兩相所受到的離心力將不同，重質(zhì)相的水分布在管壁附近，而輕質(zhì)相的油則向管中心運(yùn)動(dòng)；3、受柱型旋流器體11內(nèi)部壓力分配，重質(zhì)相水沿著管壁以螺旋線方式向下流動(dòng)， 經(jīng)底流出口 12流出，進(jìn)入底流出口室13 ；而輕質(zhì)相油聚集在柱型旋流器體11中心后，向上運(yùn)動(dòng)，從上部的溢流管6流出，進(jìn)入溢流出口室5，從而達(dá)到油水分離的目的；4、控制閥門4和閥門14的開閉程度，使腔體8、溢流出口室5和底流出口室13之間的壓力平衡，以達(dá)到調(diào)節(jié)溢流和底流的出口流量分配的目的。而流量調(diào)節(jié)的目的在于提高組合式柱型油水分離器的分離效率，避免過多的水從上部的溢流出口室5流出和油從下部的底流出口室13流出；5、可通過上部出口管3和底部出口管15對(duì)分離后的液體進(jìn)行接樣，以便于隨時(shí)檢測(cè)分離效率等參數(shù)；6、可根據(jù)來液流量的實(shí)際參數(shù)，通過上、下隔板7、10調(diào)整柱型旋流器體11的圓管的工作組合數(shù)目；在本裝置中，可選取1、2、3、4根柱型旋流器工作方式，以此達(dá)到不同處理數(shù)量和質(zhì)量的要求。本發(fā)明是利用高速旋流原理的油水分離設(shè)備，采用四根旋流管組合而成，通過控制溢流出口室和底流出口室，能更好地調(diào)整旋流器的工作性能，也可根據(jù)來液參數(shù)，通過調(diào)節(jié)旋流管的組合方式，以應(yīng)對(duì)各種工況，使分離器達(dá)到最佳的分離狀態(tài)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)部件，體積小，重量輕，分離時(shí)間短，處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，克服了傳統(tǒng)重力沉降分離設(shè)備處理效率偏低、系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)，克服了采用運(yùn)動(dòng)部件的分離設(shè)備所帶來的難維護(hù)和高運(yùn)行費(fèi)用的缺點(diǎn)，克服了原有柱型旋流設(shè)備控制復(fù)雜、對(duì)來液參數(shù)適應(yīng)性低的缺點(diǎn)。本發(fā)明的分離系統(tǒng)適合于陸上油田和海上采油平臺(tái)使用，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種組合式柱型油水旋流分離裝置，其特征在于，包括旋流器體，該旋流器體具有2根以上并排設(shè)置的圓管，起旋部，設(shè)置在所述旋流器體的一端，所述起旋部具有起旋腔和引導(dǎo)混合液體進(jìn)入起旋腔的漸縮入口 ；在所述起旋腔內(nèi)還設(shè)置有與所述旋流氣體的圓管相同分布且與所述圓管內(nèi)徑相同的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔沿所述起旋部軸向貫通；在所述起旋腔上靠近所述旋流器體的一端開設(shè)有將經(jīng)過在所述起旋腔起旋后的混合液體導(dǎo)入所述內(nèi)腔的切向入口；溢流出口室，設(shè)置在所述起旋部的遠(yuǎn)離所述旋流器體的另一端，用于接收從混合液體中分離出來的較低密度的液體；底流出口室，設(shè)置在所述旋流器體的遠(yuǎn)離所述起旋部的另一端，用于排放從混合液體中分離出來的較高密度的液體。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圓管的個(gè)數(shù)為4根。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，在所述起旋部的兩端還設(shè)置有控制所述內(nèi)腔與所述圓管相導(dǎo)通數(shù)目的隔板。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，在所述溢流出口室的輸入端和底流出口室的輸入端還分別設(shè)置有可調(diào)節(jié)開啟程度的閥門。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式柱型油水旋流分離裝置，包括旋流器體，該旋流器體具有2根以上并排設(shè)置的圓管，起旋部，設(shè)置在旋流器體的一端，起旋部具有起旋腔和引導(dǎo)混合液體進(jìn)入起旋腔的漸縮入口；在起旋腔內(nèi)還設(shè)置有與旋流器體的圓管相同分布且與圓管內(nèi)徑相同的內(nèi)腔，內(nèi)腔沿起旋部軸向貫通；在起旋腔上靠近旋流器體的一端開設(shè)有將經(jīng)過在起旋腔起旋后的混合液體導(dǎo)入內(nèi)腔的切向入口；溢流出口室，設(shè)置在起旋部的遠(yuǎn)離旋流器體的另一端，用于接收從混合液體中分離出來的較低密度的液體；底流出口室，設(shè)置在旋流器體的遠(yuǎn)離起旋部的另一端，用于排放從混合液體中分離出來的較高密度的液體。本發(fā)明具有處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D17/038GK102500136SQ201110347628
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者劉海飛, 吳應(yīng)湘, 許晶禹 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所