帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油水分離系統(tǒng)，特別是涉及一種多重旋流的油水分離裝置，還涉及一種油水分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油的不斷開采，國(guó)內(nèi)大多數(shù)油田都逐漸進(jìn)入高含水期，有的油井含水率高達(dá)99%，高含水率的出現(xiàn)直接導(dǎo)致現(xiàn)有集輸系統(tǒng)無(wú)法有效生產(chǎn)，設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期處理目標(biāo)。
[0003]油水分離作為油氣集輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，實(shí)現(xiàn)高效的油水分離不僅有利于下游的管道輸送和化工生產(chǎn)，而且有利于油田污水滿足國(guó)家的環(huán)保要求。
[0004]因此，發(fā)明一種高效的油水分離裝置對(duì)油田生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義。
[0005]旋流分離器是一種適用于水為連續(xù)相的油水混合物的分離設(shè)備，它的基本原理是利用油水密度的不同，使高速旋轉(zhuǎn)的油水混合液產(chǎn)生不同的離心力，從而將油與水分開。由于離心設(shè)備可以達(dá)到非常高的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生高達(dá)幾百倍重力加速度的離心力，因此離心設(shè)備可以較為徹底地將油水分離開，并且只需很短的停留時(shí)間和較小的設(shè)備體積。
[0006]傳統(tǒng)的旋流分離器普遍存在的問(wèn)題是在分離過(guò)程中旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量快速衰減，使油水賴以分離的離心力減小，導(dǎo)致油水分離不徹底;其次，由于油水分離不及時(shí)，在分離器的后半部會(huì)出現(xiàn)油水重新混合的情況，從而降低了旋流分離器的處理效率，減小了旋流分離器的處理量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)并提供了一種帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置及方法，其采用的技術(shù)方案如下:
[0008]帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，包括電動(dòng)機(jī)、入口段、分離器主體、深度分離段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加強(qiáng)段、預(yù)分離段、傳動(dòng)軸，整套分離裝置為立式結(jié)構(gòu)，分離器主體包括預(yù)分離段、旋流加強(qiáng)段和深度分離段，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸與旋流加強(qiáng)段相連，帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)分離段頂部設(shè)置入口段，旋流加強(qiáng)段內(nèi)設(shè)大量微通道，深度分離段底部設(shè)置油出口段和水出口段。
[0009]帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，所述分離器主體為圓柱結(jié)構(gòu)；所述入口段為一個(gè)或多個(gè)安裝在預(yù)分離段頂部側(cè)面的、切向進(jìn)入預(yù)分離段的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當(dāng)量直徑為分離器主體當(dāng)量直徑的0.1-0.4倍，當(dāng)入口為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)應(yīng)沿周向均勻分布，同時(shí)與預(yù)分離段流體方向傾斜某一角度α = 1°-10°，使流體進(jìn)入預(yù)分離段后有一定軸向分速度;所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與油水混合流從入口進(jìn)入后的旋流方向一致;所述旋流加強(qiáng)段直徑為分離器主體直徑的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道構(gòu)成，每個(gè)微通道為截面是圓形或矩形的狹長(zhǎng)通道，每個(gè)微通道之間互不相通;所述集油堰板位于旋流加強(qiáng)段正下方，形狀為空心圓臺(tái)，上端直徑等于旋流加強(qiáng)段直徑，用來(lái)將油水分隔開來(lái)；所述油出口段與集油堰板下端連通;所述水出口段安裝在旋流段底部側(cè)面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當(dāng)量直徑為旋流段當(dāng)量直徑的0.1-0.4倍，當(dāng)數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)應(yīng)沿周向均勻分布。
[0010]利用帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置進(jìn)行油水分離時(shí)，可以減小設(shè)備占地面積，增大處理量適應(yīng)范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時(shí)有效避免已分離油水的二次混合現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)油與水的深度分離。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1:本發(fā)明帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2:本發(fā)明旋流加強(qiáng)段微通道局部示意圖；
[0013]圖3:本發(fā)明旋流段入口俯視圖。
[0014]符號(hào)說(shuō)明:
[0015]1.電動(dòng)機(jī)、2.入口段、3.分離器主體、4.深度分離段、5.集油堰板、6.油出口段、7.水出口段、8.旋流加強(qiáng)段、9.預(yù)分離段、10.傳動(dòng)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，包括電動(dòng)機(jī)
1、入口段2、分離器主體3、深度分離段4、集油堰板5、油出口段6、水出口段7、旋流加強(qiáng)段8、預(yù)分離段9、傳動(dòng)軸10，整套裝置為立式結(jié)構(gòu)。
[0018]分離器主體3包括預(yù)分離段9、旋流加強(qiáng)段8和深度分離段4，電動(dòng)機(jī)1通過(guò)傳動(dòng)軸8與旋流加強(qiáng)段7相連，帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段7轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)分離段9頂部設(shè)置入口段2，旋流加強(qiáng)段8內(nèi)設(shè)大量微通道，深度分離段4底部設(shè)置油出口段6和水出口段7。
[0019]如圖1-3所示，本發(fā)明提供的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，所述分離器主體3為圓柱結(jié)構(gòu);所述入口段2為一個(gè)或多個(gè)安裝在預(yù)分離段9頂部側(cè)面的、切向進(jìn)入預(yù)分離段9的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當(dāng)量直徑為分離器主體3當(dāng)量直徑的0.Ι-Ο.4倍， 當(dāng)入口為多個(gè)時(shí)應(yīng)沿周向均勻分布 ，同時(shí)與預(yù)分離段 9 流體方向傾斜某一角度 α=1°_10°，使流體進(jìn)入預(yù)分離段9后有一定軸向分速度;所述電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)方向與油水混合流從入口進(jìn)入后的旋流方向一致;所述旋流加強(qiáng)段8直徑為分離器主體3直徑的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道構(gòu)成，每個(gè)微通道為截面是圓形或矩形(如圖2中Α、Β所示)的狹長(zhǎng)通道，每個(gè)微通道之間互不相通;所述集油堰板5位于旋流加強(qiáng)段8正下方，形狀為空心圓臺(tái)，上端直徑等于旋流加強(qiáng)段8直徑，用來(lái)將油水分隔開來(lái);所述油出口段6與集油堰板5下端連通；所述水出口段7安裝在旋流段底部側(cè)面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當(dāng)量直徑為旋流段當(dāng)量直徑的0.1-0.4倍，當(dāng)數(shù)量為多個(gè)時(shí)應(yīng)沿周向均勻分布。
[0020]利用本發(fā)明提供的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置進(jìn)行油水分離時(shí)，首先開啟電動(dòng)機(jī)1，通過(guò)傳動(dòng)軸10帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段7高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)油水混合流以較高速度從入口段2進(jìn)入預(yù)分離段9后，由于切向速度的作用會(huì)使油與水產(chǎn)生不同的離心力，油相在內(nèi)層，水相在外層，緊貼分離器主體3內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)油與水的初步分離，分離出的水流經(jīng)旋流加強(qiáng)段8外部的通道，并從水出口段7流出，含有少量水的油相進(jìn)入旋流加強(qiáng)段8進(jìn)行深度分離，當(dāng)含有少量水的油相進(jìn)入微通道后，在高速旋轉(zhuǎn)的作用下，水滴發(fā)生碰撞、聚結(jié)，小水滴并聚成為較大的水珠，并在深度分離段4被甩向集油堰板5外側(cè)，此時(shí)含水很少的油相由于受到較小的離心力，會(huì)流向集油堰板5內(nèi)側(cè)并經(jīng)油出口段6流出，從而實(shí)現(xiàn)油與水的深度分離。
[0021]利用本發(fā)明的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置進(jìn)行油水分離時(shí)，可以減小設(shè)備占地面積，增大處理量適應(yīng)范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時(shí)有效避免已分離油水的二次混合現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)油與水的深度分離。
[0022]上面以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:裝置整體為立式結(jié)構(gòu)，包括:電動(dòng)機(jī)(1)、入口段(2)、分離器主體(3)、深度分離段(4)、集油堰板(5)、油出口段(6)、水出口段(7)、旋流加強(qiáng)段(8)、預(yù)分離段(9)、傳動(dòng)軸(10); 分離器主體(3)包括:預(yù)分離段(9)、旋流加強(qiáng)段(8)和深度分離段(4)，電動(dòng)機(jī)(1)通過(guò)傳動(dòng)軸(8)與旋流加強(qiáng)段(7)相連，帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)分離段(9)頂部設(shè)置入口段(2)，旋流加強(qiáng)段(8)內(nèi)設(shè)多個(gè)微通道，深度分離段(4)底部設(shè)置油出口段(6)和水出口段(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述分離器主體(3)為圓柱結(jié)構(gòu);所述入口段(2)為一個(gè)或多個(gè)安裝在預(yù)分離段(9)頂部側(cè)面的、切向進(jìn)入預(yù)分離段(9)的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當(dāng)量直徑為分離器主體(3)當(dāng)量直徑的0.1-0.4倍，當(dāng)入口段為多個(gè)時(shí)沿周向均勻分布，同時(shí)與預(yù)分離段(9)流體方向傾斜某一角度α，使流體進(jìn)入預(yù)分離段(9)后有一定軸向分速度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:α=1。-10。。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述電動(dòng)機(jī)(1)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與油水混合流從入口段進(jìn)入后的旋流方向一致。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述旋流加強(qiáng)段(8)直徑為分離器主體(3)直徑的0.5-0.9倍，由多個(gè)平行的微通道構(gòu)成，每個(gè)微通道為截面是圓形或矩形的狹長(zhǎng)通道，每個(gè)微通道之間互不相通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述集油堰板(5)位于旋流加強(qiáng)段(8)正下方，形狀為空心圓臺(tái)，上端直徑等于旋流加強(qiáng)段(8)直徑，將油水分隔開來(lái)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述油出口段(6)與集油堰板(5)下端連通。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，其特征在于:所述水出口段(7)安裝在旋流段底部側(cè)面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當(dāng)量直徑為旋流段當(dāng)量直徑的0.1-0.4倍，當(dāng)數(shù)量為多個(gè)時(shí)沿周向均勻分布。9.基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述裝置的油水分離方法，其特征在于: 首先開啟電動(dòng)機(jī)(1)，通過(guò)傳動(dòng)軸(10)帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段(7)高速旋轉(zhuǎn)； 當(dāng)油水混合流以較高速度從入口段(2)進(jìn)入預(yù)分離段(9)后，由于切向速度的作用會(huì)使油與水產(chǎn)生不同的離心力，油相在內(nèi)層，水相在外層，緊貼分離器主體(3)內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)油與水的初步分離； 分離出的水流經(jīng)旋流加強(qiáng)段(8)外部的通道，并從水出口段(7)流出，含有少量水的油相進(jìn)入旋流加強(qiáng)段(8)進(jìn)行深度分離； 當(dāng)含有少量水的油相進(jìn)入微通道后，在高速旋轉(zhuǎn)的作用下，水滴發(fā)生碰撞、聚結(jié)，小水滴并聚成為較大的水珠，并在深度分離段(4)被甩向集油堰板(5)外側(cè)，此時(shí)含水很少的油相由于受到較小的離心力，會(huì)流向集油堰板(5)內(nèi)側(cè)并經(jīng)油出口段(6)流出，從而實(shí)現(xiàn)油與水的深度分離。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種帶微通道的旋流加強(qiáng)型立式油水分離裝置，涉及一種多重旋流的油水分離系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、入口段、分離器主體、深度分離段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加強(qiáng)段、預(yù)分離段、傳動(dòng)軸等。整套分離裝置為立式結(jié)構(gòu)，分離器主體包括預(yù)分離段、旋流加強(qiáng)段和深度分離段，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸與旋流加強(qiáng)段相連，帶動(dòng)旋流加強(qiáng)段轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)分離段頂部設(shè)置入口段，旋流加強(qiáng)段內(nèi)設(shè)大量微通道，深度分離段底部設(shè)置油出口段和水出口段。本發(fā)明可以減小設(shè)備占地面積，增大處理量適應(yīng)范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時(shí)有效避免已分離油水的二次混合現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)油與水的深度分離。
【IPC分類】B01D17/038
【公開號(hào)】CN105435489
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510791280
【發(fā)明人】蔣文明, 劉楊, 邊江, 杜仕林, 陳明燦, 魏林偉, 石念軍, 李琦瑰
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日