專利名稱：油水旋流分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液-液水力旋流分離器，尤其涉及一種油水旋流分 離器。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識的增強，我國城市污水和工業(yè)廢水處理率在不斷提高， 其中含油污水的處理是大部分廢水中不可缺少的環(huán)節(jié)，特別是油田釆出液 處理過程中產(chǎn)生的污水處理更是如此。
90年代以來，我國各油田大都進(jìn)入中、高含水開采期，油井產(chǎn)出液中 含水量急劇增加，油田含油污水量也相應(yīng)增加。隨著近海及海上油田開發(fā) 生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)的需要，對油水二次分離提出了更高的要求。由于海洋 采油平臺空間的限制，使用其它油水分離設(shè)備將不可避免地增加平臺建造 和經(jīng)營成本。
目前廣泛采用液-液離心分離技術(shù)應(yīng)用于含油污水處理，它具有體積 小、重量輕、占地少等優(yōu)點。該技術(shù)在二十世紀(jì)七十年代產(chǎn)生于英國 Southampton大學(xué)，由M.T.Thew首先將研制的水力旋流器應(yīng)用于油-水分 離，并在八十年代將旋流技術(shù)應(yīng)用在石油工業(yè)的液-液分離。在以后的二十 多年，液-液分離水力旋流器不斷得到改進(jìn)。
液-液水力旋流分離器是依靠流體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來達(dá)到分離不同 物質(zhì)的目的。中國實用新型專利02239957.7 (
公開日2003年5月21日) 中公開了 一種旋流油水分離器，該分離器適合用于油田采出液處理過程中 的污水處理，主要由入口段、加速段、分離段和穩(wěn)流段四個回轉(zhuǎn)體組成， 其出油管設(shè)置在入口段端部的中心位置，在入口段還設(shè)有兩個切向入口 。 液體混合物從入口沿切向流進(jìn)入口段后，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，由于混合物中輕 重組分的密度不同，在離心力的作用下，重組分將向旋流器回轉(zhuǎn)壁面處運 動，并在壁面附近濃集，在旋轉(zhuǎn)過程中，逐漸向底部出口運動，最終排出 旋流器。與此同時，輕組分將向旋流器中心軸處運動，形成油芯，并向入 口方向流動，從溢流口排出，這樣就實現(xiàn)了輕重組分的分離。
較早的中國實用新型專利00217613.0 (
公開日2001年3月14日) 中也公開了一種旋流油水分離器，其基本結(jié)構(gòu)與上述專利相似，只不過加 速段、分離段具有多個錐度，因而分離效果可能會好一些。
對油-水分離用水力旋流器而言，分為脫油型和脫水型兩種。通常使用 脫油型旋流油水分離器來處理含油污水，即含油量小于油-水混合液2%的 場合，來脫去污水中的油。此時采用上述旋流油水分離器處理含油量較低 的污水，從出油管排出的油的含水率可能會較高，特別是分離含油量大或 粘度較高的污水時，效果相對較差。另外，由于入口處各種含油污水壓力 不一，或經(jīng)常有波動，從而得不到穩(wěn)定的反向流動的油芯，分離出的油不 能順利地從細(xì)小的溢油口流出，還可能造成分開的油和水重新混合，這是 不希望的。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出一種改進(jìn)的油 水旋流分離器，它適用范圍廣，工作穩(wěn)定，分離效率高并具有耗能小的特 點。
為此，本實用新型提供一種旋流油水分離器，包括順次連接的入口段、
第一錐體和穩(wěn)流段；所述入口段設(shè)有至少一個切向入口，進(jìn)液管與切向入
口相接；該第一錐體向下收縮，具有加速段、油水分離段；所述穩(wěn)流段是 呈細(xì)長形的圓柱管，其尾部設(shè)有出口，其特征在于，所述分離器還包括位 于所述入口段上方與之相接的第二錐體或收縮體，該第二錐體或收縮體向 上收縮，并具有頂部開口。
由于緊靠入口段沒有設(shè)置小口徑的溢流口 ，而用大口徑的第二錐體或 收縮體，使得很容易容納反向流動的油，并沿第二錐體或收縮體內(nèi)面收縮， 使油的流動速度在頂部開口達(dá)到最大。這樣可將油引出，而不易夾帶水。
根據(jù)本實用新型的進(jìn)一步特征，所述入口段的中部偏上的中心位置還 設(shè)有攪拌槳。所述攪拌槳裝在蝸桿上，由蝸輪帶動。蝸桿的轉(zhuǎn)速在20-800 轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選在30-600轉(zhuǎn)/分。
所述的攪拌槳半徑不宜太大，以防流體擾動過大，且轉(zhuǎn)速也不能太快， 以防剪切速度太大會使油水乳化。在處理含粘度較大的油的污水時，轉(zhuǎn)速 更不能太快，以免油更加變稠。攪拌槳主要用于分離含粘度較大的油和含
油量大的污水。在一定的速度下粘度較大的油具有非牛頓流體的剪切變稀 特性，經(jīng)該攪拌槳的旋轉(zhuǎn)攪拌加速，油的粘度降低，流動性得到改善，從 而易于沿錐面加速上升。
根據(jù)本實用新型，所述頂部開口下游最好設(shè)有用于開關(guān)該頂部開口的 閥。所述閥被定期打開，以更好地將油引出。
此外，所述第 一錐體和第二錐體靠近所述入口段處具有不同的錐角，
其中第一錐角角度在10°~30°之間。所述的切向入口為兩個，入口在入口 段布置成使入口段內(nèi)的流體呈逆時針旋轉(zhuǎn)。
本實用新型的優(yōu)點是明顯的，它工作范圍廣，效率高且結(jié)構(gòu)簡單，同 時耗能低，占地面積小。既可以單獨使用，也可以并聯(lián)或串聯(lián)使用，還能 與現(xiàn)有裝置聯(lián)合使用，靈活方便。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實用新型的實施例，其中
圖1為油水旋流分離器的示意圖2為沿圖1中的A-A線剖的、放大了的截面圖3為圖2所示結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
標(biāo)號i兌明
l-油水旋流分離器；2-入口段；3-第一錐體；
4- 第二錐體或收縮體；
5- 加速段；6-油水分離段；7-穩(wěn)流段；8-進(jìn)液管； 9-蝸桿；10-攪拌槳；ll-切向入口； 12-出口； 13-管口； 14-頂部開口； 15-出油管。
具體實施方式
如圖l所示，總體用數(shù)字l表示的油水旋流分離器，包括順次連接的 入口段2、第一錐體3和穩(wěn)流段7。入口段2為圓柱形直段，其設(shè)有至少 一個切向入口 11(請參見圖2和3),在本實施例中，切向入口 ll有兩個， 它們間隔180°布置在同一高度上。當(dāng)然，各切向入口 ll也設(shè)置在不同的 高度。進(jìn)液管8插接在切向入口 11上，并優(yōu)選與入口段2內(nèi)壁齊平。圖2 中的一根進(jìn)液管8被省略，以顯示切向入口 11。入口在入口段2最好造成
流體呈逆時針旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)液管8的內(nèi)徑在管口 13處被縮小，以增加流速。 一般來說，入口 直徑越小，則進(jìn)口速度越大，離心力越大，在一定程度上有利于油水兩相 的分離。由于旋流器內(nèi)液體介質(zhì)是在高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下而 進(jìn)行分離的，高速旋轉(zhuǎn)運動必然帶來剪應(yīng)力的作用，這種剪應(yīng)力的存在會 使油滴等被分離的分散相破碎成更小的液滴，加大了分離的難度。所以水 力旋流器的液體入口速度并非越大越好，入口速度應(yīng)控制在一定的范圍 內(nèi)。在本實施例中，進(jìn)液管8的內(nèi)徑在在管口 13處被減到一半左右，原 則上是讓油水旋流分離器在常壓下工作，盡量避免加壓泵工作，以節(jié)省能 源。
第一錐體3向下收縮，具有加速段5、油水分離段6。其中加速段5 的錐度(例如10°-30°)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油水分離段5的錐度，但長度短于后者。 根據(jù)需要，加速段5可以有若干不同錐度段組成。穩(wěn)流段7呈細(xì)長形的圓 柱管，其尾部設(shè)有出口 12。
再參見圖1，所述分離器還包括位于所述入口段2上方與之相接的第 二錐體或收縮體4 (下稱第二錐體4或錐體4 )，該錐體或收縮體4向上收 縮，構(gòu)成圓錐或弧形集油段。錐體4具有頂部開口 14。在頂部開口 14還 連接有出油管15。在所述頂部開口 14下游可i殳有用于開關(guān)該頂部開口 14 的閥。所述的閥在分離器工作時被定期打開。
工作原理
混合液體從進(jìn)液管8切向進(jìn)入錐體，由于液體帶有一定壓力及切向進(jìn) 入旋流分離器，受邊壁約束，切向運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，產(chǎn)生渦旋流。當(dāng)混 合液體從入口段流向加速段5時，受錐面的作用，旋流作用加強。
在油水分離段6，由于液體高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生很大的離心加速度，受離 心力作用，密度較小相(油相)向軸中心遷移，并通過大口徑的第二錐體 或收縮體，使得很容易容納反向流動的油，并沿內(nèi)面收縮，流動速度在頂 部開口最大。這樣可將油引出，而不易夾帶水。密度較大相(水相)向邊 壁運動，通過穩(wěn)流段7從底部排出旋流器。如果在頂部開口 14下游設(shè)有 用于開關(guān)該頂部開口 14的閥，且該閥在分離器工作時被定期打開，則引 油的效果會更佳。
考慮到污水含油量大或要分離的油粘度較大，在入口段2的中部偏上
的中心位置還設(shè)有攪拌槳10,與第二錐體或收縮體4同軸。攪拌槳10為 小葉輪，被裝在蝸桿9上，由蝸輪(未示出)帶動。由于蝸輪-蝸桿的傳動 比4艮大，蝸輪可由電機直接帶動，使蝸桿的轉(zhuǎn)速在20-800轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選在 30-600轉(zhuǎn)/分。當(dāng)然，釆用其它傳動裝置也在本實用新型的精神范圍之內(nèi)。
所述的攪拌槳10半徑不宜太大，以防流體擾動過大，且轉(zhuǎn)速也不能 太快，以防剪切速度太大會使油水乳化。在處理含粘度較大的油的污水時， 轉(zhuǎn)速更不能太快，以免油更加變稠。攪拌槳主要用于分離含粘度較大的油 和含油量大的污水。在一定的速度下粘度較大的油具有非牛頓流體的剪切 變稀特性，經(jīng)該攪拌槳10的旋轉(zhuǎn)攪拌加速，油的粘度降低，流動性得到 改善，從而易于沿錐面加速上升。
應(yīng)該理解，以上描述是示范性而非限制性的。對于閱讀了以上描述的 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，除了所給出的例子之外的許多實施例和應(yīng)用將是顯 而易見的。
本產(chǎn)品特點
1) 整體結(jié)構(gòu)為基本為雙錐體結(jié)構(gòu)，在離心力及雙錐體的富集作用下， 形成上油下水形式。
2) 旋流分離器內(nèi)部有攪拌漿助力攪拌，加強內(nèi)部流體旋轉(zhuǎn)運動。
3) 本設(shè)計為立式結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)部液體旋轉(zhuǎn)時由于受重力加速度作用， 使油液分離，形成上油下水形式，便于油水分離。
4) 適用范圍廣可廣泛適用于石油、化工、鋼鐵、造紙、電力等行 業(yè)的污水處理，以及輕工環(huán)保等行業(yè)的污水處理。
5) 結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單、能耗低、無噪音，節(jié)能環(huán)保。
權(quán)利要求1. 一種旋流油水分離器(1)，包括順次連接的入口段(2)、第一錐體(3)和穩(wěn)流段(7)；所述入口段(2)設(shè)有至少一個切向入口(11)，進(jìn)液管(8)與切向入口(11)相接；該第一錐體(3)向下收縮，具有加速段(5)、油水分離段(6)；所述穩(wěn)流段(7)呈細(xì)長形的圓柱管，其尾部設(shè)有出口(12)，其特征在于，所述分離器還包括位于所述入口段(2)上方與之相接的第二錐體或收縮體(4)，該錐體或收縮體(4)向上收縮，并具有頂部開口(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流油水分離器(1)，其特征在于，所述 入口段(2)的中部偏上的中心位置設(shè)有攪拌槳(10)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流油水分離器(1),其特征在于，所述攪 拌槳(10)裝在蝸桿(9)上，而該蝸桿(9)則由蝸輪帶動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋流油水分離器(1),其特征在于，所述蝸 桿(9 )的轉(zhuǎn)速在20 ~ 800轉(zhuǎn)/分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋流油水分離器(1)，其特征在于，所述蝸 桿(9 )的轉(zhuǎn)速在30 ~ 600轉(zhuǎn)/分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的旋流油水分離器(1 ),其特征在于， 所述頂部開口 (14)下游設(shè)有用于開關(guān)該頂部開口 (14)的岡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流油水分離器(1 ),其特征在于，所述第 一錐體(3)和第二錐體(4)靠近所述入口段(2)處具有不同的錐角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流油水分離器，其特征在于，所述的切 向入口 (11)為兩個，入口流在入口段(2)呈逆時針旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流油水分離器，其特征在于，所述頂部 開口 (14)上還連接出油管(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種旋流油水分離器(1)，包括順次連接的入口段(2)、第一錐體(3)和穩(wěn)流段(7)；所述入口段(2)設(shè)有至少一個切向入口(11)，進(jìn)液管(8)與切向入口(11)相接；該第一錐體(3)向下收縮，具有加速段(5)、油水分離段(6)；所述穩(wěn)流段(7)呈細(xì)長形的圓柱管，其尾部設(shè)有出口(12)，其特征在于，所述分離器還包括位于所述入口段(2)上方與之相接的第二錐體或收縮體(4)，該錐體或收縮體(4)向上收縮，并具有頂部開口(14)。
文檔編號B04C3/00GK201200824SQ200820080610
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者苓 張 申請人:北京中天油石油天然氣科技有限公司