專利名稱：一種二次分離旋流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于石油、化工以及環(huán)保領(lǐng)域中進(jìn)行污水處理的旋流分離處理
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
目前，在石油、化工以及環(huán)保領(lǐng)域中，進(jìn)行油水兩相分離的快速分離方法主要有旋流分離、氣浮選、過濾和膜分離等方法。其中，氣浮選法適應(yīng)含油濃度變化的范圍較??；過濾法雖然可以較好地實(shí)現(xiàn)油水兩相的分離，但對(duì)于高含油污水卻需要頻繁的反沖洗來保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行；膜分離法設(shè)備成本較高，對(duì)介質(zhì)條件要求又較為嚴(yán)格。比較而言，旋流分離法由于所采用的設(shè)備體積較小、建造成本低，因此是應(yīng)用較為普遍的方法，但是現(xiàn)有的分離設(shè)備對(duì)于細(xì)小油滴的去除能力有限，因此，在應(yīng)用上存在局限性。旋流分離法中主要采用水力旋流器作為分離設(shè)備，其分離原理是利用介質(zhì)間的密度差進(jìn)行離心分離的，密度差越大，或分散相的粒徑越大，分離效果相對(duì)就越好。目前，油田開發(fā)已進(jìn)入中高含水開采期，隨著聚驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，含聚污水采出量逐年增多。由于含聚污水粘度大，油田地面工藝中沉降段除油效率低，增加了過濾段的負(fù)荷，造成濾料污染嚴(yán)重，過濾水質(zhì)變差。越來越多的水驅(qū)污水站也已見到聚合物，引起處理水質(zhì)變差，難以滿足注水要求。同時(shí)隨著三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以預(yù)見水質(zhì)形勢將更加嚴(yán)峻。因此，如何改善水質(zhì)已成為油田地面工程系統(tǒng)競相研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種二次分離旋流器，該種分離旋流器能夠提高對(duì)細(xì)小油滴分離的效率，可實(shí)現(xiàn)二次分離，并且比照現(xiàn)有的兩級(jí)旋流設(shè)備而言，設(shè)備體積得到進(jìn)一步減小，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本發(fā)明的技術(shù)方案是該種二次分離旋流器，包括一個(gè)呈圓柱形中空的一級(jí)旋流管以及上端蓋，在所述一級(jí)旋流管的上端側(cè)壁上開有與分離體外圓周呈切向接入的兩個(gè)方向相對(duì)、彼此平行的入口管，其獨(dú)特之處在于在所述一級(jí)旋流管下端連接有一個(gè)空心的二級(jí)錐段，在二級(jí)錐段下端連接有一根呈直管狀的二級(jí)底流管；在所述一級(jí)旋流管內(nèi)固定有一個(gè)旋流分離體，所述旋流分離體從上至下依次由二級(jí)溢流管、二級(jí)溢流錐段、螺旋片固定管以及二級(jí)集液口連接后構(gòu)成，其中，二級(jí)溢流管和螺旋片固定管均呈直管狀，所述二級(jí)溢流管與二級(jí)溢流錐段的錐管小徑端管徑相同，螺旋片固定管與二級(jí)溢流錐段的錐管大徑端管徑相同；在所述螺旋片固定管外固定有導(dǎo)流螺旋片，所述導(dǎo)流螺旋片的外廓與一級(jí)旋流管的內(nèi)壁相觸，以此導(dǎo)流螺旋片作為一級(jí)旋流管的內(nèi)腔分隔，位于導(dǎo)流螺旋片上部的腔為一級(jí)旋流腔，位于導(dǎo)流螺旋片下部的腔為二級(jí)旋流腔；在所述二級(jí)溢流管的頂端外部，采用同軸方式連接有一根一級(jí)溢流管，所述二級(jí)溢流管和一級(jí)溢流管之間有環(huán)空以實(shí)現(xiàn)所述一級(jí)旋流腔內(nèi)的介質(zhì)沿此環(huán)空溢出；所述一級(jí)溢流管的直管長度小于二級(jí)溢流管的直管長度，所述一級(jí)溢流管和二級(jí)溢流管均穿出上端蓋，一級(jí)溢流管的外壁與上端蓋的對(duì)應(yīng)開孔處做閉合連接。本發(fā)明具有如下有益效果本種旋流器采用二次分離的結(jié)構(gòu)，使旋流器底流得到進(jìn)一步凈化，可以進(jìn)一步增強(qiáng)除油效果，保證兩相分離的處理效果，提高旋流處理的高效性。另外，比照現(xiàn)有的兩級(jí)旋流設(shè)備而言，設(shè)備體積得到進(jìn)一步減小，可以大大縮小占用空間。此外，本種分離設(shè)備并不限于兩相分離，還可用于三相介質(zhì)的一體化旋流分離，為兩相及多相分離設(shè)備的設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的思路，促進(jìn)分離技術(shù)的發(fā)展。


圖I是本發(fā)明的A-A截面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的B-B截面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明所述螺旋片固定管以及固定在管上的導(dǎo)流螺旋片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4本發(fā)明的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為顯示本發(fā)明各內(nèi)部組件尺寸關(guān)系的示意圖。圖中I- 一級(jí)溢流管，2- 二級(jí)溢流管，3-入口管，4- 一級(jí)旋流管，5- 二級(jí)溢流錐段，6-導(dǎo)流螺旋片，7- 二級(jí)集液口，8- 二級(jí)旋流腔，9- 二級(jí)錐段，10- 二級(jí)底流管，11-螺旋片固定管，12- 一級(jí)旋流腔，13-上端蓋。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
由圖I至圖4所示，該種二次分離旋流器的具體構(gòu)成方案如下在頂端有一個(gè)呈圓柱形中空的一級(jí)旋流管4以及用于封閉的上端蓋13，在所述一級(jí)旋流管4的上端側(cè)壁上開有與分離體外圓周呈切向接入的兩個(gè)方向相對(duì)、彼此平行的入口管3。除此之外，在所述一級(jí)旋流管4下端連接有一個(gè)空心的二級(jí)錐段9，在二級(jí)錐段9下端連接有一根呈直管狀的二級(jí)底流管10 ;在所述一級(jí)旋流管4內(nèi)固定有一個(gè)旋流分離體，所述旋流分離體從上至下依次由二級(jí)溢流管2、二級(jí)溢流錐段5、螺旋片固定管11以及二級(jí)集液口 7連接后構(gòu)成。其中，二級(jí)溢流管2和螺旋片固定管11均呈直管狀，所述二級(jí)溢流管2與二級(jí)溢流錐段5的錐管小徑端管徑相同，螺旋片固定管11與二級(jí)溢流錐段5的錐管大徑端管徑相同。在所述螺旋片固定管11外固定有導(dǎo)流螺旋片6，所述導(dǎo)流螺旋片的外廓與一級(jí)旋流管4的內(nèi)壁相觸，以此導(dǎo)流螺旋片作為一級(jí)旋流管4的內(nèi)腔分隔，位于導(dǎo)流螺旋片上部的腔為一級(jí)旋流腔12，位于導(dǎo)流螺旋片下部的腔為二級(jí)旋流腔8。另外，在所述二級(jí)溢流管2的頂端外部，采用同軸方式連接有一根一級(jí)溢流管1，所述二級(jí)溢流管2和一級(jí)溢流管I之間有環(huán)空以實(shí)現(xiàn)所述一級(jí)旋流腔內(nèi)的介質(zhì)沿此環(huán)空溢出。所述一級(jí)溢流管I的直管長度小于二級(jí)溢流管2的直管長度，所述一級(jí)溢流管I和二級(jí)溢流管2均穿出上端蓋13，一級(jí)溢流管I的外壁與上端蓋13的對(duì)應(yīng)開孔處做閉合連接。圖5為具體實(shí)施時(shí)，顯示本發(fā)明各內(nèi)部組件尺寸關(guān)系的示意圖。其中一級(jí)溢流管的直徑表示為D1，二級(jí)溢流管的直徑表示為D2，二級(jí)集液口的直徑表示為D3，二級(jí)底流管的直徑表示為D4，二級(jí)溢流錐段的大徑表示為D5，一級(jí)旋流管的高度表示為H1,二級(jí)溢流錐段高度表示為H2, —級(jí)溢流管伸入長度表示為H3, 二級(jí)溢流管的高度表示為H4, 二級(jí)旋流腔的高度表示為H5, 二級(jí)底流管的高度表示為H6, 二級(jí)溢流錐段的錐角表示為α 17 二級(jí)錐段的錐角表示為α2，導(dǎo)流螺旋片的圈數(shù)表示為N，螺旋片的外圈升角表示為β。在按照以下從
(I)到(16)所列的條件來確定本發(fā)明各內(nèi)部組件尺寸關(guān)系后，所得到的旋流器分離效果較好。條件如下
(1)0. 20<0!<0. 65D; (2) O. 2D< H3<1. 5D ； (3) 2D< !^80:(4)0.20^0,0.80^(5)2D〈H2〈6D ；(6)D< H4〈4D ；(7) 5 度 < a ^90 度；(8)0. 6D< D5〈0. 9D ；(9) 2<N<8 ；(10)0 度<β〈50 度；(11)0. 5D2〈D3〈2. 5D2 ；(12)0. 1D〈H7〈0. 8D ；(13)0. 5D< H5〈2D ; (14) 2 度〈a 2〈45度；(15) 0. 05D< D4〈0. 3D) ; (16) 0. 1D〈H6〈3D。本方案在具體實(shí)現(xiàn)過程中得到國家863計(jì)劃2012AA061303號(hào)課題和黑龍江省自然科學(xué)基金ZD201018號(hào)項(xiàng)目的資助，經(jīng)過多方實(shí)驗(yàn)得到上述優(yōu)選實(shí)施例。另外，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，入口也可以采用軸向入口管，而切向入口管可以采用單入口或多入口結(jié)構(gòu)，而并不局限于本方案中提出的雙入口結(jié)構(gòu)。同樣，二級(jí)錐段也可以采用單錐、雙錐和曲線錐的型式。本種旋流器的具體工作過程如下 本種旋流器的分離原理是利用兩種不互溶液體介質(zhì)的密度差而進(jìn)行離心分離的。以油水兩相分離為例，油水混合液由切向入口管進(jìn)入分離器內(nèi)部，在一級(jí)旋流管內(nèi)形成高度的旋轉(zhuǎn)流，密度大的水相，受離心力的作用被甩向旋流腔的內(nèi)壁，密度小的油相，聚集在二級(jí)溢流管的外壁處，并沿著一級(jí)溢流管和二級(jí)溢流管之間的環(huán)形空間向上排出。經(jīng)過一次分離后，未分離徹底的含有少量油的水相經(jīng)過一級(jí)旋流腔進(jìn)入導(dǎo)流螺旋片后進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。本方案下，由于一級(jí)旋流管外壁面尺寸不變，而二級(jí)溢流錐段采用錐體結(jié)構(gòu)，從而形成了一個(gè)變截面環(huán)空內(nèi)腔，可促進(jìn)油滴的分離和聚結(jié)，在其外壁面上形成大油滴并聚集向上，在旋轉(zhuǎn)混合介質(zhì)的帶動(dòng)下，進(jìn)一步沿著一級(jí)溢流管和二級(jí)溢流管之間的環(huán)形空間向上排出。未分離徹底的含有少量油的水相進(jìn)入螺旋片后，經(jīng)過螺旋片的導(dǎo)流作用后，強(qiáng)制保持流體的旋轉(zhuǎn)方向，使在二級(jí)旋流腔內(nèi)形成高度旋轉(zhuǎn)流，進(jìn)行二次分離，其中二級(jí)錐段對(duì)旋轉(zhuǎn)流體有一定的能量補(bǔ)償作用，補(bǔ)償分離過程中的速度損失，有利于兩相的分離，最后經(jīng)過分離，輕質(zhì)相油核進(jìn)入中心處的二級(jí)集液口，經(jīng)過螺旋片中心處的腔體、二級(jí)溢流錐段內(nèi)部的腔體最終由二級(jí)溢流管排出。最后，經(jīng)過二次分離的重質(zhì)相水沿著二級(jí)底流管排出。該發(fā)明也可用于三相介質(zhì)的一體化旋流分離。例如可進(jìn)行油氣水、氣液固等三相分離，以進(jìn)行氣液固三相分離為例，氣液固三相介質(zhì)由雙切向入口進(jìn)入旋流管內(nèi)，經(jīng)旋流分離氣體在軸心處形成氣核由一級(jí)溢流管排出，經(jīng)過除氣后，固液兩相流經(jīng)螺旋片的導(dǎo)流作用后進(jìn)入二級(jí)旋流腔，在二級(jí)旋流腔內(nèi)形成高度旋轉(zhuǎn)流，進(jìn)行固液分離，其中密度大的固體伴隨部分液體介質(zhì)，以流體的形態(tài)由二級(jí)底流管排出，密度小的液體由二級(jí)集液口向上排出。
權(quán)利要求
1.ー種二次分離旋流器，包括一個(gè)呈圓柱形中空的一級(jí)旋流管(4)以及上端蓋(13)，在所述ー級(jí)旋流管(4)的上端側(cè)壁上開有與分離體外圓周呈切向接入的兩個(gè)方向相對(duì)、彼此平行的入口管(3)，其特征在于 在所述ー級(jí)旋流管(4 )下端連接有一個(gè)空心的ニ級(jí)錐段(9 )，在ニ級(jí)錐段(9 )下端連接有一根呈直管狀的ニ級(jí)底流管(10)； 在所述ー級(jí)旋流管(4)內(nèi)固定有ー個(gè)旋流分離體，所述旋流分離體從上至下依次由ニ級(jí)溢流管(2)、ニ級(jí)溢流錐段(5)、螺旋片固定管(11)以及ニ級(jí)集液ロ(7)連接后構(gòu)成，其中，ニ級(jí)溢流管(2 )和螺旋片固定管(11)均呈直管狀，所述ニ級(jí)溢流管(2 )與ニ級(jí)溢流錐段(5)的錐管小徑端管徑相同，螺旋片固定管(11)與ニ級(jí)溢流錐段(5)的錐管大徑端管徑相同；在所述螺旋片固定管(11)外固定有導(dǎo)流螺旋片(6)，所述導(dǎo)流螺旋片的外廓與ー級(jí)旋流管(4)的內(nèi)壁相觸，以此導(dǎo)流螺旋片作為一級(jí)旋流管(4)的內(nèi)腔分隔，位于導(dǎo)流螺旋片上 部的腔為ー級(jí)旋流腔(12)，位于導(dǎo)流螺旋片下部的腔為ニ級(jí)旋流腔(8); 在所述ニ級(jí)溢流管(2)的頂端外部，采用同軸方式連接有一根ー級(jí)溢流管(I )，所述ニ級(jí)溢流管(2)和ー級(jí)溢流管(I)之間有環(huán)空以實(shí)現(xiàn)所述ー級(jí)旋流腔內(nèi)的介質(zhì)沿此環(huán)空溢出；所述ー級(jí)溢流管(I)的直管長度小于ニ級(jí)溢流管(2)的直管長度，所述ー級(jí)溢流管(I)和ニ級(jí)溢流管(2)均穿出上端蓋(13)，ー級(jí)溢流管(I)的外壁與上端蓋(13)的對(duì)應(yīng)開孔處做閉合連接。
全文摘要
一種二次分離旋流器,主要為了解決現(xiàn)有旋流分離裝置對(duì)細(xì)小油滴分離效果差的問題。其特征在于在一級(jí)旋流管下端依次連接有二級(jí)錐段和二級(jí)底流管；在旋流管內(nèi)固定有旋流分離體，旋流分離體由二級(jí)溢流管、二級(jí)溢流錐段、螺旋片固定管以及二級(jí)集液口連接后構(gòu)成；螺旋片固定管外固定有導(dǎo)流螺旋片，所述導(dǎo)流螺旋片的外廓與一級(jí)旋流管的內(nèi)壁相觸；二級(jí)溢流管外連接有一級(jí)溢流管，二管之間有環(huán)空以實(shí)現(xiàn)一級(jí)旋流腔內(nèi)的介質(zhì)沿此環(huán)空溢出；一級(jí)溢流管的直管長度小于二級(jí)溢流管的直管長度，一級(jí)溢流管和二級(jí)溢流管均穿出上端蓋，一級(jí)溢流管的外壁與上端蓋的對(duì)應(yīng)開孔處做閉合連接。本種分離旋流器能夠提高對(duì)細(xì)小油滴分離的效率，可實(shí)現(xiàn)二次分離。
文檔編號(hào)B04C5/26GK102847618SQ20121034524
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者趙立新, 蔣明虎, 李楓, 張勇, 宋民航, 徐保蕊 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)