CN101417184B - 一种气浮分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气浮分离装置,包括有外筒体(2)、旋流混合筒(8)、第一挡渣筒(7)、第一浮渣排放管(4)和浮渣收集导流板(10),其中,第一挡渣筒(7)的底端与外筒体(2)的底部(1)存在间距而形成水流通道,旋流混合筒(8)的侧壁底部连接有一根切向进入的进水管(16),外筒体(2)顶部外围设置有清水收集渠(14),该浮渣收集导流板(10)是一呈渐开线状的细条型板,其设置的渐开方向与旋流混合区(A)内的水旋流方向正好相反。与现有技术相比,本发明不需要增加外能清洗系统,可实现长期连续稳定运行的目标,确保满足微气泡尽最大可能地去粘附小粒径的分散油、乳化油和溶解油的要求,由此实现油水高效分离的目标,本装置特别适用于低浓度的含油水。

Description

一种气浮分离装置
技术领域
本发明涉及油水分离处理的技术领域,特别是指一种应用气浮法而使油水分离的气浮分离装置。
背景技术
石油、天然气生产过程中的含油水是来自石油、天然气开采、加工、提炼、储存及运输等各个环节,含油水水质成分复杂,既有原油,又有各种杂质以及后续生产加工过程中添加的化学药剂和一些微生物。
一般含油水中油存在的物理状态大致可分为五种:浮油、分散油、乳化油、溶解油和固体附着油,通常多以上述几种物理状态并存。而通常采用的物理处理法主要包括重力法、离心法、气浮法、过滤法和膜分离法等。
其中的气浮法,是预先在含油水中通入气体,使含油水成为水-气-油滴三相混合体系,由于大量的微细气泡从水中析出而粘附在悬浮颗粒(即油滴)上,使悬浮颗粒(即油滴)的整体密度小于水而易与水发生分离,从而达到油水分离的目的。
通常,采用气浮法的处理步骤包括:进水、混合反应、浮渣分离、清水储存、出水,目前的气浮分离装置一般须包括溶气泵、溶气罐和释放器的溶气系统及自动控制定时排泥系统等,这种气浮分离装置,其处理效果的决定因素主要在于:溶气泵、溶气罐和释放器组成的溶气系统。
而现有的释放器,其基本工作原理是:通过射流孔和环形间隙形成高速射流、涡流,瞬间降压消能释气。各种释放器均装在气浮分离装置内部,因释放器会经常发生堵塞,需要增加外能清洗系统,有时需要整个气浮分离装置停止运行,将释放器放空后才能检修,维护操作复杂、麻烦,而且还影响生产效率。因此,采用释放器的气浮分离装置,有待于进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状,提供一种不采用释放器而使得检修维护工作更加省力、方便的气浮分离装置,该气浮分离装置还能使油水分离效果更为理想。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:该气浮分离装置,其特征在于包括有外筒体、设置在外筒体内部中央的旋流混合筒和设置在外筒体与旋流混合筒之间的第一挡渣筒,三者具有同一中心线;
其中,外筒体和旋流混合筒都具有封闭的底部,而第一挡渣筒的底端与外筒体的底部存在间距而形成水流通道,而该旋流混合筒与其外围的第一挡渣筒将该外筒体的内部空间从中央到外侧依次分隔为旋流混合区、第一分离区和第一上流区;
所述旋流混合筒的顶部低于装置的工作液面,而所述第一挡渣筒的顶部高于所述工作液面;
所述旋流混合筒的侧壁底部连接有一根与装置外界相连通且切向进入的进水管;
所述外筒体顶部外围设置有清水收集渠;
还包括有第一浮渣排放管,该第一浮渣排放管的顶部入口正好位于所述旋流混合区的顶部中央,该顶部入口竖直朝上,并贴近工作液面,而该第一浮渣排放管的底部出口则与装置外界相连通;
同时,在所述第一浮渣排放管外围还设置有一浮渣收集导流板,该浮渣收集导流板是一呈渐开线状的细条型板,其设置的渐开方向与所述旋流混合区内的水旋流方向正好相反;
所述浮渣收集导流板的一端与所述第一浮渣排放管的顶部入口的侧壁相连,另一端则与所述第一挡渣筒的侧壁相连。
该气浮分离装置在运行时,带有大量微细气泡的含油水在稳定的压力下,匀速地从进水管切向进入旋流混合筒,沿着旋流混合筒的筒内壁发生旋流,进行微细气泡与含油水的混合,使微细气泡与小粒径的分散油、乳化油和溶解油尽可能的接触,发生粘附;由于旋流混合区的底部和第一分离区的底部互不相通,含油水只能向旋流混合区的上方流动;继而翻过旋流混合筒的顶部进入第一分离区,由于微细气泡随着水位上升而水压压力减小,体积不断膨胀,所受浮力也相应增大,因此,在第一分离区,粘附有微细气泡的大部分油滴稳定地被浮选出水面,而形成浮渣;同时,由于该旋流混合区内的旋流方向正好与浮渣收集导流板的渐开方向相反,浮渣在浮渣收集导流板的导流作用下,顺利进入到第一浮渣排放管的顶部入口,继而通过第一浮渣排放管而排出到装置之外;而分离后的清水则依次经过第一分离区、第一挡渣筒底端与外筒体底部之间的水流通道、第一上流区而从外筒体顶部溢出,继而流入清水收集渠而排出到装置之外。
其中的浮渣收集导流板,其设置方式可以采用现有的各种技术,只要使其相对第一浮渣排放管固定即可,但为确保工作液面上的浮渣能顺利进入第一浮渣排放管的顶部入口,所述浮渣收集导流板的一端可以与所述第一浮渣排放管的顶部入口的侧壁相连,另一端则与所述第一挡渣筒的侧壁相连,这也使得浮渣收集导流板的固定更加牢固可靠。
为提高第一浮渣排放管的收集效果,所述第一浮渣排放管的顶部入口处可以设置有一呈漏斗式的浮渣收集器,该浮渣收集器的开口即竖直向上设置。
为能将沉积在旋流混合区的底部和第一分离区与第一上流区连通的底部上的污垢排出装置之外,在所述旋流混合区的底部可以设置有一带阀门的第一排污管,在所述第一分离区或第一上流区的底部也设置有一带阀门的第二排污管。
为更好的将清水收集渠内的清水排出装置之外,所述清水收集渠的底部可以设置一清水排水管。
在实际应用时发现,从外筒体顶部溢出的清水还带有少量的油滴,为进一步将这部分的油滴从清水中分离出来,以提高油水分离的效果,所述外筒体顶部与清水收集渠之间可以设置有清水溢流堰,所述外筒体与清水溢流堰之间还设置有第二挡渣筒;
其中,该清水溢流堰与清水收集渠具有同一封闭的底部,而第二挡渣筒的底端与该清水溢流堰的底部存在间距而形成水流通道,该第二挡渣筒将清水溢流堰与外筒体之间的空间分隔成自内向外的第二分离区、第二上流区;
所述外筒体的顶部低于所述工作液面,所述清水溢流堰的顶部与所述工作液面相齐平,而所述第二挡渣筒的顶部则高于所述工作液面;
并且,所述第二挡渣筒的内侧还设置有二次浮渣收集槽,该二次浮渣收集槽顶部略低于所述工作液面,而在该二次浮渣收集槽底部设置有第二浮渣排放管。
所述清水溢流堰的堰口结构可以采用平顶堰或齿形堰或孔口均可。
与现有技术相比,本发明的优点在于:首先,该装置避免了因设置释放器,而经常发生堵塞造成的停机放空检修的问题,而且不需要增加外能清洗系统,可实现长期连续稳定运行的目标;其次,进水采用旋流切向进入旋流混合筒,使气泡在含油水的分布更加细腻均匀,确保满足微气泡尽最大可能地去粘附小粒径的分散油、乳化油和溶解油的要求,由此实现油水高效分离的目标,本装置特别适用于低浓度(100ppm以下)的含油水;再次,该装置利用水力旋流收集浮渣,省却了刮渣机,造价更加经济;另外,该装置采用浮渣二次收集方案,使油水分离更加彻底,分离效率更高。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例的俯视图;
图3为图2中A-A向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1~图3所示,该气浮分离装置,包括有外筒体2、设置在外筒体2内部中央的旋流混合筒8和设置在外筒体2与旋流混合筒8之间的第一挡渣筒7,三者具有同一中心线;
其中,外筒体2和旋流混合筒8都具有封闭的底部,在本实施例中,旋流混合筒8的底部重合在外筒体2的底部1上而使两者的底部连为一体,而第一挡渣筒7的底端与外筒体2的底部1存在间距而形成水流通道,该旋流混合筒8与其外围的第一挡渣筒7将该外筒体2的内部空间从中央到外侧依次分隔为旋流混合区A、第一分离区B和第一上流区C;
所述外筒体2和旋流混合筒8的顶部低于装置的工作液面L,而所述第一挡渣筒7的顶部高于所述工作液面L;
所述旋流混合筒8的侧壁底部连接有一根与装置外界相连通且切向进入的进水管16;
还包括有第一浮渣排放管4,该第一浮渣排放管4的顶部入口正好位于所述旋流混合区A的顶部中央,该第一浮渣排放管4的底部出口则与装置外界相连通,并且,该第一浮渣排放管4的顶部入口处设置有一呈漏斗式的浮渣收集器9,以提高收集效果,该浮渣收集器9的开口竖直朝上、并贴近工作液面L;
同时,在所述第一浮渣排放管4外围还设置有一浮渣收集导流板10,该浮渣收集导流板10是一呈渐开线状的细条型板,其设置的渐开方向与所述旋流混合区A内的水旋流方向正好相反,并且,该浮渣收集导流板10的一端10a与浮渣收集器9的开口处侧壁相连,另一端10b则与所述第一挡渣筒7的侧壁相连;
而且,所述外筒体2顶部外围设置有清水收集渠14,外筒体2顶部与清水收集渠14之间设置有清水溢流堰13,外筒体2与清水溢流堰13之间还设置有第二挡渣筒12,也即,外筒体2顶部外围从内向外依次设置有第二挡渣筒12、清水溢流堰13和清水收集渠14;
其中,该清水溢流堰13与清水收集渠14具有同一封闭的底部13a,而第二挡渣筒12的底端与该清水溢流堰13的底部13a存在间距而形成水流通道,该第二挡渣筒12将清水溢流堰13与外筒体2之间的空间分隔成自内向外的第二分离区D、第二上流区E;
所述清水溢流堰13的顶部自然与所述工作液面L相齐平,在本实施例中,该清水溢流堰13的堰口为齿形堰,清水会不断从该清水溢流堰13的顶部溢出到清水收集渠14之中,清水收集渠14的底部设置有清水排水管15,清水最后通过该清水排水管15,而排出到装置之外,而所述第二挡渣筒12的顶部则高于所述工作液面L;
并且,所述第二挡渣筒12的内侧还设置有二次浮渣收集槽11,该二次浮渣收集槽11顶部略低于所述工作液面L,而在该二次浮渣收集槽11底部设置有第二浮渣排放管3;
为便于装置维护、清洁,在所述旋流混合区A的底部还设置有一带阀门的第一排污管5,在所述第一上流区C的底部也设置有一带阀门的第二排污管6。
这种气浮分离装置的工作原理如下:
带有大量微细气泡的含油水在稳定的压力下,匀速地从进水管16切向进入旋流混合筒8,沿着旋流混合筒8的筒内壁发生一定方向的旋流,参见图3中旋流混合区A的弧形箭头方向所示,进行微细气泡与含油水的混合,使微细气泡与小粒径的分散油、乳化油和溶解油尽可能的接触,发生粘附;
由于旋流混合区A底部封闭而与第一分离区B互不相通,含油水以旋流的方式向旋流混合区A的上方流动,流动方向都可参见图3中的双箭头所示;继而翻过旋流混合筒8的顶部进入第一分离区B,在第一分离区B,粘附有微细气泡的大部分油滴被稳定地浮选出水面,而形成浮渣,漂浮在工作液面L的表面;
由于该旋流混合区A内含油水的旋流方向正好与浮渣收集导流板10的渐开方向相反,也即,旋流方向正好与浮渣收集导流板10的螺旋向心方向一致,参见图2,位于工作液面L表面的浮渣在浮渣收集导流板10的导流作用下,顺利进入到第一浮渣排放管4顶部的浮渣收集器9内,继而通过第一浮渣排放管4而排出到装置之外;
而分离后的清水则依次经过第一分离区A、第一挡渣筒7底端与外筒体2底部之间的水流通道、第一上流区C而从外筒体2顶部溢出,流入第二分离区D、第二挡渣筒12底端与清水溢流堰13底部之间的水流通道、第二上流区E进行二次油、水分离,二次分离后的油滴由二次浮渣收集槽11、第二浮渣排放管3排出到装置之外,而最后的清水从清水溢流堰13的顶部溢出,流入清水收集渠14而通过清水排水管15排出到装置之外。

Claims (6)

1.一种气浮分离装置,其特征在于包括有外筒体(2)、设置在外筒体(2)内部中央的旋流混合筒(8)和设置在外筒体(2)与旋流混合筒(8)之间的第一挡渣筒(7),三者具有同一中心线;
其中,外筒体(2)和旋流混合筒(8)都具有封闭的底部,而第一挡渣筒(7)的底端与外筒体(2)的底部(1)存在间距而形成水流通道,而该旋流混合筒(8)与其外围的第一挡渣筒(7)将该外筒体(2)的内部空间从中央到外侧依次分隔为旋流混合区(A)、第一分离区(B)和第一上流区(C);
所述旋流混合筒(8)的顶部低于装置的工作液面(L),而所述第一挡渣筒(7)的顶部高于所述工作液面(L);
所述旋流混合筒(8)的侧壁底部连接有一根与装置外界相连通且切向进入的进水管(16);
所述外筒体(2)顶部外围设置有清水收集渠(14);
还包括有第一浮渣排放管(4),该第一浮渣排放管(4)的顶部入口正好位于所述旋流混合区(A)的顶部中央,该顶部入口竖直朝上,并贴近工作液面(L),而该第一浮渣排放管(4)的底部出口则与装置外界相连通;
同时,在所述第一浮渣排放管(4)外围还设置有一浮渣收集导流板(10),该浮渣收集导流板(10)是一呈渐开线状的细条型板,其设置的渐开方向与所述旋流混合区(A)内的水旋流方向正好相反;
所述浮渣收集导流板(10)的一端(10a)与所述第一浮渣排放管(4)的顶部入口的侧壁相连,另一端(10b)则与所述第一挡渣筒(7)的侧壁相连。
2.根据权利要求1所述的气浮分离装置,其特征在于:所述第一浮渣排放管(4)的顶部入口处设置有一呈漏斗式的浮渣收集器(9)。
3.根据权利要求1所述的气浮分离装置,其特征在于:在所述旋流混合区(A)的底部设置有一带阀门的第一排污管(5),在所述第一分离区(B)或第一上流区(C)的底部也设置有一带阀门的第二排污管(6)。
4.根据权利要求1所述的气浮分离装置,其特征在于:所述清水收集渠(14)的底部设置一清水排水管(15)。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的气浮分离装置,其特征在于:所述外筒体(2)顶部与清水收集渠(14)之间设置有清水溢流堰(13),所述外筒体(2)与清水溢流堰(13)之间还设置有第二挡渣筒(12);
其中,该清水溢流堰(13)与清水收集渠(14)具有同一封闭的底部(13a),而第二挡渣筒(12)的底端与该清水溢流堰(13)的底部存在间距而形成水流通道,该第二挡渣筒(12)将清水溢流堰(13)与外筒体之间的空间分隔成自内向外的第二分离区(D)、第二上流区(E);
所述外筒体(2)的顶部低于所述工作液面(L),所述清水溢流堰(13)的顶部与所述工作液面(L)相齐平,而所述第二挡渣筒(12)的顶部则高于所述工作液面(L);
并且,所述第二挡渣筒(12)的内侧还设置有二次浮渣收集槽(11),该二次浮渣收集槽(11)顶部略低于所述工作液面(L),而在该二次浮渣收集槽(11)底部设置有第二浮渣排放管(3)。
6.根据权利要求5所述的气浮分离装置,其特征在于:所述清水溢流堰(13)的堰口为平顶堰或齿形堰或孔口。
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