CN101829441B - 三相游离水分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于原油进行气、液、固三相分离领域，具体涉及一种三相游离水分离器，包括卧式罐体；卧式罐体内分成完全隔离的气液分离区域与油水分离区域。卧式罐体内设有进液隔板，进液隔板将卧式罐体分成气液分离区域与油水分离区域；进液隔板上部设有进液口，油水分离区域设有与进液口密封连接的分布槽，分布槽底部设有众多的分散通孔，分布槽的下方设有竖挂板式电极；在油水分离区域设有出液隔板，出液隔板与卧式罐体内壁之间构成干净原油集油区域。它使原油含水脱除精度降到1％以下，做到大量游离水一次性分离脱除干净，直接达到合格原油外输标准。应用于油田、海洋石油平台或生产油轮、炼油厂、原油集输中转站等。
Description
技术领域 本发明属于原油进行气、液、固三相分离领域，具体涉及一种对大量游离水的一次性分离脱除干净的三相游离水分离器。
背景技术 从井下抽取上来的原油是气体、油、水与沙子等的混合物，需要对其给予分离。在石油开采过程中，原油经管道输送到集输站，或者海上采油平台，原油处理是重要的工艺环节。首先是进行油、气、水的三相分离。分离出的伴生气进行收集利用；分离出的含水的原油则进一步经过游离水缓冲罐、电脱水器、或者热化学沉降罐分离后，得到合格的商品油存储或外输；分离出的污水进到污水处理系统处理，符合排放标准后外排。
传统三相分离器主要工作原理是：油、水、气三相混合液从切线方向进入分离器气液旋流分离器后作回转漩流运动，由于气体和液滴的质量不同，所产生的离心力也不同，质量较重的液滴和少量沙粒被抛至外圈沿容器壁聚集，在重力带动下运动至油水分离区。质量较轻的气体则在内圈形成一股旋风上升，达到液体和气体的分离。油水混合物进入分离器油水液相分离区，借助密度差和金属波纹筛板进行辅助油水分离，当停留足够的时问后，便形成了明显的油水界面，密度较小的油层从堰板顶部流入到出油口，连续的水层从下部出水口流出，从而实现油、气、水三相分离。传统三相分离器的工作原理与过程可参考由《油田油气集输设计技术手册》编写组编写、石油工业出版社出版的《油田油气集输设计技术手册》，第二章原油处理，第16-34页；由冯叔初编写、石油工业出版社出版的《油气集输与矿场加工》，第四章气液处理，第213页。
目前使用的三相分离器主要问题是：对于含水达90％以上原油，经过处理后出口原油含水降到50％～30％，出口废水含油降到500～200毫克/升。油水分离过程是采用的是一种交错排列的平行波纹板机械式分离结构，要求罐内有足够的沉降时间和空间，参见戴静君、毛炳生、张联盟等编写、武汉理工大学出版社出版的《海上油、气、水处理工艺与设备》，第三章第三节 油、气、水三相分离器。最佳分离效果只能达到30％含水，必须要有后续的工艺环节，如热化学大罐沉降和电脱水才能最终完成合格原油分离。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于提供一种对原油含水脱除精度达到1％以下，直接达到合格原油外输标准的三相游离水分离器。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种三相游离水分离器，包括卧式罐体，气液旋流分离器，其特征在于：卧式罐体内分成完全隔离的气液分离区域与油水分离区域。
在卧式罐体内设有进液隔板，进液隔板将卧式罐体分成完全隔离的气液分离区域与油水分离区域；进液隔板上部设有进液口，油水分离区域设有与进液口密封连接的分布槽，分布槽底部设有众多的分散通孔，分布槽的下方设有竖挂板式电极；在油水分离区域设有出液隔板，出液隔板与卧式罐体内壁上部之间构成干净原油集油区域。
气液旋流分离器安装在气液分离区域；气液分离区域底部设有排沙口，油水分离区域底部设有出水口，干净原油集油区域与出油口连接。
为了满足输油工艺要求，干净原油集油区域装有加热盘管。
在相关试验中，首先把罐体内部充满不含水的原油，压力保持在0.3MPa，然后输入含水80％油水混合物，高压电场能够稳定可靠运行，经检测最终脱除的原油含水平均在0.5％左右，废水含油在50ppm，达到预期指标要求。
使用时，首先把卧式罐体内部充满不含水的原油，压力保持在0.3MPa，然后输入含水90％左右的原油。
由于原有三相分离器中采用机械式波纹筛板辅助捕获水滴的物理方法，对油水分离不足，聚结的只能是100μm以上的水滴，对更小的水滴无法捕获，因而不可能达到更高的分离精度。
本发明为卧式壳体结构，油、水、气三相原油混合物从原油进液口沿切线方向进入气液旋流分离器，经过回转漩流运动，做到液体和气体的分离。沉积的固体颗粒从排沙口排出，积聚的气体则通过输气管路到集气包输出。含大量游离水的油水混合物从罐内进液隔板上部设有的进液口进入到与之密封连接的分布槽内，然后通过分布槽底部的分散通孔以雨淋方式被均匀分布到充满油的竖挂板式电极的电场区域中，在高压脉冲电场的作用下，每一个小水滴被电场被充分打破，通过电压正负偶极振荡和电泳移动碰撞，使更小的10μm以下的水滴被捕获而重新聚结成较大水滴，根据stoke定律，大水滴将以很快的速度下降进入形成稳定油水界面的水层，从出水口排出，而不含小水滴的干净油相则通过出液隔板底部的排油区间汇集到干净原油集油区域内，由加热盘管在干净原油集油区域内直接对不含水的原油加热后外输，从而完成高精度的油水两相分离。
由于本发明采用的是电场捕获聚结技术，聚结效率比机械筛板捕获方式提高，对更小的水滴有更大直径的聚结效果，使沉降时间减少，罐体空间也相应减小。同时由于电场能够打破水微粒乳化膜，使脱出的废水含油也很低，减轻污水后继处理负荷。这些技术指标要远远优于原来三相分离器指标。
本发明通过改变罐体内部结构，设置了干净原油集油区域，采用上进液式竖挂板式电极电场方法，通过高压脉冲电场作用，去聚结10μm以下更小水滴，使原油含水脱除精度从原来的30％降到1％以下，做到大量游离水一次性分离脱除干净，直接达到合格原油外输标准。在干净原油集油区域内直接对不含水的原油加热，节省加热含水原油的热能浪费，得到合格的商品油存储或直接外输，省去现有技术后续为进行的油水二相分离、电脱水、或者热化学沉降罐分离，同时也省去所需要的管路输送和能源消耗环节。脱出废水含油低，可简化污水处理系统的负荷，减少加药量，达到用户节能效果和减少污水排放的多项有益效果。
本发明容器尺寸小，占用空间少，可应用于油田、海洋石油平台或生产油轮、炼油厂、原油集输中转站或联合站，
附图说明 图1是本发明的结构示意图，
图2是图1的A-A剖视图，
图3是分布槽的结构示意图，
图4是图3的B向视图。
图中：1-卧式罐体，101-气液分离区域，102-油水分离区域，2-气液旋流分离器，3-进液隔板，301-进液口，4-分布槽，401-分散通孔，5-竖挂板式电极，6-出液隔板，7-干净原油集油区域，8-集气包，801-出气口，9-输气管，10-排沙口，11-出水口，12-出油口，13-加热盘管，14-原油混合物进液口，15-开口，1501-排油区间，16-油水界面，
具体实施方式 如图1所示：一种三相游离水分离器，包括卧式罐体1，气液旋流分离器2，气液旋流分离器2设原油混合物进液口14，卧式罐体1内设有进液隔板3，进液隔板3整体密闭固定卧式罐体1，将卧式罐体1分成完全隔离开的气液分离区域101与油水分离区域102；参见图2，进液隔板3上部设有进液口301，油水分离区域102设有与进液口301密封连接的分布槽4，参见图3与图4，分布槽4底部设有众多的分散通孔401，分布槽4的下方设有竖挂板式电极5；在油水分离区域102设有出液隔板6，出液隔板6的上端密闭固定于卧式罐体1，出液隔板6下端与卧式罐体1内壁之间构成开口15，出液隔板6与卧式罐体1内壁的上部构成干净原油集油区域7，出液隔板6的下端略长于竖挂板式电极5的下端，利于油水分离干净彻底的油流入干净原油集油区域7；在分离过程中，油水分离区域102的下部形成油水界面16，油水界面16与出液隔板6下端构成排油区间1501，气液旋流分离器2安装在气液分离区域101；气液分离区域101底部设有排沙口10，油水分离区域102底部设有出水口11，干净原油集油区域7与出油口12连接。为了满足输油工艺要求，干净原油集油区域7装有加热盘管13。
气液旋流分离器2的顶部连接有输气管路9，为了收集进入气液分离区域101的原油混合物中的气体，气液分离区域101的顶部与输气管路9连接；输气管路9另一端连接有集气包8；为了收集进入油水分离区域102的原油混合物中的气体，油水分离区域102顶部与集气包8连接。集气包8收集的气体经出气口801输送出去。
卧式罐体容器按照GB-150-1998规范设计制造；气液旋流分离器按照GB/T4774-2004规范设计制造；竖挂栅板式电极采用304不锈钢材料制造，具体设计尺寸和参数将按照用户现场工艺要求的罐体直径大小和安装方式进行具体设计。
Claims (7)
1.一种三相游离水分离器，包括卧式罐体，气液旋流分离器，其特征在于：所述卧式罐体(1)内分成完全隔离的气液分离区域(101)与油水分离区域(102)；所述卧式罐体(1)内设有进液隔板(3)，所述进液隔板(3)将所述卧式罐体(1)分成所述气液分离区域(101)与所述油水分离区域(102)；所述进液隔板(3)上部设有进液口(301)，所述油水分离区域(102)设有与进液口(301)密封连接的分布槽(4)，所述分布槽(4)底部设有众多的分散通孔(401)，所述分布槽(4)的下方设有竖挂板式电极(5)；所述油水分离区域(102)设有出液隔板(6)，所述出液隔板(6)与所述卧式罐体(1)内壁的上部构成干净原油集油区域(7)。
2.如权利要求1所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述出液隔板(6)的上端密闭固定于所述卧式罐体(1)，所述出液隔板(6)下端与所述卧式罐体(1)之间构成开口(15)。
3.如权利要求2所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述油水分离区域(102)的下部形成油水界面(16)，所述油水界面(16)与所述出液隔板(6)下端构成排油区间(1501)。
4.如权利要求1所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述干净原油集油区域(7)装有加热盘管(13)。
5.如权利要求1所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述出液隔板(6)的下端长于所述竖挂板式电极(5)的下端。
6.如权利要求1至5任意一项所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述气液旋流分离器(2)的顶部连接有输气管路(9)；所述气液分离区域(101)的顶部与所述输气管路(9)连接；所述输气管路(9)另一端连接有集气包(8)；所述油水分离区域(102)顶部与所述集气包(8)连接。
7.如权利要求6所述的一种三相游离水分离器，其特征在于：所述气液旋流分离器(2)安装在气液分离区域(101)；所述气液分离区域(101)底部设有排沙口(10)，所述油水分离区域(102)底部设有出水口(11)，所述干净原油集油区域(7)与出油口(12)连接。
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