CN103265130A

CN103265130A - 一种物理式油水混合液分离装置

Info

Publication number: CN103265130A
Application number: CN2013101486050A
Authority: CN
Inventors: 王建强; 王峰; 谭宗强; 吴树武; 彭勇; 韩继成; 王思; 潘新建
Original assignee: Jiangsu Siao Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Siao Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明所述的一种物理式油水混合液分离装置，包括泵、破乳反应罐、沉降罐、油罐、含油污水处理装置和聚能式过滤器，所述泵入口为油水混合液进料口，泵出口经管道依次连接破乳反应罐、沉降罐，沉降罐上、下部分别设有出口，其中上部出口连接油罐，下部出口连接含油污水处理装置，含油污水处理装置再连接聚能式过滤器，聚能式过滤器侧面设有净水出口，下部设有放空口。本发明以物理方法处理油水混合液，具有结构简单、使用方便、使用效果好，没有二次污染的特点。

Description

一种物理式油水混合液分离装置

技术领域

本发明涉及一种油水混合液处理装置，具体是一种物理式油水混合液分离装置。

背景技术

随着社会工业化的发展，对石油的需求也不断增长，油田采油的同时会产生大量的副产物-油水混合液，该混合液一旦进入生态系统不仅污染环境而且浪费石油资源。目前，对于油水混合液的处理及物理法破乳一直是各大油田的—大难题。油水混合液处理除具备一般混合液处理的特点外，由于油水混合液伴生于油、气层，来源于深层地下，存在高矿化度，高氯根离子，含量成分复杂的特点。

一般油水混合液破乳方面用化学法处理，生产成本较高，如处理不当，会加剧后续工艺设备、工艺管线的腐蚀、造成二次污染,甚至堵塞地层。此外，目前国内油水混合液处理工艺普遍存在流程长、要求高、投资大、自动化程度低、管理复杂、占地面积大、处理效果不达标等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以物理方法处理油水混合液的装置，该装置具有结构简单、使用方便、使用效果好，没有二次污染的特点。

本发明所述的一种物理式油水混合液分离装置，包括泵、破乳反应罐、沉降罐、油罐、含油污水处理装置和聚能式过滤器，所述泵入口为油水混合液进料口，泵出口经管道依次连接破乳反应罐、沉降罐，沉降罐上、下部分别设有出口，其中上部出口连接油罐，下部出口连接含油污水处理装置，含油污水处理装置再连接聚能式过滤器，聚能式过滤器侧面设有净水出口，下部设有放空口。

破乳反应罐包括水平支撑的罐体，罐体顶部设有进料口，底部分别设有排污口及出料口，在罐体内沿罐体轴线安装破乳处理器，破乳处理器前端伸出罐体并通过信号传输电缆连接第一能量转换器及第一控制柜。

所述破乳处理器包括依次连接的第一聚能发生器、第一变幅杆、不锈钢圆管及防震套，其中第一聚能发生器位于破乳处理器前端并伸出罐体，再通过信号传输电缆连接第一能量转换器，其余部件通过破乳处理器两端的连接法兰支撑在罐体中。

所述聚能式过滤器包括罐体、聚能滤芯、第二聚能发生器、信号传输电缆、第二能量转换器、第二控制柜，其中罐体两侧面分别设有进液口和出液口，底部设有放空口，进液口直接与罐体内部连通；聚能滤芯表面遍布微孔，中间具有空腔，该聚能滤芯由罐体顶部伸入罐体中，聚能滤芯底部设有空腔出口，该出口经管道连接出液口；聚能滤芯顶端连接罐体外的第二聚能发生器，第二聚能发生器经信号传输电缆连接第二能量转换器及第二控制柜。

为了抑制管道及罐体内菌落生长，在管道上设有外置的阻垢抑菌器，所述阻垢抑菌器包括第三聚能发生器、第三变幅杆、聚能焊接头、第三能量转换器和第三控制柜,其中第三聚能发生器底端连接第三变幅杆，第三变幅杆底端连接聚能焊接头，聚能焊接头垂直焊接在管道外壁上，第三聚能发生器经信号传输电缆连接第三能量转换器及第三控制柜。

通过将电能转化成机械能，通过机械能传递器件在油水混合液体中产生每秒数十万次振动，将液体中产生大量微小气泡，这些气泡在连续振动的作用下，会迅速形成，然后突然闭合，产生超强冲击波，在气泡周围产生几千大气压的压力和局部高温，这种物理现象称为空化效应。本发明利用装置形成这种空化效应，利用空化效应所产生的巨大能量对流经设备的油水混合液体进行剧烈的物流处理，起到破乳功效。破乳作用于性质不同的流体介质产生的“位移效应”来实现油水分离。由于“位移效应”的存在,水粒子不断向波腹或波节运动,聚结并发生碰撞,生成直径较大水滴;因密度差异,水滴借助重力从油中沉降、分离,达到脱水目的。在此过程中，由于机械能分布的不均匀性而导致了原油水混合液中水粒子分布不均匀,从而更有利于水粒子的碰撞达到破乳目的。破乳分离后含油污水通过免反洗微米级高精度聚能式过滤器，能实现固液分离的高精度处理装置，其满足低渗透油田采出水处理回注要求和其它行业的污水处理达准排放。整个处理装置满足高粘度、高密度、高含蜡油，老化油，原油等多种复杂油品的脱水要求，脱出的水里含油量明显变少，可以有效降低污水站处理污水的成本；且采用这种物理式油水处理装置还具有阻垢抑菌、免反洗及高精度过滤功能，同时也是一项洁净环保的技术，具有广泛的应用前景。

本发明的有益效果：

1、系统构成简单、操作简便、体积小、自动化程度高；

2、整体设备、安装简单方便(没有散件)；

3、密闭运行、使用寿命长，运行成本低；

4、没有反洗水、不加化学药剂、没有二次污染；

5、合理的结构布置、保证了出油、出水达标；

6、自动排油装置、保证了排油不排水。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1中破乳反应罐的结构示意图，

图3是图2中破乳处理器的结构示意图，

图4是图1中聚能式过滤器的结构示意图，

图5是图1中阻垢抑菌器的结构示意图。

具体实施方式

如,图1所示，本发明的物理式油水混合液分离装置，主体结构包括阻垢抑菌器1、破乳反应罐2、泵3、沉降罐4、油罐5、含油污水处理装置6和聚能式过滤器8，其中：

泵1入口为油水混合液进料口，泵出口经管道依次连接破乳反应罐2、沉降罐4，沉降罐4上、下部分别设有出口，其中上部出口连接油罐5，下部出口连接含油污水处理装置6，含油污水处理装置6再连接聚能式过滤器8，聚能式过滤器8侧面设有净水出口，下部设有放空口。在管道上设有外置的阻垢抑菌器1，在含油污水处理装置的罐体上还设有抑菌生成器7，该抑菌生成器7结构及功效与阻垢抑菌器同。

如图2，破乳反应罐2包括水平支撑的罐体21，罐体21顶部设有进料口22，底部分别设有排污口23及出料口24，在罐体21内沿罐体轴线安装破乳处理器25，破乳处理器25前端伸出罐体21并通过信号传输电缆连接第一能量转换器26及第一控制柜27。

如图3，破乳处理器22包括依次连接的第一聚能发生器222、第一变幅杆223、第一不锈钢圆管224及防震套225，其中第一聚能发生器222位于破乳处理器前端并伸出罐体21，再通过信号传输电缆221连接第一能量转换器26，其余部件通过破乳处理器两端的连接法兰226支撑在罐体21中。

破乳处理器利用第一能量转换器26将电能转换成的机械能，通过第一聚能发生器222将机械能振动的振幅放大、提高振速比、提高效率，也就是将能量集中在较小面积上，产生聚能作用。之后利用第一变幅杆223将输入的振动改变振幅后再传递出去，同时完成阻抗变换。最后通过不锈钢圆管224将机械能传递给液体。

当机械能在液体媒质中传播时，通过产生强烈的振动作用、空化作用和热作用，形成力学、热学、电学等一系列效应。传播时产生的机械能振动波是利用机械能在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。机械能由于独有的圆管型设计，振动波可以在周围360°均匀的产生机械能，并且能量的输出不受液位，温差等负载变化的影响。

机械能振动波产生装置一般包括大功率能量转换器、变幅杆、工具头发射头，用于产生机械能振动，并将此振动能量向液体中发射。换能器将输入的电能转换成机械能，即机械能振动波。其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米。这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的。变幅杆按设计需要放大振幅，隔离反应溶液和换能器，同时也起到固定整个机械能振动波系统的作用。工具头与变幅杆相连，变幅杆将机械能振动波能量振动传递给工具头，再由工具头将机械能能量发射到液体中。在原油水混合液体中机械能振动波产生每秒数十万次震动，将液体振碎成大量微小气泡，这些气泡在连续的作用下，会迅速增长，然后突然闭合，产生超强冲击波，在气泡周围产生几千大气压的压力和局部高温，会产生强烈的空化作用，从而在局部形成瞬时高温，高压、真空和微射流。机械能的能量对被处理流体介质直接产生大量的空穴和气泡，当这些空穴和气泡破裂和挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，局部的压力峰可达上千个大气压；机械能作用促使水粒子凝聚，当通过有悬浮水粒子的油水混合液介质时，造成悬浮水粒子与油介质一起振动。由于大小不同的水粒子具有不同的相对振动速度，水粒子将相互碰撞、粘合，使其体积和重量均增大，最后沉降分离

如图4，聚能式过滤器8包括罐体81、聚能滤芯82、第二聚能发生器83、信号传输电缆84、第二能量转换器85、第二控制柜86，其中罐体81两侧面分别设有进液口87和出液口88，底部设有放空口89，进液口87直接与罐体81内部连通；聚能滤芯82表面遍布微孔，中间具有空腔，该聚能滤芯82由罐体81顶部伸入罐体中，聚能滤芯82底部设有空腔出口，该出口经管道连接出液口88；聚能滤芯82顶端连接罐体81外的第二聚能发生器83，第二聚能发生器83经信号传输电缆84连接第二能量转换器85及第二控制柜86。

如图5，阻垢抑菌器包括第三聚能发生器11、第三变幅杆12、聚能焊接头13、第三能量转换器15和第三控制柜16、,其中第三聚能发生器11底端连接第三变幅杆12，第三变幅杆底端连接聚能焊接头13，聚能焊接头13垂直焊接在管道外壁上，第三聚能发生器11经信号传输电缆14连接第三能量转换器15及第三控制柜16。

阻垢抑菌器适用于各类管道、设备的阻垢、除垢、抑菌，主要原理是机械能波在传递过程中因共振传递和产生能量，水垢、水、金属换热面等物质分子在振动过程中获得能量，设备和管道中的液体在获取能量的同时产生振动和激烈的碰撞，使本身不稳定的含有各种无机盐的水分子产生无数的空化气泡（空化作用），形成水分子空化腔。这些气泡在迅速膨胀和突然闭合时，产生上千个大气压的局部冲击和时速高达400km/h的高速射流以及5000k以上的高能量，这些能量破坏了正负离子与酸根的结合，破坏了形成垢的条件，实现了阻垢的作用。

此外，在设备和管道中，机械能波在传递过程中产生的震荡波使水垢、液体、管道内壁产生共振，由于水垢、液体、管道内壁的震荡频率不同，管道中的水分子发生激烈碰撞，生强大的冲击力，冲击换热面上的垢层，使之松脆、剥离、脱落、粉碎,并随设备的排污一起排出，实现了除垢的作用。同时机械能波还能对细菌类细胞进行瞬间处理。在机械振动能快速通过水和空气达到水面时，水面像一面镜子把机械能弹回水中。所有单细胞随着弹回水中开始颤动，使细胞质与细胞膜脱离，细胞膜被破坏，细菌、藻类因此压破而死亡。因而可以有效抑制新的细菌、藻类生长。在1-3分钟内就可以对细菌、藻类细胞产生有效的抑制作用，阻止细菌、藻类的形成，实现了抑菌的作用。

本发明的工作原理

原油、水混合液从调节罐管道经进泵3提升至破乳反应罐2，在管道上安装了阻垢抑菌器1，原油、水混合液通过此破乳处理器发生破乳，破乳后自流进入沉降罐4，不需添加化学破乳剂，其机理：a机械能作用促使水粒子凝聚。当通过有悬浮水粒子的油水混合液介质时，造成悬浮水粒子与油介质一起振动。由于大小不同的水粒子具有不同的相对振动速度，水粒子将相互碰撞、粘合，使其体积和重量均增大，最后沉降分离；b机械能作用可使油水混合液中的石蜡、胶质、沥青质等天然乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油－水界面膜的机械强度，有利于水相沉降分离；c热作用可降低油－水界面膜强度和原油粘度。一方面，边界摩擦使油－水分界处温度升高，有利于界面膜的破裂，另一方面，油水混合液吸收部分机械能转化成热能，可降低油的粘度，有利于水粒子的油－水重力沉降分离。破乳后的油水混合液在沉降罐4中沉降分离，分离出好油聚集顶部进入排油管线至油罐5，污水进入多功能含油污水处理装置6，在阻垢抑菌器7的作用下使污水改变性质，大部分颗粒沉降去除，微小油珠上浮经过聚结材料增大至设备颈部排油仓内排出，处理后的水再次进入全自动免反洗高精度聚能式过滤器处理8，出水达标排至指定区域；该全自动高精度聚能式过滤器不需要反洗，在过滤情况下能使微米级的聚能滤芯不堵塞，出水达到设计要求、满足回注标准。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种物理式油水混合液分离装置，其特征在于，包括泵（3）、破乳反应罐（2）、沉降罐（4）、油罐（5）、含油污水处理装置（6）和聚能式过滤器（8），所述泵（1）入口为油水混合液进料口，泵出口经管道依次连接破乳反应罐（2）、沉降罐（4），沉降罐（4）上、下部分别设有出口，其中上部出口连接油罐（5），下部出口连接含油污水处理装置（6），含油污水处理装置（6）再连接聚能式过滤器（8），聚能式过滤器（8）侧面设有净水出口，下部设有放空口。

2.根据权利要求1所述的物理式油水混合液分离装置，其特征在于，破乳反应罐（2）包括水平支撑的罐体（21），罐体（21）顶部设有进料口（22），底部分别设有排污口（23）及出料口（24），在罐体（21）内沿罐体轴线安装破乳处理器（25），破乳处理器（25）前端伸出罐体（21）并通过信号传输电缆连接第一能量转换器（26）及第一控制柜（27）。

3.根据权利要求2所述的物理式油水混合液分离装置，其特征在于，所述破乳处理器（22）包括依次连接的第一聚能发生器（222）、第一变幅杆（223）、不锈钢圆管（224）及防震套（225），其中第一聚能发生器（222）位于破乳处理器前端并伸出罐体（21），再通过信号传输电缆（221）连接第一能量转换器（26），其余部件通过破乳处理器两端的连接法兰（226）支撑在罐体（21）中。

4.根据权利要求1或2所述的物理式油水混合液分离装置，其特征在于，所述聚能式过滤器（8）包括罐体（81）、聚能滤芯（82）、第二聚能发生器（83）、信号传输电缆（84）、第二能量转换器（85）、第二控制柜（86），其中罐体（81）两侧面分别设有进液口（87）和出液口（88），底部设有放空口（89），进液口（87）直接与罐体（81）内部连通；聚能滤芯（82）表面遍布微孔，中间具有空腔，该聚能滤芯（82）由罐体（81）顶部伸入罐体中，聚能滤芯（82）底部设有空腔出口，该出口经管道连接出液口（88）；聚能滤芯（82）顶端连接罐体（81）外的第二聚能发生器（83），第二聚能发生器（83）经信号传输电缆（84）连接第二能量转换器（85）及第二控制柜（86）。

5.根据权利要求1或2所述的物理式油水混合液分离装置，其特征在于，在管道上设有外置的阻垢抑菌器（1），所述阻垢抑菌器包括第三聚能发生器（11）、第三变幅杆（12）、聚能焊接头（13）、第三能量转换器（15）和第三控制柜（16）、）,其中第三聚能发生器（11）底端连接第三变幅杆（12），第三变幅杆底端连接聚能焊接头（13），聚能焊接头（13）垂直焊接在管道外壁上，第三聚能发生器（11）经信号传输电缆（14）连接第三能量转换器（15）及第三控制柜（16）。