CN103877751A - 一种油水分离系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了油水分离系统，具有油水分离部和水处理部，其中油水分离部将油水混合物分离成油和中间水，中间水进入水处理部进一步分离成重杂和水，油水分离部的粗分旋流器将油水混合物分离成轻项和重项两个支路，轻项的分离出的重产品引向重项支路富集，即对于轻项，提高分选效率；对于重项，提高分选精度，对于轻项来说，尽管牺牲了分选精度，使一部分油从第一旋流器底流中跑出，但整个轻项在分选过程中只使用了第一旋流器这一级旋流器，没有其他的旋流器进行再选和回选，这样轻项的分选非常简单，容易控制；而对于重项，第二、第三旋流器组成的闭路回选的可调性可以克服轻项的跑油缺陷，将所有的分选误差都在闭路回选中解决掉。

Description

一种油水分离系统

技术领域

本申请涉及一种油水分离系统，具体涉及一种利用重力分选装置进行油水分离的系统。

背景技术

旋流器是油水分离中的常规设备，其具有能耗小、易操作的优点。目前典型的旋流器油水分离主要有两种，一种是旋流器将油水作为轻项从溢流口排出，重杂从底流排出，轻项进一步进行油水分离。这种分离的缺点为，在实际的分选中，因为担心油从底流跑出，因此降低了重杂的排出精度，使一部分的重杂没有充分的离心而进入了溢流口，而重杂对于油水分离精密设备损伤非常大，而且这类设备在第一阶段就要精确分离出某一项，严重影响了入选量，使整个的分选流程的分选负荷不均匀的设置。还有一种是用旋流器粗分水油两项，然后轻重两项在两个支路里各自细分，这种分选使整体分选流程更加平整，但这种分选的缺点是流程特别长，旋流器本身是一种可调性差的分选设备，流程越长整体的分选可靠性越差，因此亟待一套流程简单高效的分选系统。

另外，油水分离对环境的影响是不容忽视的，中间水和重杂的处理是一项难题，这主要涉及从水中分离重杂的能力，现有技术中重杂与水分离要么精度差，要么需要停机清理，无法实现在线不停机的连续生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油水分离系统，来解决前述的现有技术中油水分离的缺陷。

本发明是通过如下方法实现的：油水分离系统具有油水分离部和水处理部，其中油水分离部将油水混合物分离成油和中间水，中间水进入水处理部进一步分离成重杂和水，其特征在于，油水分离部使用粗分旋流器将油水混合物分离成轻项和重项两个支路，轻项的分离出的重产品引向重项支路富集，并且水处理部连续处理中间水。

更优选为，油水分离部主要包括粗分旋流器和第一、二、三旋流器，粗分旋流器将油水混合物进行粗分，原液中70%-75%的油进入溢流并进入第一旋流器，底流引入第二旋流器，粗分旋流器的入口与第三旋流器的底流分出的第二回路的相连，对于粗分旋流器分出的溢流和底流两个大的支路，即轻项和重项两个支路，对于轻项，提高分选效率；对于重项，提高分选精度。

更优选为，所述的提高分选效率具体为第一旋流器设计为保证溢流口油的纯度，绝大部分的水和一部分的油进入底流，在第一旋流器入口处设有充气设备，第一旋流器的溢流进入三相重力分离机，三相重力分离机利用气体、油、水三者间的重力和密度不同而出现分层，对三相进行分离，充气设备充入的气体在三相重力分离机中将油从水相中向上浮起之后从排气口排出。

更优选为，所述的提高分选精度为第二旋流器是基于溢流口油的纯度设计的旋流器，粗分旋流器和第一旋流器的底流进入第二旋流器，经分离，第二旋流器溢流为高纯度油进入三相重力分离机，底流为一小部分油和绝大部分的水、重杂，底流进入第三旋流器；第三旋流器底流中不出现油，第三旋流器的溢流充许出现较多的水与油混合并返回到第二旋流器的入口端，在第三旋流器的溢流口和底流口均设探测设备，两个探测设备与检测器相连，第三旋流器的溢流口和底流口还设有第一控制阀和第二控制阀，底流还有第一回路将水引向第三旋流器的入口，还具有第二回路将水引向粗分旋流器的入口。

更优选为，水处理部包括三槽除杂器，其由第一至三槽组成，三相重力分离机的水相与第三旋流器的底流混合通过一级槽入口进入三槽除杂器的一级槽，一级槽入口的出口垂直向下，出口端有分流盘，分流盘为水平设置的带有放射状曲线沟槽的圆盘，水流在分流盘的引导下被曲线沟槽的缓速后进入一级槽，一级槽为沉降槽，在一级槽底部排杂时，一级槽水位下降并将重杂冲出排杂口；一级槽与二级槽之间由单向泵连接，单向泵从一级槽出口向二级槽入口泵送澄清液，二级槽的二级槽入口与二级槽出口之间倾斜设置有筛结构，二级槽与三级槽之间为一个双向泵结构，双向泵结构将过滤后的水通过二级槽出口泵向三级槽入口，二级槽还具有排杂口。

更优选为，二级槽出口附近设有叶轮，二级槽出口反向排水时叶轮将水上扬反向冲刷筛面。

有益效果：

1）本申请提出一个重要分选原则，即对于轻项，提高分选效率；对于重项，提高分选精度，并依据该原则进行了相关布置。对于轻项来说，尽管牺牲了分选精度，使一部分油从第一旋流器底流中跑出，但整个轻项在分选过程中只使用了第一旋流器这一级旋流器，没有其他的旋流器进行再选和回选，这样轻项的分选非常简单，容易控制；而对于重项，第二、第三旋流器组成的闭路回选的可调性可以克服轻项的跑油缺陷，将所有的分选误差都在闭路回选中解决掉，操作人员仅需对闭路回选部分的任一级别旋流器个数简单调整即可，大大降低了旋流器的布置难度；

2）本申请中闭路回选中，第三旋流器的溢流口和底流均设有探测设备，通过检测器的控制，可以精确的控制底流的排放，实现分选作业的动态调整；

3）本申请解决了对于连续油水分离作业中中间水的处理难题，发明人提出的三槽除杂器利用对筛面堵塞情况的判断，反向冲刷筛面，实现了在线清理筛面，为油水分离部提供了有力的保障。

附图说明

图1为油水分离系统的示意图；

图中：1、粗分旋流器；2、充分设备；3、第一旋流器；4、三相重力分离机；5、第二旋流器；6、第三旋流器；7、检测器；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、第三控制阀；11、三槽除杂器；12、一级槽入口；13、一级槽出口；14、单向泵；15、二级槽入口；16、二级槽出口；17、双向泵结构；18、三级槽入口；19、过滤筛；20、排杂口。

具体实施方式

下面结合附图做进一步的说明：

本实施例中的油水分离部主要由粗分旋流器1和第一至三旋流器组成，粗分旋流器1将油水混合原液进行粗分，由于溢流后续还有旋流分离的工序，所以粗分旋流器的溢流并不是油越纯越佳，考虑到溢流的流动性和可分离性，优选为原液中70%-75%的油进入溢流项并进入第一旋流器3，其余的油、水及大部分重杂进入底流引入第二旋流器5，如果仅片面的追求粗分旋流器1溢流的纯度，该油因为太稠而无法再旋流分离，而且整个分离系统的入选量大大降低，因此本申请中的分离理念认为，在最初一级的旋流分离中，不应该直接分离出油或重杂，而是粗分油水混合物，将细分的任务放在后续处理。粗分旋流器1的入口压力和流量由整个油水分离部的末端即第三旋流器的底流分出的第二回路的水控制，第三旋流器在后文有描述，如果粗分旋流器1入选压力较低，则通过补水来提高压力从而增加进入溢流的油量。对于粗分旋流器1分出的溢流和底流两个大的支路，即轻项和重项，本申请提出一个重要分选原则，即对于轻项，提高分选效率；对于重项，提高分选精度。并依据该原则进行如下设备布置。

第一旋流器3设计为保证溢流口油的纯度，这样绝大部分的水和一部分的油进入底流，在第一旋流器3入口处优选设有充气设备2，在分选的实际操作中发现，气体在旋流器内向溢流口涡流捕捉端靠近时，对油滴有很强的推动作用，能够帮助收集油滴。第一旋流器为了保证分离的效率，某种程度上牺牲了分选的精度，存在一定程度的跑油，但对于粗分旋流器1分离出来的溢流项即轻项来说，只需要一次分选就可以保证油的纯度，其含有少量的水，几乎不含重杂，这对后续的三相重力分离机4及其它精密分选设备是一种很好的保护，也就是说只进行了第一旋流器3这一级的旋流分流就达到了高的分选标准，中间没有回路重选，没有多级布置的精选旋流器，这大大缩短了分选流程，提高了分选效率。三相重力分离机4为现有技术，利用气体、油、水三者间的重力和密度不同而出现分层，对三相进行分离，充气设备2充入的气体在三相重力分离机中将油从水相中向上浮起之后从排气口排出。

第二旋流器5也是基于溢流口油的纯度设计的旋流器，粗分旋流器1和第一旋流器3的底流进入第二旋流器5，经分离，第二旋流器5溢流为高纯度油进入三相重力分离机4，底流为一小部分油和绝大部分的水、重杂，底流进入第三旋流器6。第三旋流器6设计为保证底流中不出现油，为此，尽量放宽第三旋流器6的溢流的要求，第三旋流器6的溢流可以出现较多的水并返回到第二旋流器5的入口端，由于第三旋流器6的底流是要直接进入水处理阶段的三槽除杂器的，因此对于第三旋流器6的底流要更严格的要求，在第三旋流器6的溢流口和底流口均设探测设备，两个探测设备与检测器7相连，第三旋流器6的溢流口和底流口还设有第一控制阀8和第二控制阀9，底流还有第一回路将水引向第三旋流器6的入口，还具有第二回路将水引向粗分旋流器1的入口。

当第三旋流器6的底流被探测设备检测出有油跑出时，第二控制阀9对底流限流，将水逼向溢流口，同时第一回路的第三控制阀10打开，向第三旋流器6的入口补水，同时也是增压的过程，第三旋流器6中的油更充分地向溢流口运动。如果第三旋流器6的溢流口出现太多的水时，说明底流中不存在跑油的问题，反而是溢流中水太多加大了第二旋流器5的工作压力，整体的分选能力下降，这时第一控制阀8限流，将水逼出底流口，保证溢流中油与水的比例可控。检测器7和探测设备本身是现有技术，在此不再赘述；需要强调的是，对于油水分离领域来说，待分混合流的成分比例是稳定的，因此对于检测器7来说，也可以人工抽样来检测，这并不会付出更大额度的人工。

粗分旋流器1和第一旋流器的3的底流经过第二第三旋流器组成的闭路回选结构高精度的分离了油和水，而且引入检测器7，更保证了油水分离的可靠性。总体来看油水分离部分，对于粗分旋流器1的溢流采用高效率的油水分离，而将粗分旋流器1底流与第一旋流器的底流混合一起送入第二和第三旋流器组成的旋流器闭路回选结构，通过跨支路的分选，形成注重效率和注重分离精度双重原则的分选。在实际的油水分离中，我们重点关注的是有价值的油的产能，油产量对于油井来说是基本不变的，为此我们减少对轻项支路的复杂的布置，将所有的分选误差都集中在重项支路上，可以根据实际的需要增加或减少旋流器闭路回选的组数，也可以根据产能调整第二、三旋流器各自的个数，对于整个生产的关注点只是集中在重项支路上，而且该支路还引入了自动控制的检测器7，进一步降低了控制的难度，对于第二第三旋流器组成的闭合回路，只是对第二旋流器的溢流口和第三旋流器的底流重点关注，对于第三旋流器的溢流只是一般性的关注，其仅是为底流排放的辅助检测。闭合回路并没有采用三级或三级以上的旋流器组成回路再选系统，这是因为正如前面所述，旋流器是一种可调性差的分选设备，旋流器层级太多会影响最后几级的分选精度，有时需要使用泵类来保证入选压力。所以本申请只采用两级的旋流器组成的闭路回选，并且配有检测器7，还可以对任意一级的旋流器的数量进行调整，从而适用不同含水量的油水混合物的分选。

由于油水分离部的连续生产导致一个重要的技术问题，即产生了大量的含重杂的中间水，根据我国矿业排水的标准，这类水不可以直接排放，因此需要一个能够连续生产、处理能力大的水处理系统对油水分离部进行支持，否则整个的油水分离系统就无法正常的运行。为此，发明人提出一个三槽除杂器11，有效的解决了该技术问题。

三槽除杂器11由第一至三槽组成，三相重力分离机4的水相与第三旋流器的底流混合通过一级槽入口12一同进入三槽除杂器11的一级槽，一级槽入口12的出口垂直向下，出口端有水流减速装置，水流减速装置优选为分流盘，分流盘为水平设置的带有放射状曲线沟槽的圆盘，水流在分流盘的引导下，通过曲线沟槽的缓速再进入一级槽。一级槽为沉降槽，重杂尽可能的沉淀在一级槽的底部，优选为一级槽有较高的深度，在一级槽底部排杂时，一级槽水位下降并将重杂冲出排杂口。一级槽与二级槽之间由单向泵14连接，单向泵14从一级槽出口13向二级槽入口15泵送澄清液，需要注意的是，一级槽出口13应远离一级槽入口12，防止水流短路越过一级槽直接进入二级槽，从而使一级槽失效。二级槽的二级槽入口15与二级槽出口16之间倾斜设置有筛结构，筛结构用于除去易悬浮的小颗粒，但筛结构有一个缺点就是需要定期清理，分选小颗粒的筛面不同于其他的筛面，小颗粒非常容易堵死在筛孔中而不是沿筛面下滑排出，现有技术中如果筛眼被堵到一定程度，就必需停机清理或者换筛面，这无法适应前述的油水分离部分，当然在现有技术中也有不对小颗粒进行处理而直接排放的，仅是对大颗粒或者相类似的易回收部分进行回收，但这对厂区周边环境造成巨大的压力。

为了解决该技术问题，本实施例中二级槽与三级槽之间为一个双向泵结构17，在水处理时，双向泵结构17将过滤后的水通过二级槽出口16泵向三级槽入口18，当筛面发生堵死时，筛面由于水压的作用变形量会增大，筛面两侧的水位差也会变大，本领域技术人员可知晓的是，可以利用包含但不限于变形量和水位差值来判断筛面是否堵死，当检测机构发现筛面堵死时，双向泵结构反向泵水，将三级槽的水反向供入二级槽，通过对筛面反向清洗的作用排出堵死在筛面的小颗粒，小颗粒下滑并随水流一起从二级槽的排杂口20排出，优选的是在二级槽出口16处设有叶轮，二级槽出口16反向排水时叶轮将水上扬冲刷筛面。在排杂阶段，单向泵14的工作并不停止，二级槽入口15喷出的水与二级槽出口16喷出的水形成复合流，复合流扰动较强，更好的排出小颗粒。因此，不管是水处理还是排杂阶段，整个三槽除杂器一直在运转，对于油水分离阶段的中间水不间断的处理，解决的了需要停机清杂或换筛面的技术难题。 

尽管参照实施例对所公开涉及的油水分离系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种油水分离系统，具有油水分离部和水处理部，其中油水分离部将油水混合物分离成油和中间水，中间水进入水处理部进一步分离成重杂和水，其特征在于，油水分离部使用粗分旋流器（1）将油水混合物分离成轻项和重项两个支路，轻项的分离出的重产品引向重项支路富集，并且水处理部连续处理中间水。

2.根据权利要求1所述的油水分离系统，油水分离部主要包括粗分旋流器（1）和第一、二、三旋流器，粗分旋流器将油水混合物进行粗分，原液中70%-75%的油进入溢流并进入第一旋流器（3），底流引入第二旋流器（5），粗分旋流器的入口与第三旋流器（6）的底流分出的第二回路的相连，对于粗分旋流器（1）分出的溢流和底流两个大的支路，即轻项和重项两个支路，对于轻项，提高分选效率；对于重项，提高分选精度。

3.根据权利要求1所述的油水分离系统，所述的提高分选效率具体为第一旋流器（3）设计为保证溢流口油的纯度，绝大部分的水和一部分的油进入底流，在第一旋流器入口处设有充气设备（2），第一旋流器（3）的溢流进入三相重力分离机（4），三相重力分离机利用气体、油、水三者间的重力和密度不同而出现分层，对三相进行分离，充气设备（2）充入的气体在三相重力分离机中将油从水相中向上浮起之后从排气口排出。

4.根据权利要求1所述的油水分离系统，所述的提高分选精度为第二旋流器（5）是基于溢流口油的纯度设计的旋流器，粗分旋流器（1）和第一旋流器（3）的底流进入第二旋流器（5），经分离，第二旋流器溢流为高纯度油进入三相重力分离机（4），底流为一小部分油和绝大部分的水、重杂，底流进入第三旋流器（6）；第三旋流器（6）底流中不出现油，第三旋流器的溢流充许出现较多的水与油混合并返回到第二旋流器（5）的入口端，在第三旋流器的溢流口和底流口均设探测设备，两个探测设备与检测器（7）相连，第三旋流器的溢流口和底流口还设有第一控制阀（8）和第二控制阀（9），底流还有第一回路将水引向第三旋流器的入口，还具有第二回路将水引向粗分旋流器（1）的入口。

5.根据权利要求1所述的油水分离系统，水处理部包括三槽除杂器（11），其由第一至三槽组成，三相重力分离机（4）的水相与第三旋流器的底流混合通过一级槽入口（12）进入三槽除杂器（11）的一级槽，一级槽入口（12）的出口垂直向下，出口端有分流盘，分流盘为水平设置的带有放射状曲线沟槽的圆盘，水流在分流盘的引导下被曲线沟槽的缓速后进入一级槽，一级槽为沉降槽，在一级槽底部排杂时，一级槽水位下降并将重杂冲出排杂口；一级槽与二级槽之间由单向泵（14）连接，单向泵（14）从一级槽出口（13）向二级槽入口（15）泵送澄清液，二级槽的二级槽入口（15）与二级槽出口（16）之间倾斜设置有筛结构，二级槽与三级槽之间为一个双向泵结构（17），双向泵结构（17）将过滤后的水通过二级槽出口（16）泵向三级槽入口（18），二级槽还具有排杂口（20）。

6. 根据权利要求5所述的油水分离系统，二级槽出口（16）附近设有叶轮，二级槽出口（16）反向排水时叶轮将水上扬反向冲刷筛面。

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