CN105435489B - 带微通道的旋流加强型立式油水分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，涉及一种多重旋流的油水分离系统，包括电动机、入口段、分离器主体、深度分离段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加强段、预分离段、传动轴等。整套分离装置为立式结构，分离器主体包括预分离段、旋流加强段和深度分离段，电动机通过传动轴与旋流加强段相连，带动旋流加强段转动，预分离段顶部设置入口段，旋流加强段内设大量微通道，深度分离段底部设置油出口段和水出口段。本发明可以减小设备占地面积，增大处理量适应范围，能大幅度提高油水分离效率，同时有效避免已分离油水的二次混合现象，实现油与水的深度分离。

Description

带微通道的旋流加强型立式油水分离装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油水分离系统，特别是涉及一种多重旋流的油水分离装置，还涉及一种油水分离方法。
背景技术
随着石油的不断开采，国内大多数油田都逐渐进入高含水期，有的油井含水率高达99％，高含水率的出现直接导致现有集输系统无法有效生产，设备无法实现预期处理目标。
油水分离作为油气集输系统中的关键组成部分，实现高效的油水分离不仅有利于下游的管道输送和化工生产，而且有利于油田污水满足国家的环保要求。
因此，发明一种高效的油水分离装置对油田生产和环境保护都具有重要意义。
旋流分离器是一种适用于水为连续相的油水混合物的分离设备，它的基本原理是利用油水密度的不同，使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力，从而将油与水分开。由于离心设备可以达到非常高的转速，产生高达几百倍重力加速度的离心力，因此离心设备可以较为彻底地将油水分离开，并且只需很短的停留时间和较小的设备体积。
传统的旋流分离器普遍存在的问题是在分离过程中旋转角动量快速衰减，使油水赖以分离的离心力减小，导致油水分离不彻底；其次，由于油水分离不及时，在分离器的后半部会出现油水重新混合的情况，从而降低了旋流分离器的处理效率，减小了旋流分离器的处理量。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术的不足之处，设计并提供了一种带微通道的旋流加强型立式油水分离装置及方法，其采用的技术方案如下：
带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，包括电动机、入口段、分离器主体、深度分离段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加强段、预分离段、传动轴，整套分离装置为立式结构，分离器主体包括预分离段、旋流加强段和深度分离段，电动机通过传动轴与旋流加强段相连，带动旋流加强段转动，预分离段顶部设置入口段，旋流加强段内设大量微通道，深度分离段底部设置油出口段和水出口段。
带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，所述分离器主体为圆柱结构；所述入口段为一个或多个安装在预分离段顶部侧面的、切向进入预分离段的、截面形状为圆形或矩形的空心柱体，当量直径为分离器主体当量直径的0.1-0.4倍，当入口为两个或两个以上时应沿周向均匀分布，同时与预分离段流体方向倾斜某一角度α＝1°-10°，使流体进入预分离段后有一定轴向分速度；所述电动机转动方向与油水混合流从入口进入后的旋流方向一致；所述旋流加强段直径为分离器主体直径的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道构成，每个微通道为截面是圆形或矩形的狭长通道，每个微通道之间互不相通；所述集油堰板位于旋流加强段正下方，形状为空心圆台，上端直径等于旋流加强段直径，用来将油水分隔开来；所述油出口段与集油堰板下端连通；所述水出口段安装在旋流段底部侧面、切向流出旋流段、截面形状为圆形或矩形，当量直径为旋流段当量直径的0.1-0.4倍，当数量为两个或两个以上时应沿周向均匀分布。
利用带微通道的旋流加强型立式油水分离装置进行油水分离时，可以减小设备占地面积，增大处理量适应范围，能大幅度提高油水分离效率，同时有效避免已分离油水的二次混合现象，实现油与水的深度分离。
附图说明
图1：本发明带微通道的旋流加强型立式油水分离装置的整体结构图；
图2：本发明旋流加强段微通道局部示意图；
图3：本发明旋流段入口俯视图。
符号说明：
1.电动机、2.入口段、3.分离器主体、4.深度分离段、5.集油堰板、6.油出口段、7.水出口段、8.旋流加强段、9.预分离段、10.传动轴。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明提供的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，包括电动机1、入口段2、分离器主体3、深度分离段4、集油堰板5、油出口段6、水出口段7、旋流加强段8、预分离段9、传动轴10，整套装置为立式结构。
分离器主体3包括预分离段9、旋流加强段8和深度分离段4，电动机1通过传动轴8与旋流加强段7相连，带动旋流加强段7转动，预分离段9顶部设置入口段2，旋流加强段8内设大量微通道，深度分离段4底部设置油出口段6和水出口段7。
如图1-3所示，本发明提供的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，所述分离器主体3为圆柱结构；所述入口段2为一个或多个安装在预分离段9顶部侧面的、切向进入预分离段9的、截面形状为圆形或矩形的空心柱体，当量直径为分离器主体3当量直径的0.1-0.4倍，当入口为多个时应沿周向均匀分布，同时与预分离段9流体方向倾斜某一角度α＝1°-10°，使流体进入预分离段9后有一定轴向分速度；所述电动机1转动方向与油水混合流从入口进入后的旋流方向一致；所述旋流加强段8直径为分离器主体3直径的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道构成，每个微通道为截面是圆形或矩形(如图2中A、B所示)的狭长通道，每个微通道之间互不相通；所述集油堰板5位于旋流加强段8正下方，形状为空心圆台，上端直径等于旋流加强段8直径，用来将油水分隔开来；所述油出口段6与集油堰板5下端连通；所述水出口段7安装在旋流段底部侧面、切向流出旋流段、截面形状为圆形或矩形，当量直径为旋流段当量直径的0.1-0.4倍，当数量为多个时应沿周向均匀分布。
利用本发明提供的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置进行油水分离时，首先开启电动机1，通过传动轴10带动旋流加强段7高速旋转，当油水混合流以较高速度从入口段2进入预分离段9后，由于切向速度的作用会使油与水产生不同的离心力，油相在内层，水相在外层，紧贴分离器主体3内壁，实现油与水的初步分离，分离出的水流经旋流加强段8外部的通道，并从水出口段7流出，含有少量水的油相进入旋流加强段8进行深度分离，当含有少量水的油相进入微通道后，在高速旋转的作用下，水滴发生碰撞、聚结，小水滴并聚成为较大的水珠，并在深度分离段4被甩向集油堰板5外侧，此时含水很少的油相由于受到较小的离心力，会流向集油堰板5内侧并经油出口段6流出，从而实现油与水的深度分离。
利用本发明的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置进行油水分离时，可以减小设备占地面积，增大处理量适应范围，能大幅度提高油水分离效率，同时有效避免已分离油水的二次混合现象，实现油与水的深度分离。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：装置整体为立式结构，包括：电动机(1)、入口段(2)、分离器主体(3)、深度分离段(4)、集油堰板(5)、油出口段(6)、水出口段(7)、旋流加强段(8)、预分离段(9)、传动轴(10)；
分离器主体(3)包括：预分离段(9)、旋流加强段(8)和深度分离段(4)，电动机(1)通过传动轴(10)与旋流加强段(8)相连，带动旋流加强段(8)转动，预分离段(9)顶部设置入口段(2)，旋流加强段(8)内设多个微通道，深度分离段(4)底部设置油出口段(6)和水出口段(7)；
所述分离器主体(3)为圆柱结构；所述入口段(2)为一个或多个安装在预分离段(9)顶部侧面的、切向进入预分离段(9)的、截面形状为圆形或矩形的空心柱体，当量直径为分离器主体(3)当量直径的0.1-0.4倍，当入口段为多个时沿周向均匀分布，同时与预分离段(9)流体方向倾斜某一角度α，使流体进入预分离段(9)后有一定轴向分速度；
所述旋流加强段(8)直径为分离器主体(3)直径的0.5-0.9倍，由多个平行的微通道构成，每个微通道为截面是圆形或矩形的狭长通道，每个微通道之间互不相通。
2.根据权利要求1所述的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：α＝1°-10°。
3.根据权利要求1所述的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：所述电动机(1)转动方向与油水混合流从入口段进入后的旋流方向一致。
4.根据权利要求1所述的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：所述集油堰板(5)位于旋流加强段(8)正下方，形状为空心圆台，上端直径等于旋流加强段(8)直径，将油水分隔开来。
5.根据权利要求1所述的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：所述油出口段(6)与集油堰板(5)下端连通。
6.根据权利要求1所述的带微通道的旋流加强型立式油水分离装置，其特征在于：所述水出口段(7)安装在旋流段底部侧面，分离出的水切向流出旋流段，水出口段(7)的截面形状为圆形或矩形，当量直径为旋流段当量直径的0.1-0.4倍，当水出口段(7)数量为多个时沿周向均匀分布。
7.基于权利要求1-6任一项所述装置的油水分离方法，其特征在于：
首先开启电动机(1)，通过传动轴(10)带动旋流加强段(8)高速旋转；
当油水混合流以较高速度从入口段(2)进入预分离段(9)后，由于切向速度的作用会使油与水产生不同的离心力，油相在内层，水相在外层，紧贴分离器主体(3)内壁，实现油与水的初步分离；
分离出的水流经旋流加强段(8)外部的通道，并从水出口段(7)流出，含有少量水的油相进入旋流加强段(8)进行深度分离；
当含有少量水的油相进入微通道后，在高速旋转的作用下，水滴发生碰撞、聚结，小水滴并聚成为较大的水珠，并在深度分离段(4)被甩向集油堰板(5)外侧，此时含水很少的油相由于受到较小的离心力，会流向集油堰板(5)内侧并经油出口段(6)流出，从而实现油与水的深度分离。
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