CN105797434B - 一种分脱收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分脱收集装置,包括旋流分离器、原液槽、集液槽,旋流分离器包括分离锥、尾管,尾管上端开口与分离锥下端开口连通,分离锥上端开口被一锥顶圆板封住,分离锥上设有切向进液管,集液槽处在尾管下方,还包括一原液抽取泵,原液抽取泵上设有进原液管、出原液管,进原液管的进口端伸入原液槽中,出原液管的出口端与切向进液管连通,旋流分离器内设有芯管,芯管上端通过集油管路连接至一集油罐,芯管上设有若干管进油孔。本发明的有益效果是:可实现油水的高效分离,且无需借助额外化学剂,设备也能重复利用,总体成本较低;处理过程十分连续,不需要暂停和切换工位,工作效率高;连续分离且自动收集油,处理效果好。

Description

一种分脱收集装置
技术领域
本发明属于油水分离处理技术领域,尤其涉及一种分脱收集装置。
背景技术
在工业生产、石油开采、环境保护等领域中,经常会需要对大量含油水进行分离和后处理。目前,国内外对含油水分离处理方法主要有以下三类:化学处理法、物理处理法和生化处理法。其中物理处理法无需额外的添加物质,且设备可以反复使用,总体成本较低,是使用较多的方法。而对于大批量的含油水处理,也会较多地采用离心分离法。不过,目前在对含油水进行处理时,在分离效率、分离成本、分离效果的综合考量上,仍有所不足。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足,提供了一种结构合理,具有良好的处理能力,能对大量含油水进行较快速有效的分离,整体成本较低且处理效果好的分脱收集装置。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种分脱收集装置,包括旋流分离器、原液槽、集液槽,所述旋流分离器包括分离锥、与分离锥同轴相连且竖直的尾管,分离锥上、下端均开口,尾管上、下端均开口,分离锥上端开口大于分离锥下端开口,尾管上端开口与分离锥下端开口连通,分离锥上端开口被一锥顶圆板封住,分离锥上设有与分离锥内部连通的主切向进液管、副切向进液管,集液槽处在尾管下方,还包括一原液抽取泵,原液抽取泵上设有进原液管、出原液管,进原液管的进口端伸入原液槽中,出原液管的出口端与主切向进液管连通,出原液管与主切向进液管之间设有进液通断阀,旋流分离器内设有与尾管同轴的芯管,芯管上端穿过锥顶圆板且伸出旋流分离器外,芯管上端通过集油管路连接至一集油罐,芯管上设有若干与芯管内部连通的管进油孔,还包括一循环泵,循环泵上设有进循环液管、出循环液管,进循环液管的进口端伸入集液槽中,出循环液管的出口端与副切向进液管连通,出循环液管上设有循环液通断阀。
作为优选,所述分离锥内设有上、下端均开口的助旋筒,所述助旋筒与分离锥同轴,助旋筒上端与锥顶圆板之间密封连接,助旋筒高度大于分离锥高度的三分之二。
作为优选,所述助旋筒的筒侧壁顶部设有若干回流孔。
作为优选,所述主切向进液管轴线与分离锥的一个切向平行。
作为优选,所述芯管内设有可相对芯管内上下滑动的自调节管,自调节管上、下端均开口,自调节管外侧壁与芯管内侧壁之间滑动密封配合,自调节管下端伸出芯管外,自调节管下端设有封住自调节管下端开口的管下封板,管下封板上设有浮体,浮体上设有浮基座,尾管中设有与尾管连接的导向竖杆,导向竖杆横截面呈矩形,导向竖杆与浮基座滑动连接,自调节管侧壁上设有若干与自调节管内部连通的管通油孔,管通油孔与管进油孔一一对应,在对应的管通油孔与管进油孔中:管通油孔孔径与管进油孔孔径相同,管通油孔轴线与管进油孔轴线重合。
作为优选,所述导向竖杆通过架体与尾管连接,所述架体包括至少一根横连接杆,横连接杆一端与尾管内侧壁固定,导向竖杆下端与横连接杆连接。
作为优选,所述集油管路包括集油主管、过渡接管,集油主管一端与集油罐连通,集油主管另一端与过渡接管一端连通,过渡接管另一端与芯管上端连通。
作为优选,所述集油主管上设有集油泵、集油单向阀,集油泵的抽液方向为由芯管至集油泵,集油泵的排液方向为由集油泵至集油罐,集油单向阀的可通过方向为由集油泵至集油罐。
作为优选,所述芯管外套设有与芯管转动连接的配重套管,配重套管与芯管同轴,配重套管的转动中心为配重套管轴线,配重套管外侧壁上设有导流叶轮,导流叶轮的导流方向为由分离锥至尾管方向,导流叶轮包括若干导流叶片,配重套管上设有若干外通油孔,外通油孔与管进油孔一一对应,在对应的外通油孔与管进油孔中:外通油孔孔径与管进油孔孔径相同,外通油孔轴线与管进油孔轴线重合。
作为优选,所述芯管外壁上设有与芯管同轴的外环槽,配重套管外侧壁上设有与外环槽形状对应的转环,转环与配重套管固定,转环处在外环槽中,转环可在外环槽内转动,转环的转动中心为转环轴线,转环与外环槽槽内壁之间滑动配合。
本发明的有益效果是:可实现油水的高效分离,操作简单,且无需借助额外化学剂,设备也能重复利用,总体成本较低;处理过程十分连续,不需要暂停和切换工位,工作效率高;连续分离且自动收集油,处理效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是图1中A处的放大图;
图3是图1中B处的放大图;
图4是图1中C处的放大图。
图中:原液槽1、原液抽取泵11、进原液管12、出原液管13、进液通断阀131、集液槽2、分离锥3、锥顶圆板31、主切向进液管32、助旋筒33、回流孔331、尾管4、横连接杆41、开闭门42、芯管5、集油罐51、管进油孔52、自调节管53、管下封板531、浮体532、浮基座533、导向竖杆534、管通油孔535、集油主管54、过渡接管55、集油泵56、集油单向阀57、循环泵61、进循环液管62、出循环液管63、循环液通断阀64、副切向进液管65、配重套管7、导流叶片71、外通油孔72、转环73。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1至图4所示的实施例中,一种分脱收集装置,包括旋流分离器、原液槽1、集液槽2,所述旋流分离器包括外形呈圆台状的分离锥3、与分离锥同轴相连且竖直的尾管4,分离锥上、下端均开口,尾管上、下端均开口,分离锥上端开口大于分离锥下端开口,尾管上端开口与分离锥下端开口连通,分离锥上端开口被一锥顶圆板31封住,分离锥上设有与分离锥内部连通的主切向进液管32、副切向进液管65,集液槽处在尾管下方,还包括一原液抽取泵11,原液抽取泵上设有与原液抽取泵进口连通的进原液管12、与原液抽取泵出口连通的出原液管13,进原液管的进口端伸入原液槽中,出原液管的出口端与主切向进液管连通,出原液管的进口端与原液抽取泵出口连通,出原液管与主切向进液管之间设有进液通断阀131,旋流分离器内设有与尾管同轴的芯管5,芯管上端穿过锥顶圆板且伸出旋流分离器外,芯管上端通过集油管路连接至一集油罐51,芯管上设有若干与芯管内部连通的管进油孔52,还包括一循环泵61,循环泵上设有与循环泵进口连通的进循环液管62、与循环泵出口连通的出循环液管63,进循环液管的进口端伸入集液槽中,出循环液管的出口端与副切向进液管65连通,出循环液管上设有循环液通断阀64。所述主切向进液管轴线与分离锥的一个切向平行。
含油水被储置在原液槽中,原液抽取泵从原液槽中抽取(原液抽取泵工作时进液通断阀启通、循环液通断阀关闭)原液(含油水),含油水经进原液管、原液抽取泵、出原液管达到主切向进液管,并从主切向进液管以切向(或近似切向)送入分离锥内,由于分离锥上大下小,又由于重力的作用,含油水在分离锥内开始螺旋流动,整体趋势为螺旋向下流动。由于油水之间具有密度差,含油水高速旋流时,水会相对贴着分离锥内壁,而油珠(油)会相对移向中心(靠近分离锥轴线)。而随着流体的整体向下螺旋移动、截面不断缩小,油继续移向中心汇成油芯(芯管处在油芯内),油芯外层则为“水壁”(大量水少量油)。流体随后进入到收口部分(尾管),而流体会对上段产生回压,使低压油芯向上溢流,从管进油孔进入到芯管内部,并通过集油管路进入集油罐内进行收集,至于外层“水壁”,则向下经尾管下端开口排到集液槽中,从而可实现油水的高效分离,且无需借助额外化学剂,设备也能重复利用,处理过程十分连续,总体成本较低。而为了提升分离效果,往往不会只进行一次分离,循环泵可以从集液槽中抽取处理过的含油水,使其经进循环液管、循环泵、出循环液管达到副切向进液管(循环泵工作时循环液通断阀启通、进液通断阀关闭),并再次从副切向进液管送入分离锥内(后续分离原理与之前所述的分离原理相同,只是进液位置由主切向进液管变成了副切向进液管),从而可以实现多次循环分离处理,保障油水分离效果,进一步降低水中的含油比例。
所述分离锥内设有上、下端均开口的助旋筒33,所述助旋筒与分离锥同轴,助旋筒上端与锥顶圆板之间密封连接,助旋筒高度大于分离锥高度的三分之二。所述助旋筒的筒侧壁顶部设有若干回流孔331。助旋筒的存在,相当于构成了一段环形通道(助旋筒与分离锥之间),有助于旋流的形成,也可以抑制上升流(如前所述,由于回压所形成油芯和一部分贴着油芯的“水壁”)向外溢散所形成的大量干扰流,可提升处理过程的稳定性。但是,上升流向外扩散所形成的局部涡流和扰流依然存在,而回流孔的设置,能够让上升流上升到顶后,一部分从回流孔流出,对进液形成抵抗回压,从整体上控制进液的平衡,也进一步提升了分离锥内流体流动的规律性和稳定性,可有效提升整体的油水分离效果。
所述芯管内设有可相对芯管内上下滑动的自调节管53,自调节管上、下端均开口,自调节管外侧壁与芯管内侧壁之间滑动密封配合,自调节管下端伸出芯管外,自调节管下端设有封住自调节管下端开口的管下封板531,管下封板上设有浮体532,浮体上设有浮基座533,尾管中设有与尾管连接的导向竖杆534,导向竖杆横截面呈矩形,导向竖杆与浮基座滑动连接,浮基座的可滑动方向为上下方向,自调节管侧壁上设有若干与自调节管内部连通的管通油孔535,管通油孔与管进油孔一一对应,在对应的管通油孔与管进油孔中:管通油孔孔径与管进油孔孔径相同,管通油孔轴线与管进油孔轴线重合。所述导向竖杆通过架体与尾管连接,所述架体包括至少一根横连接杆41,横连接杆一端与尾管内侧壁固定,导向竖杆下端与横连接杆连接。尾管内设有若干与尾管固定的摩擦块,摩擦块接触自调节管外侧壁,在初时,由于流体含油量较大,此时浮体一部分接触水,其余一部分接触油,此时浮体所受的浮力还不足以超过重力(自调节管、整个浮体结构等的重力)和摩擦力(主要是摩擦块与自调节管之间的摩擦力,其余小部分为自调节管与芯管之间的摩擦力等)之和,所以自调节管不会上下滑动,所以过油总口径(管通油孔或者说管进油孔的孔径,也即油进入自调节管的总口径)不变,正常出油。而当流体含油量降低时(或者说本来含油量就不高时),油芯会变得很细、油芯长度也会减少(油芯下段部分被水替代),“水壁”会变得很厚,由于此时水过分靠近管进油孔,若自调节管的进油速度较快,容易导致水进入芯管(自调节管),影响收集到的油的含油比。而在本方案中,当流体含油量降低到一定程度后,由于油芯变短,所以浮体接触水的部分变多,接触油的部分变少,浮体受到的浮力增大,在某一时刻,浮力超过了重力(自调节管、整个浮体结构等的重力)和摩擦力(主要是摩擦块与自调节管之间的摩擦力,其余小部分为自调节管与芯管之间的摩擦力等)之和,浮体开始带动自调节管上移,从而管通油孔和管进油孔开始错位,过油总口径变小,如此一来,可以降低自调节管内的进油速度,从而可以保障依然只有油进入自调节管,避免此时因进液速度太快而导致的一部分水进入自调节管。相应的,流体含油量越低,浮体带动自调节管上升越多,过油总口径越小,从而实现了过油总口径的自动调节。而且,当流体含油率降低到一定程度后,由于浮体带动自调节管上升达到了极限位置(浮体外部完全被水包围,浮体受到的浮力全部来自于水),此时管通油孔和管进油孔完全错开,集油管路停止集油,彻底阻断了当流体含油率很低时,水进入集油管路的可能性。
所述集油管路包括集油主管54、过渡接管55,集油主管一端与集油罐连通,集油主管另一端与过渡接管一端连通,过渡接管另一端与芯管上端连通。所述集油主管上设有集油泵56、集油单向阀57,集油泵的抽液方向为由芯管至集油泵,集油泵的排液方向为由集油泵至集油罐,集油单向阀的可通过方向为由集油泵至集油罐。通过各泵、阀能够提升处理过程的可控制性和精确性。
所述芯管外套设有与芯管转动连接的配重套管7,配重套管与芯管同轴,配重套管的转动中心为配重套管轴线,配重套管外侧壁上设有导流叶轮,导流叶轮的导流方向为由分离锥至尾管方向,导流叶轮包括若干导流叶片71,配重套管上设有若干外通油孔72,外通油孔与管进油孔一一对应,在对应的外通油孔与管进油孔中:外通油孔孔径与管进油孔孔径相同,外通油孔轴线与管进油孔轴线重合。导流叶轮处在尾管内。所述芯管外壁上设有与芯管同轴的外环槽,配重套管外侧壁上设有与外环槽形状对应的转环73,转环与配重套管固定,转环处在外环槽中,转环可在外环槽内转动,转环的转动中心为转环轴线,转环与外环槽槽内壁之间滑动配合。导流叶轮处在尾管与分离锥的连接处。(即尾管上端、分离锥下端处)。尾管上设有连通尾管内、外部的调节口,调节口上设有可相对尾管关闭或打开的开闭门43,开闭门关闭时,调节口被封住,开闭门打开时,调节口将尾管内、外部连通。开闭门一侧与尾管铰接,开闭门通过门栓与尾管之间固定/开闭门与尾管之间螺纹连接。总之不论何种形式,能实现开闭门的开、闭即可(关闭时需要与尾管之间固定,且要封住调节口)。
最初进行油水分离时,由于配重套管具备一定重量,旋流液体(含油水)还不足以通过导流叶轮带动配重套管转动,配重套管处在固定状态。此时油水分离如前述一般照常进行,基本不产生影响。而当原液(含油水)中的含油率变得较低时,若还要继续进行油水分离(通常是循环泵工作时),需要提高进液速度(提升旋流分离效果),所以液体流速增大,此时可以带动导流叶轮转动起来,导流叶轮则带动配重套管也转动起来,一方面,导流叶轮可以辅助导流,让液体尽快向下进入尾管,以避免快速进入分离锥的含油水(提高了进液速度)蓄积在分离锥中,且可以加速尾管下端的排水,避免水壁过厚而挤破油芯(由于含油率低,油芯本来就较细,一旦排油太快,易导致油芯破损,某些部分被水取代);另一方面,配重套管转动,则配重套管上的外通油孔也开始转动,从而与管进油孔之间会经历对齐连通、错开连通、完全错开、错开连通、对齐连通这样一个循环往复的过程,从而可以降低油芯进入自调节管的速度,保持油芯直径,避免油芯过细而导致水易进入自调节管的问题,保障收集的油的“纯度高”(含水少甚至不含水)。在分离完成后,要将配重套管复位(可打开开闭门来进行配重套管的转动复位),以方便下一次使用。

Claims (5)

1.一种分脱收集装置,其特征是,包括旋流分离器、原液槽、集液槽,所述旋流分离器包括分离锥、与分离锥同轴相连且竖直的尾管,分离锥上、下端均开口,尾管上、下端均开口,分离锥上端开口大于分离锥下端开口,尾管上端开口与分离锥下端开口连通,分离锥上端开口被一锥顶圆板封住,分离锥上设有与分离锥内部连通的主切向进液管、副切向进液管,集液槽处在尾管下方,还包括一原液抽取泵,原液抽取泵上设有进原液管、出原液管,进原液管的进口端伸入原液槽中,出原液管的出口端与主切向进液管连通,出原液管与主切向进液管之间设有进液通断阀,旋流分离器内设有与尾管同轴的芯管,芯管上端穿过锥顶圆板且伸出旋流分离器外,芯管上端通过集油管路连接至一集油罐,芯管上设有若干与芯管内部连通的管进油孔,还包括一循环泵,循环泵上设有进循环液管、出循环液管,进循环液管的进口端伸入集液槽中,出循环液管的出口端与副切向进液管连通,出循环液管上设有循环液通断阀,所述芯管内设有可相对芯管内上下滑动的自调节管,自调节管上、下端均开口,自调节管外侧壁与芯管内侧壁之间滑动密封配合,自调节管下端伸出芯管外,自调节管下端设有封住自调节管下端开口的管下封板,管下封板上设有浮体,浮体上设有浮基座,尾管中设有与尾管连接的导向竖杆,导向竖杆横截面呈矩形,导向竖杆与浮基座滑动连接,自调节管侧壁上设有若干与自调节管内部连通的管通油孔,管通油孔与管进油孔一一对应,在对应的管通油孔与管进油孔中:管通油孔孔径与管进油孔孔径相同,管通油孔轴线与管进油孔轴线重合;
所述芯管外套设有与芯管转动连接的配重套管,配重套管与芯管同轴,配重套管的转动中心为配重套管轴线,配重套管外侧壁上设有导流叶轮,导流叶轮的导流方向为由分离锥至尾管方向,导流叶轮包括若干导流叶片,配重套管上设有若干外通油孔,外通油孔与管进油孔一一对应,在对应的外通油孔与管进油孔中:外通油孔孔径与管进油孔孔径相同,外通油孔轴线与管进油孔轴线重合;
所述芯管外壁上设有与芯管同轴的外环槽,配重套管外侧壁上设有与外环槽形状对应的转环,转环与配重套管固定,转环处在外环槽中,转环可在外环槽内转动,转环的转动中心为转环轴线,转环与外环槽槽内壁之间滑动配合。
2.根据权利要求1所述的一种分脱收集装置,其特征是,所述主切向进液管轴线与分离锥的一个切向平行。
3.根据权利要求1所述的一种分脱收集装置,其特征是,所述导向竖杆通过架体与尾管连接,所述架体包括至少一根横连接杆,横连接杆一端与尾管内侧壁固定,导向竖杆下端与横连接杆连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种分脱收集装置,其特征是,所述集油管路包括集油主管、过渡接管,集油主管一端与集油罐连通,集油主管另一端与过渡接管一端连通,过渡接管另一端与芯管上端连通。
5.根据权利要求4所述的一种分脱收集装置,其特征是,所述集油主管上设有集油泵、集油单向阀,集油泵的抽液方向为由芯管至集油泵,集油泵的排液方向为由集油泵至集油罐,集油单向阀的可通过方向为由集油泵至集油罐。
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