CN108529710B - 一种气浮聚结强旋流除油设备 - Google Patents

Abstract

一种气浮聚结强旋流除油设备，包括旋流气浮装置和水力旋流器，旋流气浮装置的水出口分为两支路，一支路与水力旋流器的入口连接，另一支路依次与溶气泵、溶气罐连接，溶气罐的出口与含油污水管路连接，含有污水管路通向旋流气浮装置的混合入口。

Description

一种气浮聚结强旋流除油设备

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种气浮聚结强旋流除油设备。

背景技术

在石油化工行业里面，开采、处理、炼化等生产过程中会产生大量的含油污水。这个过程中从采出液到最后含油污水排放或者回注，是通过一系列分离装置进行的，这些装置包括，三相分离器，水力旋流器，气浮装置，普通过滤装置，膜过滤装置等。

水力旋流器（Hydrocyclone，HC）用于水处理工艺段，是一种油水分离器，由于比起重力分离，其沉降加速度可以提高到100倍重力加速度，因此体积、效率都有很大的优势。

气浮选装置作为石油化工行业里的一种分离装置，由于具有去除较小粒径颗粒的优势，得到广泛的应用。普通气浮选装置停留时间长，体积大，占地面积大，效率低，适用范围受到很大的限制，不适用于占地小的场合，比如海上平台，浮式采油船等。而紧凑旋流气浮，成为较好的气浮装置。

由于水力旋流器对于处理10um以上油滴效果较好，而对于<10um油滴处理效果不加，而紧凑旋流气浮(Compact Floatation Uint，CFU)，其中微气泡对于10um以下油滴有聚结和携带作用，但旋流强度只是弱旋流，约为几倍的重力加速度，因此体积较大。

目前的水力旋流器HC，即使国际最先进的结构，也只能高效分离10um以上粒径的油滴，对于10um以下的油滴效果不好。但是它的优点是沉降加速度为重力加速度的100倍，分离时间极短（约<10s），因此体积非常紧凑。

目前紧凑旋流气浮装置CFU，利用微气泡（10um到40um）将较小油滴（如<10um）碰撞，聚结形成密度更轻，粒径更大的粘附体，再在旋流作用下进行分离。而其旋流产生的沉降加速度为几倍的重力加速度，因此设备相对传统设备有所减小，但是比起水力旋流器则比较大。另一方面，要想进一步提高效率，主要采取增加停留时间的方法，这样使得体积更大（设备停留时间约为3min-15min）。

发明内容

基于现有技术的上述问题，本发明利用CFU的气泡粘附聚结作用和水力旋流器100倍重力加速度的优点，提出了一种气浮聚结强旋流除油设备。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种气浮聚结强旋流除油设备，包括旋流气浮装置和水力旋流器，旋流气浮装置的水出口2分为两支路，一支路与水力旋流器的入口9连接，另一支路依次与溶气泵、溶气罐连接，溶气罐的出口与含油污水管路连接，含有污水管路通向旋流气浮装置的混合入口1。

进一步地，旋流气浮装置包括外筒壳体6和内筒腔体7，内筒腔体7固定在外筒壳体6的内部空间中，混合入口1和水出口2设置在外筒壳体6底部，内筒腔体7底部与外筒壳体6底部之间形成底部腔8，底部腔8上侧的内筒腔体7底端设置有S型入口装置，内筒腔体7上部设置有环形聚结板5，顶部溢流口4设置在外筒壳体6顶部。

进一步地，气源同时通过管路与旋流气浮装置的外筒壳体6顶部以及溶气泵连接。

进一步地，水力旋流器包括尾锥段14、小锥段13、叶轮、叶轮壳，叶轮壳与小锥段13通过螺纹或者焊接的方式连接，其中叶轮壳上均匀分散有一定数量的入口9，叶轮放置于叶轮壳中，叶轮包括均匀分布的轴对称宽扇形导叶片10和叶轮头，叶轮为中空结构，叶轮头的左端为油相出口16，叶轮的右侧末端为轻相溢流口11；叶轮头与叶轮壳之间形成的空间为大锥段12；小锥段13与尾锥段14通过焊接的方式连接，小锥段13与尾锥段14之间具有贯通的空腔，该空腔左端与大锥段内部轻相溢流口11连通，尾锥段14的右侧末端为水相出口。

进一步地，外筒壳体6的顶部溢流口4的出口管路与油相出口16的连接管路汇合后输出油相，水力旋流器分离后水相沿尾锥段14从水相出口15排出。

本发明的一种气浮聚结强旋流除油设备将旋流气浮装置CFU作为第一级分离，一方面进行初级分离，另一方面主要起聚结作用，将微气泡和油滴粘附，形成较大的粘附体（平均>30um），而且粘附体密度远远小于油密度；设备将HC作为第二级，上级出来的水中，由于粘附体粒径较大（>30um），在水力旋流器高沉降加速度的作用下，迅速分离，停留时间<10s。在这个过程中，一级CFU可以做的非常小，只进行初步分离（停留时间<1min），而深度分离工作由二级强旋流水力旋流器完成（停留时间<10s）。总停留时间控制在1min左右，在相同分离效率的情况下，体积就非常小，设备结构更加紧凑，占地面积小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的旋流气浮装置CFU结构示意图；

图3为本发明的水力旋流器HC结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明的一种气浮聚结强旋流除油设备，包括旋流气浮装置CFU和水力旋流器HC，旋流气浮装置CFU包括外筒壳体6和内筒腔体7，内筒腔体7固定在外筒壳体6的内部空间中，外筒壳体6底部设置有混合入口1和水出口2，内筒腔体7底部与外筒壳体6底部之间形成底部腔8，底部腔8上侧的内筒腔体7底端设置有S型入口装置，内筒腔体7上部设置有环形聚结板5，外筒壳体6顶部设置有顶部溢流口4。

水力旋流器HC包括尾锥段14、小锥段13、叶轮、叶轮壳，叶轮壳与小锥段13通过螺纹或者焊接的方式连接，其中叶轮壳上均匀分散有一定数量的入口9，叶轮放置于叶轮壳中，叶轮包括均匀分布的轴对称宽扇形导叶片10和叶轮头，叶轮为中空结构，叶轮头的左端为油相出口16，叶轮的右侧末端为轻相溢流口11；叶轮头与叶轮壳之间形成的空间为大锥段12；小锥段13与尾锥段14通过焊接的方式连接，小锥段13与尾锥段14之间具有贯通的空腔，该空腔左端与大锥段内部轻相溢流口11连通，尾锥段14的右侧末端为水相出口。

如图1所示，旋流气浮装置CFU的水出口2分为两支路，一支路与水力旋流器HC的入口9连接，另一支路依次与溶气泵、溶气罐连接，溶气罐的出口与含油污水管路连接，含有污水管路通向旋流气浮装置CFU的混合入口1。进一步地，气源同时通过管路与旋流气浮装置CFU的外筒壳体6顶部以及溶气泵连接。外筒壳体6的顶部溢流口4的出口管路与油相出口16的连接管路汇合后输出油相，水力旋流器HC分离后水相沿尾锥段14从水相出口15排出

由溶气泵产生的微气泡（10-40um）通过溶气罐和含油污水也一同从混合入口1进入旋流气浮装置CFU，在底部腔8内短暂停留，气泡进行释放和油滴进一步混合粘附；通过S型入口装置，液体产生稳定旋流，进入内筒腔体7；气泡和油滴在内筒腔体7内进行更多的碰撞和粘合，粘附体体积增大，提高了分离的概率，同时由于混合体和主相（水）在旋流作用下产生分离，混合体向中间靠拢，而外部的水中含油降低；同时混合体在内筒腔体7经过环形聚结板5时，碰到壁面形成更大的混合体，有利于油核与水的分离；油滴和气泡粘附体从顶部溢流口4收集排出，少量粘附体在外筒腔体的二级旋流下，进一步聚结，一部分粘附体和水分离浮到顶部从顶部溢流口4收集排出，另一部分粘附体从CFU底部水出口2排出{此时微气泡和油滴组成的粘附体粒径较大（>30um）}进入到HC的入口9，通过轴对称宽扇形导叶片10，使混合流体产生旋流，再经过大锥段12，在一定向心加速度下，轻相（油）向中心聚集，再经过小锥段13，使未聚集的细微油滴进行聚集，然后聚集的油相进入轻相溢流口11，最终从油相出口16排出，另一方面，水相沿尾锥段14从水相出口15排出，在二级水力旋流器强旋流作用下，迅速分离，提高了分离效率。

应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。

Claims (1)

1.一种气浮聚结强旋流除油设备，其特征在于：包括旋流气浮装置和水力旋流器，旋流气浮装置的水出口分为两支路，一支路与水力旋流器的入口连接，另一支路依次与溶气泵、溶气罐连接，溶气罐的出口与含油污水管路连接，含有污水管路通向旋流气浮装置的混合入口；旋流气浮装置包括外筒壳体和内筒腔体，内筒腔体固定在外筒壳体的内部空间中，混合入口和水出口设置在外筒壳体底部，内筒腔体底部与外筒壳体底部之间形成底部腔，底部腔上侧的内筒腔体底端设置有S型入口装置，内筒腔体上部设置有环形聚结板，顶部溢流口设置在外筒壳体顶部；气源同时通过管路与旋流气浮装置的外筒壳体顶部以及溶气泵连接；水力旋流器包括尾锥段、小锥段、叶轮、叶轮壳，叶轮壳与小锥段通过螺纹或者焊接的方式连接，其中叶轮壳上均匀分散有一定数量的入口，叶轮放置于叶轮壳中，叶轮包括均匀分布的轴对称宽扇形导叶片和叶轮头，叶轮为中空结构，叶轮头的左端为油相出口，叶轮的右侧末端为轻相溢流口；叶轮头与叶轮壳之间形成的空间为大锥段；小锥段与尾锥段通过焊接的方式连接，小锥段与尾锥段之间具有贯通的空腔，该空腔左端与大锥段内部轻相溢流口连通，尾锥段的右侧末端为水相出口；外筒壳体的顶部溢流口的出口管路与油相出口的连接管路汇合后输出油相，水力旋流器分离后水相沿尾锥段从水相出口排出；由溶气泵产生的微气泡通过溶气罐和含油污水也一同从混合入口进入旋流气浮装置，在底部腔内短暂停留，气泡进行释放和油滴进一步混合粘附；通过S型入口装置，液体产生稳定旋流，进入内筒腔体；气泡和油滴在内筒腔体内进行更多的碰撞和粘合，粘附体体积增大，提高了分离的概率，同时由于混合体和主相在旋流作用下产生分离，混合体向中间靠拢，而外部的水中含油降低；同时混合体在内筒腔体经过环形聚结板时，碰到壁面形成更大的混合体，有利于油核与水的分离；油滴和气泡粘附体从顶部溢流口收集排出，少量粘附体在外筒腔体的二级旋流下，进一步聚结，一部分粘附体和水分离浮到顶部从顶部溢流口收集排出，另一部分粘附体从旋流气浮装置底部水出口排出进入到水力旋流器的入口，通过导叶片，使混合流体产生旋流，再经过大锥段，在一定向心加速度下，轻相向中心聚集，再经过小锥段，使未聚集的细微油滴进行聚集，然后聚集的油相进入轻相溢流口，最终从油相出口排出，另一方面，水相沿尾锥段从水相出口排出，在二级水力旋流器强旋流作用下，迅速分离，提高了分离效率。