CN109107789B - 一种波纹板式聚结旋流分离装置 - Google Patents

Abstract

一种波纹板式聚结旋流分离装置。该分离装置由一个一级聚结器和一个二级旋流分离器串联而成，主要包括一个旋向与液体流动方向一致且在凸起处开有第一倾斜圆孔、在凹槽处开有第二倾斜圆孔的环形波纹板以及位于所述环形波纹板中心处的空心圆筒；以及在环形波纹板下方，设置的隔板，所述隔板上有由4个对称圆孔构成的水相通道、矩形孔以及对称分布的旋流分离器切向入口；以及与所述隔板相连接的二级旋流分离器和位于二级旋流分离器外侧的水相聚集腔和第一外筒、第二外筒。本装置具有分离效率高，装置运行稳定，结构紧凑等优点。

Description

一种波纹板式聚结旋流分离装置

技术领域

本发明涉及一种可应用于石油、化工等领域，可对小油滴进行聚结、分离的旋流分离装置。

背景技术

目前，旋流分离器在石油、化工以及煤炭等行业应用越来越广泛，但随着油田开采进入中后期阶段，稠油和含聚采出液的油水密度小，油水乳状液的粘度大，小粒径的油滴含量多，运用常规旋流分离器进行分离，存在分离效率低，油水不能够充分分离等问题。因此，针对这一情况，如何设计一种能够提高小粒径油滴的分离效率的装置，已经成为石油化工等相关领域所面临的一个重要问题。

旋流分离系统或装置在我国相关行业已经获得了一定的应用，对旋流分离系统或装置的发明专利，如（ZL201310063840.8、ZL201610184831.8、ZL201610157839.5、ZL201610126588.4、ZL201410848654.X、ZL201610901982.0）等，但是以上的这些发明对于处理乳化严重的混合介质以及含聚等稠油时，存在着处理效果差、处理工艺复杂等缺点。而且其中一些发明装置比较复杂，占用空间大，不便于操作和维护。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种波纹板式聚结旋流分离装置，该分离装置由一个一级聚结器和一个二级旋流分离器串联而成，主要包括一个旋向与液体流动方向一致且在凸起处开有第一倾斜圆孔、在凹槽处开有第二倾斜圆孔的环形波纹板及位于环形波纹板中心处的空心圆筒，以及在环形波纹板下方，设有水相通道、矩形孔以及对称分布的旋流分离器切向入口的隔板，与隔板相连接的二级旋流分离器以及旋流分离器外侧的水相聚集腔，本申请给出的装置具有分离效率高，装置运行稳定，结构紧凑等优点。

本发明的技术方案是：本种波纹板式聚结旋流分离装置，包括由上至下顺次连接的第二外筒20和第一外筒16，在所述第一外筒的顶端切向接入一级入口1，在第一外筒16的底端切向接入第一底流管12，其独特之处在于：

所述第二外筒20和第一外筒16之间通过隔板6分隔；在所述隔板的上方放置一级聚结器2，在所述隔板的下方放置二级旋流分离器10；

所述一级聚结器包括一个旋向与所述一级入口处流入的液体流动方向一致且开有第一倾斜圆孔3和第二倾斜圆孔4的环形波纹板5，在所述环形波纹板的中心处设置有空心圆筒19；其中，所述第一倾斜圆孔开在所述环形波纹板的凸起处，所述第二倾斜圆孔开在所述环形波纹板的凹槽处，所述第一倾斜圆孔和第二倾斜圆孔所开孔为倾斜孔，且液流流经所述倾斜孔后的旋转方向与所述一级入口处流入的液体流动方向一致；空心圆筒19的底端与隔板6上中央大通孔的环形挡沿相连接；

隔板6上设有水相通道7和矩形孔8以及对称分布的旋流分离器切向入口17；在隔板下方连接二级旋流分离器10，在二级旋流分离器上端设有溢流管18，所述二级旋流分离器由旋流筒9、锥段11以及底流段14依次连接后构成；在所述底流段的底端连接有第二底流管13；溢流管18的底端开口位于旋流筒9的内腔中，溢流管18的顶端开口伸出所述第二外筒的顶端封闭板。

本发明具有如下有益效果：在本申请提出的技术方案下，由于开有第一倾斜圆孔、第二倾斜圆孔的环形波纹板位于空心圆筒与第二外筒之间，空心圆筒与第二外筒所构成的环空区域用于实现对小粒径油滴的聚结，从而进一步对油水两相进行分离。当油水混合液由一级入口进入一级聚结器中并通过倾斜圆孔进入上述形成的环空区域中，油相受到离心力的作用，会绕着波纹板做旋转运动，在这个过程中，由于波纹板的作用，会增加油滴间的碰撞机率，使小粒径油滴发生聚结形成大粒径油滴，由于离心力的作用，密度较小的油滴集中在中心由第二倾斜圆孔进入到波纹板内侧，密度较大的水相由第一倾斜圆孔排出汇集到波纹板外侧。环形波纹板下方的隔板上开有的水相通道用于排出第一倾斜圆孔分离出的水，隔板内的旋流分离器切向入口用来承接由第二倾斜圆孔排出的含有少部分水大部分油相。与隔板相连的二级旋流分离器用来实现对含有少部分水相的大部分油相的进一步分离。溢流管用来排出经旋流器分离出的油相。旋流分离器的第二底流管用来排出经旋流分离器分离出的水相，第一底流管用来排出由水相通道流出的水和旋流分离器的第二底流管排出的水。

概括的说，本装置具有如下优点：1. 从创新结构出发，提出将波纹板与旋流器相结合的设备构想，为两相分离设备的设计提供了新思想，促进分离技术的发展。2.旋向与液体流动方向一致且开有第一倾斜圆孔3、第二倾斜圆孔4的环形波纹板5和位于环形波纹板中心处的空心圆筒19构成的环空区域可以使混合液在一个固定区域内流动，用于实现对小粒径油滴的聚结。在这个流动的过程中，会增大小粒径油滴发生碰撞的几率，使小粒径油滴发生聚并形成大粒径油滴。3.环形波纹板旋向与流体流动方向一致这样不会改变混合液速度的方向，使速度损失，从而更好地与波纹板接触。4.第一倾斜圆孔及第二倾斜圆孔分别用来作为水相及油相的出口，开孔设置倾斜的方式并与流动方式一致，避免速度损失使混合液更好的从各自的出口排出。5.隔板6下方连有二级旋流分离器10，用于实现对含有少部分水相的大部分油相的再次分离。

综上所述，本种装置可以实现对小粒径油滴的聚结与分离，同时装置结构紧凑，为实现小粒径油滴的分离提供了新的想法和思路。

附图说明：

图1为波纹板式聚结旋流分离装置整体结构示意图；

图2为环形波纹板结构示意图；

图3为整体结构剖面示意图；

图4为隔板结构示意图；

图5为一级聚结器结构示意图；

图6为二级旋流分离器与水相聚集腔结构示意图。

图中1、一级入口；2、一级聚结器；3、第一倾斜圆孔；4、第二倾斜圆孔；5、环形波纹板；6、隔板；7、水相通道；8、矩形孔；9、旋流筒；10、二级旋流分离器；11、锥段；12、第一底流管；13、第二底流管；14、底流段；15、水相聚集腔；16、第一外筒；17、旋流分离器的切向入口；18、溢流管；19、空心圆筒；20、第二外筒。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种波纹板式聚结旋流分离装置由一个一级聚结器和一个二级旋流分离器串联而成，其中一级聚结器主要包括一个旋向与液体流动方向一致且开有第一倾斜圆孔3，如图2所示，第二倾斜圆孔4的环形波纹板5及位于环形波纹板中心处的空心圆筒19，如图2所示，并且在环形波纹板下方设有隔板6，隔板6上设有水相通道7，如图4所示，和矩形孔8，如图4所示，以及对称分布的旋流分离器切向入口17，如图4所示；二级旋流分离器10，如图3所示，由溢流管18，如图3所示，旋流筒9，如图3所示，锥段11，如图3所示，第二底流管13，如图1所示，以上各个部件组成。此外，如图6和图3所示，该装置还包括第一底流管12及第一外筒16、第二外筒20等组成部分。

本装置的分离原理为油水混合液由一级入口1进入一级聚结器2中，并通过环形波纹板5上的倾斜圆孔进入由空心圆筒19与第二外筒20所形成的环空区域中，并绕着波纹板做旋转运动。在这个过程中，会增加油滴间的碰撞机率，使小粒径油滴发生聚结形成大粒径油滴，由于离心力的作用，密度较小的油通过第二倾斜圆孔4集中在波纹板内侧，这些含有少量水的油相经隔板6上的矩形孔8通过旋流分离器的切向入口17进入到二级旋流分离器10中进行再次分离，分离出的油相从溢流管18流出，分离出的水相由第二底流管13排出。而在聚结器分离出的水相由第一倾斜圆孔3排出，经由隔板6上的水相通道7进入水相聚集腔15中并与第二底流管13排出的水汇总由第一底流管12排出。最终完成对油水两相的分离。

Claims (1)

1.一种波纹板式聚结旋流分离装置，包括由上至下顺次连接的第二外筒（20）和第一外筒（16），在所述第一外筒的顶端切向接入一级入口（1），在第一外筒（16）的底端切向接入第一底流管（12），其特征在于：

所述第二外筒（20）和第一外筒（16）之间通过隔板（6）分隔；在所述隔板的上方放置一级聚结器（2），在所述隔板的下方放置二级旋流分离器（10）；

所述一级聚结器（2）包括一个旋向与所述一级入口处流入的液体流动方向一致且开有第一倾斜圆孔（3）和第二倾斜圆孔（4）的环形波纹板（5），在所述环形波纹板（5）的中心处设置有空心圆筒（19）；其中，所述第一倾斜圆孔（3）开在所述环形波纹板（5）的凸起处，所述第二倾斜圆孔（4）开在所述环形波纹板（5）的凹槽处，所述第一倾斜圆孔和第二倾斜圆孔所开孔为倾斜孔，且液流流经所述倾斜孔后的旋转方向与所述一级入口处流入的液体流动方向一致；空心圆筒（19）的底端与隔板（6）上中央大通孔的环形挡沿相连接；

隔板（6）上设有水相通道（7）和矩形孔（8）以及对称分布的旋流分离器切向入口（17）；在隔板下方连接二级旋流分离器（10），在二级旋流分离器（10）上端设有溢流管（18），所述二级旋流分离器（10）由旋流筒（9）、锥段（11）以及底流段（14）依次连接后构成；在所述底流段的底端连接有第二底流管（13）；溢流管（18）的底端开口位于旋流筒（9）的内腔中，溢流管（18）的顶端开口伸出所述第二外筒（20）的顶端封闭板。

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