CN109290074B - 一种聚结-旋流分离装置 - Google Patents

Abstract

一种聚结‑旋流分离装置。该分离装置包括一个开有第一螺纹并在入口下方带有螺旋叶片且锥段及底流段都开有与螺旋方向一致的第一倾斜孔的第一级旋流分离器；包括一个开有与第一级旋流分离器螺纹方向一致的第五螺纹且位于第五螺纹下方设有储液槽，储液槽的下方设有在圆板上开有第二倾斜孔的第二级旋流分离器；包括一个在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第三倾斜孔的第一级溢流管，第一级溢流管的底部设有第六螺纹；包括一个在顶部及底部开有第七螺纹、第八螺纹且在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔的第二级溢流管。该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、化工等领域中对小油滴进行聚结、分离的装置。

背景技术

目前，随着油田的不断开发，油田采出液的含砂、含水量逐年上升，并且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，在现有的常规旋流分离器中，分离效率低。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、CN201610184831.8、CN201610157839.5、CN201610126588.4、ZL201410848654.X、CN201610901982.0）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，本发明提供了一种聚结-旋流分离装置，该种分离装置包括一个开有第一螺纹，并在入口下方带有螺旋叶片，且锥段及底流段都开有与螺旋方向一致的第一倾斜孔的第一级旋流分离器、一个开有与第一级旋流分离器螺纹方向一致的第五螺纹，且位于第五螺纹下方，设有储液槽，储液槽的下方设有在圆板上开有第二倾斜孔的第二级旋流分离器、一个在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第三倾斜孔的第一级溢流管同时底部设有第六螺纹、一个在顶部及底部都开有螺纹且在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔的第二级溢流管。该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：该种聚结-旋流分离装置，包括第一级旋流分离器、第二级旋流分离器、第一级溢流管和第二级溢流管，其独特之处在于：

所述第一级旋流分离器开有第一螺纹，并在入口下方带有螺旋叶片；此外，所述第一级旋流分离器具有入口、位于所述螺旋叶片中间的圆柱孔、大锥段、小锥段、底流段、第一过渡段、位于第一过渡段的第二螺纹、第三螺纹、第二过渡段、位于第二过渡段的第四螺纹；第一螺纹与第二级旋流分离器第五螺纹相配合；大锥段、小锥段及底流段都开有与螺旋叶片螺旋方向一致的第一倾斜孔。

第二级旋流分离器包括第五螺纹、第二级旋流分离器大锥段、第二级旋流分离器小锥段、第二级旋流分离器底流段以及第二级旋流分离器底流口；第五螺纹与所述第一级旋流分离器上的螺纹方向一致；位于第五螺纹下方设有储液槽，位于储液槽的下方，在圆板上开有第二倾斜孔。

第一级溢流管上具有第三倾斜孔、第一级溢流管溢流口及第六螺纹；所述第三倾斜孔与所述第一级旋流分离器的螺旋方向一致，所述第三倾斜孔的排列方式为上密下疏，第六螺纹位于所述第一级溢流管的底部；第一级溢流管通过螺纹与第一级旋流分离器固定连接。

所述第二级溢流管在顶部及底部分别开有第七螺纹和第八螺纹，且在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔，所述第四倾斜孔的分布为上密下疏。

第二级旋流分离器与第一级旋流分离器通过第一螺纹、第五螺纹进行配合连接以实现固定；第一级溢流管上的第六螺纹与位于第一级旋流分离器上的第二螺纹进行配合连接以实现第一级溢流管底部固定；第一级溢流管上部则通过穿过圆柱孔进行固定，从而完成对第一级溢流管的固定。

第二级溢流管的顶部通过第七螺纹与第一过渡段内开有的第三螺纹配合进行顶部固定；第二级溢流管的底部则通过第八螺纹与第二过渡段内开有的第四螺纹通过螺纹连接后进行底部固定从而完成对第二级溢流管的固定。

本发明具有如下有益效果：本种分离装置中的第一级旋流分离器用来实现对油水混合液的初步分离。在圆板上开有第二倾斜孔的第二级旋流分离器，用来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，这是因为当含有少部分油相的大部分水相通过第二倾斜孔后，油相受到离心力的作用，绕着第二级旋流分离器中心做着旋转运动，在这个过程中，会增加油滴间的碰撞几率，使小粒径油滴聚并成大粒径的油滴。本方案中的第一级及第二级溢流管，用来实现对油相的收集；下面详述本装置具有的优点：

1、第一级旋流分离器的锥段，即第一级旋流分离器的大锥段、第一级旋流分离器的小锥段，以及第一级旋流分离器的底流段都开有与螺旋方向一致的第一倾斜孔，可以实现混合液进入到第二级旋流分离器，进行进一步的分离的目的。开孔设置倾斜的形式，并与第一级旋流分离器的螺旋角度保持一致，这样不会改变混合液速度的方向，使混合液进入到第二级旋流分离器中，进行再次分离。同时第一级旋流分离器开有第一螺纹，用于与带有第五螺纹的第二级旋流分离器配合。

2、位于第二级旋流分离器第五螺纹的下方，设有储液槽，用来收集从第一级旋流分离器第一倾斜孔流出的需要进行再次分离的待分离混合液。储液槽的下方设有开有第二倾斜孔的圆板，倾斜方向与第一级旋流分离器的螺旋方向一致，用于为待分离混合液提供足够的切向速度。待分离的混合液经过加速后，在离心力的作用下，油相会绕着第二级旋流分离器中心做着旋转运动，在这个过程中，会增加油滴间的碰撞几率，使小粒径油滴聚并成大粒径的油滴，聚并后的油滴会聚集在第一级旋流分离器的底流段附近，并由其上开有的第一倾斜孔、以及位于其中心处的第二级溢流管上面开有的第四倾斜孔进入第二级溢流管中，并沿第一及第二级溢流管，与经过一次分离的油汇合后一起从第一级溢流管的溢流口流出，而水相则被甩至第二级旋流分离器的边壁处，最终从第二级旋流分离器的底流口流出，最终完成分离。

3、第一级溢流管开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第三倾斜孔用来实现将经过初步分离的油通过第三倾斜孔进入到第一级溢流管中，进行收集。开孔设置成倾斜的形式，并与第一级旋流分离器螺旋角度一致，这样不会改变油相速度的方向，使油相进入到第一级溢流管中。同时第一级溢流管的底部开有第六螺纹，并且与在第一级旋流分离器第一过渡段上的第二螺纹角度一致，从而通过螺纹配合进行底部固定，上部则通过穿过第一级旋流分离器螺旋叶片中间的圆柱孔进行固定。

4、第二级溢流管的顶部及底部开有第七螺纹、第八螺纹，用来实现将第二级溢流管与第一级旋流分离器固定。第二级溢流管的顶部通过第七螺纹与第一级旋流分离器第一过渡段内开有的第三螺纹配合进行顶部固定。第二级溢流管的底部则通过第八螺纹与第一级旋流分离器的第二过渡段内开有的第四螺纹进行底部固定从而完成对第二级溢流管的整体固定。同时在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔，用来实现将经过二次分离的油通过第四倾斜孔进入第二级溢流管中，开孔设置成倾斜的形式，并与第一级旋流分离器螺旋角度一致，这样不会改变速度的方向，使油相进入到第二级溢流管中。

综上所述，本装置实现了对小粒径油滴的聚结-分离。本装置设计紧凑，可有效解决传统旋流分离器对于分离小粒径油滴效率不高的问题。本装置具有分离效率高，装置运行稳定，结构紧凑等优点。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为本种聚结-旋流分离装置整体结构示意图；

图2为本种聚结-旋流分离装置装配示意图；

图3为本发明所述第一级旋流分离器结构示意图；

图4为本发明所述第一级旋流分离器第一螺纹结构示意图；

图5为本发明所述第一级旋流分离器第一过渡段及其上螺纹结构示意图；

图6为本发明所述第一级旋流分离器第二过渡段及其上螺纹结构示意图；

图7为本发明所述第一级旋流分离器第一倾斜孔结构示意图；

图8为本发明所述第二级旋流分离器的结构示意图；

图9为发明所述第二级旋流分离器第二倾斜孔及圆板结构示意图；

图10为本发明所述第一级溢流管结构示意图；

图11为本发明第一级溢流管第三倾斜孔结构示意图；

图12为本发明所述第一级溢流管第六螺纹结构示意图；

图13为本发明所述第二级溢流管结构示意图；

图14为本发明所述第二级溢流管第四倾斜孔结构示意图；

图15为本发明所述第二级溢流管第七螺纹结构示意图；

图16为本发明所述第二级溢流管第八螺纹结构示意图。

图中1-第一级旋流分离器；2-入口；3-螺旋叶片；4-圆柱孔；5-大锥段；6-小锥段；7-底流段；8-第一倾斜孔；9-第一螺纹；10-第一过渡段；11-第二螺纹；12-第三螺纹；13-第二过渡段；14-第四螺纹；15、第二级旋流分离器；16-第五螺纹；17-储液槽；18-第二倾斜孔；19-圆板；20-第二级旋流分离器的大锥段；21-第二级旋流分离器的小锥段；22-第二级旋流分离器的底流段；23-第二级旋流分离器的底流口；24-第一级溢流管；25-第一级溢流管的溢流口；26-第三倾斜孔；27-第六螺纹；28-第二级溢流管；29-第七螺纹；30-第八螺纹；31-第四倾斜孔。

具体实施方式：

本种聚结-旋流分离装置，包括第一级旋流分离器1、第二级旋流分离器15、第一级溢流管24和第二级溢流管28，其独特之处在于：

所述第一级旋流分离器开有第一螺纹9，并在入口2下方带有螺旋叶片3；此外，所述第一级旋流分离器具有入口2、位于所述螺旋叶片中间的圆柱孔4、大锥段5、小锥段6、底流段7、第一过渡段10、位于第一过渡段的第二螺纹11、第三螺纹12、第二过渡段13、位于第二过渡段的第四螺纹14。其中，第一螺纹9与第二级旋流分离器第五螺纹16相配合；大锥段5、小锥段6及底流段7都开有与螺旋叶片3螺旋方向一致的第一倾斜孔8。

第二级旋流分离器15包括第五螺纹16、第二级旋流分离器大锥段20、第二级旋流分离器小锥段21、第二级旋流分离器底流段22以及第二级旋流分离器底流口23；第五螺纹16与所述第一级旋流分离器上的螺纹方向一致；位于第五螺纹16下方设有储液槽17，位于储液槽17的下方，在圆板19上开有第二倾斜孔18。

第一级溢流管24上具有第三倾斜孔26、第一级溢流管溢流口25及第六螺纹27；所述第三倾斜孔26与所述第一级旋流分离器的螺旋方向一致，所述第三倾斜孔的排列方式为上密下疏，第六螺纹27位于所述第一级溢流管的底部；第一级溢流管24通过螺纹与第一级旋流分离器1固定连接。

所述第二级溢流管在顶部及底部分别开有第七螺纹29和第八螺纹30，且在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔31，所述第四倾斜孔的分布为上密下疏。

第二级旋流分离器15与第一级旋流分离器1通过第一螺纹9、第五螺纹16进行配合连接以实现固定；第一级溢流管上的第六螺纹27与位于第一级旋流分离器上的第二螺纹11进行配合连接以实现第一级溢流管底部固定；第一级溢流管24上部则通过穿过圆柱孔4进行固定，从而完成对第一级溢流管的固定。

第二级溢流管28的顶部通过第七螺纹29与第一过渡段10内开有的第三螺纹12配合进行顶部固定；第二级溢流管的底部则通过第八螺纹30与第二过渡段13内开有的第四螺纹14螺纹连接后进行底部固定从而完成对第二级溢流管28的固定。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种聚结-旋流分离装置结构如图1所示。第一螺纹9如图4所示，在入口2下方带有螺旋叶片3，且大锥段5、小锥段6及底流段7都开有与螺旋方向一致的第一倾斜孔8，如图7所示。第一级旋流分离器1，如图3所示，一个开有与第一级旋流分离器1螺纹方向一致的第五螺纹16如图8所示，位于第五螺纹16下方设有储液槽17，如图8所示，圆板19如图9所示，第二倾斜孔18如图9所示，第二级旋流分离器15如图8所示、第三倾斜孔26如图11所示，第一级溢流管24如图10所示，第三倾斜孔的排列方式为上密，下疏。第六螺纹27、第七螺纹29如图15所示，第八螺纹30如图16所示，第四倾斜孔31如图14所示，第四倾斜孔的分布为上密下疏，第二级溢流管28如图13所示。

第一级旋流分离器1（如图3所示）由入口2、螺旋叶片3、螺旋叶片中间圆柱孔4（如图3、图4所示）、第一级旋流分离器的大锥段5、第一级旋流分离器的小锥段6、第一级旋流分离器的底流段7、第一倾斜孔8（如图7所示）、第一过渡段10（如图5所示）、位于第一过渡段的第二螺纹11（如图5所示）、第三螺纹12（如图5所示）、第二过渡段13（如图6所示）、位于第二过渡段的第四螺纹14（如图6所示）、及与第二级旋流分离器第五螺纹16配合的第一螺纹9（如图4所示）组成。

第二级旋流分离器15由第五螺纹16、位于第五螺纹下方的储液槽17，位于储液槽下方在圆板19上开有第二倾斜孔18的第二级旋流分离器的大锥段20、第二级旋流分离器的小锥段21、第二级旋流分离器的底流段22、第二级旋流分离器的底流口23组成。

第二级旋流分离器15与第一级旋流分离器1（如图3所示）通过第一螺纹9（如图4所示）、第五螺纹16进行配合固定。其中第一螺纹9（如图4所示），第五螺纹16（如图8所示）。

第一级溢流管24（如图10所示）由第三倾斜孔26（如图11所示）、第一级溢流管的溢流口25及底部的第六螺纹27（如图12所示）组成。第一级溢流管24通过螺纹与第一级旋流分离器1（如图3所示）固定。

具体连接方式为位于第一级溢流管的第六螺纹27与位于第一级旋流分离器第一过渡段10（如图5所示）上开有的第二螺纹11（如图5所示）进行配合固定。上部则通过穿过第一级旋流分离器螺旋叶片中间圆柱孔4进行固定，第一级旋流分离器螺旋叶片中间圆柱孔孔径大小与第一级溢流管直径大小一致，从而完成对第一溢流管24的整体固定。

第二级溢流管28（如图13所示）由顶部的第七螺纹29（如图15所示）及靠近底部的第八螺纹30（如图16所示）、第四倾斜孔31（如图14所示）组成。第二级溢流管28的顶部通过第七螺纹29与第一级旋流分离器第一过渡段10内开有的第三螺纹12（如图5所示）配合进行顶部固定。第二级溢流管的底部则通过第八螺纹30与第一级旋流分离器的第二过渡段13（如图6所示）内开有的第四螺纹14（如图6所示）进行底部固定从而完成对第二级溢流管28的固定。

本装置的分离原理为油水两相由第一级旋流分离器的入口2进入第一级旋流分离器1（如图3所示）中，经由螺旋叶片3加速后，由于离心力的作用，油水两相发生分离。轻质相-油聚集在第一级溢流管24附近，随后经由其上开有的第三倾斜孔26进入第一级溢流管24中。重质相-水以及部分未完全分离的油则由于离心力的作用被甩至第一级旋流分离器的大锥段5及第一级旋流分离器的小锥段6的边壁处，经由边壁处开有的第一倾斜孔8（如图7所示）进入第二级旋流分离器15的储液槽17中，并经由位于储液槽下方圆板19上开有的第二倾斜孔18加速，这时在离心力的作用下，油相会绕着第二级旋流分离器中心做着旋转运动，在这个过程中，会增加油滴间的碰撞几率，使小粒径油滴聚并成大粒径的油滴，聚并后的油滴会聚集在第一级旋流分离器的底流段7附近，并由其上开有的第一倾斜孔8（如图7所示）、以及位于其中心处的第二级溢流管28上面开有的第四倾斜孔31进入第二级溢流管28中，并沿溢流管与经过一次分离的油汇合后一起从第一级溢流管的溢流口25流出，而水相则被甩至第二级旋流分离器15的边壁处，最终从第二级旋流分离器的底流口23流出，最终完成分离。

整个装置配合连接方式为：

第一级旋流分离器1通过位于其上的第一螺纹9与位于第二级旋流分离器15上的第五螺纹16进行连接。第一级溢流管24底部通过位于其上的第六螺纹27与位于第一级旋流分离器第一过渡段10上第二螺纹11进行固定，上部则通过穿过第一级旋流分离器螺旋叶片3中间的圆柱孔4进行固定从而完成对第一级溢流管24的固定。第二级溢流管28则通过其上的第七螺纹29、第八螺纹30依次与位于第一级旋流分离器1第一过渡段10的第三螺纹12、位于第二过渡段13的第四螺纹14进行固定。

Claims (1)

1.一种聚结-旋流分离装置，包括第一级旋流分离器（1）、第二级旋流分离器（15）、第一级溢流管（24）和第二级溢流管（28），其特征在于：

所述第一级旋流分离器开有第一螺纹（9），并在入口（2）下方带有螺旋叶片（3）；此外，所述第一级旋流分离器具有入口（2）、位于所述螺旋叶片中间的圆柱孔（4）、大锥段（5）、小锥段（6）、底流段（7）、第一过渡段（10）、位于第一过渡段的第二螺纹（11）、第三螺纹（12）、第二过渡段（13）、位于第二过渡段的第四螺纹（14）；第一螺纹（9）与第二级旋流分离器第五螺纹（16）相配合；大锥段（5）、小锥段（6）及底流段（7）都开有与螺旋叶片（3）螺旋方向一致的第一倾斜孔（8）；

第二级旋流分离器(15)包括第五螺纹（16）、第二级旋流分离器大锥段（20）、第二级旋流分离器小锥段（21）、第二级旋流分离器底流段（22）以及第二级旋流分离器底流口（23）；第五螺纹（16）与所述第一级旋流分离器上的螺纹方向一致；位于第五螺纹（16）下方设有储液槽（17），位于储液槽（17）的下方，在圆板（19）上开有第二倾斜孔（18）；

第一级溢流管（24）上具有第三倾斜孔（26）、第一级溢流管溢流口（25）及第六螺纹（27）；所述第三倾斜孔（26）与所述第一级旋流分离器的螺旋方向一致，所述第三倾斜孔的排列方式为上密下疏，第六螺纹（27）位于所述第一级溢流管的底部；第一级溢流管（24）通过螺纹与第一级旋流分离器（1）固定连接；

所述第二级溢流管（28）在顶部及底部分别开有第七螺纹（29）和第八螺纹（30），且在壁面上开有与第一级旋流分离器螺旋方向一致的第四倾斜孔（31），所述第四倾斜孔的分布为上密下疏；

第二级旋流分离器（15）与第一级旋流分离器（1）通过第一螺纹（9）、第五螺纹（16）进行配合连接以实现固定；第一级溢流管（24）上的第六螺纹（27）与位于第一级旋流分离器上的第二螺纹（11）进行配合连接以实现对第一级溢流管底部固定；第一级溢流管上部则通过穿过圆柱孔（4）进行固定，从而完成对第一级溢流管（24）的固定；

第二级溢流管（28）的顶部通过第七螺纹（29）与第一过渡段（10）内开有的第三螺纹（12）配合进行顶部固定；第二级溢流管的底部则通过第八螺纹（30）与第二过渡段（13）内开有的第四螺纹（14）螺纹连接后进行底部固定从而完成对第二级溢流管（28）的固定。

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