CN110755890B - 一种多相分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于原油开采过滤装置技术领域，具体涉及一种多相分离装置。用于分离包括气体、固体及不同密度互不相溶液体的混合物，包括罐体，罐体顶部设置有排气口，罐体底部设置有排料装置，排气口与排料装置之间设置有浮球联动装置和出液管道，浮球联动装置的整体密度由上往下依次递增，出液管道与浮球联动装置配合使用用于排出不同密度的液体，罐体上还有设置有进料管道，用于将混合物通入罐体并在罐体内形成旋流。用于解决原油初滤过程中设备结构复杂，过滤效率低的问题。本发明通过浮球联动装置和出液管道的配合使用，利用不同密度液体浮力不同，带动浮球联动装置浮沉，以控制不同密度的液体从不同的出液管道排出，装置结构简单，过滤效率高。

Description

一种多相分离装置

技术领域

本发明属于原油开采过滤装置技术领域，具体涉及一种多相分离装置。

背景技术

在原油开采过程中，由于原油中通常混有水及一些固体和气体等杂质，在进行初步过滤时，要分离出原油中的水、气体和固体杂质，但是目前的一些多相分离装置的初步脱水除气十分复杂，需要多种设备进行配合使用，成本高且效率低。

授权公告号为：CN 207685205U的实用新型，一种石油开采用原油脱水装置，通过搅拌罐、过滤室、水油分离室等设备完成对原油内的水分、固体和气体杂质的分离，该实用新型虽然能过滤掉原油中的杂质，但是同样存在整体装置结构复杂，过滤工序多时间长效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多相分离装置，用于解决原油初滤过程中设备结构复杂，过滤效率低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多相分离装置，用于分离包括气体、固体及不同密度互不相溶液体的混合物，包括罐体，所述罐体顶部设置有排气口，所述罐体底部设置有排料装置，所述排气口与所述排料装置之间设置有浮球联动装置和出液管道，所述浮球联动装置的整体密度由上往下依次递增，所述出液管道与浮球联动装置配合使用用于排出不同密度的液体，所述罐体上还有设置有进料管道，用于将混合物通入所述罐体并在罐体内形成旋流。通过进料管道将混合物形成旋流之后，气体上升由排气口排出，固体下降可由排料装置排出，不同密度液体的分离，且通过与不同密度的浮球联动装置和设置在其下方的出液管道的配合，将不同密度的液体从相应的出液管道排出，完成混合物的初滤。

进一步地，所述浮球联动装置包括结构相同的第一浮球联动装置和第二浮球联动装置，所述出液管道包括第一出液管道和第二出液管道，所述排气口、所述第一浮球联动装置、第一出液管道、第二浮球联动装置、第二出液管道和所述排料装置由上至下依次竖直设置。原油开采过程中，原油中通常混有水、气体和固体等杂质，两个浮球联动装置和对应设置的两个出液管道用于分离水和油，完成初滤。

进一步地，所述浮球联动装置包括上排塞、上连杆、浮球、下连杆和下排塞，所述上排塞、上连杆、浮球、下连杆和下排塞依次连接。

进一步地，所述浮球与所述上连杆和下连杆为可拆卸式连接。通过可拆卸式的连接，将浮球从浮球联动装置中分离出来，更换不同密度的浮球，以便完成分离不同密度的原油。

进一步地，所述上连杆和下连杆上还套设有导向支架，靠近所述排气口的所述导向支架固定连接在所述罐体内壁顶面上，其余所述导向支架均固定连接在所述出液管道上，所述导向支架用于限制所述浮球联动装置的上下活动范围。

进一步地，所述第一出液管道设置有T型接口，所述T型接口的上端口和下端口分别与所述第一浮球联动装置的下排塞和第二浮球联动装置的上排塞相对，所述第一浮球联动装置的长度小于所述排气口至所述T型接口上端口的垂直距离，所述第二浮球联动装置的长度小于所述T型接口下端口至所述第二出液管道端口的垂直距离。

进一步地，所述第一浮球联动装置的下排塞和所述第二浮球联动装置的上排塞设置为圆柱型，且所述T型接口内径与位于其两端的所述上排塞和下排塞的外径相等，所述第一浮球联动装置的上排塞和第二浮球联动装置的下排塞设置为圆台型，用于分别塞住所述排气口和第二出液管道。圆柱形排塞可以被套入T型接口中，保证排塞与出液管道之间的密封。

进一步地，所述排料装置包括排料口、密封于排料口上的盖板和用于连接所述盖板和排料口的紧固件。

进一步地，所述罐体下部还设置有观察窗，所述观察窗用于观察排料装置上所述固体堆积的高度。当固体杂质堆积到一定高度时，关闭进料管道，拿下盖板，清理盖板上堆积的固体杂质。

进一步地，所述进料管道出口套有沿所述罐体内壁设置的弧形接口。沿罐体内壁形状设置的弧形接口，可以使进料管道进来的混合物形成旋流，旋流过程中密度低的从密度高的液体中分离出来上浮，便于后续分层排出。

本发明的有益效果是：

1、通过罐体和浮球联动装置及出液管道的配合使用，利用不同密度且互不相溶液体的浮力不同，可以带动浮球联动装置浮沉，且浮球联动装置的密度介于不同液体的密度之间，以控制不同密度的液体从不同的出液管道排出；

2、浮球联动装置的各部件为可拆卸式连接，通过更换不同密度的浮球，达到控制不同密度的液体的排出；

3、装置整体结构简单，运用于原油开采的初步过滤中，有效降低成本，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例所述的整体结构剖视图；

图2为本发明具体实施例所述的罐体俯视示意图。

附图标记：

1、罐体；2、排气口；3、排料装置；31、排料口；32、盖板；33、紧固件；4、浮球联动装置；41、上排塞；42、上连杆；43、浮球；44、下连杆；45、下排塞；5、出液管道；6、T型接口；7、导向支架；8、进料管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示，本发明所提供的一种多相分离装置，用于分离包括气体、固体及不同密度互不相溶液体的混合物，在原油开采过程中，刚开采出来的原油通常混有水、气体和固体的杂质，需要进行初步过滤，除去这些杂质。具体的多相分离装置包括罐体1，罐体1顶部设置有排气口2，罐体1底部设置有排料装置3，排气口2与排料装置3之间设置有浮球联动装置4和出液管道5，浮球联动装置4的整体密度由上往下依次递增，且浮球联动装置4的密度需要介于该原油中的气体杂质、水和原油的密度之间，出液管道5与浮球联动装置4配合使用用于排出不同密度的液体，罐体1上部还有设置有进料管道8，用于将混合物通入罐体1并在罐体1内形成旋流，且进料管道8设置在所述罐体1上，如图1所示，其与排气口2的距离为G，浮球43上下可浮动距离为g，2g＜G＜3g，进料管道8设置的位置保证排气口2排气不受影响。通过进料管道8将混合物形成旋流之后，气体上升由排气口2排出，固体下降可由排料装置3排出，不同密度液体的分离，且通过与不同密度的浮球联动装置4和设置在其下方的出液管道5的配合，将不同密度的液体从相应的出液管道5排出，完成混合物的初滤。

其中，浮球联动装置4包括结构相同的第一浮球联动装置和第二浮球联动装置，出液管道5包括第一出液管道和第二出液管道，排气口2、第一浮球联动装置、第一出液管道、第二浮球联动装置、第二出液管道和排料装置3由上至下依次竖直设置，第一出液管道设置在罐体1中部位置，第二出液管道设置在罐体1下部位置，第一浮球联动装置和第二浮球联动装置分别设置在第一出液管道和第二出液管道端口的正上方。原油开采过程中，原油中通常混有水、气体和固体等杂质，液体通常水和原油两种密度的区分，故设置两个浮球联动装置4和对应设置的两个出液管道5用于分离水和油，完成初滤，若存在三种密度的液体需要完成分离过滤，则可以采用三个浮球联动装置4，且浮球联动装置4的密度需介于包括该气体以及不同密度的三种液体的密度之间。

其中，浮球联动装置4包括上排塞41、上连杆42、浮球43、下连杆44和下排塞45，上排塞41、上连杆42、浮球43、下连杆44和下排塞45依次连接。

本实施例中，浮球43与上连杆42和下连杆44之间为可拆卸式连接。通过可拆卸式的连接，将浮球43从浮球联动装置4中分离出来，通过更换不同密度的浮球43，可以满足针对不同密度的原油的初虑。

如图1所示，上连杆42和下连杆44上还套设有导向支架7，靠近排气口2的导向支架7固定连接在罐体1内壁顶面上，其余导向支架7均固定连接在出液管道5上，导向支架7用于限制浮球联动装置4的上下活动范围，保证浮球联动装置4整体再竖直方向上浮沉运动，同时限制浮球联动装置4的水平向活动范围，保证浮球联动装置4上的上排塞41和下排塞45对准排气口2或者出液管道5的端口，不发生偏移。

如图1所示，第一出液管道设置有T型接口6，T型接口6的上端口和下端口分别与第一浮球联动装置的下排塞45和第二浮球联动装置的上排塞41相对，第一浮球联动装置的长度小于排气口2至T型接口6上端口的垂直距离，第二浮球联动装置的长度小于T型接口6下端口至第二出液管道端口的垂直距离，使得浮球联动装置4在上下浮沉活动的过程中只能择一关闭其对应的排气口2或者出液管道5的端口，即使得第一浮球联动装置只能择一关闭排气口2或者第一出液管道的端口，第二浮球联动装置只能择一关闭第一出液管道的端口或者第二出液管道的端口。

进一步地，第一浮球联动装置的下排塞45和第二浮球联动装置的上排塞41设置为圆柱型，且T型接口6内径与位于其两端的上排塞41和下排塞45的外径相等，即第一浮球联动装置的下排塞45和第二浮球联动装置的上排塞41的外径与T型接口6的内径相等，在第一浮球联动装置的下排塞45关闭第一出液管道时，可以在T型接口6内上下滑动，同时设置在第一浮球联动装置下连杆44上的导向支架7限定该下排塞45往下最多到达密封第一出液管道上与T型接口6连接的横向的连接口位置，起到通过第一浮球联动装置的下排塞45密封住第一出液管道的目的，相同的，在第二浮球联动装置的上排塞41关闭第一出液管道时，通过该上排塞41在T型接口6内滑动，密封住第一出液管道与T型接口6连接的横向的连接口位置，起到通过第二浮球联动装置的上排塞41密封住第一出液管道的目的，同时第二浮球联动装置的上连杆42上的导向支架7限制第二浮球联动装置上的上排塞41向上最多到达横向连接口位置；第一浮球联动装置的上排塞41和第二浮球联动装置的下排塞45设置为圆台型，用于分别塞住排气口2和第二出液管道，如图1所示，排气口2和第二出液管道端口的直径相同，而且该直径位于圆台型排塞的两底面的直径范围之间，保证圆台型排塞可以更好的密封住排气口2和第二出液管道。

进一步地，排料装置3包括排料口31、密封于排料口31上的盖板32和用于连接盖板32和排料口31的紧固件33，本实施例中，紧固件33采用螺栓，通过多个螺栓将盖板32固定连接在排料口31上，且盖板32与排料口31之间设置有密封垫圈，保证罐体1的密封，在需要排除固体杂质时，打开盖板32，清理盖板32上的固体杂质即可。

另外，罐体1下部还设置有观察窗，观察窗用于观察排料装置3上固体堆积的高度。当固体杂质堆积到一定高度时，关闭进料管道8，松开螺栓，分离盖板32与罐体1，清理盖板32上堆积的固体杂质沉降物及清理内部其他部件上的杂质沉降物，清理干净后可吹氮气或空气干燥，之后拧紧螺栓使盖板32固定在罐体1顶部，以便继续后续的分离操作。

如图2所示，进料管道8出口套有沿罐体1内壁设置的弧形接口。沿罐体1内壁形状设置的弧形接口，可以使进料管道8进来的混合物形成旋流，旋流过程中密度低的从密度高的液体中分离出来上浮，便于后续分层排出。

具体分离工作原理：假设两种不同密度的液体的密度分别为D1和D2，且D1＜D2，混合物中气体密度为Da，第一浮球联动装置的密度Do，第二浮球联动装置的密度为Dw，则D2＞Dw＞D1，D1＞Do＞Da，首先，当罐体1内无混合物进入时，浮球联动装置4由于重力作用，第一浮球联动装置堵住第一出液管道，第二浮球联动装置堵住第二出液管道，然后从进料管进入的混合物经旋流，逐步分层并且液位上升，此时混合物中的气体上升至排气口2排出，固体由于密度最大沉降至排料装置3处并堆积在盖板32上。

之后液面上升过程中，密度为D1液体液面上升至第二浮球联动装置处时，由于D1＜Dw，密度为D1液体不会使得第二浮球联动装置上浮，则不会从第二出液管道流出，当上升至第二出液管道处时，密度为D1液体会从第一出液管道的下端口流出罐体1；

此时密度为D2液体液面也逐步上升，当密度为D2液体的液面上升至可以带动第二浮球联动装置时，第二浮球联动装置的下排塞45逐渐从第二出液管道口处脱离，密度为D2液体从第二出液管道流出，此时形成密度为D1从第一出液管道流出，密度为D2从第二出液管道流出，完成初步过滤分离排出；

当密度为D2液体液面再次逐步上升，由于D2＞Dw，密度为D2液体会带动第二浮球联动装置上升，并逐渐从第一出液管道的下端口进入堵住第一出液管道的下端口，此时密度为D1液体还可以从第一出液管道的上端口流出，密度为D2液体只能从第二出液管道流出；

当密度为D2液体液面再次上升，带动第二浮球联动装置的上排塞41完全堵住第一出液管道时，此时第二浮球联动装置受限于设置在其上连杆42上的导向支架7不再上移，即使当密度为D2液体液面上升至第一出液管道处并超过第一出液管道的上端口时，由于第二浮球联动装置的上排塞41堵住第一出液管道，密度为D2液体也不会从第一出液管道流出，只会从第二出液管道流出，此时密度为D1液体停止流出；

当密度为D2液体液面还继续上升时，此时密度为D2液体同样也只能从第二出液管道流出，若此时密度为D2液体上升并带动密度为D1液体逐渐上升，由于D2＞D1＞Do，密度为D2液体和密度为D1液体均会带动第一浮球联动装置上升，并通过第一浮球联动装置的上排塞41逐渐闭合排气口2，此时密度为D1液体也不会从排气口2流出，同样密度为D2液体不会从第一出液管道和排气口2流出，只会从第二出液管道加速流出；

当密度为D2液体液面逐渐下降，且密度为D1和D2的液体浮力不足以支撑起第一浮球联动装置时，第一浮球联动装置下降，逐渐打开排气口2，开始排气；

当密度为D2液体液面再逐渐下降，第一浮球联动装置逐渐下降，带动第一浮球联动装置的下排塞45逐渐关闭第一出液管道的上端口，密度为D2液体不会从第一出液管道排出；

当密度为D2液体液面再次逐渐下降，第一浮球联动装置继续下沉，带动第一浮球联动装置的下排塞45继续下移，并逐步取代第二浮球联动装置的上排塞41后完全关闭第一出液管道，此时受限于第一浮球联动装置下连杆44上的导向支架7，第一浮球联动装置的下排塞45不在下移，此时从第二出液管道排出密度为D2液体和从排气口2排出气体；

当密度为D2液体液面继续下降，使得第二浮球联动装置下降，第二浮球联动装置的下排塞45逐渐关闭第二出液管道，此时密度为D2液体停止排出，密度为D1液体浮于密度为D2液体上方也不会从第二出液管道排出，密度为D1液体若增多可以通过控制第一浮球联动装置的上升从第一出液管道排出，气体从排气口2排出。

另外，密度为D2液体均低于第二浮球联动装置，不能带动第二浮球联动装置浮球，则第二浮球联动装置的下排塞45关闭第二出液管道，密度为D1不会从第二出液管道排出，当密度为D1液体增多带动第一浮球联动装置上升，排气口2逐步关闭，密度为D1液体从第一出液管道排出；

当密度为D1液体液面逐渐下降，第一浮球联动装置下降，逐步打开排气口2，当密度为D1液体液面继续下降，密度为D1浮力不足以支撑第一浮球联动装置时，第一浮球联动装置的下排塞45逐步关闭第一出液管道的上端口，气体不会从第一出液管道排出；

当密度为D1液体液面再次下降，并带动第一浮球联动装置的下排塞45完全关闭第一出液管道时，此时第一浮球联动装置的下排塞45受限于设置在第一浮球联动装置下连杆44上的导向支架7不再下移，气体加速从排气口2排出。

通过不同密度的浮球联动装置4，将对应的不同密度的液体分别从对应的出液管道5排出，完成原油的初滤，效率高，且设备结构简单，生产制造及维护成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种多相分离装置，用于分离包括气体、固体及不同密度互不相溶液体的混合物，其特征在于：包括罐体，所述罐体顶部设置有排气口，所述罐体底部设置有排料装置，所述排气口与所述排料装置之间设置有浮球联动装置和出液管道，所述浮球联动装置的整体密度由上往下依次递增，所述出液管道与浮球联动装置配合使用用于排出不同密度的液体，所述罐体上还有设置有进料管道，用于将混合物通入所述罐体并在罐体内形成旋流；

所述浮球联动装置包括结构相同的第一浮球联动装置和第二浮球联动装置，所述出液管道包括第一出液管道和第二出液管道，所述排气口、所述第一浮球联动装置、第一出液管道、第二浮球联动装置、第二出液管道和所述排料装置由上至下依次竖直设置；

所述浮球联动装置包括上排塞、上连杆、浮球、下连杆和下排塞，所述上排塞、上连杆、浮球、下连杆和下排塞依次连接；

所述第一出液管道设置有T型接口，所述T型接口的上端口和下端口分别与所述第一浮球联动装置的下排塞和第二浮球联动装置的上排塞相对，所述第一浮球联动装置的长度小于所述排气口至所述T型接口上端口的垂直距离，所述第二浮球联动装置的长度小于所述T型接口下端口至所述第二出液管道端口的垂直距离,所述第一浮球联动装置择一关闭所述排气口或者第一出液管道的端口，所述第二浮球联动装置择一关闭所述第一出液管道的端口或者第二出液管道的端口；

所述上连杆和下连杆上还套设有导向支架，靠近所述排气口的所述导向支架固定连接在所述罐体内壁顶面上，其余所述导向支架均固定连接在所述出液管道上，所述导向支架用于限制所述浮球联动装置的上下活动范围；

所述第一浮球联动装置的下排塞和所述第二浮球联动装置的上排塞设置为圆柱型，且所述T型接口内径与位于其两端的所述上排塞和下排塞的外径相等，所述第一浮球联动装置的上排塞和第二浮球联动装置的下排塞设置为圆台型，用于分别塞住所述排气口和第二出液管道。

2.根据权利要求1所述的一种多相分离装置，其特征在于：所述浮球与所述上连杆和下连杆为可拆卸式连接。

3.根据权利要求1所述的一种多相分离装置，其特征在于：所述排料装置包括排料口、密封于排料口上的盖板和用于连接所述盖板和排料口的紧固件。

4.根据权利要求1所述的一种多相分离装置，其特征在于：所述罐体下部还设置有观察窗，所述观察窗用于观察排料装置上所述固体堆积的高度。

5.根据权利要求1所述的一种多相分离装置，其特征在于：所述进料管道出口套有沿所述罐体内壁设置的弧形接口。

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