CN111744684A - 一种电化学气浮管式旋流分离器及分离方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电化学气浮管式旋流分离器及分离方法与应用，该分离器包括进液管、起旋器支撑壳体、旋流腔壳体、尾管、出水管、出油管、起旋器、若干导流叶片电极，进液管、起旋器支撑壳体、旋流腔壳体、尾管及出水管依次连接形成管状壳体；起旋器位于进液管、起旋器支撑壳体及旋流腔壳体所形成的管状壳体内且该起旋器与壳体之间存在环形空间，即旋流腔；其中，该电化学气浮管式旋流分离器还包括两个不相交的导电线圈及电源，导电线圈完全预埋于起旋器中，若干导流叶片电极沿起旋器轴向方向部分镶嵌入起旋器的外表面中，且所有处于间位的导流叶片电极通过导电线圈相连接，以形成相互交替的阴极及阳极；导电线圈通过导电线缆与电源相连。

Description

一种电化学气浮管式旋流分离器及分离方法与应用

技术领域

本发明涉及一种电化学气浮管式旋流分离器及分离方法与应用，属于电化学气浮油水分离技术领域。

背景技术

目前，无论是陆上油田还是海上油田，其采出液含水率很高，污水产量大，污水中含油量和悬浮物含量较高。因此，油水分离和悬浮固体的去除是现阶段石油开采企业水处理的首要任务。某些油田的含油污水，由于油水密度差小，通过常规的重力分离时，污水停留时间长、占地面积大、分离效果差。因此，一种管式旋流分离器(CN 105536297 A)被开发出来，它具有停留时间短、占地面积小，且对较轻质原油的分离效果较好。但该种管式旋流器对于重质原油的分离效果有限。重质原油与水的密度差小，难用重力或常规的离心力进行分离。因此，气浮技术成为重质油水分离的有效工艺。在重力场作用下，气浮工艺的占地面积较大，往往需要单独的气泡发生装置，进一步增大了占地面积。

因此，提供一种新型电化学气浮管式旋流分离器及分离方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种电化学气浮管式旋流分离器。

本发明的另一个目的还在于提供一种油水分离或悬浮固体分离的方法，所述油水分离或悬浮固体分离的方法利用上述电化学气浮管式旋流分离器。

本发明的又一个目的还在于提供所述的电化学气浮管式旋流分离器在油水分离或悬浮固体分离中的应用。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种电化学气浮管式旋流分离器，包括进液管、起旋器支撑壳体、旋流腔壳体、尾管、出水管、出油管、起旋器、若干导流叶片电极，所述进液管、起旋器支撑壳体、旋流腔壳体、尾管及出水管依次连接形成管状壳体；所述起旋器位于进液管、起旋器支撑壳体及旋流腔壳体所形成的管状壳体内且该起旋器与壳体之间存在环形空间，即旋流腔；

其中，该电化学气浮管式旋流分离器还包括两个不相交的导电线圈及电源，两个不相交的导电线圈完全预埋于起旋器中，若干所述导流叶片电极沿起旋器轴向方向部分镶嵌入起旋器的外表面中，且所有处于间位的导流叶片电极通过导电线圈相连接，以形成相互交替的阴极及阳极；

所述导电线圈通过导电线缆与电源相连。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，所述导电线缆必须有绝缘表面以防止漏电。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，若干所述导流叶片电极沿起旋器轴向方向部分镶嵌入起旋器的外表面中，即若干所述导流叶片电极一部分镶嵌入起旋器的外表面中，一部分裸露于起旋器的外表面，以实现导流作用。根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述进液管、起旋器支撑壳体、旋流腔壳体、尾管及出水管通过法兰或者焊接依次连接形成管状壳体。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述进液管与起旋器支撑壳体通过法兰连接。其中，进液管与起旋器支撑壳体通过法兰连接可以方便检修。

根据本发明具体实施方案，优选地，该电化学气浮管式旋流分离器还包括进液扩展管，所述进液管、进液扩展管及起旋器支撑壳体依次连接。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述进液扩展管与起旋器支撑壳体通过法兰连接。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述电源为直流电源或者交流电源。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述电源为脉冲直流电源。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述导流叶片电极由具有防腐导电功能的材料制成。

其中，在本发明具体实施方式中，尤其需要所述具有防腐导电功能的材料对氯离子具有较强的抵抗能力。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述具有防腐导电功能的材料包括钛、钛基复合材料及不锈钢。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述导流叶片电极的首端与来液方向平行，其末端出水方向与该电化学气浮管式旋流分离器的中心轴呈45°夹角。

其中，该导流叶片电极的首端与来液方向平行，其末端出水方向与该电化学气浮管式旋流分离器的中心轴呈45°夹角，从而可以实现高效油水分离。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，相邻导流叶片电极之间的间距不超过5cm。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，该导流叶片电极既用作电化学气浮电极，又能实现起旋作用。该导流叶片电极用作电化学气浮电极时，所有处于间位的导流叶片电极通过导电线圈相连接，形成相互交替的阴极及阳极，此时通电后便可形成电场，在电场作用下电化学导流叶片电极的表面形成微细气泡，微细气泡附着于油滴表面，通过旋流作用去除。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述起旋器由绝缘材料制成。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，所述绝缘材料包括塑料或者橡胶。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，优选地，逆流排油时，所述出油管位于所述起旋器的中心线处；顺流排油时，所述出油管位于所述出水管的中心线处。其中，当所述出油管位于所述出水管的中心线处时，可以达到更好的收油效果。

根据本发明具体实施方案，在所述的电化学气浮管式旋流分离器中，尾管位于旋流腔壳体及出水管之间，从而可以起到强化旋流分离作用。在本发明一具体实施方式中，该尾管为渐缩形锥管。

本发明所提供的该电化学气浮管式旋流分离器的工作过程(以含油污水为例)如下：

含油污水经由进液管流动到电化学气浮管式旋流分离器内(含油污水经由进液管流动到起旋器、导流叶片电极与起旋器支撑壳体形成的环形空间)，并通过起旋器上的电化学导流叶片电极(兼具电极作用)的作用获得旋转动能，同时在电场的作用下，电化学导流叶片电极的表面由于电化学作用形成微细气泡，微细气泡被旋流的污水搅动带入到污水本体，并与油滴或悬浮固体发生碰撞、接触、黏附，附着微细气泡的油滴或悬浮固体和污水以45°角流出起旋器，进入旋流腔后，带气泡的油滴或悬浮固体和污水在旋流离心力的作用下发生分层作用。带气泡的轻质的油或悬浮固体(附着气泡的油滴或悬浮固体由于附着了气泡质量变得更轻)在离心力场作用下汇聚到旋流腔中心形成油核，通过排油管排除，重质的水相在旋流离心力的作用下移动到旋流分离腔器壁通过排水口排除。

另一方面，本发明还提供了一种油水分离或悬浮固体分离的方法，其中，所述油水分离或悬浮固体分离的方法利用所述的电化学气浮管式旋流分离器。

根据本发明具体实施方案，在所述的油水分离或悬浮固体分离的方法中，优选地，所述油水分离为重质原油与水的分离。

又一方面，本发明还提供了所述的电化学气浮管式旋流分离器在油水分离或悬浮固体分离中的应用。

根据本发明具体实施方案，在所述的应用中，优选地，所述油水分离为重质原油与水的分离。

根据本发明具体实施方案，本发明所提供的该电化学气浮管式旋流分离器尤其适用于石油、石化领域中的油水分离或悬浮固体的分离过程。

本发明所提供的该电化学气浮管式旋流分离器具有以下优点：

1.本发明所提供的该电化学气浮管式旋流分离器具有普通旋流离心设备的优点：与重力分离设备相比，该电化学气浮管式旋流分离器的设备体积小、紧凑、分离高效，易于安装、操作简单方便，减少了设备投资成本；并且由于其占地面积小，适合作业空间受限的场所。

2.本发明所提供的该电化学气浮管式旋流分离器将电化学气浮和旋流离心分离作用有机结合，具有高效处理油水密度差小的含重质油污水的能力，而且还可以连续处理含水量较大的含油污水。

3.本发明在导流叶片电极上施加电场，电极产生的气泡能使得旋流叶片具有自清洁作用，而不会在导流叶片电极上形成油垢，从而提高油水分离效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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提供的该电化学气浮管式旋流分离器的结构示意图。

图2为本发明具体实施例提供的该电化学气浮管式旋流分离器中气浮旋流起旋部分的三维结构示意图。

主要附图标号说明：

1、进液管；

2、出油管；

3、起旋器；

4、法兰；

5、导流叶片电极；

6、导电线圈；

7、旋流腔；

8、旋流腔壳体；

9、尾管；

10、出水管；

11、起旋器支撑壳体；

12、电源。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种电化学气浮管式旋流分离器，其中，该电化学气浮管式旋流分离器的结构示意图如图1所示，该电化学气浮管式旋流分离器中气浮旋流起旋部分的三维结构示意图如图2所示，从图1及图2中可以看出，该电化学气浮管式旋流分离器包括：

进液扩展管、进液管1、起旋器支撑壳体11、旋流腔壳体8、尾管9、出水管10、出油管2、起旋器3、若干导流叶片电极5、两个不相交的导电线圈6及电源12；

所述进液管1、进液扩展管、起旋器支撑壳体11、旋流腔壳体8、尾管9及出水管10依次连接形成管状壳体；

所述起旋器3位于进液管1、起旋器支撑壳体11及旋流腔壳体8所形成的管状壳体内且该起旋器3与壳体之间存在环形空间，即旋流腔7；

两个不相交的导电线圈6完全预埋于起旋器3中，若干所述导流叶片电极5沿起旋器轴向方向部分镶嵌入起旋器3的外表面中，且所有处于间位的导流叶片电极5通过导电线圈6相连接，以形成相互交替的阴极及阳极；

所述导电线圈6通过导电线缆与电源12相连；

在本实施例中，所述进液管1、进液扩展管、起旋器支撑壳体11、旋流腔壳体8、尾管9及出水管10通过法兰或者焊接依次连接形成管状壳体；

其中，所述进液扩展管与起旋器支撑壳体11通过法兰4连接；

在本实施例中，所述电源12可为直流电源或者交流电源；

其中，所述电源12为脉冲直流电源；

在本实施例中，所述导流叶片电极5由钛制成；

在本实施例中，所述导流叶片电极5的首端与来液方向平行，其末端出水方向与中心轴呈45°夹角；

在本实施例中，相邻导流叶片电极5之间的间距为3cm；

在本实施例中，所述起旋器3由塑料制成；

在本实施例中，所述出油管2位于所述起旋器3的中心线处，该设置可以实现逆流排油。

本发明实施例1所提供的该电化学气浮管式旋流分离器的工作过程(以含油污水为例)如下：

含油污水经由进液管流动到电化学气浮管式旋流分离器内(含油污水经由进液管流动到起旋器、导流叶片电极与起旋器支撑壳体形成的环形空间)，并通过起旋器上的电化学导流叶片电极(兼具电极作用)的作用获得旋转动能，同时在电场的作用下，电化学导流叶片电极的表面由于电化学作用形成微细气泡，微细气泡被旋流的污水搅动带入到污水本体，并与油滴或悬浮固体发生碰撞、接触、黏附，附着微细气泡的油滴或悬浮固体和污水以45°角流出起旋器，进入旋流腔后，带气泡的油滴或悬浮固体和污水在旋流离心力的作用下发生分层作用。带气泡的轻质的油或悬浮固体(附着气泡的油滴或悬浮固体由于附着了气泡质量变得更轻)在离心力场作用下汇聚到旋流腔中心形成油核，通过排油管排除，重质的水相在旋流离心力的作用下移动到旋流分离腔器壁通过排水口排除。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (19)

1.一种电化学气浮管式旋流分离器，包括进液管(1)、起旋器支撑壳体(11)、旋流腔壳体(8)、尾管(9)、出水管(10)、出油管(2)、起旋器(3)、若干导流叶片电极(5)，所述进液管(1)、起旋器支撑壳体(11)、旋流腔壳体(8)、尾管(9)及出水管(10)依次连接形成管状壳体；所述起旋器(3)位于进液管(1)、起旋器支撑壳体(11)及旋流腔壳体(8)所形成的管状壳体内且该起旋器(3)与壳体之间存在环形空间，即旋流腔(7)；

其特征在于，该电化学气浮管式旋流分离器还包括两个不相交的导电线圈(6)及电源(12)，两个不相交的导电线圈(6)完全预埋于起旋器(3)中，若干所述导流叶片电极(5)沿起旋器轴向方向部分镶嵌入起旋器(3)的外表面中，且所有处于间位的导流叶片电极(5)通过导电线圈(6)相连接，以形成相互交替的阴极及阳极；

所述导电线圈(6)通过导电线缆与电源(12)相连。

2.根据权利要求1所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述进液管(1)、起旋器支撑壳体(11)、旋流腔壳体(8)、尾管(9)及出水管(10)通过法兰或者焊接依次连接形成管状壳体。

3.根据权利要求2所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述进液管(1)与起旋器支撑壳体(11)通过法兰连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，该电化学气浮管式旋流分离器还包括进液扩展管，所述进液管(1)、进液扩展管及起旋器支撑壳体(11)依次连接。

5.根据权利要求4所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述进液扩展管与起旋器支撑壳体(11)通过法兰连接。

6.根据权利要求1所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述电源(12)为直流电源或者交流电源。

7.根据权利要求6所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述电源(12)为脉冲直流电源。

8.根据权利要求1所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述导流叶片电极(5)由具有防腐导电功能的材料制成。

9.根据权利要求8所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述具有防腐导电功能的材料包括钛、钛基复合材料及不锈钢。

10.根据权利要求1，8-9任一项所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述导流叶片电极(5)的首端与来液方向平行，其末端出水方向与该电化学气浮管式旋流分离器的中心轴呈45°夹角。

11.根据权利要求1，8-9任一项所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，相邻导流叶片电极(5)之间的间距不超过5cm。

12.根据权利要求10所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，相邻导流叶片电极(5)之间的间距不超过5cm。

13.根据权利要求1所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述起旋器(3)由绝缘材料制成。

14.根据权利要求13所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，所述绝缘材料包括塑料或者橡胶。

15.根据权利要求1所述的电化学气浮管式旋流分离器，其特征在于，逆流排油时，所述出油管(2)位于所述起旋器(3)的中心线处；顺流排油时，所述出油管(2)位于所述出水管(10)的中心线处。

16.一种油水分离或悬浮固体分离的方法，其特征在于，所述油水分离或悬浮固体分离的方法利用权利要求1-15任一项所述的电化学气浮管式旋流分离器。

17.根据权利要求16所述的油水分离或悬浮固体分离的方法，其特征在于，所述油水分离为重质原油与水的分离。

18.权利要求1-15任一项所述的电化学气浮管式旋流分离器在油水分离或悬浮固体分离中的应用。

19.根据权利要求18所述的应用，其特征在于，所述油水分离为重质原油与水的分离。

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