CN113526699B - 一种油水分离设备及油水分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油水分离设备及油水分离方法,该设备包括预处理釜体和精处理釜体;内部分别设有预处理滤芯和精处理滤芯;预处理滤芯的滤芯筒I包括:防护网外筒I、亲水疏油滤网中间筒、填充层I和内筒I;填充层I由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;精处理滤芯的滤芯筒II包括:防护网外筒II、填充层II和内筒II;填充层II由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒II外壁缠绕而成。本发明不仅能够有效截留油田产出液中的颗粒物和较大油滴,还能进一步处理小于20μm的水包油乳液,去除油田产出液中的乳化油,实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离,同时保证滤芯不易被污染,且使用寿命长。

Description

一种油水分离设备及油水分离方法
技术领域
本发明涉及油田产出液处理技术领域,尤其涉及一种油水分离设备及油水分离方法。
背景技术
海上油田开采已成为保证国内原油稳定,减少石油进口依赖的重要举措。然而,海上油田随注水开采的年限增加,油田含水率不断升高。海上油田&平台的日产出液量已达到几千方甚至上万方,高效的油水分离,以及实现对含油生产污水的精细化处理,将降低对经济和环境负面影响,也是科研开发的奋斗目标。现阶段我国海上油田70%已进入高含水率阶段,日均产生油田产出液达10000m3/d,急需通过油水分离技术提液稳产。
现有的海上油田含油生产污水处理工艺通常由斜板隔油器、紧凑式气浮、核桃壳/双介质过滤器组成,是典型的传统三级水处理流程,其存在造价高、占地面积大、处理量受限、工艺维护成本高、处理效率低、材料成本高、使用寿命短、过滤床层易堵塞和无法去除乳化油等问题。
目前,市场上急需更优化的油水分离装置,以解决海上油田进入高含水率阶段生产水精细化处理及达标回注&排放问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种油水分离设备及油水分离方法,该油水分离设备和方法不仅能够有效截留油田产出液中的颗粒物和较大油滴,还能进一步处理小于20μm的水包油乳液,去除油田产出液中的乳化油,实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离,同时保证滤芯不易被污染,且使用寿命长。
具体技术方案如下:
本发明提供了一种油水分离设备,包括:预处理釜体和精处理釜体;
所述预处理釜体的内部设有预处理滤芯;所述预处理滤芯包括滤芯筒I,盖扣在滤芯筒I顶部的上封盖I,以及盖扣在滤芯筒I底部的下封盖I;所述滤芯筒I由外至内依次包括:防护网外筒I、亲水疏油滤网中间筒、填充层I和内筒I;所述填充层I由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;内筒I上开有若干过水孔;所述下封盖I上设有出液口;
所述精处理釜体的内部设有精处理滤芯;所述精处理滤芯包括滤芯筒II,盖扣在滤芯筒II顶部的上封盖II,以及盖扣在滤芯筒II底部的下封盖II;所述滤芯筒II由外至内依次包括:防护网外筒II、填充层II和内筒II;所述填充层II由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒II外壁缠绕而成;所述内筒II上开有若干过水孔;所述下封盖II上设有进液口;
预处理釜体的顶部设有排油口I和排气口I,上部设有液体进口I和回流入口,下部设有液体出口I;精处理釜体的顶部设有排油II口和排气口II,上部设有回流出口,下部设有出水口II和液体进口II;回流入口与回流出口相连通。
在后续油水分离工艺中排出的含油液体可以通过回流入口重新返回至装置中,进行二次处理。
本发明中,亲水疏油滤网是通过传统阻隔原理除去含油废水(例如油田产出液)中的浮油以及较大的油滴(即直径大于50微米的油滴,不包括乳化油)和固体悬浮物;而填充层I是利用亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝对含油废水进行破乳疏通,来去除油田产出液中的乳化油,该乳化油包括水包油以及油包水这两种类型(即直径大于20微米的乳化油);乳化油通过玻璃纤维滤芯后破乳、分离、长大,变成大油滴自然上浮,以利于后续进一步油水分离的深度处理。
本发明中,上封盖I是封闭的,下封盖I仅设有出液口;亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝环绕内筒进行堆积。亲水疏油滤网、亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝既可直接从市面购买,也可以通过现有常规技术手段对滤网、玻璃纤维滤丝进行亲水疏油或亲油疏水处理来获得。
进一步地,所述预处理釜体的内部设有预处理滤芯组件;所述预处理滤芯组件包括若干根预处理滤芯、支架I以及布水器I;所述预处理滤芯固定于支架I上,预处理滤芯的出液口I与集水器I的出口相连通。
进一步地,所述支架I固定于预处理釜体的内壁上,支架I上设有若干个固定预处理滤芯的接头I,接头I的两端分别连通预处理滤芯的预处理出液口I和集水器I的入口;所述液体出口I与集水器I出口连通。
进一步地,所述预处理釜体的底部放置有超声波震动板,超声波震动板位于所述集水器I下方;所述预处理釜体的上部安装有液位计和温度计,顶部安装有压力表,底部开有排放管,中部开有手孔。
进一步地,所述下封盖I的底部向外延伸出一段出液管I,出液管I插入至接头I内,使预处理滤芯固定于支架I上;更有利于滤芯的组装和拆卸。所述集水器I位于支架I下方,设有若干根集水支管I以及连通各支管的总集水管I;各集水支管I分别与其相对应的接头I相连通。
进一步地,所述支架I呈圆盘状,接头I排列呈环形;接头I的一端与预处理滤芯的出液管I连接,另一端与集水器I的集水支管I连接。
亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比会影响纤维结构对于乳化油的破乳分离能力。进一步地,预处理滤芯中,所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比为1:0.25~4;防护网外筒与内筒的半径差,即床层径向厚度,会影响滤芯筒内液体与玻璃纤维滤丝之间的接触时间,进而影响过滤效果;所述防护网外筒I与内筒I的半径差为20~80mm;更进一步地,防护网外筒I与内筒I的半径差为30~40mm。
进一步地,预处理滤芯中,所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层;所述填充层I由亲水疏油性玻纤层和亲油疏水性玻纤层交替堆积而成。
进一步地,所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层;所述填充层I由亲水疏油性玻纤层和亲油疏水性玻纤层交替堆积而成。
进一步地,每层亲水疏油性玻纤层的厚度为0.2~0.8cm,堆积密度为0.2~0.5g/cm3;每层亲油疏水性玻纤层的厚度为0.2~0.8cm,堆积密度为0.2~0.5g/cm3;更进一步地,每层亲水疏油性玻纤层的厚度为0.5cm;每层亲水疏油性玻纤层的堆积密度为0.35g/cm3
进一步地,所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为15~25μm;亲油疏水性玻璃纤维滤丝的单丝直径为15~25μm。
进一步地,所述防护网外筒I的材质为不锈钢,网孔呈菱形,筒壁厚度为2~5mm,网孔孔径为1~2cm。所述亲水疏油滤网中间筒的材质为不锈钢,网孔孔径为30~50目。
进一步地,所述下封盖I的底部向外延伸出一段出液管I;作为优选,所述出液管I的管身上设有螺纹且安装有密封圈。进一步地,所述上封盖I的顶部向外延伸出一段连接头I;作为优选,所述连接头I的管身上设有螺纹且安装有密封圈。
进一步地,所述精处理釜体的内部设有精处理滤芯组件,所述精处理滤芯组件包括若干根精处理滤芯、支架II以及布水器II;所述精处理滤芯固定于支架II上,精处理滤芯的进液口II与布水器II的出口相连通。
进一步地,所述精处理滤芯组件还包括集水器II;所述上封盖II上设有回流口II,上封盖II的顶部向外延伸出一段回流管II;所述集水器II设有若干根集水支管II以及连通各支管的总集水管II,各集水支管II分别与其相对应的回流管II连接;所述回流出口 II与集水器II的总集水管II出口连通。
进一步地,所述壳体的上部设有回流出口,所述回流出口与集水器的总集水管连通。
进一步地,所述精处理釜体的上部安装有液位计和温度计,顶部安装有压力表;所述精处理釜体的底部开有排放管,中部开有手孔。
本发明中,填充层利用亲水疏油性玻璃纤维滤丝对已经经过油水分离预处理的含油废水进行破乳处理,来进一步去除油田产出液中的乳化油,该乳化油主要以水包油的乳液为主,且直径小于20微米;乳化油通过缠绕在内筒外壁上的亲水疏油性玻璃纤维滤丝时,乳化油发生破乳,使得油、水分离且油滴聚集后逐渐长大,变成大油滴自然上浮,实现油水分离。
进一步地,所述支架II上设有若干个固定精处理滤芯的接头II,所述接头II的两端分别连通精处理滤芯的进液口II和布水器II的出口。
进一步地,所述下封盖II的底部向外延伸出一段进液管II,进液管II插入至接头II 内,使精处理滤芯固定于支架II上;所述布水器II位于支架II下方,设有若干根布水支管II以及连通各支管的总布水管II;各布水支管II分别与其相对应的接头II相连通。
进一步地,所述支架II呈圆盘状,接头II排列呈环形;接头II的一端与精处理滤芯的进液管II连接,另一端与布水器II的布水支管II连接。
防护网外筒与内筒的半径差,即床层径向厚度,会影响滤芯筒内液体与玻璃纤维滤丝之间的接触时间,进而影响破乳效果;进一步地,精处理滤芯中,所述防护网外筒II 与内筒II的半径差为15~35mm。更进一步地,防护网外筒与内筒的半径差为20~30mm。
进一步地,精处理滤芯中,所述填充层II的缠绕密度为0.8~1.0g/cm3 g/cm3;所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为8~15μm。
进一步地,所述防护网外筒的厚度为2~5mm,孔径为1~2cm。
进一步地,所述下封盖II的底部向外延伸出一段进液管II;进一步地,所述进液管II的管身上设有螺纹且安装有密封圈。
进一步地,所述上封盖II上设有回流口II,上封盖II的顶部向外延伸出一段回流管 II;进一步地,所述回流管II的管身上设有螺纹且安装有密封圈。
本申请还提供了一种油田产出液的油水分离方法,包括以下步骤:
(1)将油田产出液从液体进口通入至所述的油水分离预处理釜体中,控制预处理釜体的来液压力和液体处理量,进行油田产出液的预处理,从液体出口处得到预处理后的出液,并从排油口处收集油滴;
(2)将预处理后的油田产出液从液体进口通入至油水分离精处理釜体中,控制精处理釜体的来液压力和液体处理量,进行油田产出液的精处理,从液体出口处得到预处理后的出水,并从排油口处收集油滴。
液体处理量过大,也就是单位时间内通过液体的含油废水过多,单个乳液在装置中与滤芯中的纤维滤丝接触的停留时间就过短,进而导致分离效率下降,所以需要控制来液压力和液体处理量,以确保装置既能在最高的除油效率下运行,又能够有更长的使用寿命。此外,排油频率会影响除油效率的高低。所以,作为优选,步骤(1)中,所述来液压力为0.1~0.44MPa,液体处理量为1~4m3/h;排油的频率为0.5~1分钟/20~30分钟;步骤(2)中,所述来液压力为0.1~0.44MPa,液体处理量为1.1~3.2m3/h;排油的频率为0.5~1分钟/20~120分钟。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明采用亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝作为填充物,堆积形成填充层,外周包裹亲水疏油滤网和防护网,获得的滤芯以外进内出的方式进行油水分离预处理,不仅能够有效截留油田产出液中的颗粒物和较大油滴,还能够去除油田产出液中的乳化油,同时保证滤芯不易被污染,且使用寿命长;与此同时,本发明采用亲水疏油的玻璃纤维滤丝作为填充物,缠绕于内管管身上,外周包裹防护网,获得的滤芯以内进外出的方式进行油水分离精处理,专门用于处理小于20μm的水包油乳液,适用于油水分离预处理后的精处理工艺,其不仅能够保证滤芯不易被污染,使用寿命长,还能够实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离;此外,以该滤芯为核心组件得到的油水分离精处理装置,除具有该滤芯所带有的优点外,还能富集和回收油滴,回收率高。
(2)本发明没有利用传统的膜分离原理,即孔径物理截留原理,而是采用破乳疏通原理,有效地去除了油田产出液中难以除去的乳化油,在油田产出液具有较大含油量、较大处理量以及较短时间的情况下有效实现油水分离的预处理,并同时保证滤芯不易被污染,延长使用寿命。
附图说明
图1为实施例1中用于油水分离预处理的预处理滤芯的外部结构示意图。
图2为图1中A-A处的截面结构示意图。
图3为图2中B-B处的截面结构示意图。
图4为实施例1用于油水分离预处理的预处理滤芯中部分内筒结构的外部结构示意图。
图5为实施例1中用于油水分离精处理的精处理滤芯的外部结构示意图。
图6为图5中C-C处的截面结构示意图。
图7为图6中D-D处的截面结构示意图。
图8为实施例1中用于油水分离精处理的精处理滤芯中部分内筒结构的外部结构示意图。
图9为实施例2中油水分离预处理滤芯组件的立体结构示意图。
图10为实施例2中油水分离预处理滤芯组件的仰视结构示意图。
图11为实施例2中油水分离精处理滤芯组件的立体结构示意图。
图12为实施例2中油水分离精处理滤芯组件的仰视结构示意图。
图13为实施例3中油水分离预处理釜体的主视结构示意图。
图14为实施例3中油水分离精处理釜体的主视结构示意图。
图15为实施例3中油水分离精处理釜体的左视结构示意图。
图16为实施例4中油水分离设备的结构示意图。
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,可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
1、预处理滤芯
本发明提供了一种用于油水分离的预处理滤芯,如图1所示,该预处理滤芯包括滤芯筒101、上封盖102和下封盖103。上封盖102盖扣在滤芯筒101的顶部,下封盖103盖扣在滤芯筒101的底部,下封盖103上设有出液口104。上封盖102的顶部向外延伸出一段螺纹连接头105,便于与其他部件相连接;下封盖103的底部也向外延伸出一段出液管106,出液管的管身上套有O型橡胶密封圈107,便于与其他部件相连接;出液管的管壁上也可设置螺纹。
如图2所示,滤芯筒101由外至内依次由防护网外筒201、亲水疏油滤网中间筒202、填充层203和内筒204组成。填充层203由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;其中,如图3所示,亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝环绕内筒进行堆积;亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层301,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层302;填充层由亲水疏油性玻纤层301和亲油疏水性玻纤层302交替堆积而成。每层亲水疏油性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35 g/cm3;每层亲油疏水性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35g/cm3。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的单丝平均直径均为20μm。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比为1:1。
防护网外筒201的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为 1~2cm;亲水疏油滤网的材质为不锈钢,网孔的孔径为30~50目。本发明中,亲水疏油滤网中间筒和填充层均具有阻隔油田产出液中较大油滴以及固体悬浮物的功能。上封盖是封闭的,下封盖仅设有出液口;亲水疏油滤网、亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对滤网、玻璃纤维滤丝进行亲水疏油或亲油疏水处理来获得。此外,如图4所示,内筒204上开有若干过水孔401,供液体流入,并从出液口104流出。
上述用于油水分离的预处理滤芯的使用方法和原理为:首先,油田产出液由外至内依次穿过滤芯的防护网外筒、亲水疏油滤网中间筒,使部分较大油滴和固体悬浮物被阻隔在滤芯外部,并相互碰撞、合并和长大,最终在浮力作用下自然上浮,从而排出;然后,其余液体进入到填充层内,利用填充层内堆积的亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝,使油田产出液中其余较小的乳化油被初步切割、破碎、聚并和长大,形成较大油滴连同水一同进入内筒中,同时产出液中的细小油滴在亲油疏水纤维表面张大,经过处理的产出液一并从出液口流出至其他后续工艺内,以便于后续进一步的油水分离精处理。
2、精处理滤芯
本发明提供了一种用于油水分离的精处理滤芯,如图5所示,该精处理滤芯包括滤芯筒501、上封盖502和下封盖503。上封盖502盖扣在滤芯筒501的顶部,下封盖503盖扣在滤芯筒501的底部,上封盖502上设有回流口504,下封盖503上设有进液口508。上封盖502 的顶部向外延伸出一段回流管506,下封盖503的底部向外延伸出一段进液管509,回流管506和进液管509的管身上套有O型橡胶密封圈507,便于与其他部件相连接;回流管506 和进液管509的管壁上也可设置螺纹,加强连接的稳定性。
如图6所示,滤芯筒501由外至内依次由防护网外筒601、填充层602和内筒603组成。填充层602由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒603的外壁缠绕而成,如图7所示。填充层602 内亲水疏油性玻璃纤维滤丝的缠绕密度为0.95g/cm3,亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为10μm。防护网外筒601的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为1~2cm。本发明中,亲水疏油性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对玻璃纤维滤丝进行亲水疏油处理来获得。此外,如图4所示,内筒603上开有若干过水孔801,供液体流入,并从回流口504流出。
实施例2
1、油水分离预处理滤芯组件
本发明还提供了一种油水分离预处理滤芯组件,如图9所示,该油水分离预处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯901以及支架902和集水器903;其中,9根滤芯呈圆形排列,支架902上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的接头904。如图9和10所示,集水器903位于支架902的下方,设有9根集水支管905以及连通各支管的总集水管906;各集水支管分别与其相对应的滤芯901的出液管106连通,进而与出液口104相连通。支架902呈圆盘状,接头排列呈环形,接头904内部设有内螺纹,出液管106插入至接头904内,并通过螺纹连接方式将滤芯901固定在支架902上。接头904的一端与出液管106连通,另一端与集水支管905连通。
如图1所示,该预处理滤芯包括滤芯筒101、上封盖102和下封盖103。上封盖102盖扣在滤芯筒101的顶部,下封盖103盖扣在滤芯筒101的底部,下封盖103上设有出液口104。上封盖102的顶部向外延伸出一段螺纹连接头105,便于与其他部件相连接;下封盖103的底部也向外延伸出一段出液管106,出液管的管身上套有O型橡胶密封圈107,便于与其他部件相连接;出液管的管壁上也可设置螺纹。
如图2所示,滤芯筒101由外至内依次由防护网外筒201、亲水疏油滤网中间筒202、填充层203和内筒204组成。填充层203由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;其中,如图3所示,亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝环绕内筒进行堆积;亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层301,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层302;填充层由亲水疏油性玻纤层301和亲油疏水性玻纤层302交替堆积而成。每层亲水疏油性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35 g/cm3;每层亲油疏水性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35g/cm3。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的单丝平均直径均为20μm。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比为1:1。
防护网外筒201的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为 1~2cm;亲水疏油滤网的材质为不锈钢,网孔的孔径为30~50目。本发明中,亲水疏油滤网中间筒和填充层均具有阻隔油田产出液中较大油滴以及固体悬浮物的功能。上封盖是封闭的,下封盖仅设有出液口;亲水疏油滤网、亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对滤网、玻璃纤维滤丝进行亲水疏油或亲油疏水处理来获得。此外,如图4所示,内筒204上开有若干过水孔401,供液体流入,并从出液口104流出。
2、油水分离精处理滤芯组件
本发明还提供了一种油水分离精处理滤芯组件,如图11所示,该油水分离精处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯1101以及支架1102、布水器1103和集水器1107;其中, 9根滤芯呈圆形排列,支架1102上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的第一接头1104。如图11和12所示,布水器1103位于支架1102的下方,设有9根布水支管1105以及连通各支管的总布水管1106;各布水支管分别与其相对应的滤芯1101的进液管509连通,进而与进液口508相连通。支架1102呈圆盘状,第一接头排列呈环形,第一接头1104 内部设有内螺纹,进液管509插入至第一接头1104内,并通过螺纹连接方式将滤芯1101 固定在支架1102上。第一接头1104的一端与进液管509连通,另一端与布水支管1105 连通。集水器1107位于滤芯上方,设有9根集水支管1109以及连通各支管的总集水支管1108;各集水支管分别与其对应的滤芯1101的回流管506连通,进而与回流口504 相连通。在集水支管1109与回流管506的连接处设有第二连接头1111,用于连通集水支管1108和回流管506。
如图5所示,该精处理滤芯包括滤芯筒501、上封盖502和下封盖503。上封盖502盖扣在滤芯筒501的顶部,下封盖503盖扣在滤芯筒501的底部,上封盖502上设有回流口504,下封盖503上设有进液口508。上封盖502的顶部向外延伸出一段回流管506,下封盖503的底部向外延伸出一段进液管509,回流管506和进液管509的管身上套有O型橡胶密封圈 507,便于与其他部件相连接;回流管506和进液管509的管壁上也可设置螺纹,加强连接的稳定性。
如图6所示,滤芯筒501由外至内依次由防护网外筒601、填充层602和内筒603组成。填充层602由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒603的外壁缠绕而成,如图7所示。填充层602 内亲水疏油性玻璃纤维滤丝的缠绕密度为0.95g/cm3,亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为10μm。防护网外筒601的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为1~2cm。本发明中,亲水疏油性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对玻璃纤维滤丝进行亲水疏油处理来获得。此外,如图4所示,内筒603上开有若干过水孔801,供液体流入,并从回流口504流出。
实施例3
1、预处理釜体
本发明还提供了一种用于油水分离的预处理釜体,如图13所示,该釜体1301的顶部开有排油口1302和排气口1303,且安装有压力表1304,被防护网外筒、亲水疏油滤网中间筒阻隔的较大油滴和固体悬浮物从排油口排出。壳体的上部开有液体进口1305(切向进入)、回流入口1306,且安装有液位计1307和温度计1313;在后续油水分离工艺中排出的含油液体可以通过回流口返回至油水分离预处理装置中,进行二次处理。壳体的下部开有液体出口1309,且壳体两侧各开有一个手孔1308,底部开有用于排渣的排放管1310;液体出口1309用于排出内筒204内的液体。
壳体的内部安装有油水分离预处理滤芯组件1311,该油水分离预处理滤芯组件1311通过支架固定于壳体内壁上。如图9所示,该油水分离预处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯901以及支架902和集水器903;其中,9根滤芯呈圆形排列,支架902上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的接头904。如图9和10所示,集水器903位于支架902的下方,设有9根集水支管905以及连通各支管的总集水管906;各集水支管分别与其相对应的滤芯901的出液管106连通,进而与出液口104相连通。支架902呈圆盘状,接头排列呈环形,接头904内部设有内螺纹,出液管106插入至接头904内,并通过螺纹连接方式将滤芯901固定在支架902上。接头904的一端与出液管106连通,另一端与集水支管905连通。
如图1所示,该预处理滤芯包括滤芯筒101、上封盖102和下封盖103。上封盖102盖扣在滤芯筒101的顶部,下封盖103盖扣在滤芯筒101的底部,下封盖103上设有出液口104。上封盖102的顶部向外延伸出一段螺纹连接头105,便于与其他部件相连接;下封盖103的底部也向外延伸出一段出液管106,出液管的管身上套有O型橡胶密封圈107,便于与其他部件相连接;出液管的管壁上也可设置螺纹。
如图2所示,滤芯筒101由外至内依次由防护网外筒201、亲水疏油滤网中间筒202、填充层203和内筒204组成。填充层203由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;其中,如图3所示,亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝环绕内筒进行堆积;亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层301,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层302;填充层由亲水疏油性玻纤层301和亲油疏水性玻纤层302交替堆积而成。每层亲水疏油性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35 g/cm3;每层亲油疏水性玻纤层的厚度为0.5cm,堆积密度为0.35g/cm3。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的单丝平均直径均为20μm。亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比为1:1。
防护网外筒201的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为 1~2cm;亲水疏油滤网的材质为不锈钢,网孔的孔径为30~50目。本发明中,亲水疏油滤网中间筒和填充层均具有阻隔油田产出液中较大油滴以及固体悬浮物的功能。上封盖是封闭的,下封盖仅设有出液口;亲水疏油滤网、亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对滤网、玻璃纤维滤丝进行亲水疏油或亲油疏水处理来获得。此外,如图4所示,内筒204上开有若干过水孔401,供液体流入,并从出液口104流出。
2、精处理釜体
本发明还提供了一种油水分离预处理釜体,如图14所示,该釜体1401的顶部开有排油口1402和排气口1403,且安装有压力表1404。壳体的上部开有回流出口1406,回流出口1406与集水器的出口连通,壳体的上部还安装有液位计1407和温度计1409;壳体的下部开有出水口1412和液体进口1405,液体进口1405与布水器1403的入口连通,壳体下部的两侧还各开有一个手孔1408,底部开有用于排渣的排放管1410;排油口1402 用于将油水分离后的油液排出;回流出口1406用于将内筒604内的未完全有效分离的液体回流至油水分离预处理设备中。
釜体1401的内部安装有油水分离精处理滤芯组件1411,该油水分离精处理滤芯组件 1411通过支架固定于壳体内壁上。
如图11所示,该油水分离精处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯1101以及支架1102、布水器1103和集水器1107;其中,9根滤芯呈圆形排列,支架1102上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的第一接头1104。如图11和12所示,布水器1103位于支架1102 的下方,设有9根布水支管1105以及连通各支管的总布水管1106;各布水支管分别与其相对应的滤芯1101的进液管509连通,进而与进液口508相连通。支架1102呈圆盘状,第一接头排列呈环形,第一接头1104内部设有内螺纹,进液管509插入至第一接头1104 内,并通过螺纹连接方式将滤芯1101固定在支架1102上。第一接头1104的一端与进液管509连通,另一端与布水支管1105连通。集水器1107位于滤芯上方,设有9根集水支管1109以及连通各支管的总集水支管1108;各集水支管分别与其对应的滤芯1101的回流管506连通,进而与回流口504相连通。在集水支管1109与回流管506的连接处设有第二连接头1111,用于连通集水支管1108和回流管506。
如图5所示,该精处理滤芯包括滤芯筒501、上封盖502和下封盖503。上封盖502盖扣在滤芯筒501的顶部,下封盖503盖扣在滤芯筒501的底部,上封盖502上设有回流口504,下封盖503上设有进液口508。上封盖502的顶部向外延伸出一段回流管506,下封盖503的底部向外延伸出一段进液管509,回流管506和进液管509的管身上套有O型橡胶密封圈 507,便于与其他部件相连接;回流管506和进液管509的管壁上也可设置螺纹,加强连接的稳定性。
如图6所示,滤芯筒501由外至内依次由防护网外筒601、填充层602和内筒603组成。填充层602由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒603的外壁缠绕而成,如图7所示。填充层602 内亲水疏油性玻璃纤维滤丝的缠绕密度为0.95g/cm3,亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为10μm。防护网外筒601的防护网材质为不锈钢,网孔呈菱形,厚度为2~5mm,网孔的孔径为1~2cm。本发明中,亲水疏油性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买,也可以通过现有常规技术手段对玻璃纤维滤丝进行亲水疏油处理来获得。此外,如图4所示,内筒603上开有若干过水孔801,供液体流入,并从回流口504流出。
实施例4
如图16所示,本发明还提供了一种油水分离设备,由预处理釜体1301和精处理釜体1401组成。
其中,如图13所示,预处理釜体1301的顶部开有排油口1302和排气口1303,且安装有压力表1304,被防护网外筒、亲水疏油滤网中间筒阻隔的较大油滴和固体悬浮物从排油口排出。壳体的上部开有液体进口1305(切向进入)、回流入口1306,且安装有液位计1307和温度计1313;在后续油水分离工艺中排出的含油液体可以通过回流口返回至油水分离预处理装置中,进行二次处理。壳体的下部开有液体出口1309,且壳体两侧各开有一个手孔1308,底部开有用于排渣的排放管1310;液体出口1309用于排出内筒204 内的液体。
如图14所示,该精处理釜体1401的顶部开有排油口1402和排气口1403,且安装有压力表1404。壳体的上部开有回流出口1406,回流出口1406与集水器的出口连通,壳体的上部还安装有液位计1407和温度计1409;壳体的下部开有出水口1412和液体进口1405,液体进口1405与布水器1403的入口连通,壳体下部的两侧还各开有一个手孔 1408,底部开有用于排渣的排放管1410;排油口1402用于将油水分离后的油液排出;回流出口1406用于将内筒604内的未完全有效分离的液体回流至油水分离预处理设备中。釜体1401的内部安装有油水分离精处理滤芯组件1411,该油水分离精处理滤芯组件1411 通过支架固定于壳体内壁上。
此外,排油口1302和排油口1402之间通过排油支管1601进行连通,并通过排油总管1602排出。回流入口1306和回流出口1406之间通过回流管路进行连通。
应用例1
将上述油水分离设备应用于具体的油田产出液的油水分离处理中,具体内容如下:
金县1-1油田含油层位于古近系的东营组和沙河街组,原油密度:0.93~0.99g/cm3,综合含水率已达63.6%,油田生产已进入含水中后期。该油田的原平台生产污水处理系统主要接收来自一级生产分离器、二级生产分离器以及电脱水器产生的生产水。
本应用例以一级生产分离器的出水作为待处理的油田产出液,含油量为600~900mg/l 之间;将该油田产出液依次通入至油水分离设备的预处理釜和精处理釜进行预处理和精处理;控制油水分离预处理釜的来液压力、处理量和排油频率以及精处理釜的来液压力、处理量和排油频率;监测不同时间点油水分离预处理釜和精处理釜的入水含油量和出水含油量以及收集的油液中的含油量,结果见下表1和表2。
表1不同时间点油水分离预处理釜入水含油量和出水含油量
表2不同时间点油水分离精处理釜入水含油量和出水含油量
上述油水分离设备可以在较高来液压力、较高处理量和压差的情况下,保证了出水含油量达标(出水含油量≤30mg/l),并且经检测上述油水分离设备的出水水色好,悬浮物含量低,可以直接达到油田现场大多数注水水质标准,并且运行1月后,滤芯未受到明显污染,仍保持较为稳定的运行状态。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种油水分离设备,其特征在于,包括:预处理釜体和精处理釜体;
所述预处理釜体的内部设有预处理滤芯;所述预处理滤芯包括滤芯筒I,盖扣在滤芯筒I顶部的上封盖I,以及盖扣在滤芯筒I底部的下封盖I;所述滤芯筒I由外至内依次包括:防护网外筒I、亲水疏油滤网中间筒、填充层I和内筒I;所述填充层I由亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积而成;内筒I上开有若干过水孔;所述下封盖I上设有出液口;
所述精处理釜体的内部设有精处理滤芯;所述精处理滤芯包括滤芯筒II,盖扣在滤芯筒II顶部的上封盖II,以及盖扣在滤芯筒II底部的下封盖II;所述滤芯筒II由外至内依次包括:防护网外筒II、填充层II和内筒II;所述填充层II由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒II外壁缠绕而成;所述内筒II上开有若干过水孔;所述下封盖II上设有进液口;
预处理釜体的顶部设有排油口I和排气口I,上部设有液体进口I和回流入口,下部设有液体出口I;精处理釜体的顶部设有排油II口和排气口II,上部设有回流出口,下部设有出水口II和液体进口II;回流入口与回流出口相连通;
所述预处理釜体的内部设有预处理滤芯组件;预处理滤芯组件包括若干根预处理滤芯、支架I以及布水器I;预处理滤芯固定于支架I上,支架I上设有若干个固定预处理滤芯的接头I,接头I的两端分别连通预处理滤芯的预处理出液口I和集水器I的入口;所述液体出口I与集水器I出口连通;
所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝和亲油疏水性玻璃纤维滤丝的质量比为1:0.25~4;所述防护网外筒I与内筒I的半径差为20~80mm;
所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝堆积形成亲水疏油性玻纤层,亲油疏水性玻璃纤维滤丝堆积形成亲油疏水性玻纤层;所述填充层I由亲水疏油性玻纤层和亲油疏水性玻纤层交替堆积而成。
2.如权利要求1所述的一种油水分离设备,其特征在于,所述精处理釜体的内部设有精处理滤芯组件,精处理滤芯组件包括若干根精处理滤芯、支架II以及布水器II;精处理滤芯固定于支架II上,支架II上设有若干个固定精处理滤芯的接头II,所述接头II的两端分别连通精处理滤芯的进液口II和布水器II的出口。
3.如权利要求1所述的一种油水分离设备,其特征在于,所述预处理釜体的底部放置有超声波震动板,超声波震动板位于所述集水器I的下方。
4.如权利要求1所述的一种油水分离设备,其特征在于,所述精处理滤芯组件还包括集水器II;所述上封盖II上设有回流口II,上封盖II的顶部向外延伸出一段回流管II;所述集水器II设有若干根集水支管II以及连通各支管的总集水管II,各集水支管II分别与其相对应的回流管II连接;所述回流出口II与集水器II的总集水管II出口连通。
5.如权利要求1所述的一种油水分离设备,其特征在于,精处理滤芯中,所述防护网外筒II与内筒II的半径差为15~35mm;防护网外筒与内筒的半径差为20~30mm。
6.利用如权利要求1—5中任意一项所述的油水分离设备进行油田产出液的油水分离方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将油田产出液从液体进口通入至所述的油水分离预处理釜体中,控制预处理釜体的来液压力和液体处理量,进行油田产出液的预处理,从液体出口处得到预处理后的出液,并从排油口处收集油滴;
(2)将预处理后的油田产出液从液体进口通入至油水分离精处理釜体中,控制精处理釜体的来液压力和液体处理量,进行油田产出液的精处理,从液体出口处得到预处理后的出水,并从排油口处收集油滴。
7.如权利要求6所述的油田产出液的油水分离方法,其特征在于,步骤(1)中,所述来液压力为0.1~0.44MPa,液体处理量为1~4m3/h;排油的频率为0.5~1分钟/20~30分钟;步骤(2)中,所述来液压力为0.1~0.44MPa,液体处理量为1.1~3.2m3/h;排油的频率为0.5~1分钟/20~120分钟。
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超疏水超亲油玻璃纤维过滤膜的制备及其乳化水分离效率;徐卜琴;赵宗倩;徐桂龙;杨进;梁云;胡健;;硅酸盐学报(08);全文 *

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