CN115849489A

CN115849489A - 一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器

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Publication number: CN115849489A
Application number: CN202310146347.6A
Authority: CN
Inventors: 王玉方; 付林; 李璐; 朱悦; 提阳; 李绪宾; 徐峰; 陈明锐; 张梅; 李全军; 信红波; 姜宝; 周志海
Original assignee: Suno Technology Co ltd
Current assignee: Suno Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-22
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2043-02-22
Also published as: CN115849489B

Abstract

本发明涉及油田采出水处理技术领域，具体地涉及一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，包括水力空化溶气反应器本体、进水管和溶气水减压管；所述进水管和溶气水减压管分别设置于水力空化溶气反应器本体侧面和底部，溶气水减压管顶部设置溶气水喷头；水力空化溶气反应器本体内设置壳体，壳体划分为溶气空化反应段、溶气水混合段和回流混合段；回流混合段位于溶气水减压管外周，溶气水喷头位于溶气水混合段内；溶气水喷头上方设置整流板；溶气空化反应段上方设置导流集气板，导流集气板顶部与集气罩连通，集气罩通过气体回流管与溶气水混合段连通；水力空化溶气反应器本体顶部设置溢流配水堰。本发明无需投加破乳剂即能够实现物理法破乳。

Description

一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器

技术领域

本发明涉及油田采出水处理技术领域，具体地涉及一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器。

背景技术

气浮法是油田采出水处理中一种高效、快速的油水分离技术。溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理（或处理后）的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过破乳剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在油珠上，使油珠密度远小于水而快速上升，从而使油水分离。

常用的溶气气浮一般利用溶气泵使10%~50%的气浮出水回流加压至0.3MPa~0.8MPa，加压过程中溶解一定量的气体（溶气泵流量的10%~20%）。回流的高压溶气水在进水端减压释放出微气泡，与原水中的油珠接触，形成气浮体。溶气气浮一般在进水端设溶气水与原水的混合接触反应区，使气泡与油珠充分接触，提高油水分离效率。传统溶气气浮接触反应区停留时间长（3~5min），为提高油的去除率需要投加破乳剂，使小油珠破乳聚并为较大的油珠，更易于与气泡相结合，因此，增加了药剂成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，无需投加破乳剂即能够实现物理法破乳。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，包括水力空化溶气反应器本体、进水管和溶气水减压管；所述进水管设置于水力空化溶气反应器本体侧面；所述溶气水减压管设置于水力空化溶气反应器本体底部，溶气水减压管顶部设置溶气水喷头；水力空化溶气反应器本体内设置壳体，所述壳体自上而下依次划分为溶气空化反应段、溶气水混合段和回流混合段；所述回流混合段位于溶气水减压管外周，所述溶气水喷头位于溶气水混合段内；溶气水喷头上方设置整流板；所述溶气空化反应段上方设置导流集气板，导流集气板顶部与集气罩连通，集气罩通过气体回流管与溶气水混合段连通；水力空化溶气反应器本体顶部设置溢流配水堰。上述技术方案，无需投加破乳剂即能够实现物理法破乳，且能够促进油珠聚并，强化破乳效果，降低运行成本。

进一步的，所述整流板位于溶气水混合段和溶气空化反应段相连接处。

进一步的，所述水力空化溶气反应器本体内壁设置进水挡板，位于进水管出水口处，用于改变进水流向，使水流向下流动。

进一步的，所述进水挡板为倒置L型结构。

进一步的，所述回流混合段形成回流混合区；溶气水混合段形成溶气空化混合区；溶气空化反应段形成溶气空化反应区；集气罩与溢流配水堰之间区域形成整流反应区；回流混合段、溶气水混合段和溶气空化反应段的外部与水力空化溶气反应器本体内壁之间形成的区域形成回流区。

进一步的，所述溶气空化反应区为喇叭形，初始流速高，末端流速低，形成速度梯度，能够强化微气泡与油珠的结合。

进一步的，所述回流混合区为倒置喇叭形，可降低底部流速，防止将底部悬浮物及微粒带到上部。

进一步的，所述整流板为多孔板。

进一步的，所述溶气水减压管为L型。

本发明的技术效果：

与现有技术相比，本发明的一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，利用回流溶气水具有较高流速的特性，反应器内形成内循环，增加微气泡与油珠的接触机会；提高反应效率，大幅减少反应时间（反应时间由3min~5min减少到10s~40s），降低反应器体积；内循环过程中，增加微气泡之间的合并机率，微气泡的合并产生空化现象，促进油珠聚并，强化破乳效果，实现物理法破乳，无需再投加破乳剂，降低运行成本；收集溢出的气体，利用回流溶气水射流过程中形成负压，抽吸溢出的气体，形成二次溶气，强化溶气效果，可减少回流量，降低能耗。

附图说明

图1为本发明用于溶气气浮的水力空化溶气反应器结构原理示意图；

图2为本发明用于溶气气浮的水力空化溶气反应器安装结构示意图。

图中，1、进水管；2、溶气水减压管；3、进水挡板；4、回流混合段；5、溶气水混合段；6、溶气空化反应段；7、水力空化溶气反应器本体；8、溶气水喷头；9、气体回流管；10、导流集气板；11、集气罩；12、溢流配水堰；13、溶气气浮本体；14、回流区；15、整流板；16、整流反应区；41、回流混合区；51、溶气空化混合区；61、溶气空化反应区；101、集气孔隙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清、完整地描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例涉及的一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，包括进水管1、溶气水减压管2、进水挡板3、水力空化溶气反应器本体7、溶气水喷头8、气体回流管9、导流集气板10、集气罩11、溢流配水堰12和整流板15。

所述进水管1设置于水力空化溶气反应器本体7侧面且与水力空化溶气反应器本体7连通；所述溶气水减压管2设置于水力空化溶气反应器本体7底部且与水力空化溶气反应器本体7连通。所述溶气水减压管2为L型，其竖直部分贯穿水力空化溶气反应器本体7底部。

所述进水挡板3为倒置L型，设置于所述水力空化溶气反应器本体7内壁，且位于进水管1出水口处，用于改变进水流向，使水流向下流动。

所述水力空化溶气反应器本体7内设置壳体，所述壳体自上而下依次划分为溶气空化反应段6、溶气水混合段5和回流混合段4；所述回流混合段4形成回流混合区41，溶气水混合段5形成溶气空化混合区51，溶气空化反应段6形成溶气空化反应区61；回流混合段4、溶气水混合段5和溶气空化反应段6的外部与水力空化溶气反应器本体7内壁之间形成的区域形成回流区14。作为优选，所述溶气空化反应区61为喇叭形，所述回流混合区41为倒置喇叭形。

所述回流混合段4位于溶气水减压管2外周，所述溶气水喷头8设置于溶气水减压管2顶部，位于溶气水混合段5内；溶气水喷头8上方设置整流板15，整流板15位于溶气水混合段5和溶气空化反应段6相连接处，整流板15采用多孔板，作为优选，所述多孔板的开孔面积为整体面积的1/2~2/3；所述溶气空化反应段6上方设置导流集气板10，所述导流集气板10上开设集气孔隙101，导流集气板10顶部与集气罩11连通，集气罩11通过气体回流管9与溶气水混合段5连通；水力空化溶气反应器本体7顶部设置溢流配水堰12；集气罩11与溢流配水堰12之间区域形成整流反应区16。

工作原理：本发明将反应器置于溶气气浮本体13内，溶气水减压管2的水平部分和进水管1均贯穿溶气气浮本体13侧壁。待处理的油田采出水经进水管1流入水力空化溶气反应器本体7，通过进水挡板3改变进水流向，使其向下流动；高压（0.3MPa~0.8MPa）的溶气水（总水量的10%~50%）通过溶气水减压管2，在高流速（3.0m/s~30m/s）条件下，压力急剧下降，释放出大量的微细气泡，这些微细气泡极不稳定，逐级合并为30μm~60μm的微气泡，经溶气水喷头8高速（10m/s~50m/s）流入溶气水混合段5，高速水流经整流板15形成折射以加强混合反应，整流板15为多孔板（开孔面积为1/2~2/3）；高速流入的溶气水在溶气混合区51形成负压区，在负压作用下使原水与回流水经回流混合段4在回流混合区41混合后进入溶气水混合段5，在溶气空化混合区51完成进水、溶气水、回流水的充分混合；同时，在负压作用下微小气泡膨胀，破裂，产生空化效应，空化破坏油珠表面水化膜，使油珠破乳，形成大油珠，更易于与微气泡结合，实现物理法破乳，无需投加化学破乳剂；原水与回流水、溶气水在溶气空化混合区51混合后经整流板15进入溶气空化反应段6。

溶气空化反应段6形成溶气空化反应区61，形如喇叭口，初始流速高，末端流速低，形成速度梯度，强化微气泡与油珠的结合；同时微气泡之间进行合并，产生空化效果，空化效应易于破坏油珠界面的水化膜，促使油珠进行合并，合并后的大油珠更易于与微气泡结合；一部分气泡上升过程中经导流集气板10进入集气罩11，导流集气板10收集大气泡，同时起到整流作用，防止反应区顶部形成大气泡区，造成油层的剧烈波动，影响反应效果；集气罩11收集大气泡，形成集气区，通过气体回流管9，利用溶气水混合段5形成的负压区，抽吸回流，进一步参与反应，形成二次溶气，强化溶气混合破乳效果；

在溶气空化反应区61完成溶气空化反应后，大部分水向下流经回流区14，再经回流混合区41与原水混合，小部分向上经溢流配水堰12进入溶气气浮本体13进行油水分离。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，包括水力空化溶气反应器本体（7）、进水管（1）和溶气水减压管（2）；其特征在于：所述进水管（1）设置于水力空化溶气反应器本体（7）侧面；所述溶气水减压管（2）设置于水力空化溶气反应器本体（7）底部，溶气水减压管（2）顶部设置溶气水喷头（8）；水力空化溶气反应器本体（7）内设置壳体，所述壳体自上而下依次划分为溶气空化反应段（6）、溶气水混合段（5）和回流混合段（4）；所述回流混合段（4）位于溶气水减压管（2）外周，所述溶气水喷头（8）位于溶气水混合段（5）内；溶气水喷头（8）上方设置整流板（15）；所述溶气空化反应段（6）上方设置导流集气板（10），导流集气板（10）顶部与集气罩（11）连通，集气罩（11）通过气体回流管（9）与溶气水混合段（5）连通；水力空化溶气反应器本体（7）顶部设置溢流配水堰（12）。

2.根据权利要求1所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述整流板（15）位于溶气水混合段（5）和溶气空化反应段（6）相连接处。

3.根据权利要求1所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述水力空化溶气反应器本体（7）内壁设置进水挡板（3），位于进水管（1）出水口处。

4.根据权利要求3所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述进水挡板（3）为倒置L型结构。

5.根据权利要求1所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述回流混合段（4）形成回流混合区（41）；溶气水混合段（5）形成溶气空化混合区（51）；溶气空化反应段（6）形成溶气空化反应区（61）；集气罩（11）与溢流配水堰（12）之间区域形成整流反应区（16）；回流混合段（4）、溶气水混合段（5）和溶气空化反应段（6）的外部与水力空化溶气反应器本体（7）内壁之间形成的区域形成回流区（14）。

6.根据权利要求5所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述溶气空化反应区（61）为喇叭形。

7.根据权利要求5所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述回流混合区（41）为倒置喇叭形。

8.根据权利要求1所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述整流板（15）为多孔板。

9.根据权利要求1所述的用于溶气气浮的水力空化溶气反应器，其特征在于：所述溶气水减压管（2）为L型。