CN116239182B - 除油装置、油水气分离系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油水气分离技术领域，公开了一种除油装置、油水气分离系统和方法，除油装置包括罐体及设置在罐体内腔中的两个隔板，两个隔板设置为能够将所述罐体的内腔分隔形成自下而上依次布置的进液腔、分离腔和储油腔；所述进液腔具有用于输入含油污水的进口，所述分离腔具有用于排出水的第一出口，所述储油腔具有用于排出油的第二出口；两个所述隔板之间设有至少一根连通件，所述连通件上设有至少一条通道以用于连通所述进液腔和所述储油腔，所述连通件上设有微孔以用于连通所述通道和所述分离腔，所述通道的内壁上设有亲水憎油的薄膜；通过本发明提供的除油装置能够有效降低污水中的含油率，避免含油率过高带来的不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及油水气分离技术领域，具体地涉及一种除油装置、油水气分离系统和方法。
背景技术
在石油化工生产过程中普遍存在将油、水、气三相分离的需求。现有的油水气分离系统如图1所示，包括分离罐400，所述分离罐400的上部连接有进液管道420和抽气管道430，所述分离罐400的下部连接有排油管道440和脱水包500；所述脱水包500上安装油水界位测量仪，脱水包500底部的排水管道520上安装液位控制阀521，液位控制阀521的开度由油水界位测量仪的信号确定，使脱水包500中的油水界位稳定在一定位置。在具体使用时，通过进液管道420将油水气三相混合物导入分离罐400中静置，通过抽气管道430从分离罐400的上部抽出气相，通过排油管道440从分离罐400的下部排出油相，通过排水管道520从脱水包500的底部排出污水。
现有技术中，由于油水气三相混合物在分离罐400中的静置时间有限，导致排出的污水普遍存在含油率高的问题。污水含油率过高会造成下游污水处理装置的污水储罐中上浮大量油，由于污水储罐是常压储罐，很容易造成油溢流、着火的安全事故，同时也会由于污水储罐上层浮油的挥发造成油品损失和环境污染问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有分离罐的脱水包中排出的污水含油率过高的问题，提供一种除油装置、油水气分离系统和方法，通过该除油装置对脱水包中排出的污水进一步处理，降低污水中的含油率，进而降低下游污水储罐的油溢流、着火等安全风险。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种除油装置，包括罐体及设置在所述罐体内腔中的两个隔板，所述两个隔板设置为能够将所述罐体的内腔分隔形成自下而上依次布置的进液腔、分离腔和储油腔；所述进液腔具有用于输入含油污水的进口，所述分离腔具有用于排出水的第一出口，所述储油腔具有用于排出油的第二出口；
两个所述隔板之间设有至少一根连通件，所述连通件上设有至少一条通道以用于连通所述进液腔和所述储油腔，所述连通件上设有微孔以用于连通所述通道和所述分离腔，所述通道的内壁上设有亲水憎油的薄膜。
可选地，所述连通件设置为直管状，和/或所述微孔的孔径小于或等于500μm，优选为10nm-500nm。
可选地，两个所述隔板之间设有多根所述连通件，多根所述连通件相互平行且间隔设置；和/或每根所述连通件上设有多条所述通道，多条所述通道相互平行且间隔设置。
可选地，所述连通件的外径为10mm-60mm，优选为25mm-40mm。
可选地，所述罐体包括自上而下依次布置的上部头盖、中部筒体和底部头盖，所述两个隔板分别设置在所述中部筒体的两端。
可选地，所述中部筒体的两端分别通过法兰连接至所述上部头盖和所述底部头盖。
本发明第二方面提供一种油水气分离系统，包括分离罐和设置在所述分离罐底部的供油水沉降分离并形成油水界位的脱水包，所述油水气分离系统还包括上述的除油装置；所述脱水包的底部与所述进口之间设有输送管道，所述罐体的顶部低于所述油水界位。
可选地，所述分离罐与所述第二出口之间设有回油管道。
可选地，所述油水气分离系统还包括安装在所述脱水包上的油水界位测量仪；所述第一出口上连接有排水管线，所述排水管线上设有排水控制阀，所述排水控制阀设置为能够根据所述油水界位测量仪的信号控制所述排水管线的排水量。
本发明第三方面提供一种利用上述油水气分离系统对油水气进行分离的方法，包括将待分离的油水气混合物送入所述分离罐中静置处理，然后从所述分离罐的上部抽出气相，从所述分离罐的下部排出油相，所述方法还包括将所述脱水包中位于油水界位以下的含油污水输送至所述进油腔中，然后从所述分离腔中排出污水。
通过上述技术方案，利用设置在两个隔板之间的连通件对脱水包中排出的含油污水进一步处理，含油污水沿连通件的通道向上移动，由于通道的内壁上设有亲水憎油的薄膜，使得含油污水中的水相可通过连通件上的微孔进入到分离腔中，而油相无法穿过微孔，只能沿通道向上移动至储油腔中，从而实现了含油污水中油相与水相的进一步分离，有效降低含油污水的含油率。
通过本发明提供的除油装置对含油污水进行处理，使含油污水中的含油率大幅降低，避免了污水处理装置的污水储罐出现油溢流、着火等安全风险，也消除了油品挥发的经济损失和环境污染风险。
附图说明
图1是现有分离罐的结构原理图；
图2是本发明提供的一种除油装置的结构示意图；
图3是图2中A位置的放大示意图；
图4是本发明提供的一种连通件的截面示意图；
图5是本发明提供的另一种除油装置的结构示意图；
图6是本发明提供的一种油水气分离系统的结构示意图。
附图标记说明
100、罐体；101、上部头盖；102、中部筒体；103、底部头盖；110、隔板；120、进液腔；121、进口；130、分离腔；131、第一出口；140、储油腔；141、第二出口；150、排水管线；151、排水控制阀；200、连通件；210、通道；300、法兰；310、密封垫；400、分离罐；410、回油管道；420、进液管道；430、抽气管道；440、排油管道；500、脱水包；510、输送管道；520、排水管道；521、液位控制阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图2所示，本发明第一方面提供了一种除油装置，所述除油装置包括罐体100及设置在所述罐体100内腔中的两个隔板110，所述两个隔板110设置为能够将所述罐体100的内腔分隔形成自下而上依次布置的进液腔120、分离腔130和储油腔140；所述进液腔120具有用于输入含油污水的进口121，所述分离腔130具有用于排出水的第一出口131，所述储油腔140具有用于排出油的第二出口141；两个所述隔板110之间设有至少一根连通件200，所述连通件200上设有至少一条通道210以用于连通所述进液腔120和所述储油腔140，所述连通件200上设有微孔以用于连通所述通道210和所述分离腔130，所述通道210的内壁上设有亲水憎油的薄膜。
在具体使用时，将含油污水通过进口121注入到进液腔120中，含油污水沿连通件200的通道210向上移动，由于通道210的内壁上设有亲水憎油的薄膜，使得含油污水中的水相可以通过连通件200上的微孔进入到分离腔130中，而油相无法穿过微孔，只能沿通道210向上移动至储油腔140中，从而实现了含油污水中油相与水相的分离。
通过本发明提供的除油装置对含油污水进行处理，使含油污水中的含油率大幅降低，避免了污水处理装置的污水储罐出现油溢流、着火等安全风险，也消除了油品挥发的经济损失和环境污染风险。
本发明对所述连通件200的整体形状不做特殊限定，例如可以是弧形状或螺旋状。在一些实施例中，所述连通件200设置为直管状。在本发明中，通过设置直管状的连通件200，不仅方便了制作，而且方便安装，便于在两个隔板110之间布置多个连通件200以提高油水分离的效率。需要说明的是，本发明对连通件200与两个隔板110的连接方式不做特殊限定，例如可采用螺纹连接的方式。进一步的，为了确保密封效果，连通件200的两端分别与两个隔板110连接并由密封圈密封或用焊条焊接。
本发明中，所述连通件200的材质具体可选择为陶瓷材料或不锈钢材料。本发明对所述连通件200的截面形状不做特殊限定，例如可以是圆形或任意的多边形结构，优选为圆形。
本发明中，含油污水中的水相通过连通件200上的微孔进入到分离腔130中，而油相被拦截在连通件200的通道210中并不断向上移动至储油腔140中，从而实现油相与水相的分离。发明人发现，若微孔的孔径过大，含油污水中的油相容易经微孔渗透到分离腔130中，导致油相与水相的分离效果变差。因此，为了确保油相与水相的分离效果，所述微孔的孔径小于或等于500μm。进一步的，若微孔的孔径过小，则含油污水中的水相经微孔流入分离腔130的速度太慢，也会严重影响油相与水相的分离效率。在优选的方案中，所述微孔的孔径为10nm-500nm。
本发明中，设置在两个隔板110之间的连通件200的数量根据含油污水的流量大小来计算确定。在一些实施例中，含油污水的流量较低，通过在两个隔板110之间设置一根连通件200即可满足油水分离的要求，如图2中所示的设置一根连通件200的情形。在一些实施例中，为了提高油水分离的效率或满足含油污水流量较大时的使用要求，两个隔板110之间设有多根连通件200，多根连通件200相互平行且间隔设置。如图5中所示的设置多根连通件200的情形。
在一些实施例中，每根所述连通件200上设有多条通道210，多条所述通道210相互平行且间隔设置。通过在一根连通件200上设置多条相互平行且间隔设置的通道210，每条通道210均能通过含油污水并实现油水分离，从而提高了油水分离的效率。如图4所示的本发明实施例提供的一种连通件200的截面示意图，在该连通件200上设有多条通道。需要说明的是，本发明对所述通道210的截面形状不做特殊限定，例如可以是圆形或任意的多边形结构，优选为圆形。
本发明中，连通件200作为连通进液腔120与储油腔140的构件，其外径直接影响通道210的布置数量，进而影响含油污水中油相与水相的分离效率。应当理解的是，若连通件200的外径过小，不仅不方便设置通道210，而且含油污水的流量过低，导致油相与水相的分离效率低；而连通件200的外径过大，虽然能够设置较多的通道210，但是靠近连通件200管芯位置的通道210无法将水相有效的透入分离腔130中。由此，在一些实施例中，所述连通件200的外径为10mm-60mm，进一步优选为25mm-40mm。
本发明中，设置在通道210内壁上的薄膜具有亲水憎油的特性，使得含油污水中的水相可透过微孔进入分离腔130中，而油相只能在通道210中逐渐上升并流入储油腔140中，所述薄膜的材质根据基体材质的不同进行调整，具体可采用本领域人员所熟知的氧化物，例如氧化铝、氧化锆、氧化铁、氧化铬、氧化钛或氧化稀土。所述薄膜可以是单一的氧化物，也可以是多种氧化物的混合物。通过该具有亲水憎油特性的薄膜可以增加水相的流通量，同时阻碍油、悬浮物粉末等憎水型物质的流通，从而使水相的含油率和固体杂质含量大幅度降低。
在一些实施例中，所述罐体100包括自上而下依次布置的上部头盖101、中部筒体102和底部头盖103，所述两个隔板110分别设置在所述中部筒体102的两端。通过将罐体100设置为上部头盖101、中部筒体102和底部头盖103拼接而成，方便在所述罐体100的内腔中布置两个隔板110。
进一步的，所述上部头盖101、所述中部筒体102和所述底部头盖103可采用任意适当形式拼接形成所述罐体100，为了方便后续维护，在一些实施例中，所述中部筒体102的两端分别通过法兰300连接至所述上部头盖101和所述底部头盖103。进一步的，为了提高密封效果，结合图3所示，所述中部筒体102与所述上部头盖101的两个法兰300之间、所述中部筒体102与所述底部头盖103的两个法兰300之间分别设有密封垫310。
效果测试：
为验证本发明提供的除油装置的除油效果，发明人制作了一种除油装置，所述除油装置包括罐体100及设置在罐体100内腔中的两个隔板110，两个隔板110将罐体100的内腔分隔形成自下而上依次布置的进液腔120、分离腔130和储油腔140；所述进液腔120具有用于输入含油污水的进口121，所述分离腔130具有用于排出水的第一出口131，所述储油腔140具有用于排出油的第二出口141；所述两个隔板110之间设有一根连通件200，所述连通件200上设有19条通道210以用于连通所述进液腔120和所述储油腔140，所述连通件200上设有微孔以用于连通所述通道210和所述分离腔130，所述通道210的内壁上设有亲水憎油的薄膜。所述连通件200的外径是30mm，所述通道210内的薄膜材质是氧化铝，所述微孔的孔径是40nm。
发明人从实际生产现场取得焦化含硫污水原样，经测试，其中石油类含量为12100mg/L，即每升水中含有12100mg石油类。
将上述焦化含硫污水原样在0.18MPa的压力条件下自进口121输送到进液腔120中，从第一出口131收集经过除油处理后的污水，然后测试该除油处理后的污水中石油类的含量，试验结果记录于表1中。
表1焦化含硫污水除油试验
通过上述试验数据可以发现，经过本发明提供的除油装置可以进一步去除含油污水中的油相，有效降低污水的含油率，从而降低污水处理装置的污水储罐出现油溢流、着火等安全风险，也消除了油品挥发的经济损失和环境污染风险。
本发明第二方面提供了一种油水气分离系统，所述油水气分离系统包括分离罐400和设置在所述分离罐400底部的供油水沉降分离并形成油水界位的脱水包500，所述油水气分离系统还包括上述的除油装置；所述脱水包500的底部与所述进口121之间设有输送管道510，所述罐体100的顶部低于所述油水界位。
本发明针对现有油水分离装置从脱水包500中排出的污水普遍存在含油率高的问题，提供了一种具有上述除油装置的油水气分离系统。如图6所示，在安装布置时，将罐体100的顶部设置为低于所述油水界位，即罐体100的顶部与油水界位之间的距离H大于零。如此，脱水包500中位于油水界位以下的含油污水通过输送管道510进入所述进液腔120，利用设置在两个隔板110之间的连通件200实现含油污水中油相与水相的二次分离，有效解决了现有油水分离装置排出的污水的含油率过高的问题，彻底消除了下游污水处理装置的污水储罐存在的油溢流、着火等安全风险，同时也消除了油品挥发的经济损失和环境污染风险。
在一些实施例中，所述分离罐400与所述第二出口141之间设有回油管道410。如此，经除油装置分离出的位于储油腔140中的油相可通过所述回油管道410重新回到所述分离罐400，再通过设置在分离罐400底部的排油管道440排出。
在一些实施例中，所述油水气分离系统还包括安装在所述脱水包500上的油水界位测量仪；所述第一出口131上连接有排水管线150，所述排水管线150上设有排水控制阀151，所述排水控制阀151设置为能够根据所述油水界位测量仪的信号控制所述排水管线150的排水量。
需要说明的是，结合图1所示，在现有的油水气分离装置中，就是通过安装在脱水包500上的油水界位测量仪测量油水界位，设置在脱水包500底部排水管道520上的液位控制阀521根据油水界位测量仪的信号确定开度，即确定水相的流量，从而将油水界位稳定在一定位置，实现稳定的油水分离。
在本发明中，通过在除油装置的排水管线150上设置排水控制阀151，该排水控制阀151根据油水界位测量仪的信号控制所述排水管线150的排水量，进而也能将所述油水界位稳定在一定位置，实现稳定的油水分离。并且，通过本发明提供的油水气分离系统，经排水管线150排出的污水的含油率大幅度降低，且含油率非常稳定，彻底消除了下游污水处理装置的污水储罐存在的油溢流、着火等安全风险，同时也消除了油品挥发的经济损失和环境污染风险。
可以看出的是，本发明提供的除油装置结构简单，易于生产现场的安装实施，实现油水气分离的同时没有增加控制回路，对现有油水气分离装置的改动很小；而且，本发明提供的油水气分离系统也没有增加动力设备，不会增加动力消耗，增加了石油化工生产过程中的安全性和环境友好性。
本发明第三方面提供了一种利用上述油水气分离系统对油水气进行分离的方法，所述方法包括将待分离的油水气混合物送入所述分离罐400中静置处理，然后从所述分离罐400的上部抽出气相，从所述分离罐400的下部排出油相，所述方法还包括将所述脱水包500中位于油水界位以下的含油污水输送至所述进油腔120中，然后从所述分离腔130中排出污水。通过本发明提供的方法，确保了油水分离后污水中的含油率处于较低水平，消除了含油率过高所带来的不利影响。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种除油装置，其特征在于，包括罐体(100)及设置在所述罐体(100)内腔中的两个隔板(110)，所述两个隔板(110)设置为能够将所述罐体(100)的内腔分隔形成自下而上依次布置的进液腔(120)、分离腔(130)和储油腔(140)；所述进液腔(120)具有用于输入含油污水的进口(121)，所述分离腔(130)具有用于排出水的第一出口(131)，所述储油腔(140)具有用于排出油的第二出口(141)；
两个所述隔板(110)之间设有至少一根连通件(200)，所述连通件(200)上设有至少一条通道(210)以用于连通所述进液腔(120)和所述储油腔(140)，所述连通件(200)上设有微孔以用于连通所述通道(210)和所述分离腔(130)，所述通道(210)的内壁上设有亲水憎油的薄膜；
所述连通件(200)设置为直管状，所述微孔的孔径小于或等于500μm；
所述连通件(200)的外径为10mm-60mm。
2.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，所述微孔的孔径为10nm-500nm。
3.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，两个所述隔板(110)之间设有多根所述连通件(200)，多根所述连通件(200)相互平行且间隔设置；和/或每根所述连通件(200)上设有多条所述通道(210)，多条所述通道(210)相互平行且间隔设置。
4.根据权利要求1所述的除油装置，其特征在于，所述连通件(200)的外径为25mm-40mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的除油装置，其特征在于，所述罐体(100)包括自上而下依次布置的上部头盖(101)、中部筒体(102)和底部头盖(103)，所述两个隔板(110)分别设置在所述中部筒体(102)的两端。
6.根据权利要求5所述的除油装置，其特征在于，所述中部筒体(102)的两端分别通过法兰(300)连接至所述上部头盖(101)和所述底部头盖(103)。
7.一种油水气分离系统，包括分离罐(400)和设置在所述分离罐(400)底部的供油水沉降分离并形成油水界位的脱水包(500)，其特征在于，所述油水气分离系统还包括权利要求1-6中任意一项所述的除油装置；
所述脱水包(500)的底部与所述进口(121)之间设有输送管道(510)，所述罐体(100)的顶部低于所述油水界位。
8.根据权利要求7所述的油水气分离系统，其特征在于，所述分离罐(400)与所述第二出口(141)之间设有回油管道(410)。
9.根据权利要求7所述的油水气分离系统，其特征在于，所述油水气分离系统还包括安装在所述脱水包(500)上的油水界位测量仪；
所述第一出口(131)上连接有排水管线(150)，所述排水管线(150)上设有排水控制阀(151)，所述排水控制阀(151)设置为能够根据所述油水界位测量仪的信号控制所述排水管线(150)的排水量。
10.一种利用权利要求7-9中任意一项所述的油水气分离系统对油水气进行分离的方法，包括将待分离的油水气混合物送入所述分离罐(400)中静置处理，然后从所述分离罐(400)的上部抽出气相，从所述分离罐(400)的下部排出油相，其特征在于，所述方法还包括将所述脱水包(500)中位于油水界位以下的含油污水输送至所述进液腔(120)中，然后从所述分离腔(130)中排出污水。
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