CN117443025A - 一种旋流过滤组合式油水分离装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种旋流过滤组合式油水分离装置。所述装置包括旋流分离器模块、上部初级水处理模块以及油水分离模块；所述旋流分离器模块利用离心力致使密度较低的油相聚结到旋流分离器的中心，水相受离心力的作用被甩到了外壁，油相从溢流口流出，水相则流向底流口；所述上部初级水处理模块将经过旋流分离器模块分离后液体中的大颗粒砂相介质除去，然后再将液相分流并均匀喷洒至油水分离模块；所述油水分离模块设置油水分离膜及输油斜道，所述油水分离膜是一种以不锈钢网为基底，以锌盐溶液为电解质，在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的超亲水/超疏油的水包油采出液分离膜，对含有少量油相的水相进行二次油水分离。本装置能够高效分离水包油和油包水的含油采出液。
Description
技术领域
本公开涉及油水分离技术领域，具体地说，涉及一种用于处理含油采出液的具有除砂功能的油水分离装置。
背景技术
随着油田开采程度的不断深入，目前油田采出液的含水率极大，导致处理采出液的成本要大于它带来的收益，故降低采出液的处理成本和提高油水分离效率正在成为各油田提高竞争力的重要手段。针对这一需求，设计一种处理油田高含水采出液的油水分离装置十分有必要。查阅相关资料专利名称：一种石油化工油水分离装置，专利(申请)号：CN202310296638.3。该油水分离装置可以通过油水分离膜装置对液体进行分离并且通过电机带动刮油杆旋转，将油水分离膜装置上方的油刮动并最终收集至集油箱，但是该油水分离装置在实际操作中存在以下不足：该油水分离装置的刮油杆只能刮去油水分离膜表面附着的油滴，细小油滴依然会堵塞在油水分离膜的网孔之间，若油水分离膜不能及时更换则影响分离效率，但该油水分离装置的油水分离膜的更换需要整体拆卸，比较繁琐；该油水分离装置的单层油水分离膜的分离效率比较有限，并不能最大程度上分离含油采出液；同时该油水分离装置对于含油采出液中可能存在的大颗粒砂相介质无法过滤。
申请人的科研团队研发出了一种具有自清洁功能、可控润湿性的乳液分离膜，详见中国文献CN115920664A，该种膜目前尚未应用于地面上的油水分离中，因此，如果能够将该种膜应用于油水分离中，将会提高油水分离的效率，降低更换油水分离膜的频率。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本公开提出了一种旋流过滤组合式油水分离装置，本公开给出的装置，所采用的油水分离膜等零部件更换方便，能够有效分离含油采出液中的油、水、大颗粒砂相介质，所采用的多段分离结构之间通过螺纹连接，均可快速拆装，所采用的分离膜具有自洁性，在一定程度上解决了现有的油水分离膜容易被细小油滴堵塞网孔和更换不变的问题。
本公开提供了一种油水分离模块，包括油水分离膜301，其独特之处在于：
所述油水分离模块还包括分离膜固定环302、分离膜支撑架303、底层分离膜支撑架304、底部排水口305、底部排油口306以及输油斜道307；
其中，分离膜固定环302和分离膜支撑架303的圆环上分别设有两个等间距螺纹孔，在油水分离膜301边缘设有等间距的两个同样大小的孔并在其顶部设有一个圆孔，油水分离膜301铺展在分离膜支撑架303上，油水分离膜301的顶部圆孔套在分离膜支撑架303顶部的圆管上，侧边的两个圆孔与分离膜固定环302平行，压在分离膜支撑架303上，分离膜固定环302压在油水分离膜301上，并由螺钉将油水分离膜301固定在分离膜固定环302和分离膜支撑架303之间；
底部排水口305设置在底层分离膜支撑架304的内部中心处，底部排水口305的面积与油水分离膜301铺展在底层分离膜支撑架304上的面积相同，底部排油口306设置在底部分离膜支撑架304的侧边，输油斜道307设置在底层分离膜支撑架304的内部，在底部排水口305的外侧一周，输油斜道307整体呈30度倾斜状态与底部排油口306相连。
进一步地，所述输油斜道307整体呈30度倾斜。
进一步地，所述油水分离膜301是一种以不锈钢网为基底，以锌盐溶液为电解质，在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的超亲水/超疏油的水包油采出液分离膜，该分离膜能够高效分离水包油和油包水的含油采出液。
本公开的另一方面，给出了一种旋流过滤组合式油水分离装置，应用前述油水分离模块中的任一种，其独特之处在于：
所述装置还包括旋流分离器模块1；
所述旋流分离器模块包括旋流器溢流管101、旋流器入口联合管102、旋流器底流管103以及法兰连接管104；
其中，旋流器溢流管101、旋流器入口联合管102、旋流器底流管103、旋流器法兰连接管104均采用中空结构，旋流器溢流管101置于旋流分离器模块1的顶部，旋流器入口联合管102置于旋流分离器模块1的侧边，与进液口通过法兰连接，旋流器底流管103置于旋流分离器模块1的底部，与法兰连接管104通过法兰连接；
由所述法兰连接管输出的介质进入所述油水分离模块的介质入口。
进一步地，所述装置还包括上部初级水处理模块2；
所述上部初级水处理模块2包括上部框架201、固液分离装置202以及初级液体分流装置203；
其中，上部框架201设有四个螺纹孔，螺纹孔在上部框架201上等间距分布；通过螺钉将上部框架201与固液分离装置202连接并固定，初级液体分流装置203通过螺纹与固液分离装置202的底部相连；
旋流分离器模块1中的法兰连接管104的与上部框架201的中间圆孔通过螺纹连接，以此来连接旋流分离器模块1与上部初级水处理模块2；上部初级水处理模块2中的上部框架201的下部设有螺纹与油水分离模块3通过螺纹连接；油水分离模块3中的各级均采用螺纹连接，分离膜支撑架303的外壁设有两处螺纹，分别与上部框架201和底部分离膜支撑架304通过螺纹连接，以此实现自由便捷的拆卸各个模块；
旋流分离器模块1中的旋流器入口联合管102与进液口通过法兰连接，这样的连接方式在面对高速的液体时可以更加稳定，旋流器底流管103与法兰连接管104通过法兰连接；
上部初级水处理模块2中的上部框架201与固液分离装置202上面均设有四个等间距的螺孔，二者通过螺栓固定在一起，初级液体分流装置203通过螺纹连接在固液分离装置202的底部。
进一步地，所述初级液体分流装置203采用八爪鱼式结构，用于减缓上一模块中流入的含油采出液的冲击力，以防止过大的冲击力破坏下一模块的油水分离膜301。
本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
首先，该种旋流过滤组合式油水分离装置，结构简单占地面积较小，通过设置有多段分离结构且每一段分离结构均可快速拆装，便于对堵塞的凝固杂质或油渍进行清理。
其次，该种旋流过滤组合式油水分离装置，通过设置有固液分离装置，且便于拆卸，可以有效解决现有的含油采出液中可能含有的大颗粒砂相介质影响分离效率和分离精度甚至破坏油水分离装置内部结构的问题。
另外，该种旋流过滤组合式油水分离装置，通过设置有初级液体分流装置，可以有效降低从旋流器分离器模块中注入上部初级水处理模块中的含油采出液的冲击力，防止破坏下一模块的油水分离膜，同时将含油采出液进行分流，均匀地喷洒在油水分离膜上，提高油水分离效率和油水分离膜的利用率。
此外，该种旋流过滤组合式油水分离装置，通过设置有油水分离膜，该膜是一种新型的亲水疏油材料的膜，可直接在将水过滤的同时令油滴吸附在膜的表面，同时该油水分离膜的拆装更换方便快捷，进一步提高了装置的使用便捷性和油水分离效率。
最后，该种旋流过滤组合式油水分离装置，通过设置有相同结构的中部的油水分离模块，故可以根据所分离的含油采出液的分离难度，灵活选择增加或者减少任意层的中部的油水分离模块，以此来控制油水分离的精度，同时减少材料的非必要损耗。
综上所述，本公开提出的旋流过滤组合式油水分离装置具有结构简单、占地面积较小，且具有便于拆卸，应用灵活等优点，可以避免材料的浪费，提高经济效益，是一种适用于分离含油采出液的装置。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1(a)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的整体外观图。
图1(b)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的剖视图。
图2为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的爆炸图。
图3(a)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的旋流分离器模块的整体外观图。
图3(b)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的旋流分离器模块的剖视图。
图4为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的旋流分离器模块的爆炸图。
图5(a)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的上部初级水处理模块的整体外观图。
图5(b)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的上部初级水处理模块的剖视图。
图6为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的上部初级水处理模块的爆炸图。
图7(a)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的油水分离模块的整体外观图。
图7(b)为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的油水分离模块的剖视图。
图8为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的油水分离模块的爆炸图。
图9为本公开提出的一种旋流过滤组合式油水分离装置的油水分离模块中的底层分离膜支撑架剖视图。
图中：1-旋流分离器模块，101-旋流器溢流管，102-旋流器入口联合管，103-旋流器底流管，104-法兰连接管，2-上部初级水处理模块，201-上部框架，202-固液分离装置，203-初级液体分流装置，3-油水分离模块，301-油水分离膜，302-分离膜固定环，303-分离膜支撑架，304-底层分离膜支撑架，305-底部排水口，306-底部排油口，307-输油斜道。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
旋流分离器模块1包括旋流器溢流管101、旋流器入口联合管102、旋流器底流管103、法兰连接管104；其中，旋流器溢流管101、旋流器入口联合管102、旋流器底流管103、旋流器法兰连接管104均采用中空结构，旋流器溢流管101置于旋流分离器模块1的顶部，旋流器入口联合管102置于旋流分离器模块1的侧边，与进液口通过法兰连接，旋流器底流管103置于旋流分离器模块1的底部，与法兰连接管104通过法兰连接。
上部初级水处理模块2包括上部框架201、固液分离装置202、初级液体分流装置203；其中，上部框架201设有四个螺纹孔，螺纹孔在上部框架201上等间距分布；通过螺钉将上部框架201与固液分离装置202连接并固定，初级液体分流装置203通过螺纹与固液分离装置202的底部相连。
油水分离模块3包括油水分离膜301、分离膜固定环302、分离膜支撑架303、底层分离膜支撑架304、底部排水口305、底部排油口306、输油斜道307；其中，分离膜固定环302和分离膜支撑架303的圆环上分别设有两个等间距螺纹孔，在油水分离膜301边缘设有等间距的两个同样大小的孔并在其顶部设有一个圆孔，油水分离膜301铺展在分离膜支撑架303上，油水分离膜301的顶部圆孔套在分离膜支撑架303顶部的圆管上，侧边的两个圆孔与分离膜固定环302平行，压在分离膜支撑架303上，分离膜固定环302压在油水分离膜301上，并由螺钉将油水分离膜301固定在分离膜固定环302和分离膜支撑架303之间。
底层分离膜支撑架304与油水分离膜301、分离膜固定环302的设置同分离膜支撑架303与油水分离膜301、分离膜固定环302的设置，底部排水口305设置在底层分离膜支撑架304的内部中心处，底部排水口305的面积与油水分离膜301铺展在底层分离膜支撑架304上的面积相同，底部排油口306设置在底部分离膜支撑架304的侧边，输油斜道307设置在底层分离膜支撑架304的内部，在底部排水口305的外侧一周，输油斜道307整体呈30度倾斜与底部排油口306相连。
旋流分离器模块1中的法兰连接管104的与上部框架201的中间圆孔通过螺纹连接，以此来连接旋流分离器模块1与上部初级水处理模块2；上部初级水处理模块2中的上部框架201的下部设有螺纹与油水分离模块3通过螺纹连接；油水分离模块3中的各级均采用螺纹连接，分离膜支撑架303的外壁设有两处螺纹，分别与上部框架201和底部分离膜支撑架304通过螺纹连接，以此实现自由便捷的拆卸各个模块。
旋流分离器模块1中的旋流器入口联合管102与进液口通过法兰连接，这样的连接方式在面对高速的液体时可以更加稳定，旋流器底流管103与法兰连接管104通过法兰连接。
上部初级水处理模块2中的上部框架201与固液分离装置202上面均设有四个等间距的螺孔，二者通过螺栓固定在一起，初级液体分流装置203通过螺纹连接在固液分离装置202的底部，此种连接方式对于需要经常性清理的固液分离装置202更方便快捷。
油水分离模块3中的分离膜固定环302和分离膜支撑架303的圆环上分别设有两个等间距螺纹孔，在油水分离膜301边缘设有等间距的两个同样大小的孔并在其顶部设有一个圆孔；在实际应用时，油水分离膜301铺展在分离膜支撑架303上，油水分离膜301的顶部圆孔套在分离膜支撑架303顶部的圆管上，侧边的两个圆孔与分离膜固定环302平行，压在分离膜支撑架303上，分离膜固定环302压在油水分离膜301上，并由螺钉将油水分离膜301固定在分离膜固定环302和分离膜支撑架303之间；底部分离膜支撑架304通过螺纹连接在分离膜支撑架303的底部。
所述初级液体分流装置203采用八爪鱼式的设计，可以有效减缓上一模块中流入的含油采出液的冲击力，以防止过大的冲击力破坏下一模块的油水分离膜301，此设计还可以将含油采出液均匀喷洒在油水分离膜301上，提高油水分离的效率。
在实际应用当中，可以根据实际需要任意增加分离膜支撑架303的数量，增加后的分离膜支撑架303均采用螺纹上下连接，此设计可以大幅度节约材料成本。
所述油水分离膜301是一种以不锈钢网为基底，以锌盐溶液为电解质，在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的超亲水/超疏油的水包油采出液分离膜，该分离膜能够高效分离水包油和油包水的含油采出液。油水分离膜的具体制备方法详见文献CN115920664A。
本种旋流过滤组合式油水分离装置整体外观图与剖视图如图1所示，该装置为直立式放置，工作时含油采出液从旋流器入口联合管102进入装置内部，在旋流分离器模块1中进行一次油水分离，分离后的油相由旋流器溢流管101排出，水相由旋流器底流管103经法兰连接管104流入上部框架201进行固液分离，水相首先经过固液分离装置202，然后流过初级液体分流装置203被喷洒在油水分离膜301上进行二次油水分离，被油水分离膜301逐层分离后的水相由底部排水口305排出，油相由输油斜道307汇集后经底部排油口306排出。
一种旋流过滤组合式油水分离装置爆炸图如图2所示，主要由旋流分离器模块1、上部初级水处理模块2、油水分离模块3组成。
旋流分离器模块1的外观图与剖视图如图3所示，旋流器溢流管101置于旋流分离器模块1的上部，旋流器入口联合管102置于旋流分离器模块1的侧边，旋流器底流管103置于旋流分离器模块1的底部，法兰连接管104与旋流器底流管103通过法兰连接。油水混合液从旋流器入口联合管102进入旋流分离器模块1后利用离心力致使油相游离到旋流分离器的中心，而水相由于力的作用被甩到了外壁，结果浓缩油相流向旋流器溢流管101，而带有少量油相的水相则流向旋流器底流管103后经由法兰连接管104流入初级水处理模块2。
旋流分离器模块1的爆炸图如图4所示，主要由旋流器溢流管101、旋流器入口连接管102、旋流器底流管103、法兰连接管104组成。
上部初级水处理模块2的外观图与剖视图如图5所示，上部框架201的上部中心孔与法兰连接管104的底部经由螺纹连接，固液分离装置202与上部框架201的内部由螺钉连接，初级液体分流装置203由螺纹连接在固液分离装置202的底部。经过一次油水分离后的含有少量油相的水相首先进入上部框架201的上部中心孔进入固液分离装置202，除去其中可能存在的大颗粒砂相介质，然后流入初级液体分流装置203，目的是缓解含油水相的冲击力并将其均匀喷洒到油水分离模块3。
上部初级水处理模块2的爆炸图如图6所示，主要由上部框架201、固液分离装置202、初级液体分流装置203组成。
油水分离模块3的外观图与剖视图如图7所示，油水分离膜301分别覆盖在分离膜支撑架303、底层分离膜支撑架304上，分离膜固定环302压在油水分离膜301上，通过螺钉将其分别固定在分离膜支撑架303、底层分离膜支撑架304上，底部排水口305设置在底层分离膜支撑架304的底部，底部排油口306设置在底层分离膜支撑架304的侧边，输油斜道307设置在底层分离膜支撑架304的内部。由初级液体分流装置203中喷洒出的含油水相经过油水分离膜301后，油相附着在油水分离膜301的表面，而水相透过油水分离膜301经过底部排水口305排出，油相在油水分离膜301的表面聚集成大油滴后沿着油水分离膜301流入输油斜道307，在力的作用下经输油斜道307汇集后从底部排油口306排出。
油水分离模块3的爆炸图如图8所示，主要由油水分离膜301、分离膜固定环302、分离膜支撑架303、底层分离膜支撑架304、底部排水口305、底部排油口306、疏油斜道307。
本种装置设计结构简单，拆装方便，运行稳定。含油采出液首先经过旋流分离器模块可以实现油相与水相的一次分离，后进入上部初级水处理模块除去含油水相中可能存在的大颗粒砂相介质，并且降低了含油水相的冲击力，最后含油水相喷洒在油水分离膜上进行二次油水分离。本装置各个模块采用螺纹连接，大大降低了拆装难度，减少了拆装时间，新型的油水分离膜又极大的提高了分离精度。本发明占地面积小，分离效率高，有利于油田的可持续发展，具有较高的实用性。
Claims (6)
1.一种油水分离模块，包括油水分离膜(301)，其特征在于：
所述油水分离模块还包括分离膜固定环(302)、分离膜支撑架(303)、底层分离膜支撑架(304)、底部排水口(305)、底部排油口(306)以及输油斜道(307)；
其中，分离膜固定环(302)和分离膜支撑架(303)的圆环上分别设有两个等间距螺纹孔，在油水分离膜(301)边缘设有等间距的两个同样大小的孔并在其顶部设有一个圆孔，油水分离膜(301)铺展在分离膜支撑架(303)上，油水分离膜(301)的顶部圆孔套在分离膜支撑架(303)顶部的圆管上，侧边的两个圆孔与分离膜固定环(302)平行，压在分离膜支撑架(303)上，分离膜固定环(302)压在油水分离膜(301)上，并由螺钉将油水分离膜(301)固定在分离膜固定环(302)和分离膜支撑架(303)之间；
底部排水口(305)设置在底层分离膜支撑架(304)的内部中心处，底部排水口(305)的面积与油水分离膜(301)铺展在底层分离膜支撑架(304)上的面积相同，底部排油口(306)设置在底部分离膜支撑架(304)的侧边，输油斜道(307)设置在底层分离膜支撑架(304)的内部，在底部排水口(305)的外侧一周，输油斜道(307)整体呈30度倾斜状态与底部排油口(306)相连。
2.根据权利要求1所述的一种油水分离模块，其特征在于：
所述输油斜道(307)整体呈30度倾斜。
3.根据权利要求2所述的一种油水分离模块，其特征在于：
所述油水分离膜(301)是一种以不锈钢网为基底，以锌盐溶液为电解质，在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的超亲水/超疏油的水包油采出液分离膜，该分离膜能够高效分离水包油和油包水的含油采出液。
4.一种旋流过滤组合式油水分离装置，应用权利要求1至3所述油水分离模块中的任一种，其特征在于：
所述装置还包括旋流分离器模块(1)；
所述旋流分离器模块包括旋流器溢流管(101)、旋流器入口联合管(102)、旋流器底流管(103)以及法兰连接管(104)；
其中，旋流器溢流管(101)、旋流器入口联合管(102)、旋流器底流管(103)、旋流器法兰连接管(104)均采用中空结构，旋流器溢流管(101)置于旋流分离器模块(1)的顶部，旋流器入口联合管(102)置于旋流分离器模块(1)的侧边，与进液口通过法兰连接，旋流器底流管(103)置于旋流分离器模块(1)的底部，与法兰连接管(104)通过法兰连接；
由所述法兰连接管输出的介质进入所述油水分离模块的介质入口。
5.根据权利要求4所述的一种旋流过滤组合式油水分离装置，其特征在于：
所述装置还包括上部初级水处理模块(2)；
所述上部初级水处理模块(2)包括上部框架(201)、固液分离装置(202)以及初级液体分流装置(203)；
其中，上部框架(201)设有四个螺纹孔，螺纹孔在上部框架(201)上等间距分布；通过螺钉将上部框架(201)与固液分离装置(202)连接并固定，初级液体分流装置(203)通过螺纹与固液分离装置(202)的底部相连；
旋流分离器模块(1)中的法兰连接管(104)的与上部框架(201)的中间圆孔通过螺纹连接，以此来连接旋流分离器模块(1)与上部初级水处理模块(2)；上部初级水处理模块(2)中的上部框架(201)的下部设有螺纹与油水分离模块(3)通过螺纹连接；油水分离模块(3)中的各级均采用螺纹连接，分离膜支撑架(303)的外壁设有两处螺纹，分别与上部框架(201)和底部分离膜支撑架(304)通过螺纹连接，以此实现自由便捷的拆卸各个模块；
旋流分离器模块(1)中的旋流器入口联合管(102)与进液口通过法兰连接，这样的连接方式在面对高速的液体时可以更加稳定，旋流器底流管(103)与法兰连接管(104)通过法兰连接；
上部初级水处理模块(2)中的上部框架(201)与固液分离装置(202)上面均设有四个等间距的螺孔，二者通过螺栓固定在一起，初级液体分流装置(203)通过螺纹连接在固液分离装置(202)的底部。
6.根据权利要求5所述的一种旋流过滤组合式油水分离装置，其特征在于：所述初级液体分流装置(203)采用八爪鱼式结构，用于减缓上一模块中流入的含油采出液的冲击力，以防止过大的冲击力破坏下一模块的油水分离膜(301)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311683548.6A CN117443025A (zh) | 2023-12-09 | 2023-12-09 | 一种旋流过滤组合式油水分离装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311683548.6A CN117443025A (zh) | 2023-12-09 | 2023-12-09 | 一种旋流过滤组合式油水分离装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117443025A true CN117443025A (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=89585675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311683548.6A Pending CN117443025A (zh) | 2023-12-09 | 2023-12-09 | 一种旋流过滤组合式油水分离装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117443025A (zh) |
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2023
- 2023-12-09 CN CN202311683548.6A patent/CN117443025A/zh active Pending
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