CN117534176A - 一种原油切水处理的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油切水处理的装置及方法；所述原油切水处理的装置包括油水重力分离罐、离心泵、油水深度分离罐和生化池，所述油水深度分离罐内设有离心分离器、波纹板和填料区。本发明设计了特殊结构的油水深度分离罐，利用油水深度分离罐内的离心分离器、波纹板和填料区对油水两相进行精密分离，含水原油或含油污水经过油水重力分离罐的初步分离、油水深度分离罐的精密分离后，实现了更高精度的油水分离。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种原油切水处理的装置及方法。
背景技术
随着我国开采原油劣质化的加剧，原油中的含水率不断增加，威胁下游常减压等原油加工装置的设备安全。为了将原油中的水相分离，一般采用切水处理的方式，即利用沉降罐对油水两相进行静置分层，再排出底部的水相。但由于沉降罐中油水比例较大，且原油在长时间的沉降过程中性质容易改变，导致普通切水方法的精度较低、操作困难，为原油切水处理带来严峻挑战。
一般的，水中的油主要分为游离油、分散油和乳化油的形式存在。其中，游离油不溶于水，直径一般大于150μm，静置后会浮于水相形成浮油层。分散油液滴之间存在静电斥力，在水中的存在较为稳定，直径一般为5～20μm。其余油相主要以乳化液的形式存在，其颗粒直径在0.1～10μm之间，油水表面覆盖有活性物质，具有较低的油水界面张力，因此稳定性较高且难以去除。
目前的原油脱水方法主要包括重力沉降、化学法、电脱水及加入微生物等。专利CN201210111452.8公开了一种油水分离装置，利用油水两相的重力不同进行静置分离，但该方法主要适用于含油污水中浮油、分散油的去除。申请号CN201711122519.7的专利公开了一种化学法原油脱水装置，使得难以去除的乳化液发生破乳反应，但该方法需要加入大量破乳剂，容易造成二次污染且成本较高。专利CN201911248830.5公开了一种电脱水方法，该方法效率高、适应性强，但具有能耗高的缺点。专利CN202110177978.5公开了一种原油脱水方法，通过微生物破坏油水平衡界面，达到油水两相分离的效果，其缺陷为反应时间较长、容易造成进出口管线堵塞。
因此本领域迫切需要开发成本低、操作简单、能耗低且效率高的原油脱水技术。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原油切水处理的装置及方法，以简单的结构和流程实现了更高精度的油水分离。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种原油切水处理的装置，所述原油切水处理的装置包括油水重力分离罐、离心泵、油水深度分离罐和生化池；
所述油水重力分离罐的前端连接油水入口管线，所述油水重力分离罐的后端顶部设有油相出口Ⅰ、后端底部设有水相出口Ⅰ、前端底部设有固相出口Ⅰ；
所述油水深度分离罐的前端顶部设有含水油相入口、后端顶部设有油相出口Ⅱ、后端底部设有水相出口Ⅱ、前端底部设有固相出口Ⅱ；
所述油水重力分离罐的油相出口Ⅰ经离心泵连接油水深度分离罐的含水油相入口，所述油水深度分离罐的油相出口Ⅱ连接油相采出管线，所述油水重力分离罐的水相出口Ⅰ和油水深度分离罐的水相出口Ⅱ分别连接生化池，所述油水重力分离罐的固相出口Ⅰ和油水深度分离罐的固相出口Ⅱ分别连接固相排废管线；
所述油水深度分离罐内设有离心分离器、波纹板和填料区，所述离心分离器、波纹板和填料区从前至后依次设置在油水深度分离罐的前端和中部；
所述离心分离器包括主分离腔和副分离腔，副分离腔的容积小于主分离腔，主分离腔和副分离腔中部通过连通管连通，主分离腔内设有旋转叶片，主分离腔的底部设有主分离腔入口、顶部设有主分离腔油相出口，副分离腔的底部设有副分离腔水相出口、顶部设有副分离腔油相出口，所述油水深度分离罐的含水油相入口与离心分离器的主分离腔入口通过软管连接。
作为优选的技术方案，所述油水深度分离罐内相邻的波纹板正反叠放。
作为优选的技术方案，所述油水深度分离罐内填料区的高度高于油水深度分离罐标定处理量下的油水两相分界面，填料区的填充材料为纤维球滤料。
作为优选的技术方案，所述油水深度分离罐内还设有两个横向分布的蒸汽加热管以及一个纵向分布的蒸汽加热管，横向分布的蒸汽加热管设置在油水深度分离罐的中部，纵向分布的蒸汽加热管设置在油水深度分离罐的后部。
作为优选的技术方案，所述油水重力分离罐和油水深度分离罐内均设有压力传感器和冲洗水管。
作为优选的技术方案，所述油水深度分离罐内设有液位计，所述油水深度分离罐的油相出口Ⅱ和水相出口Ⅱ分别设置有流量调节阀。
本发明还提供了一种原油切水处理的方法，其所述的原油切水处理的装置，包括以下步骤：
(1)含水原油或含油污水首先输送至油水重力分离罐进行油水固初步分离，通过重力分离的方法使油水固三相逐步分层，油相通过离心泵输送至油水深度分离罐进行二次深度分离，水相从底部水相出口Ⅰ进入生化池处理，固相颗粒经固相出口Ⅰ排出；
(2)含水油相进入油水深度分离罐后，通过软管输送至离心分离器底部，在旋转叶片作用下形成旋转流运动，大粒径气泡、油滴在旋流作用下被快速分离，从主分离腔顶部的主分离腔油相出口排出；而未分离的小粒径油滴和气泡进入旋转半径较小的副分离腔，在更大的离心力作用下分离，从副分离腔顶部的副分离腔油相出口排出，其余水相从副分离腔底部的副分离腔水相出口返回油水深度分离罐内水相区域；
(3)油滴从离心分离器中分离后，进入油水深度分离罐的油相区域，并最终从油相出口Ⅱ通过油相采出管线排出；分离后的水相进入油水深度分离罐的水相区域，最终从底部水相出口Ⅱ进入生化池处理；剩下的固相颗粒沉降至油水深度分离罐底部，通过固相出口Ⅱ排出。
作为优选的技术方案，当油水深度分离罐内的油水液面高度高于标准值时，增大水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应减小油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，降低油水平衡界面的高度；当油水深度分离罐内的油水液面高度低于标准值时，减小水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应增大油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，提高油水平衡界面的高度。
本发明的有益效果在于：
1、本发明设计了特殊结构的油水深度分离罐，利用油水深度分离罐内的离心分离器、波纹板和填料区对油水两相进行精密分离，油水分离精度很高。
2、本发明中，含水原油或含油污水经过油水重力分离罐的初步分离、油水深度分离罐的精密分离后，实现了更高精度的油水分离。
3、本发明集原油切水处理及固相颗粒脱除一体化，较常规的原油切水处理流程大为简化，对含水原油进行高效处理，处理后的原油含水量＜0.5％，悬浮固体颗粒含量≤50mg/l。
4、本发明适用于含水原油(油中含少量水)和含油污水(水中含少量油)两种物料。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为原油切水处理的装置的装置流程示意图。
图2为油水深度分离罐的结构示意图。
图3为离心分离器的结构示意图。
图4为蒸汽加热管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示一种原油切水处理的装置，所述原油切水处理的装置包括油水重力分离罐1、离心泵2、油水深度分离罐3和生化池4。
所述油水重力分离罐1的前端连接油水入口管线5，所述油水重力分离罐1的后端顶部设有油相出口Ⅰ、后端底部设有水相出口Ⅰ、前端底部设有固相出口Ⅰ。
所述油水深度分离罐3的前端顶部设有含水油相入口6、后端顶部设有油相出口Ⅱ7、后端底部设有水相出口Ⅱ8、前端底部设有固相出口Ⅱ9(如图2所示)。
所述油水重力分离罐1的油相出口Ⅰ经离心泵2连接油水深度分离罐3的含水油相入口，所述油水深度分离罐3的油相出口Ⅱ连接油相采出管线10，所述油水重力分离罐1的水相出口Ⅰ和油水深度分离罐3的水相出口Ⅱ分别连接生化池4，所述油水重力分离罐1的有固相出口Ⅰ和油水深度分离罐3的固相出口Ⅱ分别连接固相排废管线11。
所述油水重力分离罐1和油水深度分离罐3内均设有压力传感器12，用于监测固相颗粒堵塞管线造成的压力波动；所述油水重力分离罐1和油水深度分离罐3内均设有冲洗水管13，冲洗水管13保证了装置在停工后能够及时清理固相颗粒，保障装置长周期安全运行。
所述油水深度分离罐3的具体结构如图2至图4所示，所述油水深度分离罐3内设有离心分离器14、波纹板15和填料区16，所述离心分离器14、波纹板15和填料区16从前至后依次设置在油水深度分离罐3的前端和中部。
如图3所示，所述离心分离器14包括主分离腔17和副分离腔18，副分离腔18的容积小于主分离腔17，主分离腔17和副分离腔18中部通过连通管19连通，主分离腔17内设有旋转叶片20，主分离腔17的底部设有主分离腔入口21、顶部设有主分离腔油相出口22，副分离腔18的底部设有副分离腔水相出口23、顶部设有副分离腔油相出口24，所述油水深度分离罐3的含水油相入口6与离心分离器14的主分离腔入口21通过软管25连接。
所述油水深度分离罐3内相邻的波纹板15正反叠放，波纹板15采用一正一反叠放的双波纹板组形式，可有效提高油滴与板面之间、油滴和油滴之间的碰撞聚结及润湿聚结的机会；同时，由于波纹板15材质本身属性不粘油，因此能够很好的进行油水分离。
所述油水深度分离罐3内填料区16的高度高于油水深度分离罐标定处理量下的油水两相分界面，填料区16的填充材料为纤维球滤料，用于含油污水的精细过滤。
所述油水深度分离罐3内还设有两个横向分布的蒸汽加热管26以及一个纵向分布的蒸汽加热管26，横向分布的蒸汽加热管26设置在油水深度分离罐3的中部，纵向分布的蒸汽加热管26设置在油水深度分离罐3的后部。如图4所示，所述蒸汽加热管26主体部分为换热管，通过连接法兰分别与蒸汽入口管线和蒸汽出口管线连接，并通过固定法兰安装在油水深度分离罐中。所述油水深度分离罐3中的蒸汽加热管26对分层的油水两相流进行加热，由于温度升高时油相物质的粘度降低，确保了分层油相的流动性。
所述油水深度分离罐3内设有液位计27，用于对油水液面高度进行实时监测；所述油水深度分离罐3的油相出口Ⅱ和水相出口Ⅱ分别设置有流量调节阀，对油水平衡状态进行对应调节。
本发明的原油切水处理的方法，包括以下步骤：
(1)含水原油或含油污水首先输送至油水重力分离罐1进行油水固初步分离，通过重力分离的方法使油水固三相逐步分层，油相通过离心泵2输送至油水深度分离罐3进行二次深度分离，水相从底部水相出口Ⅰ进入生化池4处理，固相颗粒经固相出口Ⅰ排出；
(2)含水油相进入油水深度分离罐3后，通过软管输送至离心分离器14底部，在旋转叶片20作用下形成旋转流运动，大粒径气泡、油滴在旋流作用下被快速分离，从主分离腔17顶部的主分离腔油相出口排出；而未分离的小粒径油滴和气泡进入旋转半径较小的副分离腔18，在更大的离心力作用下分离，从副分离腔18顶部的副分离腔油相出口排出，其余水相从副分离腔18底部的副分离腔水相出口返回油水深度分离罐3内水相区域；
(3)油滴从离心分离器14中分离后，进入油水深度分离罐3的油相区域，并最终从油相出口Ⅱ通过油相采出管线排出；分离后的水相进入油水深度分离罐3的水相区域，最终从底部水相出口Ⅱ进入生化池4处理；剩下的固相颗粒沉降至油水深度分离罐3底部，通过固相出口Ⅱ排出。
本发明需对系统压降情况进行监测，压力高于需用压力的5％时，关闭油水重力分离罐和油水深度分离罐的入口阀门，开启冲洗水管，进行2小时的冲洗流程。
本发明处理量大，处理弹性大，但是需要调节油水深度分离罐3的油水平衡界面；当油水深度分离罐3内的油水液面高度高于标准值时，增大水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应减小油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，降低油水平衡界面的高度；当油水深度分离罐3内的油水液面高度低于标准值时，减小水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应增大油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，提高油水平衡界面的高度。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种原油切水处理的装置，其特征在于：所述原油切水处理的装置包括油水重力分离罐、离心泵、油水深度分离罐和生化池；
所述油水重力分离罐的前端连接油水入口管线，所述油水重力分离罐的后端顶部设有油相出口Ⅰ、后端底部设有水相出口Ⅰ、前端底部设有固相出口Ⅰ；
所述油水深度分离罐的前端顶部设有含水油相入口、后端顶部设有油相出口Ⅱ、后端底部设有水相出口Ⅱ、前端底部设有固相出口Ⅱ；
所述油水重力分离罐的油相出口Ⅰ经离心泵连接油水深度分离罐的含水油相入口，所述油水深度分离罐的油相出口Ⅱ连接油相采出管线，所述油水重力分离罐的水相出口Ⅰ和油水深度分离罐的水相出口Ⅱ分别连接生化池，所述油水重力分离罐的固相出口Ⅰ和油水深度分离罐的固相出口Ⅱ分别连接固相排废管线；
所述油水深度分离罐内设有离心分离器、波纹板和填料区，所述离心分离器、波纹板和填料区从前至后依次设置在油水深度分离罐的前端和中部；
所述离心分离器包括主分离腔和副分离腔，副分离腔的容积小于主分离腔，主分离腔和副分离腔中部通过连通管连通，主分离腔内设有旋转叶片，主分离腔的底部设有主分离腔入口、顶部设有主分离腔油相出口，副分离腔的底部设有副分离腔水相出口、顶部设有副分离腔油相出口，所述油水深度分离罐的含水油相入口与离心分离器的主分离腔入口通过软管连接。
2.根据权利要求1所述的原油切水处理的装置，其特征在于：所述油水深度分离罐内相邻的波纹板正反叠放。
3.根据权利要求1所述的原油切水处理的装置，其特征在于：所述油水深度分离罐内填料区的高度高于油水深度分离罐标定处理量下的油水两相分界面，填料区的填充材料为纤维球滤料。
4.根据权利要求1所述的原油切水处理的装置，其特征在于：所述油水深度分离罐内还设有两个横向分布的蒸汽加热管以及一个纵向分布的蒸汽加热管，横向分布的蒸汽加热管设置在油水深度分离罐的中部，纵向分布的蒸汽加热管设置在油水深度分离罐的后部。
5.根据权利要求1所述的原油切水处理的装置，其特征在于：所述油水重力分离罐和油水深度分离罐内均设有压力传感器和冲洗水管。
6.根据权利要求1所述的原油切水处理的装置，其特征在于：所述油水深度分离罐内设有液位计，所述油水深度分离罐的油相出口Ⅱ和水相出口Ⅱ分别设置有流量调节阀。
7.一种原油切水处理的方法，其采用权利要求1-6任意一项所述的原油切水处理的装置，包括以下步骤：
(1)含水原油或含油污水首先输送至油水重力分离罐进行油水固初步分离，通过重力分离的方法使油水固三相逐步分层，油相通过离心泵输送至油水深度分离罐进行二次深度分离，水相从底部水相出口Ⅰ进入生化池处理，固相颗粒经固相出口Ⅰ排出；
(2)含水油相进入油水深度分离罐后，通过软管输送至离心分离器底部，在旋转叶片作用下形成旋转流运动，大粒径气泡、油滴在旋流作用下被快速分离，从主分离腔顶部的主分离腔油相出口排出；而未分离的小粒径油滴和气泡进入旋转半径较小的副分离腔，在更大的离心力作用下分离，从副分离腔顶部的副分离腔油相出口排出，其余水相从副分离腔底部的副分离腔水相出口返回油水深度分离罐内水相区域；
(3)油滴从离心分离器中分离后，进入油水深度分离罐的油相区域，并最终从油相出口Ⅱ通过油相采出管线排出；分离后的水相进入油水深度分离罐的水相区域，最终从底部水相出口Ⅱ进入生化池处理；剩下的固相颗粒沉降至油水深度分离罐底部，通过固相出口Ⅱ排出。
8.根据权利要求7所述的原油切水处理的方法，其特征在于：当油水深度分离罐内的油水液面高度高于标准值时，增大水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应减小油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，降低油水平衡界面的高度；
当油水深度分离罐内的油水液面高度低于标准值时，减小水相出口Ⅱ的流量调节阀开度，并相应增大油相出口Ⅱ的流量调节阀开度，提高油水平衡界面的高度。
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| CN112390420A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-23 | 华东理工大学 | 一种适用于海上气田复杂采出液处理的系统和方法 |
| CN114538639A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 华东理工大学 | 一种含油污水进生化前的预处理系统及方法 |
-
2023
- 2023-12-18 CN CN202311740056.6A patent/CN117534176A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112390420A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-23 | 华东理工大学 | 一种适用于海上气田复杂采出液处理的系统和方法 |
| CN114538639A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 华东理工大学 | 一种含油污水进生化前的预处理系统及方法 |
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