CN210953977U - 一种浮选剂性能评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种浮选剂性能评价装置，其包括：储水槽、第一氮气瓶、第二氮气瓶、文丘里管以及浮选腔，文丘里管的第一端与储水槽的第一输出端和浮选剂的输出端分别对应地通过管路连通；文丘里管的第二端与所述浮选腔的第一端通过管路连通，第一氮气瓶的输出端与浮选腔的第二端通过管路连通，第二氮气瓶的输出端与文丘里管的第三端通过管路连通。通过本装置的结构，实现氮气瓶的阀门开度调节，控制装置中部件结构，调节反应过程中的气泡大小。通过在气浮腔的进口处安装文丘里管，在文丘里管的气进口连接氮气瓶，利用调节水流量、气压力的形式，有效地调节气泡大小和鼓气速率，可通过实验对气泡的相关参数进行优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及评价设备技术领域，尤其涉及一种浮选剂性能评价装置。
背景技术
气浮是油田污水净化处理最重要的工艺之一，可有效去除污水中高度分散的悬浮固体颗粒、游离或乳化状态存在的油滴。与沉降分离、过滤等工艺相比，具有效率高、占地小、维护简单等特点。因此，在油田污水净化过程中得到越来越多的应用。
在气浮净化工艺中，一般需要配套使用浮选剂，以提高气浮效率。
气浮效率主要与气泡与悬浮颗粒(固体颗粒和分散油滴)的碰撞效率和咐附效率有关。
气浮效率主要与气泡与悬浮颗粒(固体颗粒和分散油滴)的碰撞效率和咐附效率有关。
即：杂质去除率＝碰撞效率×粘附效率
其中：
碰撞效率符合经验公式(1)：
E1＝[K2/(1+μρL)][1+μρL-3/(2K)+1/(2K3)]………………(1)
式中：
K＝1+γ0/γb
μρL＝(K-1)2(ρ0/ρL-1)
E1----碰撞效率；
γ0/γb----油滴与气泡的半径；
ρ0/ρL----油和液体的密度；
粘附效率符合经验公式(2)：
E2＝2qexp[-Vm(KbT]…………………………………………(2)
式中：
q＝D0X，其中D0为油滴直径，X为双电层的牲参数；
E2----粘附效率；
Vm----斥能峰；
Kb----常数；
T---温度。
通过对式(1)和(2)中参数分析，影响气浮效率的主要因素如下：
气泡大小：气泡直径变小，有利于提高碰撞效率；
油滴大小：油滴直径变大，有利于提高碰撞效率；
双电层：悬浮颗粒表面的双电层的存在，降低气泡与悬浮颗粒的粘附效率；
温度：温度升高，会降低气泡与悬浮颗粒的粘附效率。
现有技术方案的内容，SY/T5888标准规定的方法：该标准规定了利用转子吸气法进行浮选剂浮选效果评定的方法。其主要原理是通过搅拌，使气体与污水混合，然后静置，测定浮选剂效果。效果评价指标是加药后，原油及悬浮固体去除率。现有技术方案的缺点
现有技术方案存在的主要缺点如下：
气泡大小无法有效控制，由于气体通过气源鼓入污水后，利用机械搅拌进行气泡的分散与混合，强度不易控制。搅拌速度过小，不利于气泡的细化；搅拌速度过快，对已经聚结物产生二次破碎，影响反应效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种浮选剂性能评价装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种浮选剂性能评价装置，其包括：储水槽、第一氮气瓶、第二氮气瓶、文丘里管以及浮选腔，所述文丘里管的第一端与储水槽的第一输出端和浮选剂的输出端分别对应地通过管路连通；所述文丘里管的第二端与所述浮选腔的第一端通过管路连通，所述第一氮气瓶的输出端与所述浮选腔的第二端通过管路连通，所述第二氮气瓶的输出端与所述文丘里管的第三端通过管路连通。
本实用新型的有益效果是：通过本装置的结构，实现氮气瓶的阀门开度调节，控制装置中部件结构，调节反应过程中的气泡大小。通过在气浮腔的进口处安装文丘里管，并在文丘里管的气进口连接氮气瓶，利用调节水流量、气压力的形式，可以有效地调节气泡大小和鼓气速率，可通过实验对气泡的相关参数进行优化。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，还包括：浮选剂储药罐，所述浮选剂储药罐的输出端与所述文丘里管的第一端通过管路连通。
采用上述进一步方案的有益效果是：浮选剂储药罐的设置，用于浮选剂的配制与储存。
进一步地，还包括：第一计量泵以及第二计量泵，所述储水槽的输出端通过所述第一计量泵与所述文丘里管的第一端连通，所述浮选剂储药罐的输出端通过所述第二计量泵与所述文丘里管的第一端连通。
采用上述进一步方案的有益效果是：计量泵的设置，用于按照预设的流量向浮选腔中输入浮选剂以及污水，提高评价的准确性。
进一步地，还包括：浮渣收集槽以及污水收集槽，所述浮渣收集槽的输入端与所述浮选腔的第三端通过管路连通，所述浮渣收集槽的输出端与所述污水收集槽的第一输入端通过管路连通，所述浮选腔的第四端与所述浮渣收集槽的输出端通过管路连通，所述储水槽的第二输出端与所述污水收集槽的第二输入端通过管路连通。
采用上述进一步方案的有益效果是：浮渣收集槽的设置，用于收集浮选腔气浮分离出的含油及固体颗粒的浮渣，用于后续分析。污水收集槽的设置，用于收集处理后污水，并用于取样分析。
进一步地，所述储水槽的第一输入端与生产系统的输出端通过管路连通，所述储水槽的第二输入端与模拟水输出系统的输出端通过管路连通。
采用上述进一步方案的有益效果是：储水槽的设置，用于来自生产系统或配制的模拟水的储存、缓冲及升温。
进一步地，还包括：模拟水注入部件，所述模拟水注入部件为漏斗形结构，所述模拟水注入部件的输出端与所述储水槽的第二输入端通过管路连通，所述储水槽的第二输入端设置在所述储水槽的顶端，所述模拟水注入部件设置在所述储水槽的上方。
采用上述进一步方案的有益效果是：模拟水注入部件的设置，便于模拟水的注入，提高效率。
进一步地，还包括：流量计，所述第二氮气瓶的输出端通过所述流量计与所述文丘里管的第三端连通。
采用上述进一步方案的有益效果是：流量计的设置，用于衡量输入的氮气量，便于对浮选剂性能进行准确评价。
进一步地，还包括：第一电加热器以及第二电加热器，所述第一电加热器包覆在所述储水槽的侧壁上，所述第二电加热器包覆在所述浮选腔的侧壁上。
采用上述进一步方案的有益效果是：电加热器的设置，解决了现有方法无法控制温度的问题。通过在储水槽、管线及气浮腔增加可自动控温的电加热，对整个气浮装置进行控温，实现对气浮过程中温度的优化。
本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的评价装置的结构示意图。
附图标号说明：1-储水槽；2-第一氮气瓶；3-第二氮气瓶；4-文丘里管；5-浮选腔；6-浮选剂储药罐；7-第一计量泵；8-第二计量泵；9-浮渣收集槽；10-污水收集槽；11-模拟水注入部件；12-流量计；13-第一电加热器；14-第二电加热器；15-第一阀门；16-第二阀门；17-第三阀门；18- 第四阀门；19-第五阀门；20-第六阀门；21-第七阀门；22-第八阀门；23-第九阀门；24-第十阀门；25-第十一阀门；26-第十二阀门；27-第十三阀门；28-第十四阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的评价装置的结构示意图。
本实用新型提供了一种浮选剂性能评价装置，其包括：储水槽1、第一氮气瓶2、第二氮气瓶3、文丘里管4以及浮选腔5，所述文丘里管4 的第一端与储水槽1的第一输出端和浮选剂的输出端分别对应地通过管路连通；所述文丘里管4的第二端与所述浮选腔5的第一端通过管路连通，所述第一氮气瓶2的输出端与所述浮选腔5的第二端通过管路连通，所述第二氮气瓶3的输出端与所述文丘里管4的第三端通过管路连通。
通过本装置的结构，实现氮气瓶的阀门开度调节，控制装置中部件结构，调节反应过程中的气泡大小。通过在气浮腔的进口处安装文丘里管，并在文丘里管的气进口连接氮气瓶，利用调节水流量、气压力的形式，可以有效地调节气泡大小和鼓气速率，可通过实验对气泡的相关参数进行优化。
解决了实验不能连续的问题，避免了处理水样在实验系统内持续循环。本专利通过设计专门的储水罐，并减小气浮模拟装置的结构，可通过与工业生产系统连接或取回污水的方式，实现污水模拟工业生产的流动状态，通过气浮装置，实现与工业生产的最大限度的吻合。解决了现有技术方案中，无法调节和控制气泡大小的问题。通过在气浮腔的进口处安装文丘里管，并在文丘里管的气进口连接氮气瓶，利用调节水流量、气压力的形式，可以有效地调节气泡大小和鼓气速率，可通过实验对气泡的相关参数进行优化。通过给气浮腔补充一定的气压，可以更有效地模拟在大型工业装置中，气泡逸出的压力环境。通过调节补充压力的大小，可以增加溶解在水中气泡的逸出时间，优化气泡与悬浮固体、原油的作用时间，提高浮选效率。该参数可为工业气浮装置设计提供更多有效参数。
在实际生产装置中，按气体来源，可以分为溶解气浮、诱导气浮、电解气浮、化学气浮等。应用最为广泛的是溶解气或吸入气体。
浮选剂性能评价程序：
测定原水中悬浮固体含量、原油含量、粒径分布；
气浮后污水中悬浮固体含量、原油含量、粒径分布；
计算原油、悬浮固体去除率。
评价过程需要优化的操作参数：
温度、气体大小、处理时间、药剂加药量等。
本实用新型针对现有技术方案中存在的问题，通过建立完整的评价系统，借助常规的水质检测标准，实现浮选剂性能的准确评价。
(1)采用动态模拟装置，以更符合生产实际的方式，准确评价浮选剂性能。
(2)通过同时调节文丘里管的进液、进气量，有效地考察气泡对浮选效果的影响，以及气泡体积与浮选剂配伍性问题。从而更全面地评价由气泡发生方式、浮选剂、温度、停留时间等组成的整个系统的性能，避免了单纯评价浮选剂可能造成的应用失败。
(3)通过在浮选腔设置不同调试的取样口，可有连续、系统、准确地评价作用时间对效果的影响。
(4)通过结浮选腔补充压力，可仿真模拟气泡在大型生产装置中的逸出实际，避免常压下气泡快速逸出、破裂造成的效果下降。
还包括：浮选剂储药罐6，所述浮选剂储药罐6的输出端与所述文丘里管4的第一端通过管路连通。
浮选剂储药罐的设置，用于浮选剂的配制与储存。
还包括：第一计量泵7以及第二计量泵8，所述储水槽1的输出端通过所述第一计量泵7与所述文丘里管4的第一端连通，所述浮选剂储药罐6的输出端通过所述第二计量泵8与所述文丘里管4的第一端连通。
计量泵的设置，用于按照预设的流量向浮选腔中输入浮选剂以及污水，提高评价的准确性。
还包括：浮渣收集槽9以及污水收集槽10，所述浮渣收集槽9的输入端与所述浮选腔5的第三端通过管路连通，所述浮渣收集槽9的输出端与所述污水收集槽10的第一输入端通过管路连通，所述浮选腔5的第四端与所述浮渣收集槽9的输出端通过管路连通，所述储水槽1的第二输出端与所述污水收集槽10的第二输入端通过管路连通。
浮渣收集槽的设置，用于收集浮选腔气浮分离出的含油及固体颗粒的浮渣，用于后续分析。污水收集槽的设置，用于收集处理后污水，并用于取样分析。
所述储水槽1的第一输入端与生产系统的输出端通过管路连通，所述储水槽1的第二输入端与模拟水输出系统的输出端通过管路连通。
储水槽的设置，用于来自生产系统或配制的模拟水的储存、缓冲及升温。
还包括：模拟水注入部件11，所述模拟水注入部件11为漏斗形结构，所述模拟水注入部件11的输出端与所述储水槽1的第二输入端通过管路连通，所述储水槽1的第二输入端设置在所述储水槽1的顶端，所述模拟水注入部件11设置在所述储水槽1的上方。
模拟水注入部件的设置，便于模拟水的注入，提高效率。
还包括：流量计12，所述第二氮气瓶3的输出端通过所述流量计12 与所述文丘里管4的第三端连通。
流量计12的设置，用于衡量输入的氮气量，便于对浮选剂性能进行准确评价。
还包括：第一电加热器13以及第二电加热器14，所述第一电加热器 13包覆在所述储水槽1的侧壁上，所述第二电加热器14包覆在所述浮选腔5的侧壁上。
电加热器的设置，解决了现有方法无法控制温度的问题。通过在储水槽、管线及气浮腔增加可自动控温的电加热，对整个气浮装置进行控温，实现对气浮过程中温度的优化。
除管线、阀门外，其它各部件的主要作用分述如下：
储水槽：主要用于来自生产系统或配制的模拟水的储存、缓冲及升温等。
氮气瓶：主要用于维持系统的操作压力。
氮气瓶：主要用于文丘里管的进气控制，进而控制气浮室的气泡体积。
浮选剂储药罐：用于浮选剂的配制与储存。
文丘里管：主要用于将来自氮气瓶的氮气和来自储水槽的水混合形成，并实现气泡的碎化及与水的高度混合。
浮选腔：通过气泡的上浮过程中的夹带作用，实现水中含油及悬浮固体颗粒。
浮渣收集槽：用于收集浮选腔气浮分离出的含油及固体颗粒的浮渣，用于后续分析。
污水收集槽：用于收集处理后污水，并用于取样分析。
储水槽：主要是用于室配制的模拟水加入到评价系统中。
关键部件及其主要作用如下：
文丘里管：主要用于控制气浮过程中气液比及气泡的大小。气液比及气泡大小既是气浮工艺需要优化的参数，又可用于评价浮选剂受气液比及气泡大小的影响程度。
浮选腔：是实现浮选分离的主要部件。在此部件内，实现气浮过程。此部件各出口样品的检测结果，将直接表征药剂的效果。
测试原理：
按SY/T5329《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》测定气浮前后，水中含油及悬浮固体含量；按SY/T5888《浮选剂浮选效果评价方法叶轮浮选法》中第6条规定方法，计算除油及悬浮固体去除率。
浮选剂性能评价测定步骤：
(1)将油田系统来水通过F1注入储水槽中，或根据实验需要将模拟水通过模拟水注入口11注入储水槽中。根据现场生产实际或实验需要，设定实验温度，打开加热器，控制实验用水达到设定温度。
(2)开启电加热器，使浮选腔达到设定温度。
(3)打开阀门，启动泵，打开阀门，将浮选腔压力维持在实验设定值。
(4)打开阀门，启动泵，按实验设定值，向实验系统中加入规定量的浮选剂。
(5)打开阀门，调节气体流量，调节气泡大小。
(6)待系统稳定后，连续运行，打开阀门，浮渣自动注入浮渣收集槽中。
(7)根据需要，分别对第七阀门～第十阀门对应有位置取样，测试水中原油及悬浮固体含量。不同位置反映不同的停留处理时间。具体时间可根据污水流量和浮选腔体积计算。
(8)实验结束后，系统全部介质收集至污水收集槽中，并对系统进行氮气吹扫。
(9)记录实验过程中各操作参数，并按SY/T5888《浮选剂浮选效果评价方法叶轮浮选法》中第6条规定方法，计算除油及悬浮固体去除率。
在浮选剂性能评价实验中，本技术方案可带来如下效益：
(1)可真实有效地模拟油田现场生产操作参数，取得更加准确可靠的实验数据，为浮选剂的现场应用提供吻合度的数据，确保生产运行安全、平稳和处理后的污水效果。
(2)利用该系统，可实现浮选剂评价的连续运行，避免了每次更换实验条件需要对系统进行清洗的问题，提高了实验的效率和准确性。
(3)通过该装置，可有效地优化和验证对浮选效果产生重大影响的气泡体积、温度等的效果，为油田污水气浮净化工艺设计，提供更详尽的设计依据，提高设计的适用性，确保油田投产的顺利进行。
(4)通过连续流动状态进行实验，实验后的污水可有效收集，并用于其它实验，为进行药剂的配伍性提供了使得条件。
还包括：第一阀门15、第二阀门16、第三阀门17、第四阀门18、第五阀门19、第六阀门20、第七阀门20、第八阀门22、第九阀门23、第十阀门24、第十一阀门25、第十二阀门26、第十三阀门27、第十四阀门28.
所述第一阀门15的输入端与生产系统的输出端通过管路连通，所述第一阀门15的输出端与所述储水罐1的第一输入端通过管路连通；所述储水罐1的第一输出端通过所述第二阀门16与所述文丘里管4的第一端的第一端连通；所述储水槽1的第二输出端通过所述第三阀门17与所述污水收集槽10的第二输入端连通；所述浮选剂储药罐6的输出端通过所述第四阀门18与所述文丘里管4的第一端连通；所述第二氮气瓶3的输出端通过所述第五阀门19与所述文丘里管4的第三端连通；所述浮渣收集槽9的输入端通过所述第六阀门20与所述浮选腔5的第三端连通；第七阀门21、第八阀门22、第九阀门23、第十阀门24分别对应地设置在浮选腔5侧壁上，第七阀门21、第八阀门22、第九阀门23、第十阀门 24分别与浮选腔5内部连通，第七阀门21、第八阀门22、第九阀门23、第十阀门24分别在竖直方向上的高度依次递减；
解决了气浮处理后污水取样过程中，人为操作带来的不确定性的影响。在气浮腔侧面设计多个取样口，不同的取样位置反应了气浮的处理时间。水样依据气浮腔的压力自动流出，能够更真实、准确地反映处理效果。
所述浮选腔的第四端通过所述第十一阀门与所述浮渣收集槽的输出端连通；所述浮渣收集槽的输出端通过第十二阀门与所述污水收集槽的第一输入端连通；所述模拟水注入部件的输出端通过第十三阀门与所述储水槽的第二输入端连通；第一氮气瓶的输出端通过所述第十四阀门与所述浮选腔的第二端连通。
本实用新型解决的主要问题如下：
(1)解决了实验不能连续的问题，避免了处理水样在实验系统内持续循环。本专利通过设计专门的储水罐，并减小气浮模拟装置的结构，可通过与工业生产系统连接或取回污水的方式，实现污水模拟工业生产的流动状态，通过气浮装置，实现与工业生产的最大限度的吻合。
(2)解决了现有技术方案中，无法调节和控制气泡大小的问题。通过在气浮腔的进口处安装文丘里管，并在文丘里管的气进口连接氮气瓶，利用调节水流量、气压力的形式，可以有效地调节气泡大小和鼓气速率，可通过实验对气泡的相关参数进行优化。
(3)通过给气浮腔补充一定的气压，可以更有效地模拟在大型工业装置中，气泡逸出的压力环境。通过调节补充压力的大小，可以增加溶解在水中气泡的逸出时间，优化气泡与悬浮固体、原油的作用时间，提高浮选效率。该参数可为工业气浮装置设计提供更多有效参数。
(4)解决了现有方法无法控制温度的问题。通过在储水槽、管线及气浮腔增加可自动控温的电加热，对整个气浮装置进行控温，实现对气浮过程中温度的优化。
(5)解决了气浮处理后污水取样过程中，人为操作带来的不确定性的影响。在气浮腔侧面设计多个取样口，不同的取样位置反应了气浮的处理时间。水样依据气浮腔的压力自动流出，能够更真实、准确地反映处理效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，包括：储水槽、第一氮气瓶、第二氮气瓶、文丘里管以及浮选腔，
所述文丘里管的第一端与储水槽的第一输出端和浮选剂的输出端分别对应地通过管路连通；
所述文丘里管的第二端与所述浮选腔的第一端通过管路连通，所述第一氮气瓶的输出端与所述浮选腔的第二端通过管路连通，所述第二氮气瓶的输出端与所述文丘里管的第三端通过管路连通。
2.根据权利要求1所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：浮选剂储药罐，所述浮选剂储药罐的输出端与所述文丘里管的第一端通过管路连通。
3.根据权利要求2所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：第一计量泵以及第二计量泵，所述储水槽的输出端通过所述第一计量泵与所述文丘里管的第一端连通，所述浮选剂储药罐的输出端通过所述第二计量泵与所述文丘里管的第一端连通。
4.根据权利要求1所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：浮渣收集槽以及污水收集槽，所述浮渣收集槽的输入端与所述浮选腔的第三端通过管路连通，所述浮渣收集槽的输出端与所述污水收集槽的第一输入端通过管路连通，所述浮选腔的第四端与所述浮渣收集槽的输出端通过管路连通，所述储水槽的第二输出端与所述污水收集槽的第二输入端通过管路连通。
5.根据权利要求1所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，所述储水槽的第一输入端与生产系统的输出端通过管路连通，所述储水槽的第二输入端与模拟水输出系统的输出端通过管路连通。
6.根据权利要求5所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：模拟水注入部件，所述模拟水注入部件为漏斗形结构，所述模拟水注入部件的输出端与所述储水槽的第二输入端通过管路连通，所述储水槽的第二输入端设置在所述储水槽的顶端，所述模拟水注入部件设置在所述储水槽的上方。
7.根据权利要求1所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：流量计，所述第二氮气瓶的输出端通过所述流量计与所述文丘里管的第三端连通。
8.根据权利要求1所述的一种浮选剂性能评价装置，其特征在于，还包括：第一电加热器以及第二电加热器，所述第一电加热器包覆在所述储水槽的侧壁上，所述第二电加热器包覆在所述浮选腔的侧壁上。
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|---|---|---|---|
| CN201921786131.1U CN210953977U (zh) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | 一种浮选剂性能评价装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113310852A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-27 | 冀中能源股份有限公司 | 浮选效果的评价方法 |
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2019
- 2019-10-22 CN CN201921786131.1U patent/CN210953977U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113310852A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-27 | 冀中能源股份有限公司 | 浮选效果的评价方法 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20210402 Address after: 100120 No.6 liupukang street, Xicheng District, Beijing Patentee after: CHINA PETROLEUM ENGINEERING & CONSTRUCTION Corp. Patentee after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Patentee after: BEIJING DWELL PETROLEUM & GAS TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Patentee after: China National Petroleum Corporation Engineering Design Co.,Ltd. Address before: 6 liupukang street, Xicheng District, Beijing Patentee before: CHINA PETROLEUM ENGINEERING & CONSTRUCTION Corp. Patentee before: BEIJING DWELL PETROLEUM & GAS TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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