CN218130109U

CN218130109U - 一种用于油水分离精处理的滤芯及其应用的组件和油水分离装置

Info

Publication number: CN218130109U
Application number: CN202022846693.XU
Authority: CN
Inventors: 何锋; 万武波; 黄贤亮; 方蒋栋; 陈勃; 杨德志; 杨壮
Original assignee: Shaoxing Research Institute Of Zhejiang University Of Technology; Zhejiang Aoshan Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Shaoxing Research Institute Of Zhejiang University Of Technology; Zhejiang Aoshan Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2030-12-01

Abstract

本实用新型公开了一种用于油水分离精处理的滤芯及其应用的组件和油水分离装置，该滤芯包括滤芯筒，盖扣在滤芯筒顶部的上封盖，以及盖扣在滤芯筒底部的下封盖，滤芯筒由外至内依次包括：防护网外筒、填充层和内筒；填充层由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒外壁缠绕而成；所述内筒上开有若干过水孔；下封盖上设有进液口。本实用新型采用亲水疏油的玻璃纤维滤丝作为填充物，缠绕于内管管身上，外周包裹防护网，获得的滤芯以进外出的方式进行油水分离，专门用于处理小于20μm的水包油乳液，适用于油水分离预处理后的精处理工艺，其不仅能够保证滤芯不易被污染，使用寿命长，还能够实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离。

Description

一种用于油水分离精处理的滤芯及其应用的组件和油水分离装置

技术领域

本实用新型涉及油田产出液处理技术领域，尤其涉及一种用于油水分离精处理的滤芯及其应用的组件和油水分离装置。

背景技术

海上油田开采已成为保证国内原油稳定，减少石油进口依存的重要举措。然而，海上油田随注水开采的年限增加，油田含水率不断升高。钻井平台的日产油田产出液量达到几千方甚至上万方，对经济和环境带了严重的负面影响。现阶段我国海上油田70％已进入高含水率阶段，日均产生油田产出液达10000m³/d，急需通过油水分离技术提液稳产。

现有的钻井平台油田产出液的处理工艺由斜板隔油器、紧凑式旋流气浮、预过滤水罐、核桃壳过滤器组成，是典型的传统三级水流程，其存在造价高、占地面积大、处理量受限、工艺维护成本高、处理效率低以及材料成本高、使用寿命短、膜孔易于堵塞和无法除去乳化油等问题。

目前，市场上急需更优化的油水分离处理装置，以解决海上油田已进入高含水率阶段，日均产生油田产出液过高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于油水分离精处理的滤芯及其应用的组件和油水分离装置，该滤芯、组件和油水分离装置不仅能够保证滤芯不易被污染，使用寿命长，还能够实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离。

具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种用于精处理的油水分离滤芯，包括滤芯筒，盖扣在滤芯筒顶部的上封盖，以及盖扣在滤芯筒底部的下封盖，所述滤芯筒由外至内依次包括：防护网外筒、填充层和内筒；所述填充层由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒外壁缠绕而成；所述内筒上开有若干过水孔；所述下封盖上设有进液口。

本实用新型中，填充层利用亲水疏油性玻璃纤维滤丝对已经经过油水分离预处理的含油废水进行破乳处理，来进一步去除油田产出液中的乳化油，该乳化油主要以水包油的乳液为主，且直径小于20微米；乳化油通过缠绕在内筒外壁上的亲水疏油性玻璃纤维滤丝时，乳化油发生破乳，使得油、水分离且油滴聚集后逐渐长大，变成大油滴自然上浮，实现油水分离。

防护网外筒与内筒的半径差，即床层径向厚度，会影响滤芯筒内液体与玻璃纤维滤丝之间的接触时间，进而影响破乳效果；作为优选，所述防护网外筒与内筒的半径差为15～35mm；更优选，防护网外筒与内筒的半径差为20～30mm。

作为优选，所述填充层的缠绕密度为0.8～1.0g/cm³；更优选，所述填充层的缠绕密度为0.95g/cm³

作为优选，所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为8～15μm。

作为优选，所述防护网外筒的厚度为2～5mm，孔径为1～2cm。

进一步地，所述下封盖的底部向外延伸出一段进液管；作为优选，所述进液管的管身上设有螺纹且安装有密封圈。

进一步地，所述上封盖上设有回流口，上封盖的顶部向外延伸出一段回流管；作为优选，所述回流管的管身上设有螺纹且安装有密封圈。

本实用新型还保护了一种油水分离组件，包括若干根如上所述的用于精处理的油水分离滤芯。

本实用新型还保护了一种油水分离精处理装置，包括壳体和设置于壳体内部的若干根如上所述的用于精处理的油水分离滤芯。

本实用新型还保护了一种油水分离精处理装置，包括壳体和设置于壳体内部的如上所述的油水分离组件。

更进一步地，本实用新型还提供了一种更为具体的油水分离精处理滤芯组件，其包括若干根滤芯、支架以及布水器；

所述滤芯包括滤芯筒，盖扣在滤芯筒顶部的上封盖，以及盖扣在滤芯筒底部的下封盖，所述滤芯筒由外至内依次包括：防护网外筒、填充层和内筒；所述填充层由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒外壁缠绕而成；所述内筒上开有若干过水孔；下封盖上设有进液口；所述滤芯固定于支架上，滤芯的进液口与布水器的出口相连通。

在该上述滤芯组件具体结构的基础上，进一步地，所述支架上设有若干个固定滤芯的接头，所述接头的两端分别连通滤芯的进液口和布水器的出口。

进一步地，所述下封盖的底部向外延伸出一段进液管，进液管插入至接头内，使滤芯固定于支架上；所述布水器位于支架下方，设有若干根布水支管以及连通各支管的总布水管；各布水支管分别与其相对应的接头相连通。

进一步地，所述支架呈圆盘状，接头排列呈环形；接头的一端与滤芯的进液管连接，另一端与布水器的布水支管连接。

进一步地，所述的油水分离精处理滤芯组件还包括集水器；所述上封盖上设有回流口，上封盖的顶部向外延伸出一段回流管；所述集水器设有若干根集水支管以及连通各支管的总集水管，各集水支管分别与其相对应的回流管连接。

基于上述滤芯组件的具体结构，还进一步限定了滤芯的内部结构和材料参数，即：所述防护网外筒与内筒的半径差为15～35mm；更优选，防护网外筒与内筒的半径差为20～30mm。

进一步地，所述填充层的缠绕密度为0.8～1.0g/cm³g/cm³；所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为8～15μm。

基于上述滤芯组件的具体结构，本实用新型还提供了一种油水分离精处理装置，包括壳体，所述壳体的内部设有如上所述的油水分离精处理滤芯组件，油水分离精处理滤芯组件通过支架固定于壳体内壁上；所述壳体的下部设有出水口以及与布水器进口连通的液体进口，顶部设有排油口。

进一步地，所述壳体的上部设有回流出口，所述回流出口与集水器的总集水管连通。

进一步地，所述壳体的上部安装有液位计和温度计，顶部安装有压力表；所述壳体的底部开有排放管，中部开有手孔。

更进一步地，本实用新型又提供另一种更为具体的一种油水分离精处理装置，包括壳体，所述壳体的内部设有滤芯组件，所述滤芯组件包括若干根滤芯、支架以及布水器；所述滤芯包括滤芯筒，盖扣在滤芯筒顶部的上封盖，以及盖扣在滤芯筒底部的下封盖，所述滤芯筒由外至内依次包括：防护网外筒、填充层和内筒；所述填充层由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒外壁缠绕而成；所述内筒上开有若干过水孔；所述下封盖上设有进液口；所述滤芯固定于支架上，滤芯的进液口与布水器的出口相连通；所述壳体的下部设有出水口以及与布水器进口连通的液体进口，顶部设有排油口和排气口。

基于上述装置的具体结构，进一步地，所述滤芯组件还包括集水器；所述上封盖上设有回流口，上封盖的顶部向外延伸出一段回流管；所述集水器设有若干根集水支管以及连通各支管的总集水管，各集水支管分别与其相对应的回流管连接；所述壳体的上部设有回流出口，所述回流出口与集水器的总集水管出口连通。

进一步地，所述壳体的上部安装有液位计和温度计，顶部安装有压力表。

进一步地，所述壳体的底部开有排放管，中部开有手孔。

进一步地，所述支架上设有若干个固定滤芯的接头，所述接头的两端分别连通滤芯的进液口和布水器的出口。

进一步地，所述防护网外筒与内筒的半径差为15～35mm；更优选，防护网外筒与内筒的半径差为20～30mm。

进一步地，所述填充层的缠绕密度为0.8～1.0g/cm³；所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为8～15μm。

本申请还提供了一种油田产出液的精处理方法，包括以下步骤：将预处理后的油田产出液从液体进口通入至如上所述的油水分离精处理装置中，控制来液压力和液体处理量，进行油田产出液的精处理，从液体出口处得到预处理后的出水，并从排油口处收集油滴。

液体处理量过大，也就是单位时间内通过液体的含油废水过多，单个乳液在装置中与滤芯中的纤维滤丝接触的停留时间就过短，进而导致分离效率下降；所以需要控制来液压力和液体处理量，以确保装置既能在最高的除油效率下运行，又能够有更长的使用寿命。此外，排油频率会影响除油效率的高低，所以，作为优选，所述来液压力为0.1～0.44Mpa，液体处理量为1.1～3.2m³/h；排油的频率为0.5～1分钟/20～120分钟。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用亲水疏油的玻璃纤维滤丝作为填充物，缠绕于内管管身上，外周包裹防护网，获得的滤芯以进外出的方式进行油水分离，专门用于处理小于20μm的水包油乳液，适用于油水分离预处理后的精处理工艺，其不仅能够保证滤芯不易被污染，使用寿命长，还能够实现水中乳化油的破乳和微小分散油滴的分离；此外，以该滤芯为核心组件得到的油水分离精处理装置，除具有该滤芯所带有的优点外，还能富集和回收油滴，回收率高。

(2)本实用新型没有利用传统的膜分离原理，即孔径物理截留原理，而是采用破乳疏通原理，有效地去除了油田产出液中难以除去的小颗粒乳化油，使得油田产出液在经过油水分离预处理后有效实现油水分离的精处理，并同时保证滤芯不易被污染，延长使用寿命。

附图说明

图1为用于油水分离精处理的滤芯的外部结构示意图。

图2为图1中A-A处的截面结构示意图。

图3为图2中B-B处的截面结构示意图。

图4为用于油水分离精处理的滤芯中部分内筒结构的外部结构示意图。

图5为油水分离组件的立体结构示意图。

图6为油水分离组件的仰视结构示意图。

图7为油水分离精处理装置的主视结构示意图。

图8为油水分离精处理装置的左视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1用于油水分离精处理的滤芯

本发明提供了一种用于油水分离精处理的滤芯，如图1所示，该滤芯包括滤芯筒101、上封盖102和下封盖103。上封盖102盖扣在滤芯筒101的顶部，下封盖103盖扣在滤芯筒101的底部，上封盖102上设有回流口104，下封盖103上设有进液口108。上封盖102的顶部向外延伸出一段回流管106，下封盖103的底部向外延伸出一段进液管109，回流管106和进液管109的管身上套有O型橡胶密封圈107，便于与其他部件相连接；回流管106和进液管109的管壁上也可设置螺纹，加强连接的稳定性。

如图2所示，滤芯筒101由外至内依次由防护网外筒201、填充层202和内筒203组成。填充层202由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒203的外壁缠绕而成，如图3所示。填充层202内亲水疏油性玻璃纤维滤丝的缠绕密度为0.95g/cm³，亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为10μm。防护网外筒201的防护网材质为不锈钢，网孔呈菱形，厚度为2～5mm，网孔的孔径为1～2cm。本发明中，亲水疏油性玻璃纤维滤丝既可直接从市面上直接购买，也可以通过现有常规技术手段对玻璃纤维滤丝进行亲水疏油处理来获得。此外，如图4所示，内筒203上开有若干过水孔401，供液体流入，并从回流口104流出。

实施例2油水分离精处理滤芯组件(即油水分离组件)

本发明还提供了一种油水分离精处理滤芯组件，如图5所示，该油水分离精处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯501以及支架502、布水器503和集水器507；其中，9根滤芯呈圆形排列，支架502上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的第一接头504。如图5和6所示，布水器503位于支架502的下方，设有9根布水支管505以及连通各支管的总布水管506；各布水支管分别与其相对应的滤芯501的进液管109连通，进而与进液口108相连通。支架502呈圆盘状，第一接头排列呈环形，第一接头504内部设有内螺纹，进液管109插入至第一接头504内，并通过螺纹连接方式将滤芯501固定在支架502上。第一接头504的一端与进液管109连通，另一端与布水支管505连通。集水器507位于滤芯上方，设有9根集水支管509以及连通各支管的总集水支管508；各集水支管分别与其对应的滤芯501的回流管106连通，进而与回流口104相连通。在集水支管509与回流管106的连接处设有第二连接头511，用于连通集水支管508和回流管106。

如图1所示，该滤芯包括滤芯筒101、上封盖102和下封盖103。上封盖102盖扣在滤芯筒101的顶部，下封盖103盖扣在滤芯筒101的底部，上封盖102上设有回流口104，下封盖103上设有进液口108。上封盖102的顶部向外延伸出一段回流管106，下封盖103的底部向外延伸出一段进液管109，回流管106和进液管109的管身上套有O型橡胶密封圈107，便于与其他部件相连接；回流管106和进液管109的管壁上也可设置螺纹，加强连接的稳定性。

实施例3油水分离精处理装置

本发明还提供了一种油水分离预处理装置，如图7所示，该油水分离预处理装置，包括壳体601(即釜体)，壳体601的顶部开有排油口602和排气口603，且安装有压力表604。壳体的上部开有回流口606，回流口606与集水器507的出口连通，壳体的上部还安装有液位计607和温度计609；壳体的下部开有出水口612和液体进口605，液体进口605与布水器503的入口连通，壳体下部的两侧还各开有一个手孔608，底部开有用于排渣的排放管610；排油口602用于将油水分离后的油液排出；回流口606用于将内筒204内的未完全有效分离的液体回流至油水分离预处理设备中。

壳体601的内部安装有油水分离精处理滤芯组件611，该油水分离精处理滤芯组件611通过支架502固定于壳体601内壁上。

该油水分离精处理滤芯组件包括9根油水分离滤芯501以及支架502、布水器503和集水器507；其中，9根滤芯呈圆形排列，支架502上设有9个供油水分离滤芯插入和固定的第一接头504。如图5和6所示，布水器503位于支架502的下方，设有9根布水支管505以及连通各支管的总布水管506；各布水支管分别与其相对应的滤芯501的进液管109连通，进而与进液口108相连通。支架502呈圆盘状，第一接头排列呈环形，第一接头504内部设有内螺纹，进液管109插入至第一接头504内，并通过螺纹连接方式将滤芯501固定在支架502上。第一接头504的一端与进液管109连通，另一端与布水支管505连通。集水器507位于滤芯上方，设有9根集水支管509以及连通各支管的总集水支管508；各集水支管分别与其对应的滤芯501的回流管106连通，进而与回流口104相连通。在集水支管509与回流管106的连接处设有第二连接头511，用于连通集水支管508和回流管106。

上述油水分离精处理装置在处理油田产出液时的运行流程为：经过预处理的油田产出液(该油田产出液中以直径小于20微米的乳液为主)通过液体进口和布水器进入至油水分离精处理装置壳体内部的滤芯中，油田产出液由内向外依次通过滤芯的内筒、填充层和防护网，在填充层的破乳作用下，油田产出液中的乳液被分离成水和油，并通过防护网外筒，流出至油水分离精处理装置壳体的内腔中，受密度影响，乳液中分离的油漂浮在水面上，并随着流出的液体的增加，漂浮于水面的油上升至排油口，而油下的清水则通过出水口流出壳体外，最终达到油水分离的目的。对出水进行检测，若出水中的含油率低于30ppm，则持续进行上述流程；若出水中的含油率高于30ppm，则开启集水器，按一定比例将流入内筒的油田产出液通过集水器和回流口流回至上一级的油水分离预处理设备中进行处理。

应用例1

将上述滤芯和油水分离精处理装置应用于具体的油田产出液的油水分离处理中，具体内容如下：

金县1-1油田含油层位于古近系的东营组和沙河街组，原油密度：0.93～0.99g/cm³，综合含水率已达63.6％，油田生产已进入含水中后期。该油田的原平台生产污水处理系统主要接收来自一级生产分离器、二级生产分离器以及电脱水器产生的生产水。

本应用例以经油水分离预处理后的出液作为待处理的油田产出液，含油量为0～100mg/l之间的乳化油；将该油田产出液通入至油水分离精处理装置中进行油水分离处理，控制油水分离精处理装置的来液压力和液体处理量，以及排油频率；监测不同时间点油水分离精处理装置的入水含油量和出水含油量以及收集的油液中的含油量，结果见下表。

表1不同时间点油水分离精处理装置入水含油量和出水含油量

上述油水分离预处理装置可以在较高来液压力、较高处理量和压差的情况下，保证了出水含油量达标(出水含油量≤30mg/l)，并且经检测上述油水分离预处理装置的出水水色好，悬浮物含量低，可以直接达到油田现场大多数注水水质标准，并且运行1月后，滤芯未受到明显污染，仍保持较为稳定的运行状态。

Claims

1.一种用于精处理的油水分离滤芯，包括滤芯筒，盖扣在滤芯筒顶部的上封盖，以及盖扣在滤芯筒底部的下封盖，其特征在于，所述滤芯筒由外至内依次包括：防护网外筒、填充层和内筒；所述填充层由亲水疏油性玻璃纤维滤丝沿内筒外壁缠绕而成；所述内筒上开有若干过水孔；所述下封盖上设有进液口；

所述填充层的缠绕密度为0.8～1.0g/cm³；所述亲水疏油性玻璃纤维滤丝的单丝直径为8～15μm；所述上封盖上设有回流口，上封盖的顶部向外延伸出一段回流管。

2.如权利要求1所述的用于精处理的油水分离滤芯，其特征在于，所述防护网外筒与内筒的半径差为15～35mm。

3.如权利要求1所述的用于精处理的油水分离滤芯，其特征在于，所述防护网外筒的厚度为2～5mm，孔径为1～2cm。

4.如权利要求1所述的用于精处理的油水分离滤芯，其特征在于，所述下封盖的底部向外延伸出一段进液管。

5.一种油水分离组件，其特征在于，包括若干根如权利要求1～4任一项所述的用于精处理的油水分离滤芯。

6.一种油水分离精处理装置，其特征在于，包括壳体和设置于壳体内部的若干根如权利要求1～4任一项所述的用于精处理的油水分离滤芯。

7.一种油水分离精处理装置，其特征在于，包括壳体和设置于壳体内部的如权利要求5所述的油水分离组件。