CN219620936U - 紧凑气体浮选旋流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了紧凑气体浮选旋流装置，涉及油水分离技术领域，包括上罐体，下罐体，进料管，排油口，由导水管、导油管、导气管以及射流管组成的导管组件，排气管，集油管等排水口，使得溶解有饱和气体的高压生产水从进料管进入，首先在气体浮选作用下进行初步分层，然后再通过导管组件进入下腔室，气体再次混入液体中，并在射流管的作用下气液产生同向强旋流，在旋流的过程中，密度不同，水油分离，并且液体中进一步析出气体。本实用新型所设计的紧凑气体浮选旋流装置能够将油田生产水中的细微油滴充分回收，一方面使得生产水达到环保含油量标准，另一方面回收的油具有经济价值，整套装置紧凑，体积小，处理量大，对陆地和海上都具有充分的适应性。

Description

紧凑气体浮选旋流装置

技术领域

本实用新型涉及油水分离技术领域，具体为紧凑气体浮选旋流装置。

背景技术

目前环保要求执行力度逐渐加大，以及油价逐步上涨，导致对生产水处理设备的需求提升，一方面可以使生产水达到环保标准，另一方面回收油品具有经济价值。目前主流技术包括旋流分离技术和气体浮选技术等，旋流分离技术的原理是借助于离心力将密度不同的油和水进行分离，旋流设备处理水量大、处理速度快以及能够捕捉粒径更小的油滴等优点，气体浮选技术是在含油污水中通入空气，使水中产生气体，使水中的分散油滴粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面上，从而达到含油污水除油的目的。

近些年，人们在不断的研究和改进高压生产水的油水分离工艺和设备，比如气体浮选和旋流结合在同一设备中，以减小设备体积等，但是发现，当气体浮选和旋流同时作用的时候，彼此之间会产生相互干扰，主要在于：旋流喷管产生的旋流呈现出上层强下层弱的特点，气泡也主要集中在上层产生和发挥作用。这种情况下，虽然气浮和旋流在相同空间，这样一来气体浮选和旋流对空间的争抢效应非常明显，同时产生的大量气泡容易影响旋流速度，旋流阻力会加大，旋流和气浮在一个空间作用，作用时间不够，将导致处理量限制很低，相同体积的设备处理量大大降低，而且无法通过单纯的加长或者加高设备解决，因为旋流阻力大，旋流有效区仅有那么多。因此，在实际生产中，各大油田对高压生产水的处理一般是先采用旋流设备，压力经节流阀降低后采用气体浮选装置，用两套独立的装置联合对生产水进行除油和回收油品，设备体积大，通常需要溶气循环泵进行补气，增加了易磨损的动设备和电耗，两套设备间还有油气水三相的连接管道和阀门，占用空间大，装置的采购成本、使用和维护成本都较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决背景技术中所提的问题，提供紧凑气体浮选旋流装置，以达到缩减高压生产水处理的设备体积，通过先气浮初分层，再将气体和初分液体再次旋流喷出，在旋流的过程中由于气、油、水三者密度不同，而产生再次分层，处理效果佳，且无需额外补气设备，结构简单，降低了高压生产水处理的成本。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：紧凑气体浮选旋流装置，包括上罐体，内部设有上腔室；

下罐体，设在所述上罐体下部，内设有下腔室；

进料管，连通在所述上腔室上；

排油口，连通设在所述下罐体的罐壁上；

导管组件，设置在所述上腔室和所述下腔室之间，包括从所述上腔室内部向下贯穿进入所述下腔室内部的若干管路，位于所述上腔室的部分分别为导水管和导气导液组件，位于所述下腔室的部分为若干分别与所述导水管和所述导气导液组件一一对应的射流管，所述射流管的喷口倾斜朝下；

排气管，连通在所述下腔室的顶部，向上贯穿所述上腔室并延伸至所述上罐体外部；

集油管，设在所述下腔室内，一端为位于所述下腔室的中上部的集油口，另一端连通所述排油口；

排水口，设于所述下腔室的底部。

优选的，所述导管组件的所述射流管的喷口位于同一水平面上，且呈圆周分布，喷口方向朝向圆周的切线方向，且各个喷口的朝向统一。

进一步优选的，所述射流管的喷口以环绕下罐体的中心轴的方式呈环形对称设置，所述射流管的喷口与所述下罐体中心轴的距离大于其与所述下罐体临近一侧内壁的距离。

优选的，所述导气导液组件，包括导气管和导油管，所述导气管、所述导油管和所述导水管的进口依次由高到低设置，所述导气管的出气口一端位于所述导油管的内部。

进一步优选的，所述导油管的高度不一，具有两种或两种以上高度规格。

优选的，所述进料管位于所述上腔室内部的壁上分布有若干孔洞。

优选的，所述下腔室内的下部中心位置设有撇油板，所述撇油板位于所述排水口的上方，且四周与所述下腔室的内壁之间留有间隙。

优选的，所述集油管为L型管路，包括第一管路和第二管路，所述第一管路沿所述导管组件的中心线设置，位于所述撇油板上方，所述第一管路的一端为所述集油口，另一端通过弯折的管路连通所述第二管路的首端，所述第二管路的末端连通所述排油口。

进一步优选的，所述集油口位于所述射流管的喷口的上侧，所述集油口的上部设有多条集油缝。

优选的，所述上罐体和所述下罐体为一体结构，所述上罐体的底壁和所述下罐体的顶壁重合，为腔室隔板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该紧凑气体浮选旋流装置，既充分利用了生产水的高压力又能多次利用到溶解气，主要体现在以下几个方面：

第一，上腔室和下腔室两个腔室相互独立，不产生干扰影响，各自作用，流程明确，能够达到气浮和旋流两个设备独立作用时的分离效果，且下腔室内部构件少，旋流空间大且阻力小，非常适于高速旋流。

第二，在同等处理量和标准下，本实用新型紧凑气体浮选旋流装置结构紧凑，体积相对于两套独立装置极大地减小，且无需外部动设备，采购和使用成本大大降低，同时由于其作用原理和简单的结构决定了此设备对摇晃的适应性很强，对空间有限的海上平台等场所具有极大的优势，比如应用在海上浮式生产储油轮(FPSO)上。

第三，本实用新型所设计的紧凑气体浮选旋流装置能够将油田生产水中的细微油滴充分回收，一方面使得生产水达到环保含油量标准，另一方面回收的油具有经济价值，整套装置紧凑，体积小，处理量大，对陆地和海上都具有充分的适应性。

附图说明

图1为本实用新型紧凑气浮旋流装置的结构示意图；

图2为本实用新型的局部结构导管组件的结构示意图；

图3为本实用新型的局部结构导管组件中的导气导液组件和射流管的结构示意图；

图4为本实用新型的局部结构导管组件中的导水管和射流管的结构示意图；

图5为本实用新型的局部结构进料管的结构示意图；

图6为图1沿A-A方向的剖视图；

图7为本实用新型的局部结构集油管的结构示意图；

图8为本实用新型在使用时的气体、液体在装置内的流向示意图。

图中：1、上罐体；11、上腔室；2、下罐体；21、下腔室；3、进料管；31、孔洞；4、导管组件；41、导水管；42、导气导液组件；421、导气管；422、导油管；43、射流管；5、排气管；6、集油管；61、第一管路；611、粗管；612、细管；613、锥形管路；614、集油缝；62、第二管路；7、排水口；8、撇油板；81、间隙；9、腔室隔板；10、排油口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“首”、“末”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：紧凑气体浮选旋流装置，包括上下布置的上罐体1和下罐体2，上罐体1和下罐体2的内部均为具有中空结构的腔体，分别对应为上腔室11和下腔室21，上腔室11连通有进料管3，下罐体2的罐壁上连通设有排油口10，上腔室11和下腔室21之间设有导管组件4，包括若干管道，从上腔室11内部向下贯穿进入下腔室21内部，导管组件4的上部，即位于上腔室11的部分，根据功能不同，分为导水管41和导气导液组件42，导管组件4的下部即位于下腔室21的部分为若干射流管43，分别与导水管41和导气导液组件42一一对应，射流管43的喷口倾斜朝下，下腔室21的顶部连通有排气管5，排气管5向上贯穿上腔室11，直至延伸至上罐体1外部，下腔室21内设有集油管6，一端为集油口，另一端连通排油口10，集油口位于下腔室21的中上部，下腔室21的底部设有排水口7。

如此，高压生产水从进液管流入上腔室11，在气体浮选作用下进行初步分层，形成从下至上的初分水层、初分油层、初分气体层，然后，各初分层流体再分别流入导管组件4的若干管路中，经由射流管43喷出到下腔体，气体再次被混合到液体内，再次进行气体浮选聚结，无需外部气体补入，即可进行更为彻底的浮选分层，分层后的水通过下腔室21底部的排水口7向外排出，分层后的油通过集油管6向外排出，在下腔室21内再次浮选后产生的气体经由下腔室21顶部的排气管5向外排出。

图2～图4为本实用新型的导管组件4的结构示意图，导管组件4的射流管43的喷口位于同一水平面上，且呈圆周分布，喷口方向朝向圆周的切线方向，且各个喷口的朝向为统一顺时针或统一逆时针，如此，能产生强旋流，旋流作用使得浮选聚结后的油滴与水较快分层，在下腔室21中，水位于下层，油位于水的上层，气体位于水和油的上空。

进一步的，射流管43的喷口以环绕下罐体2的中心轴的方式呈环形对称设置，优选的，射流管43的喷口与下罐体2中心轴的距离大于其与下罐体2临近一侧内壁的距离，能最大限度地提升旋流动能。

如图3所示，导水管41、导油管422和导气管421，三种管路的进口的高低设置为：导油管422的进油口低于导气管421的进气口且高于导水管41的进水口，即：导水管41的进水口设置的最低，靠近上腔体的底壁，导气管421的进气口设置的最高，靠近上腔体的顶壁，导油管422的进油口的位置居中，介于进水口和进气口之间，这样，上腔室11中初分水层通过导水管41流入射流管43喷出，而初分油层通过导油管422流入射流管43，初分气体通过导气管421流入导油管422，与导油管422内的初分油层混合后共同由射流管43喷出。

进一步的，导气导液组件42，包括导气管421和导油管422，导气管421的出气口一端从导油管422的进油口一端向内插入，也就是说，导气管421的出气口一端位于导油管422的内部，如此设置，使得上腔体的气体通过导气管421流入导油管422，气体和液体在射流管43中混合后向下腔室21喷出，由于射流管43的作用产生强旋流，同时上腔室11导入的气体产生较大气泡浮，部分溶于液体中未析出的气体进一步析出产生细微气泡，共同作用下进一步进行气体浮选聚结，同时，气体与液体经由射流管43喷出后，产生统一方向的旋流，气浮和旋流相辅相成，不会成为旋流的阻力。

更进一步的，若干导油管422的高度不一，具有两种或两种以上高度规格，对进液量波动具有调节适应的功能，具体表现为，当进料管3中液体流量较小时，上腔体中的液面高度低于较高的导油管422的进油口时，此时，上腔体内的气体一部分进入导气管421进而进入射流管43，另一部分会通过较高的导油管422的进油口流入射流管43，然后由射流管43喷出，也就是说，部分气体直接被喷入下腔室21，此时，气体在下腔室21中产生大气泡，实现辅助分离。

如图5所示，进料管3从上腔室11外部向上腔室11内部延伸，且延伸进入上腔室11内部的进料管3的管壁上分布有若干孔洞31，更进一步的，进料管3为末端密封的管道，也就是进料管3延伸进入上腔室11内部的进料管3的端头处，为密闭状态，优选的，密封的末端端面上也开有孔洞31。进料管3如此设置，能够更为均匀的分布流体，使进入装置的流体均匀分布，产生气泡量大且位置均匀，大大提升了分离效果。

如图1和图6所示，下腔室21内的下部中心位置设有撇油板8，撇油板8位于排水口7的上方，且四周与下腔室21的内壁之间留有间隙81，能够允许下腔室21底层外缘的水通过撇油板8与下腔室21内壁之间的间隙81流到设备的排水口7排出。

如图7所示，集油管6为L型管路，包括第一管路61和第二管路62，第一管路61的一端为集油口，第二管路62的末端连通排油口10，第一管路61从集油口一端开始沿导管组件4的中心线方向向下延伸至撇油板8上方后，再弯折由第二管路62向下罐体2外部延伸，从排油口10排出下罐体2，如此，能够减小集油管6对旋流作用的影响。优选的，第一管路61为上粗管611下细管612的结构，粗细相接处设有锥形管路613连通。

更进一步的，集油管6的集油口位于射流管43的喷口的上侧，集油口的上部设有多条集油缝614，相比于齐切管，在液体扰动和工况波动时，具有撇油和缓冲的效果，使得集油效果好，且过程中对工况波动具有良好的适应性。

进一步的，上罐体1和下罐体2为一体结构，上罐体1的底壁和下罐体2的顶壁重合，成为腔室隔板9。

进一步的，进料管3、排油口10以及排水口7上均设有阀门，进行各种液体的流入或流出的控制。

在本实施例中，如图3所示，导气导液组件42中的导油管422与其所对应的射流管43为一体结构；如图4所示，导水管41与其所对应的射流管43为一体结构。

在本实施例中，为了避免进料管3与排气管5在空间上的冲突，将排气管5的位置设在腔室隔板9的非中心的位置，也可以将进料管3的结构进行弯曲，使得其避开排气管5所处的空间，当然在实际实施时，也需考虑导管组件4中的若干管路和进料管3的空间位置关系，避免空间上的冲突。

在本实施例中，腔室隔板9为平面形状，导水管41和导气导液组件42各自的中心轴线垂直与腔室隔板9设置，射流管43的中心轴线与腔室隔板9的夹角为45°。

在本实施例中，撇油板8采用圆形薄不锈钢板制造，厚度在6mm，外径与下腔室21内壁之间留有100mm间隙81，安装在下腔室21的底部，具有良好的撇油效果。

在本实施例中，导水管41的高度为100mm，导气管421的高度为550mm，导油管422的高度h，根据进液量情况设计成不同高度，对进液量波动具有调节适应功能。

在本实施例中，进料管3由一段一端端部封堵的不锈钢管，在圆柱形的管壁上加工适量的Φ6mm圆孔制作而成，具有防流体冲击和均匀分布进入管内流体的功能。

图8示出了本实用新型在使用时的气体、液体在装置内的流向示意图。在使用时，高压生产水从进液管流入上腔室11，初步分层后再分别通过导管组件4产生强旋流喷入下腔室21再次浮选分层，高压生产水的压力>上腔室11压力>下腔室21压力。

在本实施例中，上腔室11压力在0.8Mpa左右，相对于高压生产水6～10MPa而言压力很低，在经过突然减压的过程中，水中的溶解气会迅速析出，产生非常多的细微气泡，气泡上浮过程中与水中的微小油滴接触，由于油滴表面张力和粘度比水大许多，因此油滴与气泡间的附着力远大于水，油滴附着于气泡上被带到液体顶层，在气体浮选作用使得液体中的细微油滴被浮选聚结成较大油滴，油水出现初步分层现象，气体在到达液面顶部后油滴破裂，气体溢出到上腔体的上部空间，液体呈现为初分水层、初分油层和初分气体层；

下腔室21压力比上腔室11低0.05MPa左右，这个压差是由较短的喷管产生，在实际应用中，通过对喷管数量和口径的设计，可以进一步提高上下腔室21的压差，高压差即可通过喷管产生高流速，在下腔室21形成冲击，产生气液同向的强旋流，旋流作用使得浮选聚结后的较大油滴与水较快的分层，油密度小，在离心力的作用下向中心聚集，水的密度大向旋流外缘聚集；重力的作用使得下腔室21内沿竖直方向越往下，水越纯净，越往上，油越纯净，下腔室21内最底层最外缘的水通过撇油板8与下罐体2内壁之间的间隙81流到装置的排水口7排出，最上层最中心的油则通过集油管6收集后流出装置，液体上部留由少量的气体空间，收集和容纳下腔室21析出气体，这些气体经排气管5排出设备。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于，包括：

上罐体(1)，内部设有上腔室(11)；

下罐体(2)，设在所述上罐体(1)下部，内设有下腔室(21)；

进料管(3)，连通在所述上腔室(11)上；

排油口(10)，连通设在所述下罐体(2)的罐壁上；

导管组件(4)，设置在所述上腔室(11)和所述下腔室(21)之间，包括从所述上腔室(11)内部向下贯穿进入所述下腔室(21)内部的若干管路，位于所述上腔室(11)的部分分别为导水管(41)和导气导液组件(42)，位于所述下腔室(21)的部分为若干分别与所述导水管(41)和所述导气导液组件(42)一一对应的射流管(43)，所述射流管(43)的喷口倾斜朝下；

排气管(5)，连通在所述下腔室(21)的顶部，向上贯穿所述上腔室(11)并延伸至所述上罐体(1)外部；

集油管(6)，设在所述下腔室(21)内，一端为位于所述下腔室(21)的中上部的集油口，另一端连通所述排油口(10)；

排水口(7)，设于所述下腔室(21)的底部。

2.根据权利要求1所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述导管组件(4)的所述射流管(43)的喷口位于同一水平面上，且呈圆周分布，喷口方向朝向圆周的切线方向，且各个喷口的朝向统一。

3.根据权利要求2所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述射流管(43)的喷口以环绕下罐体(2)的中心轴的方式呈环形对称设置，所述射流管(43)的喷口与所述下罐体(2)中心轴的距离大于其与所述下罐体(2)临近一侧内壁的距离。

4.根据权利要求1所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述导气导液组件(42)，包括导气管(421)和导油管(422)，所述导气管(421)、所述导油管(422)和所述导水管(41)的进口依次由高到低设置，所述导气管(421)的出气口一端位于所述导油管(422)的内部。

5.根据权利要求4所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述导油管(422)的高度不一，具有两种或两种以上高度规格。

6.根据权利要求1所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述进料管(3)位于所述上腔室(11)内部的壁上分布有若干孔洞(31)。

7.根据权利要求1所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述下腔室(21)内的下部中心位置设有撇油板(8)，所述撇油板(8)位于所述排水口(7)的上方，且四周与所述下腔室(21)的内壁之间留有间隙(81)。

8.根据权利要求7所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述集油管(6)为L型管路，包括第一管路(61)和第二管路(62)，所述第一管路(61)沿所述导管组件(4)的中心线设置，位于所述撇油板(8)上方，所述第一管路(61)的一端为所述集油口，另一端通过弯折的管路连通所述第二管路(62)的首端，所述第二管路(62)的末端连通所述排油口(10)。

9.根据权利要求8所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述集油口位于所述射流管(43)的喷口的上侧，所述集油口的上部设有多条集油缝(614)。

10.根据权利要求1所述的紧凑气体浮选旋流装置，其特征在于：所述上罐体(1)和所述下罐体(2)为一体结构，所述上罐体(1)的底壁和所述下罐体(2)的顶壁重合，为腔室隔板(9)。