一種對含油污水進行油水分離的分離裝置的制作方法

本發明涉及油水分離領域，特別是涉及一種利用外旋流方式對油水混合液進行油水分離的分離裝置。

背景技術：

在石油開采行業中，隨著大多數油田開發進入中后期的高含水階段，原油采出液含水率不斷提高。采出液含水不僅造成原油在儲備輸送煉制過程中設備老化快，增加運行的負荷，加大能耗，而且容易引起沖塔、腐蝕堵塞管道、常減壓蒸餾塔的操作不正常、催化劑遭到毒害等嚴重后果。因此原油外輸前必須進行脫水或粗分離，要求含水率不超過0.5％。因而原油脫水或粗分離一直受到工程界的重視，也成為油田開發過程中一個不可缺少的環節。

一般地，油水分離裝置是油田開采與后處理過程中的一種十分重要的處理裝置和設備，對外輸原油含水和污水含油將產生直接的影響。國內外經過多年的探索研究，獲得了多種油水分離技術，如熱沉降分離法、電化學法、高頻脈沖法、微波輻射法、生物法等。

目前油田常用的是熱沉降分離法與化學破乳法相結合的混合工藝。首先向原油乳狀采出液中添加化學破乳劑(即加藥流程)，用以降低乳化水滴的界面膜強度和界面張力，防止油水混合物進一步乳化，破壞已經形成的原油乳狀液，降低油水混合物的粘度，加速油水分離，且能破壞乳化水滴外圍的界面膜的凝聚作用，使水滴合并，粒徑增大而達到油水分層的目的；然后將添加乳化劑后的混合液體導入到特殊的加熱沉降器中進行熱沉降分離(即鍋爐加熱流程)，其中加熱既可以降低油水界面張力，增加油水兩相對乳化劑的溶解度，使乳狀液膜減弱而利于聚結，又可以降低原油粘度，增加分子熱運動，有利于液珠聚結，從而提高脫水效率；然后再利用加熱后油水密度的差異，利用重力作用將乳狀液中的水自然沉降下來，達到油水分離的效果。該傳統工藝可以有效脫除原油中大部分的懸浮水，設備簡單易操作；但沉降設備規模龐大、沉降過程耗時長、因加熱而導致能源消耗較高，且因添加大量化學藥劑而存在環保問題。

此外，還有其它新工藝或裝置，如采用三相分離器或水利旋流器進行預脫水，但脫水效率及其適應性仍然不理想；且當來液壓力較低時，需補充能量提高壓力才能滿足脫水要求。因此，在當前能源日趨緊張及國家大力提倡綠色環保的今天，急需改進該傳統工藝或提出新的(預)脫水裝置或油水分離裝置，以實現節能減排的要求，特別是針對高含水原油采出液或含油污水。

技術實現要素：

本發明的目的是要提供一種能夠對含油污水進行油水分離的分離裝置。

特別地，本發明提供一種對含油污水進行油水分離的分離裝置，包括：

管體，用于流通待分離的液體，整體為水平s形分布，包括并列設置的多根盤管，以及分別連接相鄰盤管的彎管；

外起旋分離裝置，安裝在所述管體內，包括沿所述管體的軸向水平間隔安裝的上隔板和下隔板，和間隔連接上隔板和下隔板的起旋柱，上隔板和下隔板與所述管體接觸的側邊上設置有凹口，起旋柱為空心管且上下兩端分別與上隔板和下隔板相通；

收集包，用于收集并排出所述管體內分離出的油，以與所述管體內部相通的方式間隔地安裝在所述管體的上表面。

在本發明的一個實施方式中，所述管體中各盤管的直徑一致。

在本發明的一個實施方式中，所述管體中各盤管的直徑不一致。

在本發明的一個實施方式中，所述上隔板和所述下隔板為分別朝向所述管體上部和下部的弧形板。

在本發明的一個實施方式中，所述上隔板和所述下隔板為相互平行的平板。

在本發明的一個實施方式中，所述上隔板和所述下隔板上的凹口位置相互錯開。

在本發明的一個實施方式中，所述上隔板上的凹口分布在液體進入方向的前部和中部，而所述下隔板上的凹口分布在液體進入方向的中部和后部。

在本發明的一個實施方式中，在所述管體的拐彎處設置有將所述管體水平分為上下兩層的水平穩流板。

在本發明的一個實施方式中，在所述管體內的外起旋分離裝置的未端安裝有垂直擋板。

在本發明的一個實施方式中，所述收集包包括與所述管體上表面連通的罩殼，在罩殼內水平安裝有兩塊相互錯開的波紋板，在兩塊波紋板之間封閉有填料包，在罩殼的頂部設置有排出內部集油的溢油口。

本發明的分離裝置可以達到良好的油水分離效果，無論對于預(或粗)或精細分離流程，達到從水平管體的出水口管內部分排出液中幾乎全部含自由水；這部分自由水排液通過分支管路可直接進入污水處理廠或者作為回注水使用；而含油率顯著增加的由收集包排出的油則可以直接收集，或按照傳統或其它油水工藝流程進行深度處理。

附圖說明

圖1是本發明一個實施方式的分離裝置結構示意圖；

圖2是本發明一個實施方式的管體內部結構示意圖；

圖3是本發明一個實施方式的外起旋分離裝置的立體示意圖；

圖4是本發明一個實施方式的上隔板俯視圖；

圖5是本發明一個實施方式中的下隔板仰視圖；

圖6是本發明一個實施方式的盤管截面示意圖；

圖7是本發明另一個實施方式的盤管截面示意圖。

具體實施方式

如圖1、2、3所示，本發明一個實施方式的分離裝置一般性地包括一根用于流通待分離液體的管體10，安裝在管體10內實現液體中油水分離的外起旋分離裝置20，以及安裝在管體10上用于收集并排出分離后油的收集包30。

該管體呈水平s形(或蛇形)分布，包括水平多根并列設置的盤管14，以及分別連接相鄰兩根盤管14的彎管13。

該外起旋分離裝置20包括沿管體10的軸向水平間隔安裝在每根盤管14內的上隔板21和下隔板22，上隔板21和下隔板22之間固定連接有垂直連通的起旋柱23，上隔板21和下隔板22通過側邊分別與盤管14的內側壁固定，在上隔板21和下隔板22與盤管14接觸的側邊上間隔設置有凹口24，起旋柱23為中空管并設置有多個，其按一排的方式間隔固定在上隔板21和下隔板22之間，間隔距離相等且上下兩端分別與上隔板21和下隔板22相通。

收集包30間隔地安裝在盤管14的上表面，底部與盤管14內相通，上部設置有排油口34，用于收集盤管14上部分離出的油并排出。

本實施方式中，管體10采用s形彎折排布，各盤管14可以按彎折后的順序依次分為一級盤管、二級盤管、三級盤管等，各級盤管14之間相互平行。管體10的一端為與混合液來管連接的進液端11，另一端為分離后的液體流出的排出端12。收集包30可以針對每根盤管14分別安裝一個，也可以根據來液性質在指定的盤管14上安裝，而且安裝位置也可以根據液體流動狀態安裝在各盤管14的端部或尾部。

當含油污水的混合來液從進液端11進入管體10內時，在重力和起旋柱23的旋流作用下，污油聚并后逐漸上浮，通過起旋柱中間的通道或上隔板21和下隔板22側邊上的凹口24進入上隔板21的上方空間，并聚集成污油層液體在多級盤管14的上部流動，且在流動過程中被不斷聚并，其中流動過程中，上部空間內低含油的液體會由起旋柱23的中間通道或上隔板的凹口24進入下隔板22隔成的下部空間，而下部空間內高含油液體則會由起旋柱23的中間通道或下隔板側邊的凹口24進入上部空間，位于上部空間的液體在溢流帶動下，其中的污油層最終匯聚到各盤管14上方的收集包30中，然后由收集包30的頂部排出；而低含油混合液則繼續進入下級盤管14，進一步進行油水精細分離，最終經過多級盤管14分離之后，清水從管體10的排出端12排出，而污油則可完全被收集包30收集并排出至指定存放位置。

本實施方式可以根據現場具體環境和油水分離要求，設計恰當的管體10形狀(包括級數)和外起旋分離裝置20的尺寸，以及收集包30的尺寸及數量。當液體由管體10的入口進入管體10內部后，經過起旋柱23的阻擋，能夠使液體在起旋柱23的后方形成一個旋流，旋流可以使液體中的油水實現聚并和升降。多個起旋柱23可以不斷的強化起旋強度，從而提高油水分離效果。上隔板21和下隔板22可以防止已經被分離的油水再次被旋流帶動，使得旋流只發生在上隔板21和下隔板22之間，而凹口24則可以使分離后的油水分別進入上部空間和下部空間。

本實施方式中的外起旋分離裝置20利用鈍體繞流產生的尾渦，其旋流強度相對現有技術的內流型旋流器較弱；流體在管體內部經過起旋柱23時，存在兩種流速分布區域——中心區域流速較高，壁面區域流速較低，其中后者流速較低時本身有利于油水分離，因此僅需要考慮中心區域的油水分離；此外本分離裝置屬于開放型，因此不需要特別設計特定的管道用以實現所有流體都必須經過該旋流器而裹覆該旋流器。

本實施方式可以達到良好的油水分離效果，無論對于粗分或精細分離流程，都可以達到從管體排出的液體中含水量在98％以上，而排出的水可以直接進入污水處理廠或者作為回注水使用。由收集包提出的含油率顯著增加的污油則可以通過相應管路進入污油收集裝置中，或進入其它的污油處理設施中進行深度處理。

在本發明的一個實施方式中，管體10可以由直徑一致的盤管14相互連接形成，即各盤管14全部采用同一直徑，彎管13的兩端口相互平行且可處于同一平面，使得連接后的各級盤管14之間相互平行。該結構適合粗分離工藝，該工藝中不需要對上隔板21、下隔板22和起旋柱23及收集包30數量進行修改。

在其它的實施方式中，整個管體也可以由直徑不一致的盤管14相互連接形成，即各盤管的直徑不一致。該結構適于實現精細分離工藝，通過擴大的盤管14直徑可顯著降低來液的流速，利用起旋柱23的脫落尾渦產生弱旋流可提高細小油滴聚并效率，再利用油水密度差實現重力分離，在上隔板21和下隔板22與盤管14內側邊緣匯聚后通過凹口24上浮或下沉，分別進入頂部的富含污油層和底部的低含油混合液層。在頂部和底部的混合液在流動過程中進一步分離后可通過中間的起旋柱23兩端通孔分別排出少量的頂部清水和底部浮油。此外，還可以增加收集包30的數量來提高收集頻率。

如圖4所示，在本發明的一個實施方式中，上隔板21和下隔板22可以為分別朝向管體10上表面和下表面的弧形板，即上下隔板的兩側邊向中心線方向彎曲，且形成的弧形相對。

如圖5所示，上隔板21和下隔板22也可以是相互平行的結構。此外，為避免影響分離效果，上隔板21和下隔板22上的各凹口24位置相互錯開。

如圖6、7所示，其中的箭頭方向為液體的進入方向，在本發明的一個實施方式中，位于上隔板21上的凹口24可以分布在盤管14的液體進入一端的前部和中部，而下隔板22上的凹口24則可以分布在盤管14的液體排出一端的中部和后部。這是由于含油污水進入管路內的外起旋分離裝置20后，會優先排走污油，而后再排出清水，上述結構可以避免同時分離油水時，形成的向下流動過早地將細小油滴帶走而影響分離效果。

在本發明的一個實施方式中，起旋柱在排列時，可以以單根的方式間隔排列成一列；還可以按單雙交替的方式順序依次設置，其中，兩根并列設置的起旋轉之間同樣相互隔開。

具體的起施柱的截面形狀或是外形可以圓形、矩形、三角形、菱形等鈍體剖面結構形式(圖中未示出)。

在一行上排列的起旋柱其形狀可以是統一形狀，如圓形；也可以是不同截面形狀的起旋柱組合，如：按前半部設置圓形，后半部設置三角形。

具體的布置方式可以根據根據流速的不同來選擇，如較高流速時選用圓形截面，較低流速時選用三角形截面。

在本發明的一個實施方式中，在管體10的彎管13內可以設置將其內部水平分為上下兩層的水平穩流板15。由于彎管在流體低速流時會產生上下循環的二次流動，從而破壞了油水的自然重力分離效果，而布置水平穩流板15，可以最大程度削弱已經具有一定分離程度的油水分層受到二次流動的擾動。

進一步地，當收集包30安裝在某一級盤管14的尾端時，需要在該級盤管14內上隔板21和下隔板22的尾端保留一定間隙的下游處安裝垂直擋板16。垂直擋板16可以降低位于上隔板21的上部空間內的污油層的運動速度至零，使污油能夠有足夠的時間進入收集包30，同時可以進一步阻止上層和中層已經穩定分離的污油層繞過上隔板21、下隔板22而進入下一級盤管14。

在本發明的一個實施方式中，具體的收集包30可以包括安裝在管體10上表面且與管體內部相通的罩殼31，在罩殼31內水平安裝有兩塊相互錯開的波紋板32，在兩塊波紋板32之間封閉安裝有填料包33，在罩殼31的頂部設置有與排出內部油的排油口34。

排油口34處可以安裝排污閥，通過控制排污閥的開度可調節溢出污油的流量。對來液中的含油率一般無法事先得到確定值，只能估算每次來液的污水中平均含油率，因此遇到特殊流動工況時，排污閥可以具備自動調節排污油流量的功能，從而避免排污不足導致過多的污油進入清水而破壞了油水分離效果。

在本發明的一個實施方式中，分離裝置還可以結合其它的分離技術共同處理，如在管體10和/或收集包30處安裝氣浮分離裝置，以提高分離效果。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。