帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油水分離系統，特別是涉及一種多重旋流的油水分離裝置，還涉及一種油水分離方法。
【背景技術】
[0002]隨著石油的不斷開采，國內大多數油田都逐漸進入高含水期，有的油井含水率高達99%，高含水率的出現直接導致現有集輸系統無法有效生產，設備無法實現預期處理目標。
[0003]油水分離作為油氣集輸系統中的關鍵組成部分，實現高效的油水分離不僅有利于下游的管道輸送和化工生產，而且有利于油田污水滿足國家的環保要求。
[0004]因此，發明一種高效的油水分離裝置對油田生產和環境保護都具有重要意義。
[0005]旋流分離器是一種適用于水為連續相的油水混合物的分離設備，它的基本原理是利用油水密度的不同，使高速旋轉的油水混合液產生不同的離心力，從而將油與水分開。由于離心設備可以達到非常高的轉速，產生高達幾百倍重力加速度的離心力，因此離心設備可以較為徹底地將油水分離開，并且只需很短的停留時間和較小的設備體積。
[0006]傳統的旋流分離器普遍存在的問題是在分離過程中旋轉角動量快速衰減，使油水賴以分離的離心力減小，導致油水分離不徹底;其次，由于油水分離不及時，在分離器的后半部會出現油水重新混合的情況，從而降低了旋流分離器的處理效率，減小了旋流分離器的處理量。
【發明內容】
[0007]本發明為了解決上述現有技術的不足之處，設計并提供了一種帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置及方法，其采用的技術方案如下:
[0008]帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，包括電動機、入口段、分離器主體、深度分離段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加強段、預分離段、傳動軸，整套分離裝置為立式結構，分離器主體包括預分離段、旋流加強段和深度分離段，電動機通過傳動軸與旋流加強段相連，帶動旋流加強段轉動，預分離段頂部設置入口段，旋流加強段內設大量微通道，深度分離段底部設置油出口段和水出口段。
[0009]帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，所述分離器主體為圓柱結構；所述入口段為一個或多個安裝在預分離段頂部側面的、切向進入預分離段的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當量直徑為分離器主體當量直徑的0.1-0.4倍，當入口為兩個或兩個以上時應沿周向均勻分布，同時與預分離段流體方向傾斜某一角度α = 1°-10°，使流體進入預分離段后有一定軸向分速度;所述電動機轉動方向與油水混合流從入口進入后的旋流方向一致;所述旋流加強段直徑為分離器主體直徑的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道構成，每個微通道為截面是圓形或矩形的狹長通道，每個微通道之間互不相通;所述集油堰板位于旋流加強段正下方，形狀為空心圓臺，上端直徑等于旋流加強段直徑，用來將油水分隔開來；所述油出口段與集油堰板下端連通;所述水出口段安裝在旋流段底部側面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當量直徑為旋流段當量直徑的0.1-0.4倍，當數量為兩個或兩個以上時應沿周向均勻分布。
[0010]利用帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置進行油水分離時，可以減小設備占地面積，增大處理量適應范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時有效避免已分離油水的二次混合現象，實現油與水的深度分離。
【附圖說明】
[0011 ]圖1:本發明帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置的整體結構圖；
[0012]圖2:本發明旋流加強段微通道局部示意圖；
[0013]圖3:本發明旋流段入口俯視圖。
[0014]符號說明:
[0015]1.電動機、2.入口段、3.分離器主體、4.深度分離段、5.集油堰板、6.油出口段、7.水出口段、8.旋流加強段、9.預分離段、10.傳動軸。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明:
[0017]如圖1所示，本發明提供的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，包括電動機
1、入口段2、分離器主體3、深度分離段4、集油堰板5、油出口段6、水出口段7、旋流加強段8、預分離段9、傳動軸10，整套裝置為立式結構。
[0018]分離器主體3包括預分離段9、旋流加強段8和深度分離段4，電動機1通過傳動軸8與旋流加強段7相連，帶動旋流加強段7轉動，預分離段9頂部設置入口段2，旋流加強段8內設大量微通道，深度分離段4底部設置油出口段6和水出口段7。
[0019]如圖1-3所示，本發明提供的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，所述分離器主體3為圓柱結構;所述入口段2為一個或多個安裝在預分離段9頂部側面的、切向進入預分離段9的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當量直徑為分離器主體3當量直徑的0.Ι-Ο.4倍， 當入口為多個時應沿周向均勻分布 ，同時與預分離段 9 流體方向傾斜某一角度 α=1°_10°，使流體進入預分離段9后有一定軸向分速度;所述電動機1轉動方向與油水混合流從入口進入后的旋流方向一致;所述旋流加強段8直徑為分離器主體3直徑的0.5-0.9倍，由大量平行的微通道構成，每個微通道為截面是圓形或矩形(如圖2中Α、Β所示)的狹長通道，每個微通道之間互不相通;所述集油堰板5位于旋流加強段8正下方，形狀為空心圓臺，上端直徑等于旋流加強段8直徑，用來將油水分隔開來;所述油出口段6與集油堰板5下端連通；所述水出口段7安裝在旋流段底部側面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當量直徑為旋流段當量直徑的0.1-0.4倍，當數量為多個時應沿周向均勻分布。
[0020]利用本發明提供的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置進行油水分離時，首先開啟電動機1，通過傳動軸10帶動旋流加強段7高速旋轉，當油水混合流以較高速度從入口段2進入預分離段9后，由于切向速度的作用會使油與水產生不同的離心力，油相在內層，水相在外層，緊貼分離器主體3內壁，實現油與水的初步分離，分離出的水流經旋流加強段8外部的通道，并從水出口段7流出，含有少量水的油相進入旋流加強段8進行深度分離，當含有少量水的油相進入微通道后，在高速旋轉的作用下，水滴發生碰撞、聚結，小水滴并聚成為較大的水珠，并在深度分離段4被甩向集油堰板5外側，此時含水很少的油相由于受到較小的離心力，會流向集油堰板5內側并經油出口段6流出，從而實現油與水的深度分離。
[0021]利用本發明的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置進行油水分離時，可以減小設備占地面積，增大處理量適應范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時有效避免已分離油水的二次混合現象，實現油與水的深度分離。
[0022]上面以舉例方式對本發明進行了說明，但本發明不限于上述具體實施例，凡基于本發明所做的任何改動或變型均屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1.帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:裝置整體為立式結構，包括:電動機(1)、入口段(2)、分離器主體(3)、深度分離段(4)、集油堰板(5)、油出口段(6)、水出口段(7)、旋流加強段(8)、預分離段(9)、傳動軸(10); 分離器主體(3)包括:預分離段(9)、旋流加強段(8)和深度分離段(4)，電動機(1)通過傳動軸(8)與旋流加強段(7)相連，帶動旋流加強段(7)轉動，預分離段(9)頂部設置入口段(2)，旋流加強段(8)內設多個微通道，深度分離段(4)底部設置油出口段(6)和水出口段(7)。2.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述分離器主體(3)為圓柱結構;所述入口段(2)為一個或多個安裝在預分離段(9)頂部側面的、切向進入預分離段(9)的、截面形狀為圓形或矩形的空心柱體，當量直徑為分離器主體(3)當量直徑的0.1-0.4倍，當入口段為多個時沿周向均勻分布，同時與預分離段(9)流體方向傾斜某一角度α，使流體進入預分離段(9)后有一定軸向分速度。3.根據權利要求2所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:α=1。-10。。4.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述電動機(1)轉動方向與油水混合流從入口段進入后的旋流方向一致。5.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述旋流加強段(8)直徑為分離器主體(3)直徑的0.5-0.9倍，由多個平行的微通道構成，每個微通道為截面是圓形或矩形的狹長通道，每個微通道之間互不相通。6.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述集油堰板(5)位于旋流加強段(8)正下方，形狀為空心圓臺，上端直徑等于旋流加強段(8)直徑，將油水分隔開來。7.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述油出口段(6)與集油堰板(5)下端連通。8.根據權利要求1所述的帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，其特征在于:所述水出口段(7)安裝在旋流段底部側面、切向流出旋流段、截面形狀為圓形或矩形，當量直徑為旋流段當量直徑的0.1-0.4倍，當數量為多個時沿周向均勻分布。9.基于權利要求1-8任一項所述裝置的油水分離方法，其特征在于: 首先開啟電動機(1)，通過傳動軸(10)帶動旋流加強段(7)高速旋轉； 當油水混合流以較高速度從入口段(2)進入預分離段(9)后，由于切向速度的作用會使油與水產生不同的離心力，油相在內層，水相在外層，緊貼分離器主體(3)內壁，實現油與水的初步分離； 分離出的水流經旋流加強段(8)外部的通道，并從水出口段(7)流出，含有少量水的油相進入旋流加強段(8)進行深度分離； 當含有少量水的油相進入微通道后，在高速旋轉的作用下，水滴發生碰撞、聚結，小水滴并聚成為較大的水珠，并在深度分離段(4)被甩向集油堰板(5)外側，此時含水很少的油相由于受到較小的離心力，會流向集油堰板(5)內側并經油出口段(6)流出，從而實現油與水的深度分離。
【專利摘要】本發明提出了一種帶微通道的旋流加強型立式油水分離裝置，涉及一種多重旋流的油水分離系統，包括電動機、入口段、分離器主體、深度分離段、集油堰板、油出口段、水出口段、旋流加強段、預分離段、傳動軸等。整套分離裝置為立式結構，分離器主體包括預分離段、旋流加強段和深度分離段，電動機通過傳動軸與旋流加強段相連，帶動旋流加強段轉動，預分離段頂部設置入口段，旋流加強段內設大量微通道，深度分離段底部設置油出口段和水出口段。本發明可以減小設備占地面積，增大處理量適應范圍，能大幅度提高油水分離效率，同時有效避免已分離油水的二次混合現象，實現油與水的深度分離。
【IPC分類】B01D17/038
【公開號】CN105435489
【申請號】CN201510791280
【發明人】蔣文明, 劉楊, 邊江, 杜仕林, 陳明燦, 魏林偉, 石念軍, 李琦瑰
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月10日