专利名称：一种工业油水分离方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将油水两相混合液进行分离的方法及系统，特别是关于一种应用 在海洋生产平台、水下生产系统以及陆上油气田分离系统中的工业油水分离方法及其系 统。
背景技术：
在许多行业，例如石化企业，油水分离设备是其重要生产设备。分离技术对行业发 展至关重要。当前所采用的分离原理有重力、离心、过滤、静电和破乳等，初期分离设备，一 般均采用一种分离原理进行油水分离，近年来应用多种分离原理结合起来进行分离的设备 是发展方向。例如一专利公开号为CN2569538Y的一种高效油水分离器的专利，它主要是描 述采用重力分离原理的分离装置；另一专利是中国科学院生态研究中心的发明专利“螺旋 流道膜油水分离装置”(专利公开号CN1299693.A)，它是采用了离心原理和膜技术结合起 来进行分离的设备和方法。但是，在现实生产中，往往需要对大量的油水混合液进行快速分 离，重力原理和膜技术都是有效的分离技术手段，但是这两种分离技术的处理速度较慢，因 此导致了设备结构较复杂、体积庞大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种油水分离效率较高、结构简单并且油水 混合液处理量较大的工业油水分离方法及其系统。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种工业油水分离方法，其包括以下 步骤(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分离箱体组成的油水分离系统，并利用 油水的离心、重力、膨胀复合原理进行油水分离；(2)将含油率在20 80%之间的油水混合 液，输入水平总进液管后，调节第一个分流器入口压力使油水混合液进入第一个分流器中，在流动过程中逐渐分层；(3)经所述步骤(2)分离后的油水混合液经一垂直管进入T形管 中进一步分离，含油率较高的混合液在T形管的上水平管内流动，并由设置在上水平管与 下水平管之间的垂直管继续进行油水分离，在重力作用下，使含有少量油相液体的混合液 下降到下水平管中；(4)在上水平管内的油水混合液经第二个分流器进一步分离，由该分 流器水平出口流出的混合液进入第一个沉降分离箱内的螺旋管中，进行离心分离，使分布 在螺旋管内外侧的水相液体通过螺旋管管壁上设置的小孔流到第一个沉降分离箱内，进行 重力沉降分离，分离后由排水口进入第二个沉降分离箱底部，并由出水口排出；分布在螺旋 管内侧的混合液由出口经管道进入第二个沉降分离箱，进行重力沉降分离，分离后的油相 液体由第二个沉降分离箱出油管流出；(5)在下水平管内的油水混合液经设置在第三个沉 降分离箱内的螺旋管进行离心分离后，再进入第四个沉降分离箱内进行分离，分离后的油 相液体由出油口流出，水相液体由出水口排出。所述步骤(2)中，所述第一个分流器入口压力调节至大于等于0. IMPa0各所述垂直管上分别设置有一控制阀门,并由一控制系统控制各所述控制阀门的开关。—种实现上述方法的工业油水分离系统，其特征在于它包括两个分流器和四个 沉降分离箱，第一个所述分流器的进口连接一总进液管，其上出口通过一垂直管与一上水 平管连接，其水平出口与一下水平管连接，所述上水平管与所述下水平管之间设置有一根 以上的垂直管；所述上水平管连接第二个所述分流器，第二个所述分流器的水平出口连接 一设置在第一个所述沉降分离箱内的螺旋管的下部进口，该所述螺旋管的上部出口与第二 个所述沉降分离箱连通，第一个所述沉降分离箱的底部与第二个所述沉降分离箱连通；第 二个所述分流器的上出口连接第二个所述沉降分离箱的上部入口 ；所述下水平管连接设 置在第三个所述沉降分离箱内的螺旋管的下部进口，该所述螺旋管的上部出口与第四个所 述沉降分离箱连通，第三个所述沉降分离箱的底部与第四个所述沉降分离箱连通；第二个 所述沉降分离箱的上部出油口和下部出水口分别通过一平行管与第四个所述沉降分离箱 的上部出油口和下部出水口连通，两所述平行管上分别通过三通管连接一出油管和一出水 管。两所述分流器分别包括一三通管形结构的本体，所述本体的左侧管口为进口，右 侧为水平出口，上部为上出口 ；所述本体的水平腔室内设置有一分流隔板；位于所述水平 出口一侧、所述分流隔板的上方设置有一将所述水平出口上部封闭的堵头，所述堵头朝向 所述进口的一端纵向截面为抛物线形；所述本体内腔壁上设置有至少两组与所述分流隔板 的两侧边相配合的条形槽。各所述垂直管、上水平管和下水平管组成T形管组，在各所述垂直管上均设置有 一控制阀门，且在第一根所述垂直管与所述上水平管的连接处设置有一弯管。两所述螺旋管分别包括一固定在一支架上的立式结构的螺旋管主体，所述螺旋管 主体的输入端口安装一输入管阀门，输出端口安装一输出管阀门；各所述螺旋管的总圈数 均为4 30圈，其上部四圈螺旋管设置有若干均勻开设在所述螺旋管主体外侧的圆孔，所 述螺旋管主体的带孔段以下为封闭段。四个所述沉降分离箱为圆形或方形金属容器，其直径分别为大于等于1000mm，高 度大于等于1200mm ；在第二个和第四个所述沉降分离箱内的中间位置均设置有垂直隔板， 底部均设置有一出水口，上部均设置有一出油口，并在所述隔板两侧的箱体上设置有进、出
口管道。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用了 T形管、分 流器、螺旋管和重力沉降分离箱体等组合式分离构件组成的油水分离系统，利用油水的离 心、重力、膨胀复合原理，对含油率在20 80%之间的油水混合液进行多级油水分离，因此 实现了油水分离效率较高的目的。2、本发明由于采用的T形管组是由一根以上的垂直管、 上水平管和下水平管组成，与螺旋管及重力沉降分离箱体组合形成油水分离系统，其结构 较为简单。3、本发明由于采用以每小时25m3的流量，将油水混合液输入水平总进液管，并 调节第一个分流器入口压力大于等于0. IMPa,因此可以满足处理工业中大量油水混合液的 目的。4、本发明由于采用离心、重力、膨胀等多种分离原理结合在一起的分离方法，该方法 是一种提高分离效率，改进分离技术，减轻分离器重量的有效途径，既适合陆上油田，也适 应海上油田，有很好的工业应用前景。因此，本发明可广泛应用在各种油气田分离系统中。
图1是本发明的整体结构示意图；图2是图1的A处局部放大图；
图3是本发明的分流器结构示意图；图4是本发明的螺旋管结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明的油水分离方法采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分离箱体等组 合式分离构件组成的油水分离系统，利用油水的离心、重力、膨胀复合原理，以达到最佳的 油水分离状态，其包括以下步骤1)将含油率在20 80%之间的油水混合液，以每小时25m3的流量输入水平总进 液管后，调节第一个分流器入口压力为P IMPa，油水混合液进入第一个分流器，使油水 两相混合液在第一个分流器管内流动过程中逐渐分层；2)经第一个分流器初步分离后的油水混合液经一垂直管进入T形管中进一步分 离，由于油水密度差的存在，使得含油率较低的混合液在下水平管内流动；含油率较高的混 合液在T形管的上水平管内流动，并由设置在上水平管与下水平管之间的垂直管继续进行 油水分离，在重力作用下，使含有少量油相液体的混合液下降到下水平管中；上述步骤中，在各根垂直管上分别设置有一控制阀门，并由一控制系统控制各控 制阀门的开关，以达到调节混合液的流量和垂直管工作数量的目的。当T形管中的油相液 体经垂直管进入上水平管时，通过控制系统控制阀门的开闭程度，达到平衡垂直管、上水平 管和下水平管内的压力，避免过多的水相液体涌入到上水平管中。3)在上水平管内的油水混合液经第二个分流器进一步分离，分离后由分流器水平 出口流出的混合液经管道进入一设置在第一个沉降分离箱内的螺旋管中，进行离心分离， 在离心力和重力的作用下，分布在螺旋管内外侧的水相液体通过螺旋管管壁上设置的小孔 流到第一个沉降分离箱内，进行重力沉降分离，分离后由排水口经管道进入第二个沉降分 离箱底部；分布在螺旋管内侧的由出口经管道进入第二个沉降分离箱，进行重力沉降分离， 分离后的油相液体由第二个沉降分离箱出油管流出，水相液体由第二个沉降分离箱的出水 口排出。4)在下水平管内的油水混合液经设置在第三个沉降分离箱内的螺旋管进行离心 分离后，再进入第四个沉降分离箱内进行分离，分离后的油相液体由出油口流出，水相液体 由出水口排出。上述各步骤中，由出水口排出的水相液体中含油率小于千分之一。如图1所示，本发明包括两个分流器11、12和四个沉降分离箱21、22、23、24，第一 个分流器11的进口连接一总进液管3，第一个分流器11的上出口通过一垂直管4与一上水 平管5连接，第一个分流器11的水平出口与一下水平管6连接，在上水平管5与下水平管 6之间设置有一根以上的垂直管4。上水平管5连接第二个分流器12，第二个分流器12的 水平出口通过管道连接一设置在第一个沉降分离箱21内的螺旋管61的下部进口，螺旋管 61的上部出口通过管道与第二个沉降分离箱22连通，第一个沉降分离箱21的底部通过管道与第二个沉降分离箱22连通。第二个分流器11的上出口通过管道连接第二个沉降分离 箱22的上部入口。下水平管6连接设置在第三个沉降分离箱23内的螺旋管62的下部进口，该螺旋 管62的上部出口通过管道与第四个沉降分离箱24连通，第三个沉降分离箱23的底部通过 管道与第四个沉降分离箱24连通。第二个沉降分离箱22的上部出油口和下部出水口分别 通过一平行管7与第四个沉降分离箱24的上部出油口和下部出水口连通，两平行管7上分 别通过三通管连接一出油管8和一出水管9。上述实施例中，一根以上的垂直管4、上水平管5和下水平管6组成T形管组，以便 使油水分离更彻底。在各垂直管4上均设置有一控制阀门41 (如图2所示)，当T形管组工 作时，如果只需其中部分的垂直管4工作，可以将不需要的垂直管4上的阀门31关闭，避免 过多的干扰。上述实施例中，第一根垂直管4与上水平管5的连接处设置有一弯管10。如图3所示，本发明的分流器11、12分别包括一三通管形结构的本体111，本体 111的左侧管口为进口 112，右侧为水平出口 113，上部为上出口 114。在本体111的水平腔 室内设置有一将腔室分为上、下两层空间的分流隔板115，上层空间与上出口 114连通，下 层空间与水平出口 113连通，且上、下两层空间均与进口 112连通。位于水平出口 113—侧、 分流隔板115的上方设置有一将水平出口 113上部封闭的堵头116，堵头116朝向进口 112 的一端纵向截面为抛物线形。本体111内腔壁上设置有至少两组高度不同、并能分别与分 流隔板115两个侧边相配合的条形槽(图中未标出)，便于分流隔板115的上下移动。上述实施例中，针对来液含油率的不同，调节分流器11、12内分流隔板115位于有 效分离位置。当来液中含油率高时，降低分流隔板115 ；反之，来液中含油率较低时升高分 流隔板115，使得分流隔板115的位置低于总进液管3中的油水分层界面，油水分层界面可 以通过设置在管道或分流器11、12上的观察窗口获得。使得密度较轻的油和部分水在分流 隔板115及堵头116的作用下，通过分流器11、12上层空间，经垂直管4进入上水平管5;含 有少量油的水通过分流器11、12的下层空间流入T形管的下水平管6。且分流器11、12的 上层空间与下层空间的体积比与来液中油水体积比相近，以达到最佳分离效果。如图4所示，本发明的螺旋管61、62分别包括一立式结构的螺旋管主体611，螺旋 管主体611固定在一支架612上，螺旋管主体611的输入端口安装一输入管阀门613，输出 端口安装一输出管阀门614。螺旋管61、62的总圈数N分别为4 30圈，螺旋管主体611 的上部四圈螺旋管设置有若干圆孔615，圆孔615均勻开设在螺旋管主体611的外侧。螺旋 管主体611的带孔段以下为封闭段。上述实施例中，本发明的沉降分离箱21 24为圆形或方形金属容器，其直径分别 为大于或等于1000mm，高度大于或等于1200mm。在第二个和第四个沉降分离箱22、24内的 中间位置设置有垂直隔板221，垂直隔板221的两侧固定在沉降分离箱22、24的两侧壁上， 把沉降分离箱22、24分隔为两部分。底部均设置有一出水口 222，上部均设置有一出油口 223，并在隔板221两侧的箱体上设置有进、出口管道。隔板221会减少来液对沉降分离的 扰动，水可以在隔板221下部连通流动，油通过出油口 223流入出油管8。综上所述，本发明综合运用膨胀、离心、重力等原理，油水分离效率较高，在不同油 品和油水配比条件下可以达到油中含水率小于的分离效果，既适合陆上油田，也适应海上油田，有很好的工业应用前景
权利要求
一种工业油水分离方法，其包括以下步骤(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分离箱体组成的油水分离系统，并利用油水的离心、重力、膨胀复合原理进行油水分离；(2)将含油率在20～80％之间的油水混合液，输入水平总进液管后，调节第一个分流器入口压力使油水混合液进入第一个分流器中，在流动过程中逐渐分层；(3)经所述步骤(2)分离后的油水混合液经一垂直管进入T形管中进一步分离，含油率较高的混合液在T形管的上水平管内流动，并由设置在上水平管与下水平管之间的垂直管继续进行油水分离，在重力作用下，使含有少量油相液体的混合液下降到下水平管中；(4)在上水平管内的油水混合液经第二个分流器进一步分离，由该分流器水平出口流出的混合液进入第一个沉降分离箱内的螺旋管中，进行离心分离，使分布在螺旋管内外侧的水相液体通过螺旋管管壁上设置的小孔流到第一个沉降分离箱内，进行重力沉降分离，分离后由排水口进入第二个沉降分离箱底部，并由出水口排出；分布在螺旋管内侧的混合液由出口经管道进入第二个沉降分离箱，进行重力沉降分离，分离后的油相液体由第二个沉降分离箱出油管流出；(5)在下水平管内的油水混合液经设置在第三个沉降分离箱内的螺旋管进行离心分离后，再进入第四个沉降分离箱内进行分离，分离后的油相液体由出油口流出，水相液体由出水口排出。
2.如权利要求1所述的一种工业油水分离方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述第 一个分流器入口压力调节至大于等于0. IMPa0
3.如权利要求1所述的一种工业油水分离方法，其特征在于各所述垂直管上分别设 置有一控制阀门，并由一控制系统控制各所述控制阀门的开关。
4.一种实现如权利要求1或2或3所述方法的工业油水分离系统，其特征在于它包 括两个分流器和四个沉降分离箱，第一个所述分流器的进口连接一总进液管，其上出口通 过一垂直管与一上水平管连接，其水平出口与一下水平管连接，所述上水平管与所述下水 平管之间设置有一根以上的垂直管；所述上水平管连接第二个所述分流器，第二个所述分 流器的水平出口连接一设置在第一个所述沉降分离箱内的螺旋管的下部进口，该所述螺旋 管的上部出口与第二个所述沉降分离箱连通，第一个所述沉降分离箱的底部与第二个所述 沉降分离箱连通；第二个所述分流器的上出口连接第二个所述沉降分离箱的上部入口 ；所 述下水平管连接设置在第三个所述沉降分离箱内的螺旋管的下部进口，该所述螺旋管的上 部出口与第四个所述沉降分离箱连通，第三个所述沉降分离箱的底部与第四个所述沉降分 离箱连通；第二个所述沉降分离箱的上部出油口和下部出水口分别通过一平行管与第四个 所述沉降分离箱的上部出油口和下部出水口连通，两所述平行管上分别通过三通管连接一 出油管和一出水管。
5.如权利要求4所述的一种工业油水分离系统，其特征在于两所述分流器分别包括 一三通管形结构的本体，所述本体的左侧管口为进口，石侧为水平出口，上部为上出口 ；所 述本体的水平腔室内设置有一分流隔板；位于所述水平出口一侧、所述分流隔板的上方设 置有一将所述水平出口上部封闭的堵头，所述堵头朝向所述进口的一端纵向截面为抛物线 形；所述本体内腔壁上设置有至少两组与所述分流隔板的两侧边相配合的条形槽。
6.如权利要求4所述的一种工业油水分离系统，其特征在于各所述垂直管、上水平管和下水平管组成T形管组，在各所述垂直管上均设置有一控制阀门，且在第一根所述垂直 管与所述上水平管的连接处设置有一弯管。
7.如权利要求5所述的一种工业油水分离系统，其特征在于各所述垂直管、上水平管 和下水平管组成T形管组，在各所述垂直管上均设置有一控制阀门，且在第一根所述垂直 管与所述上水平管的连接处设置有一弯管。
8.如权利要求4或5或6或7所述的一种工业油水分离系统，其特征在于两所述螺 旋管分别包括一固定在一支架上的立式结构的螺旋管主体，所述螺旋管主体的输入端口安 装一输入管阀门，输出端口安装一输出管阀门；各所述螺旋管的总圈数均为4 30圈，其上 部四圈螺旋管设置有若干均勻开设在所述螺旋管主体外侧的圆孔，所述螺旋管主体的带孔 段以下为封闭段。
9.如权利要求4或5或6或7所述的一种工业油水分离系统，其特征在于四个所述沉 降分离箱为圆形或方形金属容器，其直径分别为大于等于1000mm，高度大于等于1200mm; 在第二个和第四个所述沉降分离箱内的中间位置均设置有垂直隔板，底部均设置有一出水 口，上部均设置有一出油口，并在所述隔板两侧的箱体上设置有进、出口管道。
10.如权利要求8所述的一种工业油水分离系统，其特征在于四个所述沉降分离箱为 圆形或方形金属容器，其直径分别为大于等于1000mm，高度大于等于1200mm ；在第二个和 第四个所述沉降分离箱内的中间位置均设置有垂直隔板，底部均设置有一出水口，上部均 设置有一出油口，并在所述隔板两侧的箱体上设置有进、出口管道。
全文摘要
本发明涉及一种工业油水分离方法及其系统，其包括以下步骤(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分离箱体组成的油水分离系统，并利用油水的离心、重力、膨胀复合原理进行油水分离；(2)将油水混合液输入水平总进液管后，调节第一个分流器入口压力使油水混合液进入第一个分流器中分层；(3)油水混合液经一垂直管进入T形管中进一步分离，使含有少量油相液体的混合液下降到下水平管中；(4)在上水平管内的油水混合液经第二个分流器进入第一个沉降分离箱内的螺旋管中进行离心分离；分布在螺旋管内侧的混合液进入第二个沉降分离箱进行重力沉降分离；(5)在下水平管内的油水混合液经设置在第三个沉降分离箱内的螺旋管进行离心分离后，再进入第四个沉降分离箱内进行分离。
文档编号B01D17/038GK101837200SQ20101020387
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者吴应湘, 姚海元, 安维杰, 张军, 朱海山, 李清平, 王春升, 王涛, 郑之初, 郑晓鹏, 郭军 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心