专利名称：油水分离装置及油水分离方法
技术领域：
本发明涉及液体分离技术领域，提供油水分离装置及油水分离方法，特别涉及一 种用于处理油田采出液的油水分离器。
背景技术：
现有油水分离技术主要有沉降法、离心分离法、聚结法、气浮法、絮凝法等，在此指 导下设计出的工业中常用的油水分离设备有斜板除油器、旋流除油器、粗粒化除油器、气浮 除油器等。这些装置各有优缺点，总体说来除油效果不理想，存在停留时间过长、不能深度 去除小粒径油滴(如乳化油、溶解油)、填料易堵塞、产生污泥造成二次污染等问题。设备研 发人员多从油水分离环节入手，如开发新填料新药剂或者设计新的分离构件以及把多种分 离设备组合应用等，而往往忽略了流体均勻分布的环节，即被分离的液体需要在分离设备 进出口以及设备内部分布均勻，尽量减少短路现象的发生，流速较小达到层流状态，从而保 证设备内部空间充分利用，提高分离效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有油水分离设备的上述缺点，提供一种液体分布均勻、 填料不易堵塞、深度脱除小粒径油滴、分离速度快分离效率高的油水分离设备及方法，同时 具有旋流、聚结、气浮的分离效果。本发明是通过以下技术方案实现的本发明的一种油水分离装置，包括一个U形旋流器和一个卧式聚结油水分离器， 旋流器U形底流管的液体出口与卧式聚结油水分离器的入口连通；卧式聚结油水分离器内 部依顺序设置有入口布液器、整流筛板、不锈钢板波纹填料聚结区、聚丙烯丝网波纹填料聚 结区和出口集液器，其中不锈钢板波纹填料聚结区和聚丙烯丝网波纹填料聚结区两侧分别 用限位栅板固定；卧式聚结油水分离器顶部的中部位置和末端位置分别设置有集油室I和 集油室II以及与两个集油室连通的排油管，两个集油室顶端分别设置有两个排空管 ’聚丙 烯丝网波纹填料聚结区底部设置有气体发生器；卧式聚结油水分离器末端设置有与出口集 液器连通的排水管；入口布液器与整流筛板之间的距离、整流筛板与不锈钢板波纹填料聚 结区之间的距离均要适量小，约为卧式筒体长度的六十分之一至三十分之一；两个填料聚 结区中间即在集油室I下方设置有缓冲区；聚丙烯丝网波纹填料聚结区右侧即在集油室II 下方设置有油水分离区，出口集液器即安装在油水分离区内。旋流器底流管设置成U形；U形底流管内向上弯曲处设置有滤网，底端正对滤网的 下方设置有集泥斗和排泥口。入口布液器设置有两根垂直连通的主接管，其中主接管I作为旋流器底流管液体 出口与卧式聚结油水分离器入口的连通管，主接管I与主接管II的顶部垂直连通；主接管 II上均勻设置有若干根侧接管，侧接管均与主接管II垂直连通；侧接管和主接管II右侧 面即面向聚结填料的一面设置有若干小孔，孔径从上向下逐渐减小排列。
整流筛板设置有大量小孔，孔径从上至下逐渐减小排列。出口集液器与入口布液器结构相同，只是将上半部分去掉，使其安装高度低于筒 体顶端，在其上方留出一段空间用来聚集分离出的油。去掉部分高度即集液器上方空间的 高度应根据待处理混合液中油和水的体积含量确定，混合液中油水的体积比约为集液器上 方空间的高度与集液器的高度之比。出口集液器设置有两根垂直连通的主接管，其中主接 管I直接作为卧式聚结油水分离器的排水管，主接管I与主接管II的顶部垂直连通；主接 管II上设置有若干根侧接管，侧接管均与主接管II垂直连通；侧接管和主接管II左侧面 即面向聚结填料的一面设置有若干小孔，孔径从上向下逐渐减小排列。本发明的油水分离装置的分离方法，其特征是待处理的油水混合液从旋流器1 顶部的切向入口 3进入旋流器，液体在旋流器内作高速旋流运动，浮油和大部分分散油等 轻相物质旋流向上运动，从溢流口 4排出；含油污水及固体杂质沿器壁向下运动至旋流器 的U形底流管，液体经过滤网5过滤后进入卧式聚结油水分离器，固体泥沙则沉降在集泥斗 6内，定期打开集泥斗底部的排泥口 7将其排放；液体通过入口导管23进入卧式聚结油水 分离器内的入口布液器8，流经整流筛板9，然后进入不锈钢板波纹填料聚结区10，油滴在 波纹板表面聚结变大，分散油和乳化油得到很好的分离；在缓冲区12内，分离出的油从卧 式筒体顶部的集油室I 13和排油管21排出；水相液体则继续流入聚丙烯丝网波纹填料聚 结区16，残留的细小油滴经过迂回曲折的丝网填料进一步聚结变大，同时与筒体底部气体 发生器15内产生的微小气泡结合快速上浮至筒体上部形成气浮聚结的效果，这样混合液 中的浮油、分散油、乳化油等绝大部分油就被分离出来；液体进入卧式聚结油水分离器末端 的油水分离区17，油从筒体顶部的集油室1118和排油管21排出，水则通过出口集液器20 的收集稳定地流向排水口 22排出。采用本发明的油水分离装置进行油水分离，效果和优点是旋流器的U形底流管 及其内设的滤网可以将液体中所含的少量固体泥沙过滤掉，从而避免堵塞卧式聚结油水分 离器内的聚结填料；滤网设置在U形管内向上弯曲处，可有效避免固体泥沙对滤网的堵塞； 同时，旋流器对油水混合液进行初步分离，液体中的浮油和大部分分散油等被提前分离出 去，可减轻卧式聚结油水分离器的处理负荷；卧式聚结油水分离器内入口布液器和出口集 液器的设置可以保证液体充满整个卧式筒体，减少其由于重力作用而沉积在卧式筒体下方 所造成的短路现象，达到均勻布液的效果；孔径从上至下减小排列的整流筛板进一步确保 来流液体分布均勻减少短路并且使得液体流速降低达到层流状态；限位栅板起到了既固定 填料同时又使液体稳定流动的作用；不锈钢板波纹填料提供了油滴聚结分离的场所，油滴 在波纹板表面聚结变大，分散油和乳化油得到很好的分离；带有气浮装置的聚丙烯丝网波 纹填料可将残留的细小油滴进一步聚结分离；以上组合同时具有旋流、聚结、气浮的效果， 可以实现油水的深度分离。
图1为油水分离装置的整体结构示意图；图2a为入口布液器的结构示意图；图2b为入口布液器的A-A结构示意图；图3a为出口集液器的结构示意4
图3b为出口集液器的B-B结构示意图；图4为整流筛板的结构示意图；图5为限流栅板的结构示意图；图中，I-U形旋流器，2-卧式聚结油水分离器，3-U形旋流器入口，4-U形旋流器溢 流口，5-滤网，6-集泥斗，7-排泥口，8-入口布液器，，9-整流筛板，10-不锈钢板波纹填料 聚结区，11-限位栅板，12-缓冲区，13-集油室I，14-排空管I，15-气体发生器，16-聚丙 烯丝网填料聚结区，17-油水分离区，18-集油室II，19-排空管II，20-出口集液器，21-排 油管及排油口，22-排水管及排水口，23-入口布液器主接管I，24-入口布液器主接管II， 25-入口布液器侧接管，26-入口布液器小孔，27-出口集液器主接管I，28-出口集液器主接 管II，29-出口集液器侧接管，30-出口集液器小孔，31-整流筛板小孔。
具体实施例方式下面根据附图对本发明作进一步的详细说明油水分离装置包括一个底流管设置成U形的旋流器1和一个具有液体均勻分布功 能的卧式聚结油水分离器2，见附图1。其中，旋流器1作为预分离区，卧式聚结油水分离 器2作为主分离区，旋流器U形底流管的液体出口与卧式聚结油水分离器的入口连通。卧 式聚结油水分离器内部依顺序设置有入口布液器8、整流筛板9、不锈钢板波纹填料聚结区 10、聚丙烯丝网波纹填料聚结区16和出口集液器20，其中不锈钢板波纹填料聚结区10和 聚丙烯丝网波纹填料聚结区16两侧分别用限位栅板11固定；卧式聚结油水分离器顶部的 中部位置和末端位置分别设置有集油室I 13和集油室1118以及与两个集油室连通的排油 管21，两个集油室顶端分别设置有排空管I 14和排空管II 19 ；聚丙烯丝网波纹填料聚结 区底部设置有气体发生器15 ；卧式聚结油水分离器末端设置有与出口集液器20连通的排 水管22 ；入口布液器8与整流筛板9之间的距离、整流筛板9与不锈钢板波纹填料聚结区 10之间的距离均要适量小，约为卧式筒体长度的六十分之一至三十分之一；两个填料聚结 区10、16中间即在集油室I 13下方设置有缓冲区12 ；聚丙烯丝网波纹填料聚结区16右侧 即在集油室1118下方设置有油水分离区17，出口集液器20即安装在油水分离区17内。旋流器1的底流管设置成U形，与卧式聚结油水分离器2内入口布液器8的主接 管I 23连通作为卧式聚结油水分离器的进液管，见附图1。U形管内向上弯曲处设置有滤 网5，经旋流器初步分离的液体通过滤网流入卧式聚结油水分离器内，这样液体中所含有的 少量固体杂质被过滤掉，从而避免堵塞卧式聚结油水分离器内的聚结填料。U形管内底端正 对滤网的下方设置有集泥斗6和排泥口 7，用于排除泥沙等固体。排泥口不进行连续操作， 只需定期将泥沙排放即可。U形管的设置可以保证滤网不易被泥沙堵塞。旋流器的预分离 作用可减小卧式聚结分离器的处理负荷。入口布液器8的结构设计见附图2。布液器上设置有两根垂直连通的主接管，其中 主接管I 23直接与旋流器底流管液体出口连通作为卧式聚结油水分离器的进液管，主接 管I与主接管II 24的顶部垂直连通；主接管II 24上均勻设置有若干根侧接管25，侧接 管均与主接管II垂直连通，侧接管25以及与侧接管连通的主接管II 24右侧面即面向聚 结填料的一面均勻设置有若干小孔26，孔径从上至下逐渐减小排列。主接管I 23装在主接 管II 24的顶部，且所开孔的孔径有一定的分布，从上至下逐渐减小，这样可以保证液体充满整个布液器而减少其由于重力作用沉积在卧式筒体下部所造成的短路现象，达到均勻布 液的效果。整流筛板9的结构设计见附图4。其上开有大量小孔31，孔径从上至下逐渐减小 排列，进一步确保来流液体分布均勻减少短路并且使得液体流速降低达到层流状态。入口 布液器8与整流筛板9之间的距离、整流筛板9与不锈钢板波纹填料聚结区10之间的距离 均要适量小，约为卧式筒体长度的六十分之一至三十分之一，以减少液体在卧式筒体下方 的沉积而造成短路现象的发生，保证液体充满整个卧式聚结油水分离器内的空间，进行有 效的分离。限位栅板11起到了既固定填料同时又使液体稳定流动的作用，其结构见附图5。填料聚结区包括不锈钢板波纹填料聚结区10和聚丙烯丝网波纹填料聚结区16。 油水混合液经过不锈钢板波纹填料聚结区10聚结分离后进入缓冲区12，分离出的油从缓 冲区顶部的集油室I 13和排油管21排出，水相液体则继续进入聚丙烯丝网波纹填料聚结 区16，残留的细小油滴可利用丝网迂回曲折的结构进一步聚结变大。同时，在该聚结区底 部装有气体发生器15，产生大量微小气泡，起到气浮的效果，加快了分离速度增强了分离效^ ο卧式聚结油水分离器末端的油水分离区17内装有出口集液器20，其结构设计见 附图3。出口集液器20与入口布液器8结构相同，只是将上半部分去掉，使其安装高度低于 筒体顶端，在其上方留出一段空间用来聚集分离出的油。去掉部分的高度即集液器上方空 间的高度应根据待处理混合液中油和水的体积含量确定，混合液中油水的体积比约为集液 器上方空间的高度与集液器的高度之比。出口集液器设置有两根垂直连通的主接管，其中 主接管I 27直接作为卧式聚结油水分离器的排水管，主接管I 27与主接管II 28的顶部 垂直连通；主接管II 28上均勻设置有若干根侧接管29，侧接管均与主接管II垂直连通； 侧接管29和主接管II 28左侧面即面向聚结填料的一面设置有若干小孔30，孔径从上至下 逐渐减小排列。出口集液器的安装对整个卧式聚结油水分离器内的液体均勻分布起到了很 重要的作用，可以有效减少液体短路现象，保证液体分布均勻稳定。待处理的油水混合液从U形旋流器1顶部的切向入口 3进入旋流器，液体在旋流 器内作高速旋流运动。由于密度差，液体中的浮油和大部分分散油等轻相物质旋流向上运 动，从溢流口 4排出。含油污水及固体杂质在惯性离心力的作用下沿器壁向下运动至旋流 器的U形底流管，被初步分离的液体经过滤网5过滤后进入卧式聚结油水分离器；固体泥沙 则沉降在集泥斗6内，定期打开集泥斗底部的排泥口 7将其排放，这样就可以保证液体中含 有的少量泥沙被提前分离而不会堵塞卧式聚结油水分离器内的聚结填料。液体通过入口导 管23进入卧式聚结油水分离器内的入口布液器8，在入口布液器的作用下均勻分布，流经 整流筛板9后，流速减小均勻稳定，然后进入不锈钢板波纹填料聚结区10，油滴在波纹板表 面聚结变大，分散油和乳化油得到很好的分离。在缓冲区12内，分离出的油从卧式筒体顶 部的集油室I 13和排油管21排出。水相液体则继续流入聚丙烯丝网波纹填料聚结区16， 残留的细小油滴经过迂回曲折的丝网填料进一步聚结变大，同时与筒体底部气体发生器15 内产生的微小气泡结合快速上浮至筒体上部形成气浮聚结的效果，这样混合液中的浮油、 分散油、乳化油等绝大部分油就被分离出来。液体进入卧式聚结油水分离器末端的油水分 离区17，油从分离区顶部的集油室1118和排油管21排出，水则通过出口集液器20的收集稳定地流向排水口 22排出。
权利要求
一种油水分离装置，包括一个U形旋流器和一个卧式聚结油水分离器，其特征是，旋流器U形底流管的液体出口与卧式聚结油水分离器的入口连通；卧式聚结油水分离器内部依顺序设置有入口布液器、整流筛板、不锈钢板波纹填料聚结区、聚丙烯丝网波纹填料聚结区和出口集液器，其中不锈钢板波纹填料聚结区和聚丙烯丝网波纹填料聚结区两侧分别用限位栅板固定；卧式聚结油水分离器顶部设置有集油室和与集油室连通的排油管，集油室顶端设置有排空管；聚丙烯丝网波纹填料聚结区底部设置有气体发生器；卧式聚结油水分离器末端设置有与出口集液器连通的排水管；入口布液器与整流筛板之间的距离、整流筛板与不锈钢板波纹填料聚结区之间的距离为卧式筒体长度的六十分之一至三十分之一。
2.根据权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于旋流器的底流管设置成U形；U形 底流管内向上弯曲处设置有滤网，底端正对滤网的下方设置有集泥斗和排泥口。
3.根据权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于入口布液器设置有两根垂直连 通的主接管；其中主接管I作为旋流器底流管液体出口与卧式聚结油水分离器入口的连通 管，主接管I与主接管II的顶部垂直连通；主接管II上均勻设置有若干根侧接管，侧接管 均与主接管II垂直连通；侧接管和主接管II的右侧面即面向聚结填料的一面设置有若干 小孔，孔径从上向下逐渐减小排列。
4.根据权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于整流筛板设置有大量小孔，孔径 从上向下逐渐减小排列。
5.根据权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于卧式聚结油水分离器内末端设 置有出口集液器；出口集液器与入口布液器结构相同，只是将上半部分去掉，使其安装高度 低于卧式筒体顶端，在其上方留出一段空间用来聚集分离出的油；去掉部分的高度即集液 器上方空间的高度应根据待处理混合液中油和水的体积含量确定，混合液中油水的体积比 约为集液器上方空间的高度与集液器的高度之比；出口集液器设置有两根垂直连通的主接 管，其中主接管I直接作为卧式聚结油水分离器的排水管，主接管I与主接管II的顶部垂 直连通；主接管II上设置有若干根侧接管，侧接管均与主接管II垂直连通；侧接管和主接 管II的左侧面即面向聚结填料的一面均勻设置有若干小孔，孔径从上向下逐渐减小排列。
6.油水分离装置的分离方法，其特征是待处理的油水混合液从旋流器1顶部的切向入 口 3进入旋流器，液体在旋流器内作高速旋流运动，浮油和大部分分散油等轻相物质旋流 向上运动，从溢流口 4排出；含油污水及固体杂质沿器壁向下运动至旋流器的U形底流管， 液体经过滤网5过滤后进入卧式聚结油水分离器，固体泥沙则沉降在集泥斗6内，定期打开 集泥斗6底部的排泥口 7将其排放；液体通过入口导管23进入卧式聚结油水分离器内的入 口布液器8，流经整流筛板9，然后进入不锈钢板波纹填料聚结区10，油滴在波纹板表面聚 结变大；在缓冲区12内，分离出的油从卧式筒体顶部的集油室13和排油管21排出；水相 液体则继续流入聚丙烯丝网波纹填料聚结区16，残留的细小油滴经过迂回曲折的丝网填料 进一步聚结变大，同时与筒体底部气体发生器15内产生的微小气泡结合快速上浮至筒体 上部形成气浮聚结的效果；液体进入卧式聚结油水分离器末端的油水分离区17，油从分离 区顶部的集油室18和排油管21排出，水则通过出口集液器20的收集稳定地流向排水口 22 排出。
全文摘要
本发明公开了一种油水分离装置及油水分离方法，包括一个底流管设置成U形的旋流器和一个具有液体均匀分布功能的卧式聚结油水分离器。卧式聚结油水分离器内部顺序设置有入口布液器、整流筛板、用限位栅板固定的不锈钢板波纹填料和聚丙烯丝网波纹填料、出口集液器等。其中，旋流器的U形底流管及其内设的滤网可将液体中所含的少量固体杂质过滤掉从而避免堵塞聚结填料，入口布液器和出口集液器保证液体分布均匀，整流筛板使得液体流速减小呈层流流动，不锈钢板波纹填料提供了油滴聚结分离的场所，带有气浮装置的聚丙烯丝网波纹填料可进一步将残留的细小油滴聚结分离。以上组合同时具有旋流、聚结、气浮的效果，可以实现油水的深度分离。
文档编号B01D17/02GK101972559SQ20101051355
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者刘春江, 段长春, 袁希钢 申请人:天津大学