专利名称：一种组合式高效油水分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油水分离装置。
一般在油田采出液中，含有一定的水份，尤其是在油田开采的中后期，原油中的含水量将大幅度增加。这样一方面石油开采后要通过管道或车辆，输送含有大量水份的原油到中转站或联合站集中进行油水分离，再将分离后的水份排掉，造成运输资源的浪费；另一方面在采油的过程中，当油井停止喷油后，为了抽油的需要，要不断地向油田地下注清水以保证抽油压力，从而造成注水过程中清水资源和电力资源的浪费。
另外，污水的排放需要符合国家的排放标准，比如海上采油产生的污水，或者油轮上每次换不同的油，清洗油轮产生的污水，都需要向海中排放，被排放的污水必须满足国家环保局有关向海水中排放污水每升水中含油量小于0.1毫克的规定；油田附近有鱼虾养殖的水面，被排放的污水必须符合国家鱼类、水产养殖每升水中含油量小于0.05毫克油的排放标准等。以往采用的原油或含油污水的处理方法，主要是有以下几种稀释法，物理沉降法、过滤法，化学破乳剂法等。这些方法有些没有从根本上消除水污染，(如稀释法)，有些处理时间太长，占地面积大，且达不到较高的排放要求(比如沉降法)，有些还需要增加其它的辅助设备(比如活性碳过滤法)，还有一些运行费用很高(比如化学破乳剂法)，每升水要加30-50毫克破乳剂，全国每年就用近15亿元的破乳剂，同时加破乳剂后又造成二次污染，且破乳效果还与工人的操作水平关系较大。国外有些采用离心式分离方法，动力消耗很大，噪音也很大，还很难达到0.05毫克油/升水的分离效果。
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种占地面积小，基本不需要动力，运行费用低，可以就地对原油或含油污水进行处理并达到较高排放标准的油水分离处理装置。
为了实现上述目的，本实用新型采取以下设计一种组合式高效油水分离装置，它包括第一处理罐，所述处理罐上设置有进液口、油出口和水出口，其特征在于所述处理罐内分为三个过滤区，一级亲油型中空毛细管过滤区、二级亲油型中空毛细管过滤区和亲水型聚合材料过滤区，所述三个过滤区的前面均设置有一块布水板，第一级所述布水板上具有孔径相同，且均匀分布的进液孔，第二级和第三级所述布水板的下部具有与所述第一级所述布水板上相同的所述进液孔，第二级和第三级所述布水板上部的进液孔面积分别大于前一级所述布水板上部的进液孔面积，所述过滤区之间具有油水分离区。
当液体中油的含量较低的时候，可以将所述一级亲油型中空毛细管过滤区设置在所述第一级布水板的后面，所述亲水型聚合材料过滤区设置在所述第三级布水板的后面。
当液体中油的含量较高的时候，可以将所述一级亲油型中空毛细管过滤区设置在所述第三级布水板的后面，所述亲水型聚合材料过滤区设置在所述第一级布水板的后面。
增加布水板上进液孔面积的方法有两种，一种是第二级和第三级所述布水板上部的进液孔直径分别大于前一级所述布水板上部的进液孔直径。另一种是第二级和第三级所述布水板上部的进液孔数量分别大于前一级所述布水板上部的进液孔数量。
所述亲水型聚合材料过滤区的亲水型聚合材料可以制作为卷式结构，也可以制作为板式结构。
为了达到更高的排放水的要求，可以在所述第一处理罐的水出口上连接一段输液管，并将所述输液管连通第二处理罐的进液口，所述第二处理罐内的过滤材料为复合型聚合材料，所述复合型聚合材料内外分别具有一层较薄的亲油型聚合材料，中间是较厚的亲水型聚合材料，所述复合型聚合材料的排列方向与所述第一处理罐内的过滤材料排列方向相反，所述水出口设置在所述第二处理罐的底部。
所述第二处理罐内的所述复合型聚合材料可以制作为卷式结构，也可以制作为板式结构。
本实用新型由于采取以上设计，其具有以下优点1、本实用新型采用两个体积不大的处理罐，可以在油田就地安装，对原油或含油污水进行处理，不必长距离管道输送或汽车运输含水70-90％的油水混合物，而是管道输送或汽车运输纯原油，可节省了大量的运输经费。同时由于就地处理，过滤后的净水可以直接回注或就地外排，因此，不必再专门向地下注清水，不但节约了清水资源和采集清水所花费的电力资源，而且较好地保护了地壳结构。2、本实用新型由于采用经过亲油或亲水性能处理的过滤材料，因此在整个处理过程中，不用破乳剂，却达到了破乳剂的效果，不但节省了大量处理费用，而且不会造成二次污染。3、本实用新型由于采用了具有化学破乳剂性能的亲水亲油性材料，所以可以对油水混合物高效分离，对含油污水做深度处理，可以说基本上不使用动力，或使用很少的一点动力就可以使液体进入处理罐(约0.2MPa)，因此运行费用很低，而且不产生噪音。本实用新型结构简单，安装使用非常方便，它可以广泛用于石油、化工等行业的油水分离和含油污水深度处理中。
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细的描述。
图1是本实用新型结构示意图图2是一级亲油型中空毛细管区局部放大示意图图3是亲水型卷式聚合材料区横截面结构示意图图4是第二处理罐结构示意图如
图1所示，本实用新型的第一处理罐1内，设置有三个过滤区，一个一级亲油型中空毛细管过滤区10，一个二级亲油型中空毛细管过滤区20和一个亲水型聚合材料过滤区30。在三个过滤区10、20、30的前面分别设置一级布水板40、50、60。第一级布水板40上具有孔径相同且均匀分布的进液孔41(如
图1、图2所示)，它可以使液体均匀地进入过滤区10。进入处理罐的液体往往是处于水包油，或油包水，甚至水包油包水和油包水包油的乳化状态，如果是以水包油为主的状态，在第一级布水板40的后面就设置经过亲油处理的中空毛细管11，形成亲油型中空毛细管过滤区10。中空毛细管11呈横向排列，其两端设置固定架板。处于这一过滤区10的液体中的水包油珠，在亲油型中空毛细管11的作用下，油水内界面的亲水亲油平衡被破坏，内相油冲破界面(乳化剂层)-即破乳后-聚集在一起形成大油珠，并随液体流出一级亲油型中空毛细管过滤区10，在第一和第二个过滤区10、20之间的油水分离区2内，油往上浮，水往下沉。
如
图1所示，由于油的粘度较大，第二级布水板50上部的进液孔的面积需要加大，以加快油的流动速度，防止堵塞。加大进液孔面积的方法有两种，一种是加大每个进液孔的直径，另一种是增加进液孔的数量，其具体的结构设计要根据油的物理化学性质不同进行调整。进入二级亲油型中空毛细管过滤区20的液体，将在直径更加细，亲油性更好的亲油型中空毛细管21中过滤，使更为细小的油珠破乳后聚集为大油珠进入第二和第三个过滤区之间的油水分离区3。
油水分离区3比上一油水分离区2具有更多的油漂浮在水面上，因此第三级布水板60上部的进液孔所占的面积更大，这不单表现在进液孔直径或数量的变化，还表现在进液孔面积变化的部位更往下。第三个过滤区是亲水型聚合材料过滤区30，在这一过滤区30中使用的聚合材料31是无纺布或类似无纺布类的纤维材料，将聚合材料31做成卷式(如图3所示)，以加大过滤面积，在聚合材料31的两端设置固定板架32、33，并在板架32上对准聚合材料31圆柱外表面之间的间隙设置进液孔321，在板架33上对准聚合材料31圆柱内表面空心处设置出液孔331。同时对材料进行亲水性处理，使液体从聚合材料31的外表面进入，从聚合材料31的内表面流出。经过亲水处理的聚合材料31使水滞留，油更快地通过。聚集在三级过滤区之后油水分离区4内的液体，已经可以达到每升水中含油量少于0.1毫克的排放标准。在第一处理罐1的右端开进液口5，在处理罐1的左端上部开油出口6，下部开水出口7。
上述实施例中，如果液体中油含量较高，如成品油，成品油油包水现象较多，就将上述实施例中用于第三级过滤的亲水型聚合材料31，放在第一级过滤，而将第一级的亲油型中空毛细管11放在第三级过滤，这样在第一级可以吸水增加破乳效果，使油很快通过。但这要求进液杂质少，否则纤维很快被堵塞，不能正常运行。
上述实施例中，卷式的亲水型聚合材料31，也可以采用板式结构，将聚合材料31水平方向排列，这种结构制作比较简单，往往在实验阶段采用。
上述实施例中，如果水的排放标准较高，比如要求达到每升水中含油量少于0.05毫克，就需要在第一处理罐1的水出口7连接一段输液管8，并再设置一个第二处理罐70。在处理罐70内设置卷式复合型聚合材料71(如
图1、图4所示)，聚合材料71的两端设置压板72、73，将聚合材料71纵向排列并压紧。这种复合型聚合材料71包括三层，外面一层是很薄的亲油型材料711，其既具吸油作用又不容易被污染，尽管小油珠很少，却非常容易被捕捉到；中间是一层亲水型材料712，可以让小油珠很快破乳通过；最后一层又是亲油型材料713，吸住小油珠，使其聚集成大油珠，逐渐浮向上层。在处理罐70的侧面设置进水口74，在处理罐70的底面设置终端出水口75。液体进入处理罐70后通过圆柱形聚合材料71外表面，经过过滤进入圆柱形聚合材料71中心，形成一个油水分离区76，油往上走，水往下沉，并经过设置在压板73上的出水口77流向终端出水口75。由于进入本处理罐70的液体中含油量非常低，因此可以不设置出油口，非常少量的油会漂浮在上方，过很长时间清理一次就可以了。清理时可以采用反冲或加大进水压力冲洗等。经过前后两个处理罐1、70，四个过滤区的处理后，水中油的含量可以非常方便地达到每升水含油量低于0.05毫克的排放标准。
权利要求1.一种组合式高效油水分离装置，它包括第一处理罐，所述处理罐上设置有进液口、油出口和水出口，其特征在于所述处理罐内分为三个过滤区，一级亲油型中空毛细管过滤区、二级亲油型中空毛细管过滤区和亲水型聚合材料过滤区，所述三个过滤区的前面均设置有一块布水板，第一级所述布水板上具有孔径相同，且均匀分布的进液孔，第二级和第三级所述布水板的下部具有与所述第一级所述布水板上相同的所述进液孔，第二级和第三级所述布水板上部的进液孔面积分别大于前一级所述布水板上部的进液孔面积，所述过滤区之间具有油水分离区。
2.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述一级亲油型中空毛细管过滤区设置在所述第一级布水板的后面，所述亲水型聚合材料过滤区设置在所述第三级布水板的后面。
3.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述一级亲油型中空毛细管过滤区设置在所述第三级布水板的后面，所述亲水型聚合材料过滤区设置在所述第一级布水板的后面。
4.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述第二级和第三级所述布水板上部的进液孔直径分别大于前一级所述布水板上部的进液孔直径。
5.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述第二级和第三级所述布水板上部的进液孔数量分别大于前一级所述布水板上部的进液孔数量。
6.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述亲水型聚合材料过滤区的亲水型聚合材料为卷式结构。
7.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于所述亲水型聚合材料过滤区的亲水型聚合材料为板式结构。
8.如权利要求1所述的油水分离处理装置其特征在于在所述第一处理罐的水出口上连接一段输液管，并将所述输液管连通第二处理罐的进液口，所述第二处理罐内的过滤材料为复合型聚合材料，所述复合型聚合材料内外分别具有一层较薄的亲油型聚合材料，中间是较厚的亲水型聚合材料，所述复合型聚合材料的排列方向与所述第一处理罐内的过滤材料排列方向相反，所述水出口设置在所述第二处理罐的底部。
9.如权利要求8所述的油水分离处理装置其特征在于所述第二处理罐内的所述复合型聚合材料为卷式结构。
10.如权利要求8所述的油水分离处理装置其特征在于所述第二处理罐内的所述复合型聚合材料为板式结构。
专利摘要本实用新型涉及一种组合式高效油水分离装置，它包括第一处理罐，所述处理罐上设置有进液口、油出口和水出口，其特征在于所述处理罐包括由一级亲油型中空毛细管过滤区、二级亲油型中空毛细管过滤区和由亲水型聚合材料组成的亲水型聚合材料过滤区，所述过滤区的前面设置有布水板第一级所述布水板上进液孔径相同，第二级和第三级所述布水板上部的进液孔面积分别大于前一级所述布水板上部的进液孔面积。本实用新型结构简单，可以广泛用于油水分离和含油污水处理中。
文档编号B01D17/022GK2261874SQ96222669
公开日1997年9月10日 申请日期1996年9月5日 优先权日1996年9月5日
发明者郭毅力, 顾国兴, 钱静 申请人:中国计量科学研究院