专利名称：油水旋流分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋流分离器，尤其涉及一种油水旋流分离器。
背景技术：
随着环保意识的增强，我国城市污水和工业废水处理率在不断提高，其中含油污水的处理是大部分废水中不可缺少的环节，特别是油田采出液处理过程中产生的污水处理更是如此。 90年代以来，我国各油田大都进入中、高含水开采期，油井产出液中含水量急剧增加，油田含油污水量也相应增加。随着近海及海上油田开发生产以及环境保护的需要，对油水分离提出了更高的要求。由于海洋采油平台空间的限制，使用其它油水分离设备将不可避免地增加平台建造和经营成本。 目前广泛采用液-液离心分离技术应用于含油污水处理，它具有体积小、重量轻、
占地少等优点。该技术在二十世纪七十年代产生于英国Southampton大学，由M. T. Thew
首先将研制的水力旋流器应用于油_水分离，并在八十年代将旋流技术应用在石油工业的
液_液分离。在以后的二十多年，液_液分离水力旋流器不断得到改进。 液-液水力旋流分离器是依靠流体的旋转产生离心力来达到分离不同物质的目
的。中国发明专利02239957. 7 (
公开日2003年5月21日)中公开了一种旋流油水分离
器，该分离器适合用于油田采出液处理过程中的污水处理，主要由入口段、加速段、分离段
和稳流段四个回转体组成，其出油管设置在入口段端部的中心位置，在入口段还设有两个
切向入口。液体混合物从入口沿切向流进入口段后，产生高速旋转，由于混合物中轻重组分
的密度不同，在离心力的作用下，重组分将向旋流器回转壁面处运动，并在壁面附近浓集，
在旋转过程中，逐渐向底部出口运动，最终排出旋流器。与此同时，轻组分将向旋流器中心
轴处运动，形成油芯，并向入口方向流动，从溢流口排出，这样就实现了轻重组分的分离。较早的中国发明专利00217613. O(
公开日2001年3月14日)中也公开了一种
旋流油水分离器，其基本结构与上述专利相似，只不过加速段、分离段具有多个锥度，因而
分离效果可能会好一些。 对油-水分离用水力旋流器而言，分为脱油型和脱水型两种。通常使用脱油型旋流油水分离器来处理含油污水，即含油量小于油-水混合液2%的场合，来脱去污水中的油。此时采用上述旋流油水分离器处理含油量较低的污水，从出油管排出的油的含水率可能会较高，特别是分离含油量大或粘度较高的污水时，效果相对较差。另外，由于入口处各种含油污水压力不一，或经常有波动，从而得不到稳定的反向流动的油芯，分离出的油不能顺利地从细小的溢油口流出，还可能造成分开的油和水重新混合，这是不希望的。
发明内容
因此，本发明的任务是克服现有技术之不足，提出一种改进的油水旋流分离器，它适用范围广，工作稳定，分离效率高并具有耗能小的特点。
为此，本发明提供一种旋流油水分离器，包括顺次连接的入口段、第一锥体和稳流段；所述入口段设有至少一个切向入口，进液管与切向入口相接；该第一锥体为向下收縮的圆锥体；所述稳流段是呈细长形的圆柱管，其尾部设有出口 ，其特征在于，所述分离器还包括位于所述入口段上方与之相接的第二锥体或收縮体，该第二锥体或收縮体向上收縮，并具有顶部开口。 由于紧靠入口段没有设置小口径的溢流口，而用大口径的第二锥体或收縮体，使得很容易容纳反向流动的油，并沿第二锥体或收縮体内面收縮，使油的流动速度在顶部开口达到最大。这样可将油引出，而不易夹带水。 根据本发明的进一步特征，所述入口段的中部偏上的中心位置还设有搅拌桨。搅拌桨为小叶轮，被装在轴杆上，由电机带动。搅拌桨的转速在20-3000转/分，视油的粘度大小而定。为此可采用转速可调的电机或输出速度可调的变速器。 所述的搅拌桨半径不宜太大，以防流体扰动过大。搅拌浆的转速可以根据待分离介质的性质来设定，例如在待分离介质的粘度较高时，可采用较低的转速，而待分离介质的粘度较低时，可采用较高的转速。在本发明中，搅拌桨主要用于分离含粘度较大的油和含油量大的污水，在一定的速度下粘度较大的油具有非牛顿流体的剪切变稀特性，经该搅拌桨的旋转搅拌加速，油的粘度降低，流动性得到改善，从而易于沿锥面加速上升。
有利的是，在根据本发明的旋流油水分离器中，所述第一锥体具有加速段和油水分离段，并且该加速段和油水分离段具有不同的锥角，优选加速段的锥角大于油水分离段的锥角。这种结构使分离器可具有更好的分离效果。 根据本发明，所述顶部开口下游最好设有用于开关该顶部开口的阀。以更好地将油引出。在该顶部开口上还连接有出油管，以便排出分离出来的油。 此外，所述第一锥体和第二锥体靠近所述入口段处具有不同的锥角，其中第一锥角角度在IO。 30°之间。所述的切向入口为两个，两切向入口在入口段布置成使入口段内的流体呈逆时针旋转。可以理解，设置其它数目的切向入口也是可行的。
本发明的优点是明显的，它工作范围广，效率高且结构简单，同时耗能低，占地面积小。既可以单独使用，也可以并联或串联使用，还能与现有装置联合使用，灵活方便。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中 图1为根据本发明的油水旋流分离器的一个实施例的示意图； 图2为沿图1中的A-A线剖的、放大了的截面图； 图3为图2所示结构的局部放大图； 图4为根据本发明的油水旋流分离器的另一实施例的示意图。
附图标记一览表 1-油水旋流分离器；2_入口段；3_第一锥体；4_第二锥体或收縮体；5_加速段；6-油水分离段；7-稳流段；8-进液管；9-轴杆；10-搅拌桨；11_切向入口 ； 12-出口 ； 13-管口 ；14-顶部开口 ；15-出油管。
具体实施例方式
图l示出了根据本发明的一个实施例，在本说明书中，相同的参考数字表示不同实施例中相同的部件。从图1中看出，总体用数字1表示的油水旋流分离器，包括顺次连接的入口段2、第一锥体3和稳流段7。第一锥体3为向下收縮的圆形锥体。稳流段7呈细长形的圆柱管，其尾部设有出口 12。入口段2为圆柱形直段，其设有至少一个切向入口 11。例如图2和3所示，在本实施例中，切向入口 ll有两个，它们间隔180°布置在同一高度上。当然，可以想到设有其它数目的切向入口，其中各切向入口 ll也可设置在不同的高度。进液管8插接在切向入口 11上，并优选与入口段2内壁基本齐平。在图2中，一根进液管8被省略，以显示切向入口 11。入口在入口段2最好构造成能使流体呈逆时针旋转。
进液管8的内径在管口 13处被縮小，以增加流速。 一般来说，入口直径越小，则进口速度越大，离心力越大，在一定程度上有利于油水两相的分离。由于旋流器内的介质如油水两相介质是在高速旋转所产生的离心力的作用下而进行分离的，高速旋转运动必然带来剪应力的作用，这种剪应力的存在会使油滴等被分离的分散相破碎成更小的液滴，加大了分离的难度。所以水力旋流器的液体入口速度并非越大越好，入口速度应控制在一定的范围内。在本实施例中，进液管8的内径在在管口 13处被减到一半左右，原则上是让油水旋流分离器在常压下工作，尽量避免加压泵工作，以节省能源。 再参见图l，所述分离器还包括位于所述入口段2上方与之相接的第二锥体或收縮体4(下称第二锥体4或锥体4)，该锥体或收縮体4也优选为圆形锥体或收縮体并向上收縮，构成集油段。锥体4可以由不同的锥体段或收縮体段组成，具有顶部开口 14。在顶部开口 14还连接有出油管15。在所述顶部开口 14下游可设有用于开关该顶部开口 14的阀。所述的阀在分离器工作时被定期打开。 如图4所示，在本发明的另一实施例中，第一锥体3优选设计成具有顺次连接的加速段5、油水分离段6。其中加速段5的锥度(例如IO。 -30° )远远大于油水分离段6的锥度，但长度短于后者。由于油水分离段6的锥度相对于加速段5减小，使下行介质的旋流速度增加，这种结构更有利于密度不同的两相例如油水两相的分离。根据需要，加速段5可以由若干不同锥度段组成。 考虑到污水含油量大或要分离的油粘度较大，在入口段2的中部偏上的中心位置还设有搅拌桨10，与第二锥体或收縮体4同轴。搅拌桨10为小叶轮，被装在轴杆9上，由电机通过蜗轮-蜗杆传动装置(未示出)带动。搅拌桨10的转速在20-3000转/分，视油的粘度大小而定。为此可采用转速可调的电机或输出速度可调的变速器。
所述的搅拌桨10半径不宜太大，以防流体扰动过大，且其转动速度可以根据待分离介质的性质进行调整。例如在处理含粘度较大的油的污水时，采用较低的转速，而在处理粘度较小的两相介质时，可采用较高的转速。搅拌桨io主要用于分离含粘度较大的油和含油量大的污水。在一定的速度下粘度较大的油具有非牛顿流体的剪切变稀特性，经该搅拌桨10的旋转搅拌加速，油的粘度降低，流动性得到改善，从而易于沿锥面加速上升。
工作原理 参见图1和图4，混合液体从进液管8切向进入锥体，由于液体带有一定压力及切向进入旋流分离器，受边壁约束，切向运动变为旋转运动，产生涡旋流。当混合液体从入口段流向第一锥体3时，受锥面的作用，旋流作用加强。
在第一锥体3，由于液体高速旋转，产生很大的离心加速度，受离心力作用，密度较小相(油相)向轴中心迁移，并通过大口径的第二锥体或收縮体，使得很容易容纳反向流动的油，并沿内面收縮，流动速度在顶部开口最大。这样可将油引出，而不易夹带水。密度较大相(水相)向边壁运动，通过稳流段7从底部排出旋流器。如果在顶部开口 14下游设有用于开关该顶部开口 14的阀，且该阀在分离器工作时被定期打开。 应该理解，以上描述是示范性而非限制性的。在本发明中，油水旋流分离器并不局限于用来分离油水两相介质，其可以是任意两种密度不同的介质，例如固液两相介质(此时应取消搅拌桨10)。对于阅读了以上描述的本领域技术人员而言，除了所给出的例子之外的许多实施例和应用将是显而易见的。
本产品特点 1)整体结构为基本为双锥体结构，在离心力及双锥体的富集作用下，形成上油下水形式。 2)旋流分离器内部有搅拌浆助力搅拌，加强内部流体旋转运动。 3)本设计为立式结构，当内部液体旋转时由于受重力加速度作用，使油液分离，形
成上油下水形式，便于油水分离。 4)适用范围广不仅可广泛适用于石油、化工、钢铁、造纸、电力以及轻工环保等
行业的污水处理，还可以对具有不同密度的两相如固液、液液等进行分离。 5)结构紧凑，操作简单、能耗低、无噪音，节能环保。
权利要求
一种旋流油水分离器(1)，包括顺次连接的入口段(2)、第一锥体(3)和稳流段(7)；所述入口段(2)设有至少一个切向入口(11)，进液管(8)与切向入口(11)相接；该第一锥体(3)为向下收缩的圆锥体；所述稳流段(7)是呈细长形的圆柱管，其尾部设有出口(12)，其特征在于，所述分离器还包括位于所述入口段(2)上方与之相接的第二锥体或收缩体(4)，该锥体或收缩体(4)向上收缩，并具有顶部开口(14)。
2. 根据权利要求l所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述入口段(2)的中部偏上的中心位置设有搅拌桨(10)。
3. 根据权利要求2所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述搅拌桨(10)的转速在20 3000转/分。
4. 根据权利要求1所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述的切向入口 (11)为两个，通过这些入口进入的流体在入口段(2)呈逆时针旋转。
5. 根据权利要求4所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述的两切向入口 (11)间隔180°布置在同一高度上。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述顶部开口(14)下游设有用于开关该顶部开口 (14)的阀。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的旋流油水分离器(1)，其特征在于，所述第一锥体(3)具有加速段(5)和油水分离段(6)。
8. 根据权利要求7所述的旋流油水分离器，其特征在于，所述的加速段(5)和油水分离段(6)具有不同的锥角。
9. 根据权利要求1所述的旋流油水分离器(l)，其特征在于，所述第一锥体(3)和第二锥体(4)靠近所述入口段(2)处具有不同的锥角。
10. 根据权利要求1至5中任一项所述的旋流油水分离器，其特征在于，所述顶部开口(14)上还连接出油管(15)。
全文摘要
本发明公开了一种旋流油水分离器(1)，包括顺次连接的入口段(2)、第一锥体(3)和稳流段(7)；所述入口段(2)设有至少一个切向入口(11)，进液管(8)与切向入口(11)相接；该第一锥体(3)为圆形锥体并向下收缩；所述稳流段(7)呈细长形的圆柱管，其尾部设有出口(12)，其特征在于，所述分离器还包括位于所述入口段(2)上方与之相接的第二锥体或收缩体(4)，该锥体或收缩体(4)向上收缩，并具有顶部开口(14)。
文档编号B04C5/00GK101745253SQ200810227540
公开日2010年6月23日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者张苓 申请人:北京中天油石油天然气科技有限公司