专利名称：油水旋流分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液-液水力旋流分离器，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，特别是油田釆出液 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，对油水二次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。中国实用新型专利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。
较早的中国实用新型专利00217613.0 (
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，本实用新型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，本实用新型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；该第一锥体向下收缩，具有加速段、油水分离段；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缩体，该第二锥体或收缩体向 上收缩，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 收缩体，使得很容易容纳反向流动的油，并沿第二锥体或收缩体内面收缩， 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。
根据本实用新型的进一步特征，所述入口段的中部偏上的中心位置还 设有搅拌桨。所述搅拌桨装在蜗杆上，由蜗轮带动。蜗杆的转速在20-800 转/分，优选在30-600转/分。
所述的搅拌桨半径不宜太大，以防流体扰动过大，且转速也不能太快， 以防剪切速度太大会使油水乳化。在处理含粘度较大的油的污水时，转速 更不能太快，以免油更加变稠。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。
根据本实用新型，所述顶部开口下游最好设有用于开关该顶部开口的 阀。所述阀被定期打开，以更好地将油引出。
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10°~30°之间。所述的切向入口为两个，入口在入口 段布置成使入口段内的流体呈逆时针旋转。
本实用新型的优点是明显的，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实用新型的实施例，其中
图1为油水旋流分离器的示意图2为沿图1中的A-A线剖的、放大了的截面图3为图2所示结构的局部放大图。
标号i兌明
l-油水旋流分离器；2-入口段；3-第一锥体；
4- 第二锥体或收缩体；
5- 加速段；6-油水分离段；7-稳流段；8-进液管； 9-蜗杆；10-搅拌桨；ll-切向入口； 12-出口； 13-管口； 14-顶部开口； 15-出油管。
具体实施方式
如图l所示，总体用数字l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。入口段2为圆柱形直段，其设有至少 一个切向入口 11(请参见图2和3),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，各切向入口 ll也设置在不同的 高度。进液管8插接在切向入口 11上，并优选与入口段2内壁齐平。图2 中的一根进液管8被省略，以显示切向入口 11。入口在入口段2最好造成
流体呈逆时针旋转。
进液管8的内径在管口 13处被缩小，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。由于旋流器内液体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。
第一锥体3向下收缩，具有加速段5、油水分离段6。其中加速段5 的锥度(例如10°-30°)远远大于油水分离段5的锥度，但长度短于后者。 根据需要，加速段5可以有若干不同锥度段组成。稳流段7呈细长形的圆 柱管，其尾部设有出口 12。
再参见图1，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 (下称第二锥体4或锥体4 )，该锥体或收缩体4向上收 缩，构成圓锥或弧形集油段。锥体4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i殳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。
工作原理
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加速段5时，受锥面的作用，旋流作用加强。
在油水分离段6，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 或收缩体，使得很容易容纳反向流动的油，并沿内面收缩，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，则引 油的效果会更佳。
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,与第二锥体或收缩体4同轴。搅拌桨10为 小叶轮，被装在蜗杆9上，由蜗轮(未示出)带动。由于蜗轮-蜗杆的传动 比4艮大，蜗轮可由电机直接带动，使蜗杆的转速在20-800转/分，优选在 30-600转/分。当然，釆用其它传动装置也在本实用新型的精神范围之内。
所述的搅拌桨10半径不宜太大，以防流体扰动过大，且转速也不能 太快，以防剪切速度太大会使油水乳化。在处理含粘度较大的油的污水时， 转速更不能太快，以免油更加变稠。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。
应该理解，以上描述是示范性而非限制性的。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) 适用范围广可广泛适用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等行 业的污水处理，以及轻工环保等行业的污水处理。
5) 结构紧凑，操作简单、能耗低、无噪音，节能环保。
权利要求1. 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)向下收缩，具有加速段(5)、油水分离段(6)；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)。
2. 根据权利要求1所述的旋流油水分离器(1)，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(1),其特征在于，所述搅 拌桨(10)装在蜗杆(9)上，而该蜗杆(9)则由蜗轮带动。
4. 根据权利要求3所述的旋流油水分离器(1),其特征在于，所述蜗 杆(9 )的转速在20 ~ 800转/分。
5. 根据权利要求4所述的旋流油水分离器(1)，其特征在于，所述蜗 杆(9 )的转速在30 ~ 600转/分。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的旋流油水分离器(1 ),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)的岡。
7. 根据权利要求1所述的旋流油水分离器(1 ),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。
8. 根据权利要求1所述的旋流油水分离器，其特征在于，所述的切 向入口 (11)为两个，入口流在入口段(2)呈逆时针旋转。
9.根据权利要求1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)。
专利摘要本实用新型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)向下收缩，具有加速段(5)、油水分离段(6)；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B04C3/00GK201200824SQ200820080610
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者苓 张 申请人:北京中天油石油天然气科技有限公司