PDF《旋流油水分离器》

旋流油水分离器

一、概述 进入

20 世纪

80 年代以来,油田地面分离技术进入重大技术发展时期.

这类设备主 要以静态旋流油水分离器和动态旋流油水分离器为典型代表,因其体积小、处理时间短, 因而日益引起国际石油工程技术界的广泛关注.一方面各石油生产厂商竞相在工程中采 用该技术,另一方面有关科研部门也在致力于这一技术的开发研究.十多年来的科学研 究及工程实际应用结果表明,旋流分离技术作为一种高效分离技术,由于其突出的优势, 适用场合并不仅仅局限于污水除油处理方面,如同重力分离技术一样,在原油脱气、脱水、除砂、除颗粒以及气体、原油、污水净化和污泥脱水等方面都存在着技术经济上的 可行性和工程应用的广阔前景.旋流油水分离器广泛适用于原油脱水,含油污水处理, 亦可用于化工、机械、炼油、轮船、海洋平台及环保行业的含有污水处理和存在比正差 的液液分离场合,高浓度时可二级串联使用.

二、工作原理 旋流油水分离器是一种应用非常广泛的非均相混合物分离设备.旋流油水分离器 工作的基本原理是将具有一定密度差的液―液、液―固、液―气、气―固等两相或多相 混合物以一定的压力(或初速度)有切向进料口进入旋流油水分离器内部,流体的压力能 转为流体的动能在旋流器内部做高速的旋转运动,流体在运动过程中产生很强的离心力 场,使混合物中密度(或直径)较大的组分(粗相)在离心力的作用下,在旋转运动的同时 向下、向外运动,最终形成外旋流以底流的形式从底流口排出;

而密度(或直径)较小的组 分(轻相)在旋转运动的同时向内、向上运移,最终形成内旋流以溢流的形式经溢流口排 出,从而完成分离任务. 含油污水沿切线方向进入圆筒涡旋段后形成旋流,进入缩径段后由于截面的改变, 使流速增大形成螺旋流态,由于油和水的密度差,水附着于旋流管壁而油滴向中心移动. 流体进入细锥段后,截面不断缩小,流速继续增加,离心力也随着增大,小油滴被挤入 锥管中心聚合形成油心,在净化水沿着旋流管壁呈螺旋线向前流动的同时,低压区的油 芯向后流动并从溢流口排出,而净化水则由集水腔流出,从而完成了油水分离. 旋流油水分离器靠两种不相溶液体的比重差,主要用于去除水中80%以上的非乳化 油.旋流油水分离器的关键部件旋流管由分配口、旋流腔、收缩腔、尾锥、尾管、底流 口、溢流口等部分组成.油水混合液由旋流腔上的分配口进入旋流管,在一定的压差条 件下,形成螺旋流动.经收缩腔、尾锥两级收缩,使流体增速并在旋流管内形成一个稳 定的离心力场.根据斯托克斯(stokes)定律,油水混合液中重相水在强大离心力作用下被 抛向旋流管内壁呈螺旋态从底流口排出,轻相油则向旋流管的中心聚集形成油芯,从溢 流口排出,实现油水分离.该离心场产生离心加速度为2000g,因此油水在几秒内可实现 分离.可以手动操作,也可以自动控制. 除油效果在原来的基础上进一步提高,进水的压力能够尽可能转化成离心力,提高 油水分离效果.含油污水通过水入口进入旋流式油水分离器,分配到容器内的每个旋流 子上,形成旋流,在离心力的作用下,实现油水分离,分离后的水从水口排出,油从油 出口排出. 进出口压差和流量 曲线方程

2 34 .

1 5 .

3 6 .

0 P P Qin ? ? ? ? ?

2 19 .

0 30 .

0 33 .

0 in in Q Q P ? ? ? ? 流量范围 1.5~2.0m

3 /h 对应的压差范围 0.3~0.5Mpa,最佳值为 1.78 m

3 /h,0.38MPa 溢流率与压差比 曲线方程

83 .

12 3 .

12 ? ? C F 压差比的计算说明 本公司提供旋流器的溢流率范围为 1.5~3%. 当溢流率为 3%时,根据公式

83 .

12 3 .

12 ? ? C F ,可以计算出压差比为 1.3 即out in rej in P P P P ? ? ?

3 .

1 , 当每根旋流管的流量为 1.78m

3 /h 时,Pin-Pout=0.38MPa, 那么 Pin-Prej=1.3*0.38=0.49MPa 当旋流器进口压力为 Pin =0.85MPa 时,Prej=0.85-0.49=0.36MPa 当旋流器进口压力为 Pin =0.95MPa 时,Prej=0.95-0.49=0.46MPa 当溢流率为 1.5%时,根据公式

83 .

12 3 .

12 ? ? C F ,可以计算出压差比为 1.072 即out in rej in P P P P ? ? ?

072 .

1 , 当每根旋流管的流量为 1.78m

3 /h 时, Pin-Pout=0.38MPa, 那么 Pin-Prej=1.072*0.38=0.407Pa 当旋流器进口压力为 Pin =0.85MPa 时,Prej=0.85-0.407=0.44MPa 当旋流器进口压力为 Pin =0.95MPa 时,Prej=0.95-0.407=0.56MPa

三、优点 与其他现有净化技术相比,旋流式油水分离器具有以下特点: a、占地面积小. b、重量轻 .不到常规设备重量的 1/5. c、分离效率高.一般达到 85%,最高 95%. d、可靠性高.无运动部件;

维护简便. e、流量调节范围宽. f、安装方向不受限制. g、工艺流程简单.可取消大量的管线和昂贵的沉降装置.

四、技术参数

1、处理介质: 含油污水(油品一般为柴油、汽油、喷气燃料)

2、设计压力: 1.0MPa

3、工作压力: ≤0.6MPa

4、工作温度: 4℃~40℃

5、进水/出水压降: ~0.35MPa

6、进水/排油压降: ~0.45MPa

五、设备的安装、调试、操作 5.1设备的安装 设备在安装的全过程中,应防止赃物、灰尘和其他物体(金属屑、螺栓等)落 入设备. 外部接口与设备接口连接时,应注意设备上的各接口的用途. 5.1.1设备的安装要求 ・设备安装前,应检查各部件、设备及仪表、阀门等有无损坏,检查各密封面情况有 无脏物以便能及时处理. ・基座放置牢固平稳,安装必须牢固可靠. ・法兰紧固前应调整好同心度. ・安装时应做到轻拿轻放避免不必要的损坏及影响美观. ・接线应牢固可靠. ・设备的进水腔与排油腔之间设置反冲洗管线,供油孔阻塞时反冲洗. 5.2.设备的调试 5.2.1.准备 ・检查外部接口与设备接口是否连接正确. ・检查各阀门开启/关闭是否灵活,有无卡阻现象. 5.2.2.调试 a.旋流器在安装完毕(或停止使用很长时间)开始使用时,应先导通橇外各流程进 出口阀门. b.打开排油腔反冲洗阀,慢慢打开进水阀、出水阀、排气阀,关闭其他所有阀门. c.具有一定压力的含油污水进入旋流器,调整进水阀和出水阀的开启度,确保排除 容器和管汇中空气,使容器整个腔内充满水. 不能在出水阀门关闭状态下进水,以防损坏容器内部的旋流管. d.当排气管中有液体溢出时,关闭排气阀,再关闭排油腔反冲洗阀.保证设备在关 闭排油阀的情况下运行3~5分钟,以冲净容器和管道内杂物,防止旋流管溢流口的阻塞. e.打开排油阀、仪表管线上的阀门,设备进入正常运行状态. 5.3.设备的操作 设备的操作为手动控制方式. 5.3.1.开机程序 a.导通橇外各流程进出口阀门. b. 打开排油腔反冲洗阀、打开排气阀、再慢慢打开进水阀、出水阀,关闭其他所有 阀门. c.启动提升泵,具有一定压力的含油污水进入旋流器,调整进水阀和出水阀的开启 度,确保排除容器和管汇中空气,使容器整个腔内充满水. d.当排气管中有液体溢出时,关闭排气阀. e.慢慢打开排油阀,设备进入正常运行状态. 5.3.2.设备停机 a.关闭与设备相连的泵. b.关闭旋流器进水阀、排油阀、出水阀. 5.4.故障诊断与维修、维护 当旋流器使用一定时间后,如发现其出水水质恶化或除油效率降低或设备腔体内部 发出怪声,所致原因及修理办法如下: ・供给旋流器的流量不合适,应对其作相应调整. ・检查设备是否超工作范围运转,是否在正常工作压力、压差下运行,如不是,应 对设备重新调试使其正常. ・打开旋流器腔体,检查旋流腔........