阅读说明：本技术 一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置 (Multi-stage cluster cyclone separation device for oil-water separation ) 是由 李枫 邢雷 赵立新 张勇 高金明 刘海龙 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置。其特征在于：所述装置包括螺旋流道、油相收集单元和水相收集单元；混合相液体从螺旋流道进入,在离心力的作用下使得不同密度的油相与水相分层,密度较小的油相在螺旋流道内侧,水相在螺旋流道外侧；油相收集单元分布在螺旋流道内侧并与油相分离管法兰连接使得大部分油相均进入油相收集单元内部继续分离；水相收集单元分布在螺旋流道外侧与油相分离管法兰连接使得大部分水相均进入水相收集单元内部继续分离；经溢流管和底流管流出的被分离物进入共同的收集管道,完成油水的各相收集。本种装置可对油水混合相液体进行多级丛式旋流分离,实现油水混合相的快速高效分离。(A multi-stage cluster cyclone separator for oil-water separation. The method is characterized in that: the device comprises a spiral flow channel, an oil phase collecting unit and a water phase collecting unit; the mixed phase liquid enters from the spiral flow channel, under the action of centrifugal force, oil phases with different densities and a water phase are layered, the oil phase with lower density is arranged on the inner side of the spiral flow channel, and the water phase is arranged on the outer side of the spiral flow channel; the oil phase collecting units are distributed on the inner side of the spiral flow channel and are connected with the oil phase separating pipe through flanges, so that most of oil phase enters the oil phase collecting units to be continuously separated; the water phase collecting units are distributed on the outer side of the spiral flow channel and are connected with the oil phase separating pipe through flanges, so that most of water phase enters the water phase collecting units to be continuously separated; the separated materials flowing out through the overflow pipe and the underflow pipe enter a common collecting pipeline to finish the collection of each phase of oil and water. The device can carry out multi-stage cluster cyclone separation on oil-water mixed phase liquid, and realizes the quick and efficient separation of the oil-water mixed phase.)

一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置

技术领域

本发明涉及一种应用于石油化工、环保等领域，对油田采出液及污水进行分离和处理的装置。

背景技术

随着油田的不断开发，油井含水率越来越高，很多油井含水率大于95%，因此如何将开采油中大量水处理到更低的水平成为一个重要的问题，另一方面，污水的处理同样面临着问题，污水中含有大量的类似油相物质，必须将污水处理到一定程度才能进行排放，目前已基本形成了一整套以旋流设备为主要分离部分的技术方案，用于油水分离的旋流分离器表现出很好的分离效果。但是，传统的旋流器仍有较大的提升空间，分离效率可以进一步提升，而且当有较多的液量，传统的旋流器在保障分离效果方面力不从心。有装置通过串联多个旋流器来更好提高旋流分离器的分离效率，但是通过现场实验数据看串联旋流器与单个旋流器分离效果相差并不大。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种可于混合相液体分离的多级丛式旋流分离装置，该装置利用螺旋流道产生的离心力，在螺旋流道的边壁上放置若干个圆周分布的旋流器，通过螺旋流道内外圈的多级丛式旋流分离增强分离效率。

本发明的技术方案是：该种多级丛式旋流分离装置，具有螺旋流道、油相收集单元、水相收集单元。

所述螺旋流道外观为螺旋圆管状，主要结构有进液口、油相分离管、水相分离管、出液口，3个油相分离管等间距分布在螺旋流道内侧，3个水相分离管等间距分布在螺旋流道外侧；

所述油相收集单元主要包括外圈大旋流器、外圈中旋流器、外圈小旋流器，外圈大旋流器、外圈中旋流器、外圈小旋流器结构相同且大小递减，进液口一端安装外圈大旋流器、出液口一端安装外圈小旋流器,主要结构有进液管、变径分离管、溢流管、底流管，通过锁紧螺栓与锁紧螺母将外圈大旋流器、外圈中旋流器、外圈小旋流器与螺旋流道外壁水相分离管连接在一起；

所述水相收集单元主要包括内圈大旋流器、内圈中旋流器、内圈小旋流器，内圈大旋流器、内圈中旋流器、内圈小旋流器结构相同且大小递减，进液口一端安装内圈大旋流器、出液口一端安装内圈小旋流器,主要结构有进液管、变径分离管、溢流管、底流管，通过锁紧螺栓与锁紧螺母将内圈大旋流器、内圈中旋流器、内圈小旋流器与螺旋流道内壁油相分离管连接在一起；

所述油相收集单元通过锁紧螺栓和锁紧螺母与螺旋流道内壁油相分离管连接，所述水相收集单元通过锁紧螺栓和锁紧螺母与螺旋流道外壁水相分离管连接。

本发明具有如下有益效果：

混合相液体从螺旋流道进入，在离心力的作用下使得不同密度的油相与液相出现分层现象，密度较小的油相在螺旋流道内侧，水相在外侧，油相收集单元分布在螺旋流道内侧与油相分离管法兰连接使得大部分油相均进入油相收集单元内部继续分离，水相收集单元分布在螺旋流道外侧与油相分离管法兰连接使得大部分水相均进入水相收集单元内部继续分离，最后分别将所有旋流器分离出的溢流与底流用管道连接起来，完成油水的各相收集。

下面进行详细说明：

首先，该种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置螺旋流道内外圈圆周式均匀分布的旋流器排放方式结构新颖。

其次，该装置利用螺旋流道的离心力，使密度小的油分布在螺旋流道内侧、使密度较大的水在外侧的设计原理。

再次，在螺旋流道的多处边壁位置连接旋流器，可使多级丛式旋流分离高效率运行的方式。

然后，根据螺旋流道内部液体量的减少，内外圈旋流器尺寸也分别按比例依次缩小并达到最佳分离效率。

最后，将各部分的旋流器溢流液、底流液分开来收集完成分离的设计理念独特，该装置不仅应用于油水混合相液体分离，也可应用于其它密度不同的多相混合液，分离过程中提高了油水分离效率。

综上所述，本发明提出的一种多级丛式旋流分离装置，混合相液体从螺旋流道进入，在离心力的作用下使得不同密度的油相与液相出现分层现象，密度较小的油相在螺旋流道内侧，水相在外侧，通过装置设计的两相不同出口排出装置使其实现油水相分离，提高了油水分离效率，增强了油水分离系统的可行性及适用性。

附图说明：

图1为一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置整体外观图

图2为一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置爆炸视图

图3为螺旋流道的外观示意图

图4为外圈大旋流器结构示意图

图5为外圈中旋流器结构示意图

图6为外圈小旋流器结构示意图

图7为内圈大旋流器结构示意图

图8为内圈大旋流器内部剖视图

图9为内圈中旋流器结构示意图

图10为内圈小旋流器结构示意图

图11为内侧旋流器与螺旋流道装配图

图12为外侧旋流器与螺旋流道装配图

图中1-螺旋流道；2-油相收集单元；3-水相收集单元；4-外圈大旋流器；5-外圈中旋流器；6-外圈小旋流器；7-内圈大旋流器；8-内圈中旋流器；9-内圈小旋流器；10-锁紧螺栓；11-锁紧螺母；12-进液口；13-油相分离管；14-水相分离管；15-出液口；16-进液管；17-变径分离管；18-溢流管；19-底流管。

具体实施方式

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一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置整体外观图如图1所示。本装置的爆炸视图如图2所示，具体由螺旋流道1、外圈大旋流器4、外圈中旋流器5、外圈小旋流器6、内圈大旋流器7、内圈中旋流器8、内圈小旋流器9、锁紧螺栓10、锁紧螺母11构成，所有的旋流器与螺旋流道均采用螺栓螺母连接。图3为螺旋流道的外观示意图，由进液口12、3个油相分离管13、3个水相分离管14、出液口15组成。经进液口12进入到螺旋流道的混合相液体，在螺旋流道结构作用下产生离心力，使得轻质的油相大多沿在流道内侧流动、水相主要聚集在外侧流动，若干个油相分离管13呈圆周均匀分布在螺旋流道内侧，使得大量油相经过油相分离管13流入到外部旋流器进行分离；同理，若干个水相分离管14呈圆周均匀分布在螺旋流道外侧，使得大量水相经过油相分离管14流入到外部旋流器进行分离。图4为外圈大旋流器结构示意图，主要由进液管16、变径分离管17、溢流管18、底流管19组成，与螺旋流道进液口相距最近。图5为外圈中旋流器结构示意图，结构相同且尺寸相对外圈大旋流器4略小，螺旋流道3内部液体经水相分离管14、进液管16切向流入变径分离管17后进行旋流分离，使较多油相从溢流管18流出、水相从底流管19流出。图6为外圈小旋流器结构示意图，尺寸相对外圈中旋流器5小，与螺旋流道进液口相距最远。图9为内圈大旋流器结构示意图，与螺旋流道进液口相距最近，且内圈大旋流器7、内圈中旋流器8、内圈小旋流器9尺寸依次递减。图8为内圈大旋流器内部剖视图，图9为内圈中旋流器结构示意图，位于螺旋流道内部中间位置。图10为内圈小旋流器结构示意图，与螺旋流道进液口相距最远。

图11为内侧旋流器与螺旋流道装配图，利用螺旋流道1产生的向心力将混合相液体轻质的油聚集在流道的内侧，使其通过油相分离管13流入到内圈大旋流器7内部，但是依旧有部分液随着螺旋流道继续流下去而没有流入到油相分离管13内部，所以内圈中旋流器8与内圈小旋流器9依次相距一定距离使油相流入到其内部进行旋流分离。图12为外侧旋流器与螺旋流道装配图，螺旋流道1产生的向心力将混合相液体相对含量较多的水聚集在流道的外侧，使其依次经过水相分离管14流入外圈大旋流器4，外圈中旋流器5与外圈小旋流器6进行旋流分离。最后分别将所有旋流器分离出的溢流与底流用管道连接起来，实现油水的分离。

下面，介绍一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置的工作原理：

利用螺旋流道1产生的向心力将混合相液体轻质的油聚集在流道的内侧，使其通过油相分离管11流入到内圈大旋流器5内部，但是依旧有部分液随着螺旋流道继续流下去而没有流入到油相分离管11内部，所以内圈中旋流器6与内圈小旋流器7依次相距一定距离使油相流入到其内部进行旋流分离，如图11所示。螺旋流道1产生的向心力将混合相液体相对含量较多的水聚集在流道的外侧，使其依次经过水相分离管12流入外圈大旋流器2，外圈中旋流器3与外圈小旋流器4进行旋流分离，如图12所示。最后分别将所有旋流器分离出的溢流与底流用管道连接起来，实现油水的分离。

本发明所提出的一种用于油水分离的多级丛式旋流分离装置，通过将螺旋流道内外圈圆周式均匀分布的旋流器排放方式，利用螺旋流道的离心力使密度小的油分布在螺旋流道内侧、使密度较大的水在外侧，使多级丛式旋流分离器连接在螺旋流道的多处边壁位置以此提高分离效率。从而根据螺旋流道内部液体量的减少，内外圈旋流器尺寸也分别按比例依次缩小并达到最佳分离效率。因此，该装置不仅应用于油水混合相液体分离，也可应用于其它密度不同的多相混合液，分离过程中很大程度的提高了油水分离效率，且该装置成本低廉、实用性强、性价比较高、处理工艺简单、安装方便，可实现连续分离，大大提高旋流器的分离效率。