一種含油廢水旋流分離器的設(shè)計(jì)孫山【摘要】含油廢水的處理是石油石化行業(yè)研究的重要課題，隨著環(huán)境保護(hù)力度的加大傳統(tǒng)含油廢水的處理方法已經(jīng)不能滿足需求，迫切需求高效、緊湊的含油廢水處理設(shè)備.旋流氣浮分離器結(jié)合了旋流分離技術(shù)、氣浮分離技術(shù)，機(jī)構(gòu)緊湊、重量輕，無需內(nèi)部動(dòng)力系統(tǒng)，并且具有很高的分離效率，滿足含油廢水的分離要求.結(jié)合含油廢水的處理要求，設(shè)計(jì)出一種旋流氣浮分離器.【期刊名稱】《現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備》【年(卷)，期】2018(000)004【總頁數(shù)】2頁(P79,83)【關(guān)鍵詞】旋流氣浮分離器;含油廢水;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【作者】孫山【作者單位】阜陽市興華機(jī)械裝備有限公司，阜陽236000【正文語種】中文隨著油田開采年限的增加，油井采出液中含水量百分比不斷提高，同時(shí)油田含油廢水的處理效率低，出油含水率高，直接排放不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境的污染。世界各國對于環(huán)境保護(hù)的力度不斷加強(qiáng)，油田含油廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)日益升高，給含油廢水的處理提出了新的挑戰(zhàn)。本文旨在探究一種高效化、一體化的含油廢水處理設(shè)備，在對含油廢水處理技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，揭示油、氣、水的分離機(jī)理，結(jié)合旋轉(zhuǎn)離心分離技術(shù)和氣浮分離技術(shù)，設(shè)計(jì)一種組合式的旋流氣浮分離器，為油田開發(fā)和環(huán)境保護(hù)提供一定的技術(shù)借鑒。1油水分離技術(shù)簡析能夠?qū)崿F(xiàn)含油廢水分離的技術(shù)主要有：重力沉降、混凝除油、粗粒化技術(shù)、過濾、吸附、膜分離等。重力沉降分離技術(shù)利用油的密度和水的密度差異，基于重力的分離設(shè)備可以分為重力沉降和波紋板隔油兩類；混凝除油將化學(xué)藥品投入含油廢水中，破壞膠體顆粒的穩(wěn)定性，使廢水中難以沉淀的膠體顆粒聚集，形成大顆粒后沉淀下來；粗?；夹g(shù)利用親水親油聚結(jié)材料使水中油類物質(zhì)的濃度達(dá)到很低值，從而促進(jìn)油水分離；過濾技術(shù)是含油廢水處理常用的方法，成本低，常采用的有砂濾、核桃殼過濾和混合介質(zhì)過濾；吸附或膜分離利用親油性材料對廢水中的小分子油進(jìn)行物理吸附或過濾，實(shí)現(xiàn)油水的分離。2氣浮理論的油液分離原理氣浮的效率主要受到氣泡和油滴的接觸效果、附著和包裹作用、低湍流和剪切力、流體狀態(tài)、撇油方法和布置等多種因素的影響。氣浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)油水分離的過程主要分為四個(gè)階段：微氣泡的產(chǎn)生階段、氣泡和油滴的接觸階段、氣泡和油滴的黏附階段以及氣泡和油滴聚合體的上浮階段。旋流氣體組合分離器是一種靜態(tài)的油、水分離器，裝置中沒有可轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，能夠可靠、高效地實(shí)現(xiàn)油、水的分離。國外對于旋流氣體組合分離器的研究較早，技術(shù)先進(jìn)，具有代表性的有MI-EpconAS公司研制的緊湊型氣浮裝置（CFU）、美國Natco集團(tuán)的VersaFloTM裝置、美國CETCO公司的CrudeSep?裝置、西門子VorsepTM緊湊氣浮系統(tǒng)。國內(nèi)具有代表性的有充氣旋流器、單錐型充氣水力旋流器、寧波威瑞泰默旋流氣浮裝置。3旋流氣浮分離器的設(shè)計(jì)旋流氣浮分離器結(jié)合了旋流分離技術(shù)和氣浮分離技術(shù)，流體經(jīng)過分離器時(shí)，在分離器內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用下，水平切線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾鬟\(yùn)動(dòng)，其中密度相對較大的介質(zhì)會(huì)隨著外筒壁面向下運(yùn)動(dòng)，密度相對較小的介質(zhì)會(huì)流向中心位置，向上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)氣浮分離的需要，在微氣泡發(fā)生器的作用下，含油廢水中加入微氣泡，氣浮和油滴碰撞結(jié)合后密度遠(yuǎn)小于油滴密度，聚合物向著軸心方向運(yùn)動(dòng)。旋流氣浮分離器的設(shè)計(jì)需要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際使用要求，根據(jù)需要處理的液體流量，旋流分離器中流體停留的時(shí)間來設(shè)計(jì)分離器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，流體在旋流器內(nèi)停留的時(shí)間需要結(jié)合重力沉降速度對流場的影響來進(jìn)行設(shè)計(jì)。旋流氣浮分離系統(tǒng)主要包括氣液混合泵、回流泵、流量計(jì)、液位計(jì)、旋流氣浮組合分離裝置、壓力表、連接管線及閥門。旋流氣浮分離器是整個(gè)含油廢水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要的機(jī)械部件包括豎直圓柱桶、入口導(dǎo)片、內(nèi)筒、氣浮噴射器等。旋流氣浮分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)為液體入口、觀察孔、底流出口、底部封頭、水平圓板、圓柱內(nèi)筒、溢流堰、頂部封頭和溢流口。圖1旋流氣浮分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于分離器封頭設(shè)計(jì)來說，橢圓形封頭是壓力容器使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，橢圓形封頭沿著經(jīng)線各點(diǎn)的應(yīng)力是變化的，受力最大的點(diǎn)位于圓柱封頭的頂點(diǎn)處，橢圓形封頭可以達(dá)到與筒體相等的強(qiáng)度。橢圓封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。橢圓形封頭的計(jì)算公式如式（1）所示。圖2橢圓封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式中，8為封頭壁厚；P為罐體設(shè)計(jì)壓力；D為罐體的內(nèi)部直徑；［。］2為罐體許用壓力；h為封頭的垂直高度；hi為封頭內(nèi)側(cè)高度。內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)筒的高度和直徑對于旋流氣浮分離器的性能具有重要的影響，球冠狀撇油槽的主要作用是裝置內(nèi)部液位高于撇油槽時(shí)，油渣和氣泡的混合物經(jīng)溢流堰流入內(nèi)筒中，并且促進(jìn)氣泡和油滴的碰撞及聚合。球冠狀撇油槽上端面具有橢圓封頭的距離約為50mm，內(nèi)筒和外筒的直徑比一般為0.3~0.6,本文設(shè)計(jì)的直徑為外筒直徑的1/3，高度為外筒高度的1/2。內(nèi)筒結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4結(jié)語本文主要分析了含油廢水的處理方法及旋流氣浮分離原理，結(jié)合氣浮理論和旋流分離理論，設(shè)計(jì)了旋流氣浮分離系統(tǒng)，重點(diǎn)分析了對旋流氣浮分離器的主要機(jī)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，分析并設(shè)計(jì)了旋流氣浮分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并結(jié)合分離器的使用要求，對橢圓封頭和內(nèi)筒結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】［1］ 曹艷強(qiáng).液-液旋流分離器的數(shù)值模擬及參數(shù)優(yōu)化［D］.西安：西安石油大學(xué)，2017