專利名稱：一種工業(yè)油水分離方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將油水兩相混合液進行分離的方法及系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種應用 在海洋生產(chǎn)平臺、水下生產(chǎn)系統(tǒng)以及陸上油氣田分離系統(tǒng)中的工業(yè)油水分離方法及其系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在許多行業(yè)，例如石化企業(yè)，油水分離設備是其重要生產(chǎn)設備。分離技術(shù)對行業(yè)發(fā) 展至關(guān)重要。當前所采用的分離原理有重力、離心、過濾、靜電和破乳等，初期分離設備，一 般均采用一種分離原理進行油水分離，近年來應用多種分離原理結(jié)合起來進行分離的設備 是發(fā)展方向。例如一專利公開號為CN2569538Y的一種高效油水分離器的專利，它主要是描 述采用重力分離原理的分離裝置；另一專利是中國科學院生態(tài)研究中心的發(fā)明專利“螺旋 流道膜油水分離裝置”(專利公開號CN1299693.A)，它是采用了離心原理和膜技術(shù)結(jié)合起 來進行分離的設備和方法。但是，在現(xiàn)實生產(chǎn)中，往往需要對大量的油水混合液進行快速分 離，重力原理和膜技術(shù)都是有效的分離技術(shù)手段，但是這兩種分離技術(shù)的處理速度較慢，因 此導致了設備結(jié)構(gòu)較復雜、體積龐大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種油水分離效率較高、結(jié)構(gòu)簡單并且油水 混合液處理量較大的工業(yè)油水分離方法及其系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種工業(yè)油水分離方法，其包括以下 步驟(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分離箱體組成的油水分離系統(tǒng)，并利用 油水的離心、重力、膨脹復合原理進行油水分離；(2)將含油率在20 80%之間的油水混合 液，輸入水平總進液管后，調(diào)節(jié)第一個分流器入口壓力使油水混合液進入第一個分流器中，在流動過程中逐漸分層；(3)經(jīng)所述步驟(2)分離后的油水混合液經(jīng)一垂直管進入T形管 中進一步分離，含油率較高的混合液在T形管的上水平管內(nèi)流動，并由設置在上水平管與 下水平管之間的垂直管繼續(xù)進行油水分離，在重力作用下，使含有少量油相液體的混合液 下降到下水平管中；(4)在上水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)第二個分流器進一步分離，由該分 流器水平出口流出的混合液進入第一個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管中，進行離心分離，使分布 在螺旋管內(nèi)外側(cè)的水相液體通過螺旋管管壁上設置的小孔流到第一個沉降分離箱內(nèi)，進行 重力沉降分離，分離后由排水口進入第二個沉降分離箱底部，并由出水口排出；分布在螺旋 管內(nèi)側(cè)的混合液由出口經(jīng)管道進入第二個沉降分離箱，進行重力沉降分離，分離后的油相 液體由第二個沉降分離箱出油管流出；(5)在下水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)設置在第三個沉 降分離箱內(nèi)的螺旋管進行離心分離后，再進入第四個沉降分離箱內(nèi)進行分離，分離后的油 相液體由出油口流出，水相液體由出水口排出。所述步驟(2)中，所述第一個分流器入口壓力調(diào)節(jié)至大于等于0. IMPa0各所述垂直管上分別設置有一控制閥門,并由一控制系統(tǒng)控制各所述控制閥門的開關(guān)?！N實現(xiàn)上述方法的工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于它包括兩個分流器和四個 沉降分離箱，第一個所述分流器的進口連接一總進液管，其上出口通過一垂直管與一上水 平管連接，其水平出口與一下水平管連接，所述上水平管與所述下水平管之間設置有一根 以上的垂直管；所述上水平管連接第二個所述分流器，第二個所述分流器的水平出口連接 一設置在第一個所述沉降分離箱內(nèi)的螺旋管的下部進口，該所述螺旋管的上部出口與第二 個所述沉降分離箱連通，第一個所述沉降分離箱的底部與第二個所述沉降分離箱連通；第 二個所述分流器的上出口連接第二個所述沉降分離箱的上部入口 ；所述下水平管連接設 置在第三個所述沉降分離箱內(nèi)的螺旋管的下部進口，該所述螺旋管的上部出口與第四個所 述沉降分離箱連通，第三個所述沉降分離箱的底部與第四個所述沉降分離箱連通；第二個 所述沉降分離箱的上部出油口和下部出水口分別通過一平行管與第四個所述沉降分離箱 的上部出油口和下部出水口連通，兩所述平行管上分別通過三通管連接一出油管和一出水 管。兩所述分流器分別包括一三通管形結(jié)構(gòu)的本體，所述本體的左側(cè)管口為進口，右 側(cè)為水平出口，上部為上出口 ；所述本體的水平腔室內(nèi)設置有一分流隔板；位于所述水平 出口一側(cè)、所述分流隔板的上方設置有一將所述水平出口上部封閉的堵頭，所述堵頭朝向 所述進口的一端縱向截面為拋物線形；所述本體內(nèi)腔壁上設置有至少兩組與所述分流隔板 的兩側(cè)邊相配合的條形槽。各所述垂直管、上水平管和下水平管組成T形管組，在各所述垂直管上均設置有 一控制閥門，且在第一根所述垂直管與所述上水平管的連接處設置有一彎管。兩所述螺旋管分別包括一固定在一支架上的立式結(jié)構(gòu)的螺旋管主體，所述螺旋管 主體的輸入端口安裝一輸入管閥門，輸出端口安裝一輸出管閥門；各所述螺旋管的總?cè)?shù) 均為4 30圈，其上部四圈螺旋管設置有若干均勻開設在所述螺旋管主體外側(cè)的圓孔，所 述螺旋管主體的帶孔段以下為封閉段。四個所述沉降分離箱為圓形或方形金屬容器，其直徑分別為大于等于1000mm，高 度大于等于1200mm ；在第二個和第四個所述沉降分離箱內(nèi)的中間位置均設置有垂直隔板， 底部均設置有一出水口，上部均設置有一出油口，并在所述隔板兩側(cè)的箱體上設置有進、出
口管道。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于采用了 T形管、分 流器、螺旋管和重力沉降分離箱體等組合式分離構(gòu)件組成的油水分離系統(tǒng)，利用油水的離 心、重力、膨脹復合原理，對含油率在20 80%之間的油水混合液進行多級油水分離，因此 實現(xiàn)了油水分離效率較高的目的。2、本發(fā)明由于采用的T形管組是由一根以上的垂直管、 上水平管和下水平管組成，與螺旋管及重力沉降分離箱體組合形成油水分離系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu) 較為簡單。3、本發(fā)明由于采用以每小時25m3的流量，將油水混合液輸入水平總進液管，并 調(diào)節(jié)第一個分流器入口壓力大于等于0. IMPa,因此可以滿足處理工業(yè)中大量油水混合液的 目的。4、本發(fā)明由于采用離心、重力、膨脹等多種分離原理結(jié)合在一起的分離方法，該方法 是一種提高分離效率，改進分離技術(shù)，減輕分離器重量的有效途徑，既適合陸上油田，也適 應海上油田，有很好的工業(yè)應用前景。因此，本發(fā)明可廣泛應用在各種油氣田分離系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A處局部放大圖；
圖3是本發(fā)明的分流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的螺旋管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明的油水分離方法采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分離箱體等組 合式分離構(gòu)件組成的油水分離系統(tǒng)，利用油水的離心、重力、膨脹復合原理，以達到最佳的 油水分離狀態(tài)，其包括以下步驟1)將含油率在20 80%之間的油水混合液，以每小時25m3的流量輸入水平總進 液管后，調(diào)節(jié)第一個分流器入口壓力為P IMPa，油水混合液進入第一個分流器，使油水 兩相混合液在第一個分流器管內(nèi)流動過程中逐漸分層；2)經(jīng)第一個分流器初步分離后的油水混合液經(jīng)一垂直管進入T形管中進一步分 離，由于油水密度差的存在，使得含油率較低的混合液在下水平管內(nèi)流動；含油率較高的混 合液在T形管的上水平管內(nèi)流動，并由設置在上水平管與下水平管之間的垂直管繼續(xù)進行 油水分離，在重力作用下，使含有少量油相液體的混合液下降到下水平管中；上述步驟中，在各根垂直管上分別設置有一控制閥門，并由一控制系統(tǒng)控制各控 制閥門的開關(guān)，以達到調(diào)節(jié)混合液的流量和垂直管工作數(shù)量的目的。當T形管中的油相液 體經(jīng)垂直管進入上水平管時，通過控制系統(tǒng)控制閥門的開閉程度，達到平衡垂直管、上水平 管和下水平管內(nèi)的壓力，避免過多的水相液體涌入到上水平管中。3)在上水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)第二個分流器進一步分離，分離后由分流器水平 出口流出的混合液經(jīng)管道進入一設置在第一個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管中，進行離心分離， 在離心力和重力的作用下，分布在螺旋管內(nèi)外側(cè)的水相液體通過螺旋管管壁上設置的小孔 流到第一個沉降分離箱內(nèi)，進行重力沉降分離，分離后由排水口經(jīng)管道進入第二個沉降分 離箱底部；分布在螺旋管內(nèi)側(cè)的由出口經(jīng)管道進入第二個沉降分離箱，進行重力沉降分離， 分離后的油相液體由第二個沉降分離箱出油管流出，水相液體由第二個沉降分離箱的出水 口排出。4)在下水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)設置在第三個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管進行離心 分離后，再進入第四個沉降分離箱內(nèi)進行分離，分離后的油相液體由出油口流出，水相液體 由出水口排出。上述各步驟中，由出水口排出的水相液體中含油率小于千分之一。如圖1所示，本發(fā)明包括兩個分流器11、12和四個沉降分離箱21、22、23、24，第一 個分流器11的進口連接一總進液管3，第一個分流器11的上出口通過一垂直管4與一上水 平管5連接，第一個分流器11的水平出口與一下水平管6連接，在上水平管5與下水平管 6之間設置有一根以上的垂直管4。上水平管5連接第二個分流器12，第二個分流器12的 水平出口通過管道連接一設置在第一個沉降分離箱21內(nèi)的螺旋管61的下部進口，螺旋管 61的上部出口通過管道與第二個沉降分離箱22連通，第一個沉降分離箱21的底部通過管道與第二個沉降分離箱22連通。第二個分流器11的上出口通過管道連接第二個沉降分離 箱22的上部入口。下水平管6連接設置在第三個沉降分離箱23內(nèi)的螺旋管62的下部進口，該螺旋 管62的上部出口通過管道與第四個沉降分離箱24連通，第三個沉降分離箱23的底部通過 管道與第四個沉降分離箱24連通。第二個沉降分離箱22的上部出油口和下部出水口分別 通過一平行管7與第四個沉降分離箱24的上部出油口和下部出水口連通，兩平行管7上分 別通過三通管連接一出油管8和一出水管9。上述實施例中，一根以上的垂直管4、上水平管5和下水平管6組成T形管組，以便 使油水分離更徹底。在各垂直管4上均設置有一控制閥門41 (如圖2所示)，當T形管組工 作時，如果只需其中部分的垂直管4工作，可以將不需要的垂直管4上的閥門31關(guān)閉，避免 過多的干擾。上述實施例中，第一根垂直管4與上水平管5的連接處設置有一彎管10。如圖3所示，本發(fā)明的分流器11、12分別包括一三通管形結(jié)構(gòu)的本體111，本體 111的左側(cè)管口為進口 112，右側(cè)為水平出口 113，上部為上出口 114。在本體111的水平腔 室內(nèi)設置有一將腔室分為上、下兩層空間的分流隔板115，上層空間與上出口 114連通，下 層空間與水平出口 113連通，且上、下兩層空間均與進口 112連通。位于水平出口 113—側(cè)、 分流隔板115的上方設置有一將水平出口 113上部封閉的堵頭116，堵頭116朝向進口 112 的一端縱向截面為拋物線形。本體111內(nèi)腔壁上設置有至少兩組高度不同、并能分別與分 流隔板115兩個側(cè)邊相配合的條形槽(圖中未標出)，便于分流隔板115的上下移動。上述實施例中，針對來液含油率的不同，調(diào)節(jié)分流器11、12內(nèi)分流隔板115位于有 效分離位置。當來液中含油率高時，降低分流隔板115 ；反之，來液中含油率較低時升高分 流隔板115，使得分流隔板115的位置低于總進液管3中的油水分層界面，油水分層界面可 以通過設置在管道或分流器11、12上的觀察窗口獲得。使得密度較輕的油和部分水在分流 隔板115及堵頭116的作用下，通過分流器11、12上層空間，經(jīng)垂直管4進入上水平管5;含 有少量油的水通過分流器11、12的下層空間流入T形管的下水平管6。且分流器11、12的 上層空間與下層空間的體積比與來液中油水體積比相近，以達到最佳分離效果。如圖4所示，本發(fā)明的螺旋管61、62分別包括一立式結(jié)構(gòu)的螺旋管主體611，螺旋 管主體611固定在一支架612上，螺旋管主體611的輸入端口安裝一輸入管閥門613，輸出 端口安裝一輸出管閥門614。螺旋管61、62的總?cè)?shù)N分別為4 30圈，螺旋管主體611 的上部四圈螺旋管設置有若干圓孔615，圓孔615均勻開設在螺旋管主體611的外側(cè)。螺旋 管主體611的帶孔段以下為封閉段。上述實施例中，本發(fā)明的沉降分離箱21 24為圓形或方形金屬容器，其直徑分別 為大于或等于1000mm，高度大于或等于1200mm。在第二個和第四個沉降分離箱22、24內(nèi)的 中間位置設置有垂直隔板221，垂直隔板221的兩側(cè)固定在沉降分離箱22、24的兩側(cè)壁上， 把沉降分離箱22、24分隔為兩部分。底部均設置有一出水口 222，上部均設置有一出油口 223，并在隔板221兩側(cè)的箱體上設置有進、出口管道。隔板221會減少來液對沉降分離的 擾動，水可以在隔板221下部連通流動，油通過出油口 223流入出油管8。綜上所述，本發(fā)明綜合運用膨脹、離心、重力等原理，油水分離效率較高，在不同油 品和油水配比條件下可以達到油中含水率小于的分離效果，既適合陸上油田，也適應海上油田，有很好的工業(yè)應用前景
權(quán)利要求
一種工業(yè)油水分離方法，其包括以下步驟(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分離箱體組成的油水分離系統(tǒng)，并利用油水的離心、重力、膨脹復合原理進行油水分離；(2)將含油率在20～80％之間的油水混合液，輸入水平總進液管后，調(diào)節(jié)第一個分流器入口壓力使油水混合液進入第一個分流器中，在流動過程中逐漸分層；(3)經(jīng)所述步驟(2)分離后的油水混合液經(jīng)一垂直管進入T形管中進一步分離，含油率較高的混合液在T形管的上水平管內(nèi)流動，并由設置在上水平管與下水平管之間的垂直管繼續(xù)進行油水分離，在重力作用下，使含有少量油相液體的混合液下降到下水平管中；(4)在上水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)第二個分流器進一步分離，由該分流器水平出口流出的混合液進入第一個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管中，進行離心分離，使分布在螺旋管內(nèi)外側(cè)的水相液體通過螺旋管管壁上設置的小孔流到第一個沉降分離箱內(nèi)，進行重力沉降分離，分離后由排水口進入第二個沉降分離箱底部，并由出水口排出；分布在螺旋管內(nèi)側(cè)的混合液由出口經(jīng)管道進入第二個沉降分離箱，進行重力沉降分離，分離后的油相液體由第二個沉降分離箱出油管流出；(5)在下水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)設置在第三個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管進行離心分離后，再進入第四個沉降分離箱內(nèi)進行分離，分離后的油相液體由出油口流出，水相液體由出水口排出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)油水分離方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述第 一個分流器入口壓力調(diào)節(jié)至大于等于0. IMPa0
3.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)油水分離方法，其特征在于各所述垂直管上分別設 置有一控制閥門，并由一控制系統(tǒng)控制各所述控制閥門的開關(guān)。
4.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1或2或3所述方法的工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于它包 括兩個分流器和四個沉降分離箱，第一個所述分流器的進口連接一總進液管，其上出口通 過一垂直管與一上水平管連接，其水平出口與一下水平管連接，所述上水平管與所述下水 平管之間設置有一根以上的垂直管；所述上水平管連接第二個所述分流器，第二個所述分 流器的水平出口連接一設置在第一個所述沉降分離箱內(nèi)的螺旋管的下部進口，該所述螺旋 管的上部出口與第二個所述沉降分離箱連通，第一個所述沉降分離箱的底部與第二個所述 沉降分離箱連通；第二個所述分流器的上出口連接第二個所述沉降分離箱的上部入口 ；所 述下水平管連接設置在第三個所述沉降分離箱內(nèi)的螺旋管的下部進口，該所述螺旋管的上 部出口與第四個所述沉降分離箱連通，第三個所述沉降分離箱的底部與第四個所述沉降分 離箱連通；第二個所述沉降分離箱的上部出油口和下部出水口分別通過一平行管與第四個 所述沉降分離箱的上部出油口和下部出水口連通，兩所述平行管上分別通過三通管連接一 出油管和一出水管。
5.如權(quán)利要求4所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于兩所述分流器分別包括 一三通管形結(jié)構(gòu)的本體，所述本體的左側(cè)管口為進口，石側(cè)為水平出口，上部為上出口 ；所 述本體的水平腔室內(nèi)設置有一分流隔板；位于所述水平出口一側(cè)、所述分流隔板的上方設 置有一將所述水平出口上部封閉的堵頭，所述堵頭朝向所述進口的一端縱向截面為拋物線 形；所述本體內(nèi)腔壁上設置有至少兩組與所述分流隔板的兩側(cè)邊相配合的條形槽。
6.如權(quán)利要求4所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于各所述垂直管、上水平管和下水平管組成T形管組，在各所述垂直管上均設置有一控制閥門，且在第一根所述垂直 管與所述上水平管的連接處設置有一彎管。
7.如權(quán)利要求5所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于各所述垂直管、上水平管 和下水平管組成T形管組，在各所述垂直管上均設置有一控制閥門，且在第一根所述垂直 管與所述上水平管的連接處設置有一彎管。
8.如權(quán)利要求4或5或6或7所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于兩所述螺 旋管分別包括一固定在一支架上的立式結(jié)構(gòu)的螺旋管主體，所述螺旋管主體的輸入端口安 裝一輸入管閥門，輸出端口安裝一輸出管閥門；各所述螺旋管的總?cè)?shù)均為4 30圈，其上 部四圈螺旋管設置有若干均勻開設在所述螺旋管主體外側(cè)的圓孔，所述螺旋管主體的帶孔 段以下為封閉段。
9.如權(quán)利要求4或5或6或7所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于四個所述沉 降分離箱為圓形或方形金屬容器，其直徑分別為大于等于1000mm，高度大于等于1200mm; 在第二個和第四個所述沉降分離箱內(nèi)的中間位置均設置有垂直隔板，底部均設置有一出水 口，上部均設置有一出油口，并在所述隔板兩側(cè)的箱體上設置有進、出口管道。
10.如權(quán)利要求8所述的一種工業(yè)油水分離系統(tǒng)，其特征在于四個所述沉降分離箱為 圓形或方形金屬容器，其直徑分別為大于等于1000mm，高度大于等于1200mm ；在第二個和 第四個所述沉降分離箱內(nèi)的中間位置均設置有垂直隔板，底部均設置有一出水口，上部均 設置有一出油口，并在所述隔板兩側(cè)的箱體上設置有進、出口管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)油水分離方法及其系統(tǒng)，其包括以下步驟(1)采用由T形管、分流器、螺旋管和重力沉降分離箱體組成的油水分離系統(tǒng)，并利用油水的離心、重力、膨脹復合原理進行油水分離；(2)將油水混合液輸入水平總進液管后，調(diào)節(jié)第一個分流器入口壓力使油水混合液進入第一個分流器中分層；(3)油水混合液經(jīng)一垂直管進入T形管中進一步分離，使含有少量油相液體的混合液下降到下水平管中；(4)在上水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)第二個分流器進入第一個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管中進行離心分離；分布在螺旋管內(nèi)側(cè)的混合液進入第二個沉降分離箱進行重力沉降分離；(5)在下水平管內(nèi)的油水混合液經(jīng)設置在第三個沉降分離箱內(nèi)的螺旋管進行離心分離后，再進入第四個沉降分離箱內(nèi)進行分離。
文檔編號B01D17/038GK101837200SQ20101020387
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者吳應湘, 姚海元, 安維杰, 張軍, 朱海山, 李清平, 王春升, 王濤, 鄭之初, 鄭曉鵬, 郭軍 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心