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1、i水力旋流器用于油水分离概述 4华北石油说计19眩 年第4期（总 第54期）i搞姜 本文介站了水办礎流露的基衣工作原理相社能柑标.时用于油水分离妁三 种水力连流器进斫了比较，指出了它们的述用药詈匸分析了均相處度蛊、:履傳莖度、油 滴直魁*液量大小和见管也短对分离效果的卷响匚讨论了分流比大小為压降儘制对分 禺畝率的影响_主题词吧业空逹罟油水分离分离效壬ARtA卞町工1引言随着油田的不斷开发，俶油含水量逐年提高，含水率有时高达9Q蚪H上，因此油水分离已 经成为油田生产中一个不可缺少的重要环节水力靛痂器作为一沖新型的油水分离装置可用 于海洋平台、污水处理站及油井井口装置上它具有结构简单、俸积小、H最
2、轻'没有运动部件, 分离效率高的持点是一种高效、节能的油水分离设备,越来越多地受到人们的黄注.国内用于 油水分离的旋流器处于研究阶段的初期、笔者相信，隨着对谨流器的深入研究它将在我国的 油田生产中有着广阔的应用前景.2水力施流器的工作原理图1序力掘流器基本结构图它主要由短圆柱形入口段、收缩段、井离段和圆柱形尾管段四个成回转悴组成.在入口段 商壁上有一个或多个切向入口，用于輸入待分离的油水混合物.使液体沿切线方向能转，在茸石油大学r华来2訐加氛Ll|束肓、东营市（1998-0417水力进烷揖用于油水分离慨述顶面上，有一个溢流口 用于排出油组份'尾管段的出口为水力旋流器底流出口，用
3、于排出水组当油水混合物沿切线方向进入水力旋流器由于壁面限制使流向发生改变*锻徉形成旋流 状态，形成一个高速族转的流场。港休受到离心作用，由于油和水的密度不同，所受离心力大小 也不同。油滴悲离心力的计算如下：F7rdJ(pPii)ci>Jr/6(1)式中F油滴获得的离心作用力，N*d油滴直径nuP水的密度Ag/m3«角油的密度*kg/niJ；一旋流的旋转角速度A/str旅转半径*皿密度较大的水.沿着水力庭流器的内壁旋转而下进入圆柱形尾管，经底流口排出*同时对 上部流场造成一定回压密度较小的油被迫卷入低压轴线附近在细圆柱形尾管内回压的作用 下逆轴向上流动丫经水力旋流器顶部的溢流口排
4、出。3油水分离用水力旋流器的种类和应用油水分离用水力旋流器根据处理对象的不同，可分为脱油型水力旋流器、脱水型水力旋流 器和预分离型水力旋流器三种,其技术性能对比见表1表1三种水力梵垃分离器技术性能对比表技术性能说油型脫水型预分离型目的污水除油以满足歼保 对悄水排放的要求从油水混合物中险去大輦水以満足廉油.外输含水耍求阳位恃性水是连续相.油是分散相油咼连续相水是分散相水是连缤柑，恤艇分散相澄流”不合格”油油油底流净化术命油污水含油污术入口含油it一般<2%人口施体体积>50人口流休体积50%人口流体体积溢疏含水量一般无关紧要，不会很高溢流口流体体积约30%镒说口雄体体积底流含油量低于
5、环保矍求<5%f流口流体体积<2 000 mg/L底流处理向外排放需耍进一歩康油需-要进一歩除油进戒流量由人口含油蚩按宦由人口含油量决宦由人口含油蚩决定进滝处理送回上鶴处理可能不需要脱水需进一步脱水溢谎口直径ft小聂大居屮粧对大小具有荐代污水处理设备具有替代一次、二秋脱具有警代一次沉降饶和应用前眾(如陽袖池、丸浮选装置水躍及化学脱木器的作二次沉降羈的作用.能对的作用，能对含油污水用*能时含油盘>50%含水疑>50%的采出液进行处理的采出液进行处理进行油水预分离| 维普资讯 h ttp:/华北石油设计1卿8年第4期(总第54期)上述三种水力旋流器相互配合可绝妙地实现对油井
6、釆出腋的竦合处理其简单流程见图 乳帛化水1】无药切増压眾2脱恤水力HeXKJ3播分葛水力4St水水力握竄器團匸三种水力威流器配合流程示意囹油水混合物通过增压泵进人预 分离水力徒流器，经过预分离后油 进人脱水水力旋说器脱水经脱水 水力錠婕器脱水后的油即为合格原 油；从预分离水力旋流器分离出来 的水进入脱油水力症说器中进一步 分离、净可直接排放或直接回 注从脱油水力艇谎器溢流口利从 脱水水力龊流器底流口排出的油朮 混合物被送回上游作进一步外理采用水力徒流组合系统来综合 处理油井采出液*其流程简单，讪水分离速度快,成本低占地面积少持别适合于海上平台使 用.具有广阖的应用前景.4影响水力旋潦器油水分离
7、效果的因素4,) 水力旋流挥的性能指标4. L 1分离效率水力能说器油水分离性能的好坏一般用分离效率E来衛氐分离效率是水力旋流器的一 亍至关重要的性能参数其定文；E=(CJ-Cd)/ClX100%(2>式中E分离比；C入口水中含袖ffi mg/L tG底菰口水中含诩量4. 1，2分离速度在停留时间有限的水力靛流器中其分离效率正比于袖水分离速度水力症流器的设计是 « Stokes定律为基础，苴定律表明，油滴在水中的分离速度取决于油水的密度差、油滴的直径 和水的牯度.分离速度V可表示为：V = p(p-p0)ad7pC3>式中 V分离速度*m/s,P分离速度系数I a油商加速
8、度<m/szjr 水的牯度Pa * sq 4.L3分流比水力旋流器的分离比F按定丈为溢流口排量Q.与入口流量Q之比；F=QQ.X100%水力疑淀器用于油水分离槪述式中F分流比，久；Q.溢流口排量Q.入口分流出的大小决定了溢流口排出蔽逐的多少和其中舍水率的奇低分流比的大小主要与 污水的平均含油量有关.平均含油址越高，则分流比也越大.反之分流比越小，最佳分流比一般 控制在入口污水含油浓度为溢流口排岀液含油洙度的1.2-2. 0倍范围之内除了水力旋流器 的结构参数对分流比有很大影响外操作参数压力降在水力碇版器的运行过程中也能控制分 流比。4.2 '野响水力说流器油用分离效率的因素4.2
9、.】密度、温度和油滴的大小从Stokes定律可以看出.油水分离的驱动力确是油水两相密度差、直径平方和水的粘度 函数油水密度差辕大，分离效果越高，温度越高.油水分离連度快，则分离效率高：油満直径馥 大.就越容易分离。4, 2. 2入口流量入口流量是水力旋流器的一个重要操作参数。根据旋流器的工作原理.要达到油水分离的 目的。必须使液体在水力能流器内高速旋转，故要求淀流器入口处的液流必須限制一个最小流 量。否则流量过小，液悴在艇流器中不能建立足密强度的速度场油水分离缺乏足够的动力一 离心力，则分离效果差。随着流董的增加分离效果通常会增加。但流量过大"酒体在水力離流 器内旋转的速度太大，使油
10、惰承受太大的切应力而破碎成细小的油滴加速了油的乳化使分 离更困难.所以，对一定尺寸的水力旋流器，应有一个最佳的流蜃处理范围。通常，将具有必要 分离性能的最大流量与最小流址之比称为水力旋流器的流量调节比流址调节比的尢小反映 了水力旋流器对来流流量波动适应能力的好坏.4.2+3压降压降是水力旋流器的又一个重要性能参数。压降的大小虽燃不直接影响水力旋流器的分 离效率但会影响水力旋流器的流量和分流比。对水力碇流器来讲，有两个压降；锐 也肥=P.“P屮即入口压力R与底流口压力典之差上H标志着植体经旋流器时的能b. AP0 = RPx即入口压力P.与溢流口压力現之差令两者之比为压降比： C=-iPft/i
11、Pd = (P-PJ/(P-Pd)(5)式中C压降比；吧入口与底流口的压力差”MPa；P» 入口压力+ MPa ；P-底流口压力rMPaiAPfl入口与溢流口的压力差，MPa；溢流口压力iMPa,分流比F与压降比C是呈线性关系，即F=KC+B|维普资讯 nu:p:华北居油设计199B年 第丄期（.& 9P 54期式中K.B一一均为试验系数。所以通过改变压降比来调节水力症流器的分流比，即控制底流出口压力人能在一定程度 上控制分流比.提高底流口压力Pj可使分渝比增大反之分流比减小。当油水分离效果变差 时.适当提高H即提高分流比.使分离效果提高.水力旋流器的压降一般与入口流量Q的Z
12、】0次方左右成正比.压降APn远大于在应用水力旋流器来处理油水分离的系统设计时一定要注意利用底流口剩余压力对 底流口作迸一步的工艺处理。4.2/4尾管长度尾管拴度对压降的影响较大从而影响油水分离效率。尾管长度太小，分敬相油分离后形成的核心所受到向上的轴向推力不够大会有一部分油 沿底流口与净化水一同排出.尾宦长度合适会起到稳定油核的作用，并使油核边旋转边向上 流动，使被分离的油从溢流口排出：如果尾管的长度丈大使得尾管内的流动阻力加大增加了 液体在水力旋流器内的素乱程度，反而降低油水分离效率。5结束语国内油田能否普及、应用水力庭流器进行抽水分离，目前还没有远规模性实践有待于进 一歩研究根据水力旋流
13、器的工作原理刑理论分析，其应用前景是广鬧的*但任务是艰巨的。例 如才我国的高粘度、高密度原油较多，如何优化结构参数以适应这种混合物的分离并能取得较 高的分离效率。此外，若能开发适合水力旋流器用的无或切增压泵、系统的监测矩制等辅助设 备对水力旋流器的推广应用会产生很大的影响使油水分离用水力旋流器出现新的飞跃.'6参考文献m 何底生，水力靛流器及其在曲田集输系统中的应用赫倉油田地聞工程门旳仁“、C23贺杰尊，袖水分离用水力旄说舲恃性试验讲蠅水魅理技术.195U3）（上接第3页）但不能取代保温或喷淋*据调研在大连匕京石化等企业中早年用的屏蔽漆经国家鉴定厉仍 希望维持喷淋系统，不可盲目取消.LPG站的安全、消防设计还应对站上的机泵、阀门、材料严格精选,正确选好产爲保证站 內生产运行安全避免跑、冒、世、漏.在安装设计上也得精雜细刻注fit防祢、排活放净、放空排 散、气相平衡、检魅场地及操作距离应该安装的液相安全回流阀、管道安全阀、过滤阀、紧急切 断装置、压力表、温度计、液位计等缺一不可只有在每个环节上保证安全才能使整个LPG站 确保安全总之LPG站的安全，设计是先行，必须严格执行规范、规程.搞好设计，U确保1-PG站的 安全。