CN109395433A - 分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分离装置，用于对至少含有第一相、第二相和第三相的流体进行相分离。该分离装置包括：壳体；沿壳体的纵向方向布置的至少一对纵向隔板；形成于每一对纵向隔板之间的用于流体的流动通道；以及形成于相邻对纵向隔板之间和/或纵向隔板与壳体的内壁之间的收集腔。在收集腔内设有至少一块横向隔板，将收集腔沿纵向方向分隔成第一和第二相收集室。流动通道内设有多个相对于纵向隔板倾斜布置的侧向隔板，从而将流动通道分隔成若干个大致垂直排列的子通道。在各个纵向隔板的处于第一和第二相收集室的区域内，在纵向隔板上分别设置有与第一和第二相收集室分别连通的第一和第二相引导孔。

Description

分离装置

技术领域

本发明涉及一种分离装置，具体地涉及一种用于从三相混合物中分离出各种相的装置。特别是，本发明涉及一种用于油田采出液分离的装置。

背景技术

从含有多种相的混合物中分离出各种相是现代工业中普通使用的一项技术，在多种领域中都得到了广泛的应用。例如，在市政污水处理以及工业污水处理中，就经常需要对含有油和悬浮固体的污水进行分离，以便随后进行分类处理。

另外，在采油工业中，对油田采出液进行相分离更是一项重要的技术。油田采出液成分复杂，但通常可以将其看作一种三相混合物，其主要包含水、油和悬浮固体这三种相。

传统的脱水设备以控制油中含水率为主要功能，侧重于从采出液中脱水，用于处理含水率高的采出液，其存在着能耗高、效率低、出水含油指标高、后端污水处理工艺复杂等缺点。

在现有技术中还使用了内置构件来提高油水固的分离效率和效果。例如，中国专利CN101766921A和CN103752042A分别公开了一种油水固分离装置，其中均使用翼形板组件作为内置构件。含水率非常高的原油采出液经沉降分层后，进入到该翼形板组件内，利用密度差来实现油、水、固的分离。然而，经这种油水固分离装置处理后的排出水的含油量仍大于500mg/L，而采出液中的泥砂也仅分离出80％左右，造成后续污水处理***比较复杂。因此，这种油水固分离装置无法满足高含水油田大液量高效处理需求。

发明内容

本发明旨在提供一种具有较高分离效率的分离装置。尤其是，本发明旨在提供一种用于对油田采出液进行相分离的装置。

根据本发明的第一方面，提出了一种分离装置，用于对至少含有第一相、第二相和第三相的流体进行相分离。所述分离装置包括：壳体；沿所述壳体的纵向方向布置的至少一对纵向隔板；形成于每一对纵向隔板之间的用于所述流体的流动通道；以及形成于相邻对纵向隔板之间和/或所述纵向隔板与所述壳体的内壁之间的收集腔。在所述收集腔内设有至少一块横向隔板，将所述收集腔沿纵向方向分隔成第一相收集室和第二相收集室。其中，所述流动通道内设有多个相对于所述纵向隔板倾斜布置的侧向隔板，从而将所述流动通道分隔成若干个大致垂直排列的子通道。另外，在各个所述纵向隔板的处于所述第一相收集室的区域内，在所述纵向隔板上设置有与所述第一相收集室连通的第一相引导孔，而在各个所述纵向隔板的处于所述第二相收集室的区域内，在所述纵向隔板上设置有与所述第二相收集室连通的第二相引导孔。

根据本发明，每一个流体收集腔被横向隔板分隔成第一相收集室和第二相收集室。这样，在待分离的流体流过流动通道时，会在流动通道的方向上交替地进行第一相和第二相的分离。这样，所聚集起来的第一相和第二相能够分别通过第一相引导孔和第二相引导孔及时地排出，避免了相间干扰。因此，油水固分离效率得到了显著的提高。

对于待处理的流体来说，其所包含的第一相、第二相和第三相的密度彼此不同。因此，在流体流过流动通道时，这三种密度不同的相便分别聚集在流动通道的顶部、中部和底部。根据本发明，一方面，由于各个流动通道被分隔成了若干个子通道，使得浅池面积得到了提高。另一方面，由于在各个流动通道中设置了多个侧向隔板，则流体中的第一相会在最近那个侧向隔板的下表面处被拦截，从而显著地提高了第一相的聚结几率。此外，当流体流过流动通道时，处于顶部的第一相只需要运移很短的距离就能够到达各个子通道的顶部，并经第一相引导孔排出到第一相收集室内。因此，第一相的运移距离显著地缩短。类似地，当流体流过流动通道时，处于底部的第二相只需要运移很短的距离就能够到达各个子通道的底部，并经第二相引导孔排出到第二相收集室内。因此，第二相的运移距离也同样显著地缩短。而处于中间的第三相会径直流过流动通道。因此，根据本发明的分离装置能够显著地提高分离效率。

根据本发明的一个优选的实施例，各所述子通道的截面形状具有一个几何最高点和一个几何最低点。

根据本发明的一个优选的实施例，所述第三相的密度大于所述第一相的密度，但小于所述第二相的密度。所述第一相引导孔设置在与所述几何最高点相对应的位置处，而所述第二相引导孔设置在与所述几何最低点相对应的位置处。显然，待分离的流体流过流动通道时，密度最小的第一相会聚集各个子通道的顶部，而密度最大的第二相会聚集各个子通道的底部。通过这种布置，使得第一相和第二相均能够顺畅地排出到第一相收集室和第二相收集室内。

根据本发明的一个优选的实施例，所述子通道的截面为三角形、梯形或平行四边形。

根据本发明的一个优选的实施例，所述子通道的截面为三角形，所述侧向隔板相对于所述纵向隔板所形成的夹角处于10到80度的范围内。这种截面形状的结构简单，加工方便，并且能够提供非常理想的分离效率。

根据本发明的一个优选的实施例，在每个所述子通道内，在与所述第一相收集室或所述第二相收集室相对应的区域内均设置有第一相引导孔或第二相引导孔。这样，由于在每个子通道内沿其纵向交替设置有多个第一相引导孔和第二相引导孔，使得分离效率得到了显著的提高。

根据本发明的一个优选的实施例，在每一个收集腔内沿纵向方向设有多块横向隔板，从而在所述收集腔内形成多个交替布置的第一相收集室和第二相收集室。这样，待分离的流体在流过流动通道时会在流动通道的方向上反复地且交替地进行第一相和第二相的分离，从而显著地提高了第一相和第二相的分离效率。

根据本发明的一个优选的实施例，不同收集腔内的各横向隔板在横向方向上依次对齐。由此能够简化结构，降低制造成本。

根据本发明的一个优选的实施例，所有的第一相收集室均通过第一歧管与外部的第一相收集器相连，所有的第二相收集室均通过第二歧管与外部的第二相收集器相连。

根据本发明的一个优选的实施例，所述第一相引导孔在所述第一相收集室的整个纵向长度上延伸，所述第二相引导孔在所述第二相收集室的整个纵向长度上延伸。

根据本发明的一个优选的实施例，各流体通道的出口与外部的第三相收集器连通。

根据本发明的一个优选的实施例，所述流体为油田采出液，所述第一相、第二相和第三相分别为油、悬浮固体和水。

根据本发明的第二方面，提出了一种用于对油田采出液进行分离的装置，所述油田采出液包含油相、悬浮固体相和水相。所述分离装置包括：大致圆柱形的壳体；沿所述壳体的纵向方向布置的多对纵向隔板；形成于每一对纵向隔板之间的用于所述流体的流动通道；以及形成于相邻对纵向隔板之间以及所述纵向隔板与所述壳体的内壁之间的收集腔。各所述收集腔内设有多块沿纵向方向间隔开的横向隔板，从而将所述收集腔沿纵向方向分隔成若干个交替布置的油相收集室和悬浮固体相收集室。其中，在每一个流动通道内设有多个相对于所述纵向隔板倾斜布置的侧向隔板，从而将所述流动通道分隔成若干个垂直排列的子通道，各所述子通道的截面形状为三角形。在各个所述纵向隔板的处于所述油相收集室的区域内，在所述纵向隔板上的与所述三角形中的几何最高点相对应的位置处设置有与所述油相收集室连通的油相引导孔，并且在各个所述纵向隔板的处于所述悬浮固体相收集室的区域内，在所述纵向隔板上的与所述三角形中的几何最低点相对应的位置处设置有与所述悬浮固体相收集室连通的悬浮固体相引导孔。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的流体相分离装置的剖面图，其也是沿图2中的线B-B的剖视图；

图2是沿图1中的线A-A的剖视图，显示了图1所示流体相分离装置的沿纵向上的第一相收集室和第二相收集室的交替布置；

图3是沿图2中的线C-C的剖视图，显示了根据本发明实施例的流体相分离装置的第二相收集室的结构；

图4显示了根据本发明实施例的流体相分离装置的第一相引导孔；和

图5显示了根据本发明实施例的流体相分离装置的第二相引导孔。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。为方便理解，在下文中将结合用于对油田采出液(主要相为油、水和悬浮固体)进行相分离的装置来对本发明的原理进行说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的流体相分离装置100的剖面图，该流体相分离装置100用于将引导到其中的油田采出液进行分离，从而输出水相、油相和悬浮固体相。

如图1所示，该流体相分离装置100构造为卧式分离器，包括大致圆柱形的壳体50。需要说明的是，在另一个未示出的实施例中，壳体也可以形成为四边形。如图2所示，在壳体50内布置有至少一对沿壳体50的纵向方向(即图2中的水平方向)延伸的纵向隔板40。这对纵向隔板40包括两块彼此平行但在横向方向(即图1中的水平方向和图2中的垂直方向)上间隔开的纵向隔板，即第一纵向隔板41和第二纵向隔板42。在图1和2所示的实施例中，流体相分离装置100设有4对纵向隔板40，因此共包含4个第一纵向隔板41和4个第二纵向隔板42。然而可以理解，纵向隔板40的数量可以根据实际情况的需要而调整。

在每一对纵向隔板40的第一纵向隔板41和第二纵向隔板42之间均形成了一个流动通道20。因此，在图2所示装置中，一共形成了4条流动通道20。需要被分离的流体(在该实施例中为油田采出液)通过流体相分离装置100的入口(未示出)进入到流动通道20内。流体在流经流动通道20之后被分离成油相、水相和悬浮固体相，其中水相从流体相分离装置100的出口(未示出)流出，而油相和悬浮固体相通过各自的管道输出(这一点将在下文中详述)。流体相分离装置100的入口设置在壳体50的第一端(即图2中的左端)，而出口设置在壳体50的第二端(即图2中的右端)。

另外，在每一对纵向隔板40的第一纵向隔板41或第二纵向隔板42与相邻一对纵向隔板40的第二纵向隔板42或第一纵向隔板41之间形成流体收集腔45。同时，对于最接近壳体50的内壁的第一纵向隔板41和第二纵向隔板42来说，其与壳体50的内壁之间同样形成流体收集腔45。因此，在图2所示装置中，一共形成了5个长条状的流体收集腔45。

根据本发明，在每个流体收集腔45中设置有至少一块横向隔板30，从而将流体收集腔45分隔成油相收集室70和悬浮固体相收集室60。需要说明的是，用语“横向”指的是大致垂直于纵向的方向。在本发明的范畴内，只要与流体收集腔45形成一定的角度，均可以理解为“横向”隔板。优选的是，在每个流体收集腔45中设置有多块横向隔板30。这些横向隔板30各自沿横向方向延伸，但彼此之间沿纵向方向隔开。如图2所示，在每个流体收集腔45中设有4块横向隔板30，从而将每个流体收集腔45分隔成5个间隔开的收集室，即3个油相收集室70和2个悬浮固体相收集室60。如图2所示，这3个油相收集室70和2个悬浮固体相收集室60在纵向方向上交替地布置。这些油相收集室70和悬浮固体相收集室60可以通过相应的歧管与各自的外部收集器连通。

如图1所示，在每一个流动通道20中设置有多个侧向隔板10，它们均相对于纵向隔板40倾斜，并沿流体相分离装置100的垂直方向顺序地布置。这样，相邻两个侧向隔板10和限定该流动通道20的第一纵向隔板41和第二纵向隔板42共同围成了一个子通道25。因此，每一个流动通道20被分隔成若干个沿大致垂直方向布置的子通道25。根据本发明，各子通道25的截面具有一个几何最高点和一个几何最低点。在图1所示的实施例中，各子通道25的截面形成为三角形。

图3是沿图2中的线C-C的剖视图，显示了流体相分离装置100的第二相收集室60的结构。如图3所示，根据本发明，在各个纵向隔板40的处于悬浮固体相收集室60的区域内，在纵向隔板40上的与各子通道25的截面中的几何最低点(即，三角形的最低点)相对应的位置处设置有与悬浮固体相收集室60连通的悬浮固体相引导孔80。另外，在各个纵向隔板40的处于油相收集室70的区域内，在纵向隔板40上的与各子通道25的截面中的几何最高点(即，三角形的最高点)相对应的位置处设置有与油相收集室70连通的油相引导孔90。图4和5分别显示了油相引导孔90和悬浮固体相引导孔80的设置详情。

这样，根据本发明，当主要相为油、水和悬浮固体的油田采出液进入流体相分离装置100中之后，其会流经各个流动通道20，具体而言，流经各个流动通道20的各个子通道25。在流经子通道25时，采出液中的油相因密度较小而聚集在各个子通道25的顶部，而采出液中的悬浮固体相因密度较大而聚集在各个子通道25的底部。这样，聚集在子通道25的顶部处的油相就会通过设置在纵向隔板上的对应于子通道截面的几何最高点的油相引导孔90而进入到油相收集室70内。相应地，聚集在子通道25的底部处的悬浮固体相就会通过设置在纵向隔板上的对应于子通道截面的几何最低点的悬浮固体相引导孔80而进入到悬浮固体相收集室60内。另外，采出液中的水相则继续沿子通道25流动，直到通过出口离开流体相分离装置100。通过这种方式，油田采出液中的三种相，即油、水和悬浮固体得到了有效的分离。

在本发明的该实施例的流体相分离装置中，侧向隔板相对于纵向隔板倾斜地布置，从而流动通道分隔为多个子通道，各子通道的截面具有一个几何最高点和一个几何最低点。同时，纵向隔板上对应于子通道的几何最高点和最低点的位置处分别设置与油相收集室连通的油相引导孔和与悬浮固体相收集室连通的悬浮固体相引导孔。由此，在油田采出液流过流动通道的各子通道时，采出液中的油相会经油相引导孔进入到油相收集室，悬浮固体经悬浮固体相引导孔进入到悬浮固体相收集室，而水相则在经过子通道后经由出口排出。

根据本发明，由于各个流动通道被分隔成了若干个子通道，使得浅池面积得到了提高。另外，由于在各个流动通道中设置了多个侧向隔板，则流体中的油相在最近那个侧向隔板的下表面处被拦截，从而显著地提高了油相聚结几率。此外，当采出液从一端流过时，处于顶部的油相只需要运移很短的距离就能够到达各个子通道的顶部，因此显著地缩短了油相运移距离。类似地，当采出液从一端流过时，处于底部的悬浮固体相只需要运移很短的距离就能够到达各个子通道的底部，因此也显著地缩短了悬浮固体相运移距离。因此，根据本发明的装置具有良好的分离效果。同时，根据本发明，在确保油水固高效分离的前提下，大幅提高了单位体积的处理能力。

根据本发明，流动通道的各子通道的截面构造成具有一个几何最高点和一个几何最低点。这种截面形状例如可以是三角形、梯形、平行四边形等。然而优选的是，子通道的截面形状为三角形，如附图所示。

根据本发明，侧向隔板10相对于纵向隔板40倾斜地布置。优选地，侧向隔板10相对于纵向隔板40所形成的夹角处于10到80度的范围内，更优选地为30-70度。

根据本发明，在每一对纵向隔板40中的两块纵向隔板41和42之间形成了流动通道20，而在每一对纵向隔板40与相邻一对纵向隔板40之间形成了流体收集腔45，每一流体收集腔45被若干横向隔板30分隔成交替布置的油相收集室70和悬浮固体相收集室60。这样，在待分离的流体如油田采出液流过流动通道20时，会在流动通道20的方向上反复地且交替地进行油相分离和悬浮固体相分离。在如图2所示的实施例中，油田采出液会在流动通道20的方向上交替地进行3次油相分离和2次悬浮固体相分离。这样，聚集起来的油相和悬浮固体相能够分别通过油相引导孔和悬浮固体相引导孔及时地排出，避免了相间干扰。同时，油相分离效率和悬浮固体相分离效率得到了显著的提高。

根据本发明的一个优选的实施例，分设在不同的流体收集腔45内的油相收集室70沿着横向方向(即图2中的垂直方向)彼此对齐，而分设在不同的流体收集腔45内的悬浮固体相收集室60沿着横向方向彼此对齐。这种设置能够简化结构，降低制造成本。

对于各收集腔45来说，其中的油相收集室70和悬浮固体相收集室60的大小可以设置成相同，也可以彼此不同。在实际应用中，油相收集室70和悬浮固体相收集室60的大小可以根据油田采出液中的油相和悬浮固体相的性质而进行调整。例如，当油田采出液中的油较多而悬浮固体较少时，可将油相收集室70设置成较长而悬浮固体相收集室60较短。

根据本发明的一个优选的实施例，各个油相收集室70通过油相歧管流入到外部的油相收集器(未示出)，而各个悬浮固体相收集室60通过悬浮固体相歧管流入到外部的悬浮固体相收集器(未示出)。通过这种设置，能够方便地收集所分离出的油相和悬浮固体相。

下面将通过两个应用实例来说明根据本发明的流体相分离装置的效果。

实例1

利用如图1到5所示的流体相分离装置100来对稠油采出液进行相分离。该稠油采出液含水85％，原油密度为0.95g/cm³。

在该流体相分离装置100中，侧向隔板10长2m、宽50mm。侧向隔板10与纵向隔板40之间的夹角为60度。收集腔45宽50mm。油相引导孔80的直径为3mm，悬浮固体相引导孔90的直径为20mm。

试验显示，通过用流体相分离装置100来对上述稠油采出液进行处理，所分离出的油相流体中的含水率为21％，水相流体中的含油量平均为22mg/L，并且水相流体中的含悬浮物率平均为14mg/L。水相水质满足过滤器进水水质要求。

实例2

利用如图1到5所示的流体相分离装置100来对稠油采出液进行相分离。该稠油采出液含水85％，原油密度为0.95g/cm³。

在该流体相分离装置100中，侧向隔板10长3m、宽81mm。侧向隔板10与纵向隔板40之间的夹角为67.5度。收集腔45宽80mm。油相引导孔80的直径为4mm，悬浮固体相引导孔90的直径为30mm。

试验显示，通过用流体相分离装置100来对上述稠油采出液进行处理，所分离出的油相流体中的含水率为28％，水相流体中的含油量平均为28mg/L，并且水相流体中的含悬浮物率平均为13mg/L。水相水质满足过滤器进水水质要求。

尽管在上文中结合用于对油田采出液进行相分离的装置来对本发明的原理进行了说明，然而可以理解，本发明的原理可同样地用于市政污水以及工业污水的处理。另外，尽管在上文所述的实施例中该装置用于对含有三种不同密度的相的流体进行分离，然而可以理解，只要流体所含有的相大致上能够归类于三种密度不同的相，则本发明同样可以用于含有更多相的这类流体的分离。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种分离装置(100)，用于对至少含有第一相、第二相和第三相的流体进行相分离，所述分离装置包括：

壳体(50)；

沿所述壳体的纵向方向布置的至少一对纵向隔板(40)；

形成于每一对纵向隔板之间的用于所述流体的流动通道(20)；和

形成于相邻对纵向隔板之间和/或所述纵向隔板与所述壳体的内壁之间的收集腔(45)，所述收集腔内设有至少一块横向隔板(30)，将所述收集腔沿纵向方向分隔成第一相收集室(70)和第二相收集室(60)，

其中，所述流动通道内设有多个相对于所述纵向隔板倾斜布置的侧向隔板(10)，从而将所述流动通道分隔成若干个大致垂直排列的子通道(25)，以及

在各个所述纵向隔板的处于所述第一相收集室的区域内，在所述纵向隔板上设置有与所述第一相收集室连通的第一相引导孔(90)，并且在各个所述纵向隔板的处于所述第二相收集室的区域内，在所述纵向隔板上设置有与所述第二相收集室连通的第二相引导孔(80)。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，各所述子通道的截面形状具有一个几何最高点和一个几何最低点。

3.根据权利要求2所述的分离装置，其特征在于，所述第三相的密度大于所述第一相的密度，但小于所述第二相的密度；以及

所述第一相引导孔设置在与所述几何最高点相对应的位置处，而所述第二相引导孔设置在与所述几何最低点相对应的位置处。

4.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述子通道的截面为三角形、梯形或平行四边形。

5.根据权利要求4所述的分离装置，其特征在于，所述子通道的截面为三角形，所述侧向隔板相对于所述纵向隔板所形成的夹角处于10到80度的范围内。

6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，在每个所述子通道内，在与所述第一相收集室或所述第二相收集室相对应的区域内均设置有第一相引导孔或第二相引导孔。

7.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，在每一个收集腔内沿纵向方向设有多块横向隔板，从而在所述收集腔内形成多个交替布置的第一相收集室和第二相收集室。

8.根据权利要求7所述的分离装置，其特征在于，不同收集腔内的各横向隔板在横向方向上依次对齐。

9.根据权利要求7所述的分离装置，其特征在于，所有的第一相收集室均通过第一歧管与外部的第一相收集器相连，所有的第二相收集室均通过第二歧管与外部的第二相收集器相连。

10.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述第一相引导孔在所述第一相收集室的整个纵向长度上延伸，所述第二相引导孔在所述第二相收集室的整个纵向长度上延伸。

11.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，各流体通道的出口与外部的第三相收集器连通。

12.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述流体为油田采出液，所述第一相、第二相和第三相分别为油相、悬浮固体相和水相。

13.一种用于对油田采出液进行分离的装置(100)，所述油田采出液包含油相、悬浮固体相和水相，所述分离装置包括：

大致圆柱形的壳体(50)；

沿所述壳体的纵向方向布置的多对纵向隔板(40)；

形成于每一对纵向隔板之间的用于所述流体的流动通道(20)；和

形成于相邻对纵向隔板之间以及所述纵向隔板与所述壳体的内壁之间的收集腔(45)，各所述收集腔内设有多块沿纵向方向间隔开的横向隔板(30)，从而将所述收集腔沿纵向方向分隔成若干个交替布置的油相收集室(70)和悬浮固体相收集室(60)，

其中，在每一个流动通道内设有多个相对于所述纵向隔板倾斜布置的侧向隔板(10)，从而将所述流动通道分隔成若干个垂直排列的子通道(25)，各所述子通道的截面形状为三角形，以及

在各个所述纵向隔板的处于所述油相收集室的区域内，在所述纵向隔板上的与所述三角形中的几何最高点相对应的位置处设置有与所述油相收集室连通的油相引导孔(90)，并且在各个所述纵向隔板的处于所述悬浮固体相收集室的区域内，在所述纵向隔板上的与所述三角形中的几何最低点相对应的位置处设置有与所述悬浮固体相收集室连通的悬浮固体相引导孔(80)。