CN202400923U

CN202400923U - 一种超声波聚结气浮除油装置

Info

Publication number: CN202400923U
Application number: CN2011204421853U
Authority: CN
Inventors: 吴巍; 回军; 杨丽; 刘春阳; 袁宝贵
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-11-10

Abstract

本实用新型公开了一种超声波聚结气浮除油装置，主要由超声波脉冲破乳区、聚结填料区、气浮区三部分组成，其特征在于将聚结和气浮原理结合，并将超声波技术引入分离器中。连接在超声波换能器上的翅片管设置在进水均布板后，超声波脉冲发生器发出的脉冲信号经换能器转换后产生超声波脉冲震荡，通过连接管传给翅片管，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。利用超声波破乳聚结作用，并结合聚结填料的聚结功能，增大油滴的聚结能力，提高油水分离效率。此后再利用气液多相溶气泵产生的含微小气泡的溶气水对粒径更细小的油滴进行进一步的浮选分离。本装置结构合理，处理含油污水效果显著。

Description

一种超声波聚结气浮除油装置

技术领域

本实用新型公开了一种超声波聚结气浮除油装置，适用于炼油污水等各种含油废水的油水分离领域。

背景技术

含油废水的来源很广，在石油工业的采油、炼油、贮油、运输过程及石油化学工业的生产过程中都会产生大量含油废水。而在油田采油过程中产生含油废水量较大，这是由于目前大多数油田采油基本采用注水开采方式，随着油田进入高含水后期，采出水量也大幅度增长，也势必导致含油废水量的增大。

含油废水的处理方法按原理可分为四大类：物理法(重力分离、离心分离、粗粒化、过滤、膜分离等)；物理化学法(浮选、吸附、电解等)；化学法(凝聚、盐析、化学氧化等)；生物化学法(活性污泥、生物滤池等)。近年来，针对含聚合物污水特点，以沉降、聚结及浮选等处理技术为重点，开发出了一系列高效含聚合物污水处理工艺。为了适应日益严格的污水排放标准，小型高效多功能一体化污水处理设备将成为研究重点。

超声波是一种高频机械波，其频率一般在2×10⁴~5×10⁸ Hz之间，具有能量集中、穿透力强等特点。超声波在水中可以发生凝聚效应、空穴或空化效应。当超声波通过含油污水时，造成微小油滴与水一起振动。但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度、油滴将会相互碰撞、粘合，使油滴的体积增大。随后，由于粒子已变大，不能随声波振动，只能作无规则运动。最后水中小油滴凝聚并上浮，油水分离效果良好。聚结填料利用它的聚结性能，使细小的油粒在其表面聚结成较大油粒，在浮力和水流冲击下，粒径增大的油粒脱离粗粒化材料表面而上浮。浮选法是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，使浮力增大而随气泡一起上浮到水面形成浮渣，然后使用适当的除油设备将油除去。主要用来处理含油废水中靠重力分离难以去除的分散油、乳化油和细小的悬浮固体物。

CN2672039Y公开了一种聚结气浮除油器，该除油器集填料除油技术、气浮选除油技术组合到一个压力卧式容器中，代替了传统的自然沉降储油罐、混凝沉降除油罐、混凝斜板除油罐、横向流含油污水除油器、气浮选除油器，实现了设备的组装化、一体化、简化了工艺流程、减小了设备体积及总占地面积。但由于气浮分离油滴粒径与聚结元件相似甚至更小，因此该除油器气浮选后的聚结元件除油效果不明显。

CN101829439A提出了一种超声波聚结式三相分离器，利用超声波技术对三采原油增强原油破乳聚结效果。其结构简单，操作方便，有效提高破乳剂的破乳效率，减少破乳剂用量，降低运行成本。但该分离器中的两组斜板组完全相同，其聚结油珠能力完全一致，因此，第二斜板组效果不明显，不能看作二级聚结，除油效果相对较差。

崔月岭（决策管理，2007年第23卷，52）报到了“聚结式溶气气浮工艺用于油田含聚污水除油效果分析”，含油污水进入聚结气浮装置时，先进行油水预分离，同时通入定量的气液混合物，进入浮选室后，气液混合物中的气体膨胀形成大量微小的气泡，携带部分油滴及悬浮物上浮到水面，剩余的油和悬浮物随污水向下进人聚结填料床，小油滴聚结上浮，进而被收集送至集油池中。处理过程中不需要投加化学药剂，设备占地小，处理效果好。但该装置只经一级聚结后便进入气浮区，聚结区除油效果相对较差，给气浮除油带来较大负担。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种超声波聚结气浮除油装置。与现有技术相比，本实用新型将聚结和气浮原理结合，并将超声波技术引入分离器中。利用超声波破乳聚结作用，并结合聚结填料的聚结功能，增大油滴的聚结能力，提高油水分离速度。再利用气液多相溶气泵产生的含微小气泡的溶气水对微小油滴进行进一步的浮选分离。

一种超声波聚结气浮除油装置，包括池体，池体的一端设置进水口，与进水口相对的另一端设置出水口，其特征在于：沿水流方向在池体内依次设置超声波脉冲***、聚结填料区和气浮***。

本实用新型中，进水口处设有均布板。

本实用新型中，气浮***包括气浮分离区，气浮分离区底部设置多个均匀分布的出水口。

本实用新型中，超声波脉冲***包括超声波换能器和超声波脉冲发生器，连接在超声波换能器上的翅片管设置在均布板之后；超声波脉冲发生器发出的脉冲信号经换能器转换后产生超声波脉冲震荡，通过连接管传给翅片管，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。

本实用新型中，超声波脉冲***下部设置锥形集泥斗和排泥口。

本实用新型中，聚结填料区由多个亲油性聚丙烯复合材料穿孔管以管组方式垂直排列安装，管组底部设置锥形集泥斗。

本实用新型中，聚结填料区上部和下部采用密封式间隔板。

本实用新型中，超声波脉冲***发出的超声波频率为20~30 kHz；超声波脉冲***发出的超声波功率密度为40~80W/m³；超声波脉冲***进行的超声破乳处理时间为20~40 min。

本实用新型中，聚结填料区的聚丙烯复合材料穿孔竖管直径为30~80 mm，管上穿孔直径为10~15 mm。

本实用新型中，气浮***采用气液多相溶气泵作为回流泵。

本实用新型中，气浮***采用气液多相溶气泵作为回流泵，气体在泵进口管道直接吸入，利用气液多相溶气泵特殊的叶轮结构，在泵内建立压力的过程中产生气液二相充分的混合并达到饱和，高速旋转的多级叶轮将吸入的空气多次切割成小气泡，并将切割后的小气泡在泵内的高压环境中瞬间溶解于回流污水中，水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成油水分离。在聚结填料区和气浮区设置间隔板，间隔板上端高于液位，间隔板下端与池体底部具有一定间隙，使水可以流过。间隔板右侧（右侧即沿水流方向的下游）设置折流板，折流板与池体底部无间隙，折流板上端低于间隔板。溶气水进口最好设置在间隔板和折流板之间。

本实用新型具有的有益效果是该除油装置集超声波除油技术、填料除油技术与气浮选除油技术组合在一起，代替了传统的自然沉降除油罐、聚结除油器、气浮选除油器，实现了设备的组装化、一体化，结构简单，操作方便，提高了除油效率，简化工艺流程，减少占地面积。与现有技术相比，本实用新型将聚结和气浮原理结合，并将超声波技术引入分离器中。利用超声波破乳聚结作用，并结合聚结填料的聚结功能，增大油滴的聚结能力，提高油水分离速度。再利用气液多相溶气泵产生的含微小气泡的溶气水对微小油滴进行进一步的浮选分离。

附图说明

图1是一种超声波聚结气浮除油装置结构示意图；

图2是一种超声波聚结气浮除油装置的俯视结构示意图；

图3是聚结填料区结构示意图。

其中：1-池体，2-超声区，3-聚结区，4-气浮区，5-进水口，6-排水口，7-集泥斗，8-排泥口，9-溶气水进口，10-翅片管，11-连接管，12-超声波换能器，13-超声波脉冲发生器，14-均布板，15-聚结填料组，16-收渣槽，17-排油口，18-挡板，19-出水口，20-排渣口，21-间隔板，22-聚结区排泥口，23-折流挡板，24-聚结区集泥斗。

具体实施方式

本实用新型超声波聚结气浮装置包括池体，池体的一端设置进水口，与进水口相对的另一端设置出水口，沿水流方向在池体内依次设置超声波脉冲***、聚结填料区和气浮***。

本实用新型中，进水口处设有均布板，液体分布均匀，出水采用在气浮分离区底部设置多个均匀分布的出水口排水。

本实用新型中，连接在超声波换能器上的翅片管设置在进水均布板之后，超声波脉冲发生器发出的脉冲信号经换能器转换后产生超声波脉冲震荡，通过连接管传给翅片管，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。超声波脉冲***下部设置锥形集泥斗和排泥口。

本实用新型中，聚结区由多个亲油性聚丙烯复合材料穿孔管以管组方式垂直排列安装，管组底部设置锥形集泥斗。聚结填料区具有三维立体垂直固定孔道，水流方向与油滴浮升方向及污泥沉降方向均垂直。管材表面的亲油性及圆形管道的界面效应都大大加快了油滴上浮速度，同时污泥及固体颗粒向聚结填料的底部移动，最终落入锥形集泥斗并由排泥口排出。聚结填料组上部和下部采用密封式间隔板。聚结填料区后还有一定的分离空间。

本实用新型中，超声波频率为20~30 kHz；超声波功率密度为40~80W/m³；超声破乳处理时间为20~40 min。

本实用新型中，聚结区聚丙烯穿孔竖管直径为30~80 mm，最佳50 mm，管上穿孔直径为10~15 mm，最佳为12 mm。

超声波除油机理是当超声波通过含油污水时，造成微小油滴与水一起振动。但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度、油滴将会相互碰撞、粘合，使油滴的体积增大。随后，由于粒子已变大，不能随声波振动，只能作无规则运动。最后水中小油滴凝聚并上浮。聚结除油机理是分散在连续相水中的油滴通过聚结填料时，经聚结填料表面吸附、润湿、碰撞和聚结等作用形成油膜，从水中分离出来。气浮区通过气液多相溶气泵向水中释放溶气水，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成油水分离。

如图1所示，超声波聚结气浮除油装置的池体1内包括超声区2、聚结区3、气浮区4；池体上设有进水口5、排水口6、排油口17、排渣口20。含油污水由进水口5进入池内，污水粘度为2 mPa·s，初始含油量为1864 mg/L。含油污水经均布板14进入超声区，在超声区内，超声波脉冲发生器13发出脉冲信号，经超声波换能器12转换后产生超声波脉冲震荡波，通过连接管11传至翅片管10中，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。使用超声波频率为25 kHz，功率800 W，超声破乳处理时间为30 min。在超声波作用下，油滴相互碰撞、粘合、聚结成大油滴，加速了油水分离。固体颗粒落入超声区底部设置的锥形集泥斗7中，由排泥口8排出。污水流进聚结区3，聚结区上部和下部设置封闭式间隔板21，以防止水流短路。聚结填料组15由多个亲油性聚丙烯复合材料穿孔管以管组方式垂直排列安装在油水分离器中，具有三维立体垂直固定孔道，水流方向与油滴浮升方向及污泥沉降方向均垂直。管材表面的亲油性及圆形管道的界面效应都大大加快了油滴上浮速度，油滴向上部移动，由排油口17排出，同时污泥及固体颗粒向聚结填料的底部移动，最终落入聚结区锥形集泥斗24并由聚结区排泥口22排出。此后污水经挡板18和折流挡板23流入气浮区4。气浮***采用气液多相溶气泵作为回流泵，气体在泵进口管道直接吸入，利用气液多相溶气泵特殊的叶轮结构，在泵内建立压力的过程中产生气液二相充分的混合并达到饱和，高速旋转的多级叶轮将吸入的空气多次切割成小气泡，并将切割后的小气泡在泵内的高压环境中瞬间溶解于回流污水中，由溶气水进口9进入到气浮区内。水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，从而完成固、液分离。浮渣流入收渣槽16由排渣管20排出。出水管6设置在气浮区4的底部，出水管6的位于气浮区4下部的部分包括多个均匀分布的出水口19。

Claims

1.一种超声波聚结气浮除油装置，包括池体，池体的一端设置进水口，与进水口相对的另一端设置出水口，其特征在于：沿水流方向在池体内依次设置超声波脉冲***、聚结填料区和气浮***。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：进水口处设有均布板。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：气浮***包括气浮分离区，气浮分离区底部设置多个均匀分布的出水口。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：超声波脉冲***包括超声波换能器和超声波脉冲发生器，连接在超声波换能器上的翅片管设置在均布板之后；超声波脉冲发生器发出的脉冲信号经换能器转换后产生超声波脉冲震荡，通过连接管传给翅片管，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于：超声波脉冲***下部设置锥形集泥斗和排泥口。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：聚结填料区由多个亲油性聚丙烯复合材料穿孔管以管组方式垂直排列安装，管组底部设置锥形集泥斗。

7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于：聚结填料区上部和下部采用密封式间隔板。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：超声波脉冲***发出的超声波频率为20~30 kHz；超声波脉冲***发出的超声波功率密度为40~80W/m³；超声波脉冲***进行的超声破乳处理时间为20~40 min。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：聚结填料区的聚丙烯复合材料穿孔竖管直径为30~80 mm，管上穿孔直径为10~15 mm。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：气浮***采用气液多相溶气泵作为回流泵。