CN2455329Y - 一种油气水三相分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用不同相介质各相间互不相溶流体的密度差,借助重力场实现油气水分离的专用设备,主要用于油田地面工程等。采用卧式壳体,并在壳体内依次设有入口旋流预脱气器、碟型转向器、布液消能器和可调“U”型管等。本实用新型具有结构紧凑、流动特性好、分离效率高、处理能力大及预脱气效果好、运行周期长、控制稳定和沉砂能力强等综合技术性能。

Description

一种油气水三相分离器

本实用新型涉及一种利用不同相介质各相间互不相溶流体的密度差，借助重力场实现油气水分离的专用设备，主要用于油田地面工程、环境工程、炼油厂及化工厂。

在已有技术中，游离水分离器是应用最早、最广泛、也是最基本的油气水分离设备。该设备在结构上往往只在进液端设置碟型或上孔箱型的入口转向器，用以减少入***流对分离流场的冲击影响；在排液端设置一些堰板，用以控制气液界面和油水界面；而在设备中部则不设任何强化器件。据文献SPE6527报导：1987年美国Shell公司的B·Zemell曾用放射性示踪法对这种设备进行了现场实测，结果表明：设备的流动特性相当不好，其中存在严重的短路流和涡流，不仅导致设备的大部分空间未能有效利用，而且由于涡流造成的返混，使相当一部分介质未经处理就排出，甚至还有一部分因剪切严重而起泡，严重影响了设备的工作效果。另据文献SPE11562报导：美国C-E Natco公司曾在原游离水分离器的结构模型上，通过引入Performax填料(该填料相当于现代化工设备中常用的规整波纹板填料)，使设备的工作性能得到一定程度上的改善，由此发展出了Performax填料式分离器，并成为八十年代以来世界范围内广泛应用的主体设备。但在这种设备中，由于气相空间约占设备体积的二分之一，设备有效利用率低，而且沉降室内也没有采取有效的聚结措施，设备整体效率较低，反映在工程应用中，一方面，设备体积相当庞大，另一方面仍需以加热和电脱作辅助，不仅增加了能耗、投资和运行费用，而且生产管理也很不便。中国专利ZL92241514.5公布的重力式油气水分离结构优化设备，在结构上有较大的改进，设备性能也有很大的提高，但在实际应用中仍有部分不完善的地方，如导向叶片式旋流预脱气器脱气效果不理想、θ环整流器容易堵塞、自支承波纹板聚结器除砂效果差，检修周期短和界面控制不稳等，这些原因在一定程度上影响了设备的运行性能。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、设备综合性能好的油气水三相分离设备。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案一是：

采用卧式壳体结构，在壳体内依次设有旋流预脱气器、碟型转向器、布液消能器、波纹板整流器、斜板聚结器、油室、水室、可调“U”型管和捕雾器，并在壳体上设有混合流体进口接管、油出口接管和水出口接管，在捕雾器顶部设有气出口接管。旋流预脱气器与壳体紊流室上部外壁相固接，侧壁设有进口接管，顶部通过导气管和控制阀与捕雾器相连，下部内腔设置的底流管伸入壳体内，并穿过布液消能器与固接于紊流室下部内壁的蝶型转向器相对。布液消能器置于壳体轴线水平面之下、蝶型转向器之上的紊流室之中。波纹板整流器置于壳体内与壳体轴线相垂直的平面上，并分隔紊流室与沉降室。在沉降室内置有斜板聚结器。通过与壳体轴线相垂直布置的油室隔板和水室隔板将油室、水室和沉降室分隔开，在油室和水室底部分别设有油出口接管和水排出口接管。在水室内设有其调节丝杆穿过壳体上部外壁、“U”型导管分别穿过水室隔板和油室隔板的可调“U”型管。在油室隔板上部壳体外壁固接有捕雾器，其通过通孔与壳体内相通，通过导气管、控制阀与旋流预脱气器相连，在其顶部设有气出口接管。

旋流预脱气器采用带捕雾丝网的旋流结构，主要由捕雾丝网、芯管、内顶板、旋流筒体、锥管和底流管组成，中心设有芯管的内顶板固定于旋流筒体内部，且在捕雾丝网下方，并在进口接管上方。

布液消能器采用下孔箱式结构，主要由布液板和小孔组成，在布液板上开有以底流管为中心呈径向内疏外密分布的小孔。

可调“U”型管由固定在一起的调节丝杆、连接筋和下部带密封环的调节管以及“U”型导管组成，“U”型导管轴向***调节管之中。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案二是：

结构组成与方案一类似，即由两个方案一呈两侧对称状一体化并联，不同仅在于：油室、可调“U”型管、水室和捕雾器设置在壳体的中部，旋流预脱气器、碟型转向器、布液消能器、整流器和聚结器则各自分为两部分，对称地设置在壳体的两端。

本实用新型采用的各部件及其组合方式，基本消除或抑制了气相湍流对分离过程的不利影响，减少了设备内的气相空间，有助于设备容积效率的提高；有效地引入了重力消能、活性水强化水洗和气体浮选作用，强化了设备的预分离作用；抑制或消除了设备中的短路流、涡流和沟流，强化了设备的流动特性；在提高设备分离性能的同时，又具有良好的沉砂和除砂效果；保证了设备内部的油水界面控制稳定，为油水分离创造了良好的条件。因此，采取本实用新型的技术方案，可使设备结构紧凑，设备整体性能提高，具有较高的经济实用价值。

下面利用附图进一步说明本实用新型的实施例。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型另一实施例的结构示意图。

图3是旋流预脱气器的结构示意图。

图4是布液消能器的结构示意图。

图5是图4的A向视图。

图6是斜板聚结器的结构示意图。

图7是图6的B向视图。

图8是可调“U”型管的结构示意图。

参见图1、图3至图8，混合流体通过进口接管1进入紊流室3上部的旋流预脱气器2，由于进口接管1沿旋流筒体2-4内壁的切线方向与预脱气器2相连接，所以混合流体依靠离心力把大部分气体分离出来，脱出的气体经内顶板2-3中心的芯管2-2、捕雾丝网2-1、导气管8和控制阀9引至捕雾器12。控制阀9根据气量的大小和气相中含液的多少对混合流体分离出的气体进行调节，这样既可避免大量气体从液相中通过时造成严重湍流，又有助于减少设备内的气相空间，提高设备的容积利用率。经预脱气器2分离出部分气体后的混合流体中还含有一定的溶解气及部分较为分散的气泡，这种混合流体经预脱气器2下部的锥管2-5和底流管2-6进入紊流室3中的蝶型转向器5，改变流向后的流体经布液消能器4中布液板4-1上的小孔4-2呈平面状均匀向上浮升，这种引入了射流和重力消能作用的工作方式使高速流体的动能转化成压能，同时还利用了活性水强化水洗及气体浮选作用，并最终获得较好的预分离效果。经消能器4后的混合流体进入波纹板整流器6。整流器6主要用来抑制或消除设备中的短路流、沟流和涡流，起整流、稳流作用，为分散相的聚结分离提供良好的流动条件。经蝶型转向器5、消能器4和整流器6的联合作用，混合流体中的气体得到脱除、动能转化成压能、一些简单的油水分离过程得到实现、设备中的短路流、沟流和涡流也得到有效抑制，流动条件接近塞状流，为下一步油水深度分离创造了条件。经整流器6后混合流体进入沉降室22，并通过位于沉降室22中的由呈“人”字型斜板7-1组成的斜板聚结器7。聚结器7依据浅池原理，能够缩短液滴沉降或气泡浮升的距离，用来强化设备分离特性、提高分离效率。经聚结器7后在沉降室22中的混合流体各相得到分离，其气相在上部空间并经通孔13进入捕雾器12，与从预脱气器2中引入的气体一道经捕雾丝网11再次捕集液滴后从气出口接管10排出，油相在沉降室22上部并通过油室隔板20溢入油室16，经油出口接管18排出，水相在沉降室22下部并通过穿过油室隔板20和水室隔板19的可调“U”型管14中的“U”型导管14-5进入水室15，经水出口接管17排出。在水室15内设置的可调“U”型管14，由于调节管14-3与“U”型导管14-5间可相对移动，且其间有密封环14-4，所以通过对与调节丝杆14-1和连接筋14-2固定在一起的调节管14-3的升降调节，可最终保证沉降室22中的油水界面稳定，或使油水界面稳定在不同的高度，以利提高分离质量。

参见图2，其结构组成与图1相似，相当于呈两侧对称状的图1一体化并联，不同仅在于：油室16、可调“U”型管14、水室15和捕雾器12设置在壳体21的中部，预脱气器2、转向器5、消能器4、整流器6和聚结器7分别对称地分布在壳体21两侧。其工作过程是：混合流体自设备两端的进口接管1等量地进入设备，经各自的预脱气器2、转向器5、消能器4、整流器6和聚结器7，向设备的中部流动，并通过设在壳体21中部的油室16、可调“U”型管14、水室15和捕雾器12，最后由水出口接管17、油出口接管18和气出口接管10排出。介质在每一侧的流动与分离过程都同实施例1。

Claims (5)

1、一种油气水三相分离器，采用卧式壳体(21)结构，在壳体(21)内依次设有旋流预脱气器(2)、碟型转向器(5)、布液消能器(4)、波纹板整流器(6)、斜板聚结器(7)、油室(16)、可调“U”型管(14)、水室(15)和捕雾器(12)，并在壳体(21)上设有混合流体进口接管(1)、油出口接管(18)和水出口接管(17)，在捕雾器(12)顶部设有气出口接管(10)，其特征在于：

预脱气器(2)与紊流室(3)上部外壁相固接，侧壁设有进口接管(1)，顶部通过导气管(8)和控制阀(9)与捕雾器(12)相连，下部内腔设置的底流管(2-6)伸入壳体(21)内，并穿过消能器(4)与固接于紊流室(3)下部内壁的转向器(5)相对；

消能器(4)置于壳体(21)轴线水平面之下、转向器(5)之上的紊流室(3)之中；

整流器(6)置于壳体(21)内与壳体(21)轴线相垂直的平面上，并分隔紊流室(3)与沉降室(22)，在沉降室(22)内置有聚结器(7)；

通过与壳体(21)轴线相垂直布置的油室隔板(20)和水室隔板(19)将油室(16)、水室(15)和沉降室(22)分隔开，在油室(16)和水室(15)底部分别设有油排出口(18)和水排出口(17)；

在水室(15)内设有其调节丝杆(14-1)穿过壳体(21)上部外壁、“U”型导管(14-5)分别穿过水室隔板(19)和油室隔板(20)的可调“U”型管(14)；

在油室隔板(20)上部壳体(21)外壁固接有捕雾器(12)，其通过通孔(13)与壳体(21)内相通，通过导气管(8)、控制阀(9)与预脱气器(2)相连，在其顶部设有气出口接管(10)。

2、根据权利要求1所述的油气水三相分离器，其特征在于：油室(16)、可调“U”型管(11)、水室(15)和捕雾器(12)设置在壳体(21)的中部；预脱气器(2)、转向器(5)、消能器(4)、整流器(6)和聚结器(7)各自分为两部分，对称地设置在壳体(21)的两端。

3、根据权利要求1或2所述的油气水三相分离器，其特征在于：预脱气器(2)采用带捕雾丝网的旋流结构，主要由捕雾丝网(2-1)、芯管(2-2)、内顶板(2-3)、旋流筒体(2-4)、锥管(2-5)和底流管(2-6)组成，中心设有芯管(2-2)的内顶板(2-3)固定于旋流筒体(2-4)内部，且在捕雾丝网(2-1)下方，并在进口接管(1)上方。

4、根据权利要求1或2所述的油气水三相分离器，其特征在于：消能器(4)采用下孔箱式结构，主要由布液板(4-1)和小孔(4-2)组成，在布液板(4-1)上开有以底流管(2-6)为中心呈径向内疏外密分布的小孔(4-2)。

5、根据权利要求1或2所述的油气水三相分离器，其特征在于：可调“U”型管(14)由固定在一起的调节丝杆(14-1)、连接筋(14-2)和下部带密封环(14-4)的调节管(14-3)以及“U”型导管(14-5)组成，“U”型导管(14-5)轴向***调节管(14-3)之中。

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