一、旋流油水分離器概述

       旋流油水分離器器進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，油田地面分離技術(shù)進(jìn)入重大技術(shù)發(fā)展時(shí)期。這類(lèi)設(shè)備主要以靜態(tài)旋流油水分離器和動(dòng)態(tài)旋流油水分離器為典型代表，因其體積小、處理時(shí)間短，因而日益引起國(guó)際石油工程技術(shù)界的廣泛關(guān)注。一方面各石油生產(chǎn)廠商競(jìng)相在工程中采用該技術(shù)，另一方面有關(guān)科研部門(mén)也在致力于這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究。十多年來(lái)的科學(xué)研究及工程實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，旋流分離技術(shù)作為一種分離技術(shù)，由于其突出的優(yōu)勢(shì)，適用場(chǎng)合并不局限于污水除油處理方面，如同重力分離技術(shù)一樣，在原油脫氣、脫水、除砂、除顆粒以及氣體、原油、污水凈化和污泥脫水等方面都存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行性和工程應(yīng)用的廣闊前景。旋流油水分離器廣泛適用于原油脫水，含油污水處理，亦可用于化工、機(jī)械、煉油、輪船、海洋平臺(tái)及行業(yè)的含有污水處理和存在比正差的液液分離場(chǎng)合，高濃度時(shí)可二級(jí)串聯(lián)使用。

二、旋流油水分離器工作原理

         旋流油水分離器器是一種應(yīng)用廣泛的非均相混合物分離設(shè)備。旋流油水分離器工作的基本原理是將具有密度差的液—液、液—固、液—?dú)狻狻痰葍上嗷蚨嘞嗷旌衔镆缘膲毫?或初速度)有切向進(jìn)料口進(jìn)入旋流油水分離器內(nèi)部，流體的壓力能轉(zhuǎn)為流體的動(dòng)能在旋流器內(nèi)部做的旋動(dòng)，流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生很強(qiáng)的離心力場(chǎng)，使混合物中密度(或直徑)較大的組分(粗相)在離心力的作用下，在旋動(dòng)的同時(shí)向下、向外運(yùn)動(dòng)，終形成外旋流以底流的形式從底流口排出;而密度(或直徑)較小的組分(輕相)在旋動(dòng)的同時(shí)向內(nèi)、向上運(yùn)移，終形成內(nèi)旋流以溢流的形式經(jīng)溢流口排出，從而完成分離任務(wù)。

含油污水沿切線方向進(jìn)入圓筒渦旋段后形成旋流，進(jìn)入縮徑段后由于截面的改變，使流速形成螺旋流態(tài)，由于油和水的密度差，水附著于旋流管壁而油滴向中心移動(dòng)。流體進(jìn)入細(xì)錐段后，截面不斷縮小，流速繼續(xù)增加，離心力也隨著，小油滴被擠入錐管中心聚合形成油心，在凈化水沿著旋流管壁呈螺旋線向前流動(dòng)的同時(shí)，低壓區(qū)的油芯向后流動(dòng)并從溢流口排出，而凈化水則由集水腔流出，從而完成了油水分離。

旋流油水分離器靠?jī)煞N不相溶液體的比重差，主要用于去除水中80%以上的非乳化油。旋流油水分離器的關(guān)鍵部件旋流管由分配口、旋流腔、收縮腔、尾錐、尾管、底流口、溢流口等部分組成。油水混合液由旋流腔上的分配口進(jìn)入旋流管，在的壓差條件下，形成螺旋流動(dòng)。經(jīng)收縮腔、尾錐兩級(jí)收縮，使流體增速并在旋流管內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的離心力場(chǎng)。根據(jù)斯托克斯(stokes)定律，油水混合液中重相水在強(qiáng)大離心力作用下被拋向旋流管內(nèi)壁呈螺旋態(tài)從底流口排出，輕相油則向旋流管的中心聚集形成油芯，從溢流口排出，實(shí)現(xiàn)油水分離。該離心場(chǎng)產(chǎn)生離心加速度為2000g，因此油水在幾秒內(nèi)可實(shí)現(xiàn)分離?？梢允謩?dòng)操作，也可以自動(dòng)控制。

除油效果在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步，進(jìn)水的壓力能夠盡可能轉(zhuǎn)化成離心力，油水分離效果。含油污水通過(guò)水入口進(jìn)入旋流式油水分離器，分配到容器內(nèi)的每個(gè)旋流子上，形成旋流，在離心力的作用下，實(shí)現(xiàn)油水分離，分離后的水從水口排出，油從油出口排出。

三、旋流油水分離器優(yōu)點(diǎn)

與其他現(xiàn)有凈化技術(shù)相比，旋流式油水分離器具有以下特點(diǎn)：

a、占地面積小。

b、重量輕 。不到常規(guī)設(shè)備重量的1/5。

c、分離效率高。一般85%，95~99%

d、性高。無(wú)運(yùn)動(dòng)部件；維護(hù)簡(jiǎn)便。

e、流量調(diào)節(jié)范圍寬。

f、安裝方向不受限制。

g、工藝流程簡(jiǎn)單?？扇∠罅康墓芫€和昂貴的沉降裝置。

四、流油水分離器技術(shù)參數(shù)

1、處理介質(zhì)：     含油污水（油品一般為柴油、汽油、噴氣燃料）

2、設(shè)計(jì)壓力：     1.0MPa

3、工作壓力：     ≤0.6MPa

    4、工作溫度：     4℃～40℃

5、進(jìn)水/出水壓降： ～0.35MPa

6、進(jìn)水/排降： ～0.45MPa

五、旋流油水分離器設(shè)備的安裝、調(diào)試、操作

5.1設(shè)備的安裝

設(shè)備在安裝的全過(guò)程中，應(yīng)贓物、灰塵和其他物體（金屬屑、螺栓等）落

入設(shè)備。

外部接口與設(shè)備接口連接時(shí)，應(yīng)注意設(shè)備上的各接口的用途。

5.1.1設(shè)備的安裝要求

·設(shè)備安裝前，應(yīng)檢查各部件、設(shè)備及儀表、閥門(mén)等有壞，檢查各密封面情況有無(wú)臟物以便能及時(shí)處理。

  ·基座放置牢固平穩(wěn)，安裝須牢固。

  ·法蘭緊固前應(yīng)調(diào)整好同心度。

  ·安裝時(shí)應(yīng)做到輕拿輕放避免不要的損壞及影響美觀。

  ·接線應(yīng)牢固。  

·設(shè)備的進(jìn)水腔與排油腔之間設(shè)置反沖洗管線，供油孔阻塞時(shí)反沖洗。           

5.2.設(shè)備的調(diào)試

5.2.1.準(zhǔn)備

·檢查外部接口與設(shè)備接口是否連接正確。

·檢查各閥門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉是否靈活，有無(wú)卡阻現(xiàn)象。

5.2.2.調(diào)試

a.旋流器在安裝完畢（或停止使用很長(zhǎng)時(shí)間）開(kāi)始使用時(shí)，應(yīng)先導(dǎo)通橇外各流程進(jìn)出口閥門(mén)。

b.打開(kāi)排油腔反沖洗閥，慢慢打開(kāi)進(jìn)水閥、出水閥、排氣閥，關(guān)閉其他閥門(mén)。

c.具有壓力的含油污水進(jìn)入旋流器，調(diào)整進(jìn)水閥和出水閥的開(kāi)啟度，排除容器和管匯中空氣，使容器整個(gè)腔內(nèi)充滿水。

  不能在出水閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)水，以損壞容器內(nèi)部的旋流管。

d.當(dāng)排氣管中有液體溢出時(shí)，關(guān)閉排氣閥，再關(guān)閉排油腔反沖洗閥。設(shè)備在關(guān)閉排油閥的情況下運(yùn)行3～5分鐘，以沖凈容器和管道內(nèi)雜物，旋流管溢流口的阻塞。

e.打開(kāi)排油閥、儀表管線上的閥門(mén)，設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

5.3.設(shè)備的操作

設(shè)備的操作為手動(dòng)控制方式。

5.3.1.開(kāi)機(jī)程序

a. 導(dǎo)通橇外各流程進(jìn)出口閥門(mén)。

b. 打開(kāi)排油腔反沖洗閥、打開(kāi)排氣閥、再慢慢打開(kāi)進(jìn)水閥、出水閥，關(guān)閉其他閥門(mén)。

c.啟動(dòng)泵，具有壓力的含油污水進(jìn)入旋流器，調(diào)整進(jìn)水閥和出水閥的開(kāi)啟度，排除容器和管匯中空氣，使容器整個(gè)腔內(nèi)充滿水。

d.當(dāng)排氣管中有液體溢出時(shí)，關(guān)閉排氣閥。

e.慢慢打開(kāi)排油閥，設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

調(diào)節(jié)旋流器出水口、排油口截止閥，使得進(jìn)水/出水壓降約為0.35MPa左右，進(jìn)水/排降約為0.45MPa左右。

5.3.2.設(shè)備停機(jī)

a.關(guān)閉與設(shè)備相連的泵。

b.關(guān)閉旋流器進(jìn)水閥、排油閥、出水閥。

5.4.故障診斷與維修、維護(hù)

當(dāng)旋流器使用時(shí)間后，如發(fā)現(xiàn)其出水水質(zhì)惡化或除油效率降低或設(shè)備腔體內(nèi)部發(fā)出怪聲，所致原因及修理辦法如下：

·供給旋流器的流量不合適，應(yīng)對(duì)其作相應(yīng)調(diào)整。

·檢查設(shè)備是否工作范圍運(yùn)轉(zhuǎn)，是否在正常工作壓力、壓差下運(yùn)行，如不是，應(yīng)對(duì)設(shè)備重新調(diào)試使其正常。

·打開(kāi)旋流器腔體，檢查旋流腔、尾錐等有無(wú)磨損或損壞，如有應(yīng)立即更換，同時(shí)檢查O型橡膠密封圈是否損壞，要時(shí)需更換。

旋流器的維護(hù)：                                                                                                                                    

打開(kāi)旋流器前需要嚴(yán)格執(zhí)行以下步驟：

·拆卸程序 

拆卸前應(yīng)確認(rèn)設(shè)備各流程的進(jìn)出口閥門(mén)已關(guān)閉，容器和管匯已泄壓，且容器內(nèi)液體已排放干凈。                                                     

拆去排油腔與筒體連接的容法蘭的雙頭螺栓，打開(kāi)排油腔。

將旋流管總成抽出，并放在事先準(zhǔn)備好的工裝上。

  旋流管總成須人員拆卸，否則由此造成的旋流管損壞本公司概不負(fù)責(zé)!

·部件檢查                                                           

建議每年對(duì)部件進(jìn)行檢修，程序如下；

·旋流管檢修

檢查進(jìn)液分配口的漸開(kāi)線表面是否有銹蝕、入口處是否有異物堆積。

檢查旋流管內(nèi)壁是否有銹蝕。

    如果進(jìn)液分配口的漸開(kāi)線表面、旋流管內(nèi)壁有明顯銹蝕，請(qǐng)與本公司聯(lián)系。

檢查旋流管焊接處有無(wú)可視裂縫，如需要焊接請(qǐng)雇傭合格焊工。

檢查O型橡膠密封圈是否老化、損壞，要時(shí)更換。

·容器隔板檢修

檢查隔板上通孔和裝配密封面及O型槽是否有損壞，要時(shí)更換。

六：旋流油水分離器在原油處理中的意義及使用價(jià)值

盡管旋流油水分離器有的缺點(diǎn)，其應(yīng)用也受到某些條件的限制，但它仍不失為一種理想的分離設(shè)備。由于旋流油水分離器所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域已從采礦工業(yè)發(fā)展到海上及陸上石油工業(yè)。中國(guó)石油天然氣總公司(現(xiàn)中國(guó)石油天然氣股份有限公司)曾將旋流分離技術(shù)的研究列為“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，相應(yīng)地也取得了一些可喜的研究成果。

目前，采用水力旋流技術(shù)分離油井產(chǎn)出液中細(xì)顆粒被認(rèn)為是一種的方法。國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前所完成的工作，都是對(duì)旋流油水分離器分離理論及分離特性研究的有益探索，對(duì)本課題開(kāi)展有很高的參考價(jià)值。

近年來(lái)，我國(guó)許多油田也在積進(jìn)行旋流油水分離器的應(yīng)用試驗(yàn)研究，并已顯示出良好的前景，油水分離用旋流油水分離器已應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，并取得了良好的效果。旋流油水分離器功能多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、安裝方便、運(yùn)行費(fèi)用低、使用方便靈活、工藝比較簡(jiǎn)單，是分離過(guò)程實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，不產(chǎn)生二次污染。尤其是旋流油水分離器中離心力產(chǎn)生的加速度為重力加速度g的幾甚至上，對(duì)于固-液旋流油水分離器來(lái)說(shuō)可大地處理效果，減少進(jìn)入后續(xù)工藝中的細(xì)顆粒雜質(zhì)含量，降低后續(xù)工藝的處理難度。開(kāi)展細(xì)顆粒分離用固-液旋流油水分離器的研究，其目的就是要地完成污水中固體顆粒(尤其是細(xì)小顆粒)的處理，減少設(shè)備投資，減小占地面積，簡(jiǎn)化工藝流程，降低運(yùn)行成本。因此細(xì)顆粒分離用固-液旋流油水分離器的研制將會(huì)產(chǎn)出液分離技術(shù)水平的進(jìn)一步，對(duì)降低原油采出成本有著其重要的意義。