[发明专利]一种用于三相介质分离的水力旋流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于石油、化工以及环保领域中进行污水处理的旋流分离处理装置。 

背景技术

目前，在石油、化工以及环保领域中，进行油水两相分离的快速分离方法主要有旋流分离、气浮选、过滤和膜分离等方法。其中，气浮选法适应含油浓度变化的范围较小；过滤法虽然可以较好地实现油水两相的分离，但对于高含油污水却需要频繁的反冲洗来保证设备的长期稳定运行；膜分离法设备成本较高，对介质条件要求又较为严格。比较而言，旋流分离法由于所采用的设备体积较小、建造成本低，因此是应用较为普遍的方法，但是现有的分离设备对于细小油滴的去除能力有限，因此，在应用上存在局限性。旋流分离法中主要采用水力旋流器作为分离设备，其分离原理是利用介质间的密度差进行离心分离的，密度差越大，或分散相的粒径越大，分离效果相对就越好。为提高分离效率，东北石油大学于2007年申报了200920219724.X号气液固三相分离水力旋流器专利，该装置经过应用后发现，虽然具有分离效率高、设备体积小等优点，但是也存在着以下问题：按照该方案中的内锥结构，在分离过程中会有速度损失，而且越接近底流口，流体能量损失越严重，由此，影响了三相分离的效率。 

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种用于三相介质分离的水力旋流器，该种水力旋流器既可以补偿流体的能量损失，而且还可以通过调整两级溢流管的长度来改善出气或出液的纯度，从而提高对三相介质的分离效率。 

本发明的技术方案是：该种用于三相介质分离的水力旋流器，包括一个呈圆柱形中空的旋流管以及用于封闭所述旋流管的上、下端盖，在所述上、下端盖的内侧，分别开有与所述旋流管外圆周呈切向接入的切向入口管和底流出口管，其独特之处在于： 

在所述旋流管的底端固定有一个由直线锥体和曲线锥体连接后构成的曲线导流体，所述曲线锥体的母线斜率逐渐增大；穿出所述旋流管的上端盖，固定有一个由二级溢流管和一级溢流管连接后构成的溢流体；所述二级溢流管位于一级溢流管的外部，两者采用同轴的方式连接，且两者之间有环空，所述环空内的介质由二级溢流管上的二级溢流出口导出；所述一级溢流管的直管长度小于二级溢流管的直管长度。

本发明具有如下有益效果：本种水力旋流器的旋流管内部的锥段采用曲线锥和直线锥相结合的形式，相比于东北石油大学流体机械实验室2007年申报的200920219724.X号专利而言，采用曲线锥的形式对旋流流体具有较好的能量补偿作用。首先在环空内实现分离，环空截面面积越来越小，从而可以补偿分离过程中的速度损失。由于越接近底流口流体能量的损失越严重，因此用母线斜率逐渐增大的曲线锥来补充实际的能量损失，有利于三相的分离。此外，设置了两级溢流管的结构，有利于通过调整两个溢流管的伸入长度来分别改善一级溢流管出气和二级溢流管出液的纯度。综上所述，该种水力旋流器既可以补偿流体的能量损失，而且还可以通过调整两级溢流管的长度来改善出气或出液的纯度，从而提高对三相介质的分离效率。本种分离装置能为提高油田开采的经济效益做出一定贡献，并在简化油田采出液处理工艺方面具有深远的意义，具有较为广阔的工程应用前景。 

附图说明： 

图1是本发明的A-A截面剖面结构示意图。

图2是本发明的B-B截面剖面结构示意图。 

图3是本发明的整体外观结构示意图。 

图4为显示本发明各内部组件尺寸关系的示意图。 

图中1-一级溢流管，2-二级溢流管，3-二级溢流出口，4-切向入口管，5-直线锥体，6-旋流管，7-曲线锥体，8-底流出口管，9-气体集中区，10-液体集中区。 

具体实施方式： 

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图3所示，该种用于三相介质分离的水力旋流器，包括一个呈圆柱形中空的旋流管6以及用于封闭所述旋流管的上、下端盖，在所述上、下端盖的内侧，分别开有与所述旋流管外圆周呈切向接入的切向入口管4和底流出口管8，在以上现有技术基础上，本方案做出的改进性特征在于：

在所述旋流管6的底端固定有一个由直线锥体5和曲线锥体7连接后构成的曲线导流体，所述曲线锥体7的母线斜率逐渐增大。为达到母线斜率逐渐增大，具体实现时，曲线锥体7的母线可以采用椭圆线、三次曲线等曲线结构。