[发明专利]一种紧凑型三相分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合了旋流、气浮和聚结技术的紧凑型三相分离方法及装置，适用于含油含气生产水或污水的脱气除油一体化处理，尤其但非排它的适用于石化酸性水的脱气除油处理。

背景技术

常规油水分离技术很多，如重力沉降、旋流分离、气浮、聚结、吸附、膜分离等，采用这些常规技术及其设备单元的串联组合来处理含油污水往往成本高、能耗高、占地大。气液分离则相对容易，分离要求不高时可采用降压闪蒸、离心脱气等简单的方法将气体分离出来，通常可将气液分离镶嵌在油水分离过程中，实现油水气的三相分离。

为节省海上平台空间、减轻负荷，欧美等国提出“内联化、紧凑化”的设计理念。近十多年来，将气浮与低强度旋流场组合，先后推出了一批紧凑型组合处理设备，如挪威Epcon公司的紧凑气浮装置(Compact Flotation Unit,CFU)、美国CETCO公司的美国Natco公司的VersaFlo^TM、法国VWS公司的Cophase^TM等都属于此类产品。CFU技术取得的巨大成功也引起了国内的重视，近几年已有多家单位申请了相关专利，根据其结构主要分为内筒内旋式和内筒外旋式两大类，由于起步较晚，国内设计基本延续国外的设计思路，做了结构方面的改变，且国内目前尚处于放大试验阶段，离工业化推广尚有不小距离。

CFU专利中，在微气泡的产生与注入方面，大多数专利采用在罐体外部设置气液循环回路的方法，使用射流喷嘴或溶气泵使循环水和循环气发生气液混合，然后通过罐内下部的分布器释放出气液混合物以产生气浮效果，这种方式的缺点是气泡未随进料一起在分离腔内旋流，这使得微小气泡与水的分离变得困难，同时回注液妨碍了分离腔内正常形式的旋流场；在旋流场的产生方面，大多数专利采用切向配置的进料入口或入口设螺旋导片的方法来产生旋流场，同时通过内筒的合理设置来增强旋流强度。VWS公司的专利CN102083509A中对气液混合和旋转流场的产生方法另辟蹊径，其采用喷嘴组件从第一流体室直接吸入气体和液体并发生混合，排泄管合理布置以在第二流体室内建立旋转流场，与前述方法比较省去了外部气液循环回路和螺旋导片，其缺点是由于吸气压差较小导致吸气量不够和气泡的分散效果不好，并且其未设内筒将导致第二流体室内的旋流场强度不够，进而影响除油效果。在排油方面，目前所有CFU专利都采用压力排油，排油液中大部分成分是水，油含量通常不到5％，尚未有任何CFU装置同时对排油液进行油水分离，因此排油液需送往两相分离器中进一步处理。

发明内容

针对上述现有CFU技术的不足，本发明将旋流、气浮和聚结技术组合于一体，提供了一种紧凑型三相分离方法及装置，适用于石油和石油化工行业含油含气生产水或污水的脱气除油处理。

本发明中方法部分的技术构思为：含油含气物料首先经分离装置的进料口进入分配器，由分配器将流体均匀分布到各射流排泄器中；射流排泄器由射流器和排泄管组成，液体流经射流器时，因射流作用从气相区吸入气体并破碎，形成含有大量微气泡的气液混合物，排泄管出口以适当的方位环形布置以使排出的气液混合物在分离腔内建立旋转流场；旋转流场所在区域称为旋流气浮区，该区充分发挥了气浮和离心的协同作用，密度较大的水向罐壁移动并以螺旋线方式向下运动，密度较轻的油滴和气泡则向罐中间移动，并由于径向速度差形成“微气泡-油滴粘附体”而结合上升，从而对油滴浮选；向下运动的水最终绕过底部挡板的边缘进入出料口而排出，向上运动的油滴和气泡到达水面后，油随撇油液(浮油和油水乳化液)流入撇油槽，气泡破裂进入气相区而完成一次气体循环；进入撇油槽的撇油液经过上整流板后进入聚结内腔，在流过聚结内件的过程中完成油滴的聚结长大，形成的大油滴在聚结内件外表面脱落进入聚结外腔并上升至内筒集油区，聚结分离后的水进入聚结外腔并向下进入内筒集水区，在聚结外腔中形成油水界面，然后油经内筒排油口排出至罐体排油口，水经内筒排水口排出至出料管；从而，在内筒中完成撇油液的聚结分离和油、水的独立排放。

具体技术方案如下：

一种紧凑型三相分离方法，包括以下步骤：

(1)含油含气的流体物料经分离装置的进料口进入分配器，由所述分配器将所述流体物料均匀分布到各射流排泄器中；所述射流排泄器由射流器和排泄管组成，流经所述射流器的液体因射流作用从气相区吸入气体并破碎，形成含有大量微气泡的气液混合物；