固-液-液三相分离水力旋流器现状及发展趋势

2009年第38卷第11期第16页石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT文章编号：i001—3482(2009)11-0016-03固一液一液三相分离水力旋流器现状及发展趋势郭广东，邓松圣，张福伦(中国人民解放军后勤工程学院，重庆400016)摘要：固一液、液一液等二相水力旋流分离器已经是现今石油石化工业中不可缺少的分离工具，但目前还不能分离液体中同时含有石油和固体颗粒的多相混合物。因此，要研究一种新型的固一液一液三相分离旋流器。简述了三相分离器的原理、研究现状和发展趋势。关键词：水力旋流器；固一液一液；操作原理；发展趋势中图分类号：TE931文献标识码：ACurrentStatusandDevelopmentProspectofThree·-phaseSolid·-liquid-liquidHydrocycloneGUOGuang—dong，DENGSong—sheng，ZHANGFu—lun(LogisticalEngineeringUniversity，Chongqing400016，China)Abstract：Recentdevelopmentsinliquid～liquidandsolid—iquidseparationrevealthattheeonven—tionaltwo—phaseHydro—cycloneisanindispensabletoolinpetroleumandalliedindustries．Occur—reneeofthesemixtures，asdispersionsofo订andsolidswithinliquids，canbeepidemicandenvi—ronmentallyundesirable．Inresolvingthisimpediment，anewthree—phasesolid—liquid—liquidhydro—cyclonewasdeveloped．Keywords：hydro—cyclone；solid—liquid～liquid；separationprinciple；developmentprospect工业废水中混进石油或者固体杂质这种三相并存的现象在工业生产中是普遍存在的，例如，油田含油污水、冶金及机械加工制造业含油废水、国防污水等。这些污水如果不加处理直接排放，将会造成严重环境污染。新型的三相分离水力旋流器能实现油一水一固三相同时分离。与传统的沉降脱水设备相比，3相旋流器具有体积小、效率高、投资和操作费用较低等特点，是一种集除油和除砂为一体的新型分离设备，适用于油田采油污水和工业废水的处理。1三相分离旋流技术的研究现状早在1891年，E．Bretney就提出了旋流器分离技术，并在美国获得世界上第1个水力旋流器专利口]，20世纪3O年代静态水力旋流器已产品化；2O世纪6O年代，静态水力旋流器已发展成为一种标准的固一液分离设备；1983年，Southampton大学的MartinThew教授设计的第1台商用高压Vortoii型静态液一液水力旋流器在澳大利亚BassStrait油田的采油平台上进行油水分离试验，取得了令人满意的效果；相比之下，三相分离方面的研究要比二相分离晚得多。在国外相关试验领域的尝试中_．2]，实现固一液一液三相分离旋流器的基本设计思想是串联2个分别实现液一液分离和液一固分离的旋流器。改进串联的2个旋流器的形体，形成单体的旋流器。图1是实现三相分离的分离器的设计思路图。设计过程分为4步，图1a是将2个旋流器串联，第1个旋流器的底流作为第2个旋流器的入口；第1个旋流器进行第1次二相分离，第2个旋流器进行第2次二相分离。图1b～ld是在保证流场平稳的情况下，将2个收稿日期：2009-05—11基金项目：重庆市科委自然科学基金资助项目(CSTC，2008BB7142)；后勤工程学院创新基金资助项目作者简介：郭广东(1984一)，男，山东莒南人，硕士研究生，主要从事油气储运方面的研究工作，E-mail：ggdong2007@126．COITI第38卷第11期郭广东，等：固一液一液三相分离水力旋流器现状及发展趋势‘17。串联的旋流器外观进行简化和优化，从而构建较为简单的外形。一b一d图1固一液一液三相分离水力旋流器结构设计思路瑞典人BendasikiS．于1987年提出一种可同时分离悬浮固相、水和油的三相旋流分离器，并首先用于船舱污水的处理]，如图2a。应用效果表明，对粒径为40／xm的油滴去除率为80以上，对悬浮固相的去除率达5O％。1994年，J．J．Seureau等人通过对二相旋流分离器的流场研究，在Bendasiki的基础上，提出一种结构更合理、效率更高的液一液一固三相旋流分离器[5]，如图2b。其结构和尺寸形状与污水除油旋流器相