旋流分离器在石油化工中的应用.

Equipment Manufactring Technology No.12, 2008
旋流分离器常用于选别、分离、分级等目的, 是工业生产中广泛使用的一种流体机械。

根据其工作介质的不同, 可分为旋风分离器和旋液分离器。

前者工作介质为气体, 由于结构简单, 造价低廉, 性能比较稳定, 故在超细粉体制备中常用做专用分级机和收尘捕集器; 后者工作介质为液体, 已有一个多世纪的发展历史, 使用也很广泛, 如选煤厂洗煤、造纸厂洗浆、石油开采业油水分离等[1]。

由于旋流分离器内的流型比较复杂, 加之影响旋流分离过程的某些现象仍未完全清楚,为使选用或设计的旋流器的性能满足工艺要求, 使用者必须根据自身的生产实际进行适当的换算, 以选择适当的设备。

同时, 目前对旋流分离器的理论和实验研究还无法做到深入和全面, 理论研究与实验测试的结果难于统一,很多理论还需要实践的不断检验。

1旋流分离器的工作原理与特点
1.1旋流分离器的工作原理
旋流分离器, 简称旋流器, 是一种利用离心沉降原理, 将非均相混合物中具有不同密度的相分离的机械分离设备。

旋流分离器的基本构造为 1个分离腔、 1~2个入口、 2个出口。

分离腔主要有圆柱形、圆锥形、柱 -锥形三种基本形式。

柱-锥形又有单锥形和双锥形两种。

入口有单入口和多入口数种。

但在实践中, 一般只有单入口和双入口两种。

就入口与分离腔的连接形式来分, 入口又有切向入口和渐开线入口两种。

出口一般为两个, 而且多为轴向出口, 分布在旋流分离器的两端。

靠近进料端的为溢流口, 远离进料端的为底流口。

旋流分离技术可用于液液分离、气液分离、固液分离、气固分离等。

工作时, 混合物料由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内, 在圆筒中形成高速回转运动, 产生离心力场, 在离心力作用下, 混合物内质量较大的部分,发生离心沉降,被抛向器壁而失去动能, 在重力作用下向下旋动, 沉降到圆筒壁上并滑向圆锥体, 经由底流出口排出; 其他质量较小的部分, 由于受离心力作用
较小, 故位于旋流分离器中心区域, 随气流或液流作高速螺旋旋转运动, 形成上升的低压螺旋流, 至上溢流出口溢出 [1~2]。

具体工作原理见图 1。

1.2旋流分离器的特点
(1对液体颗粒与固体颗粒有较高的分离效率;
(2成本低, 包括制造成本低, 占用空间小 (只有平板式隔油池的 4%左右 , 重量轻, 维护费用少, 能耗低 (不到碟片式离心机的 10%, 无须任何帮助分离的介质;
(3弹性大, 流量波动范围 40%~120%;
(4在处理量较大时, 可以明显减小体积, 通常是常规重力分离器的 1/5;
(5气速较低, 噪音小;
(6具有多功能特性, 可以和过滤器整合成一台设备, 降低投资;
(7适应性好, 生产及调节范围宽。

并联可增加生产能力 (即扩容方便 , 串联可提高产品质量。

操作温度及压力不受限制, 决定于旋流器的结构材料 [3]。

2旋流分离器在石油化工中的应用
2.1在石油开采中的应用
在石油开采中, 旋流分离技术可用于原油脱水、脱气、脱泥和产出水或过程水的除油。

对于油水分离, 一般用沉降罐,
旋流分离器在石油化工中的应用
郑华辉
(延安职业技术学院, 陕西延安 716000
摘要:液—固、液—液分离在从工艺液流回收产品和液体净化中占有重要的地位, 大多数工业分离是基于固体和液体的重度差, 所用的主要设备之一是旋液分离器, 亦称旋流器。

简要介绍了旋流分离器的工作原理与特点, 探讨了旋流分离器在石化工程中的应用方式与注意事项。

关键词:旋流器; 液—固分离; 液—液分离; 石油化工中图分类号:TQ051.8
文献标识码:B
文章编号:1672-545X (2008 12-0180-02
收稿日期:2008-09-20
作者简介:郑华辉 (1966— , 男, 浙江宁波人, 工程师, 工学硕士, 研究方向:化工过程机械与装备、多相流。

进料
溢流
底流
图 1旋流分离器的工作原理
180
《装备制造技术》 2008年第 12期
Application of Hydrocyclone in Petrochemical Industry
ZHENG Hua-hui
(Yan'an Vocational &Technical College , Yan'an Shan xi 716000, China
Abstract:The liquid -solid, liquid -liquid separation in the flow of technology from the recovery in the clean liquid products and played an important role in most of the industry is based on the separation of solid and liquid the severe poor, with the main equipment is one of the rotating liquid separation , Also known as the cyclone. This paper introduces the hydrocyclone working principle and character istics to explore the hydrocyclone in petrochemical engineering methods and attention to the matter. Key words:cyclone; liquid -solid separation; liquid -liquid separation; petrochemical
需 3~4h , 而旋流分离仅需数秒钟。

沉降罐占地面积大、扩容困难。

旋流分离器由于分离速度快,
对于同样的处理量, 其体积或占地面积小得多。

陆地油田可利用预分离旋流器, 替代集中的一次沉降罐和二次沉降罐,对含水量大于 60%的采出液进行原油脱水处理。

在海洋石油平台上, 由于其面积或空间有限, 旋流分离器应用显示出了其独特的优越性。

我国 1989年在南海油田首次引进两套合成式的水力旋流器,其日处理能力为 20万 t 。

由三相分离器、火炬捕集器和电脱水器等处来的含油废水,经过废水预治理装置初步分离后,用加压泵加压 0.98MPa , 经过旋流器二级串联处理的流量经底流排出, 此时水中含油率 <50mg/L。

无锡袁博分离工程有限公司设计、制造的 CYL — O 型高效旋流除油装置, 用于吉林油田洗井水处理, 可将含油量从 1000mg/L降到 45mg/L以下; 用于华北油田原油污水除油, 可将含油量从 6000mg/L降到 100mg/L以下。

2.2在油污水处理中的应用
由于旋流分离具有许多独特的优点,旋流脱油技术在发达国家产油污水处理, 特别是在海上石油开采平台上, 已成为不可替代的标准设备。

1989年,我国海洋石油总公司与美国 Amoco 石油公司,在我国南海联合开发的流花 11-1油田, 开始在海上石油开采平台上使用旋流分离器处理含油污水。

国内油田也引进了旋流脱油设备。

但是, 由于旋流脱油设备引进价格昂贵, 而且针对性比较强, 往往不能用于其他油田甚至其他油井。

因此, 国内自 1989年南海油田进口油水分离旋流器以来, 一些科研院所开始在仿制的基础上进行研究, 包括影响旋流脱油性能的参数、速度场、计算机模拟等。

但是, 一方面由于旋流器内流场 (三维不对称湍流流场的复杂性, 另一方面由于国内研究起步晚、起点低, 缺乏系统性的研究, 旋流脱油技术还没有全面推广。

国内有些研究报道的油水分离效率仅 45%左右, 离实际应用还有不少工作要做。

2.3旋流器的应用展望
由于水油混合液的粘度, 主要决定于连续 -油的粘度。

因此, 水油混合液的粘度要比油水混合液的高得多, 从而使水油混合液的分离更困难 [4]。

旋流分离技术作为一种高效低成本分离技术, 正成为油水分离新型技术的热点。

因此, 旋流式油污水处理设备具有广阔的市场潜力和应用前景。

特别在海上石油平台上, 旋流分离设备由于具有体积小、受外界干扰影响小的特点, 而将成为不可替代的含油污水处理设备。

由于旋流分
离设备处理效率高、速度快, 还可在井下进行油水分离, 节省了将油水混合物抽提到地面再处理的成本,这更是其他设备所不能及的。

从理论上分析, 旋流器还可以用于液化气脱胺, 已有多次试验结果显示,旋流式分离装置可将胺液含量从6800mg/L降到 87mg/L, 满足生产要求。

3旋流分离器的使用注意事项
(1由于旋流分离器能分离的最小粒径为10μm , 在脱后
气中还含有饱和水蒸气。

在一些高寒地区, 气体温度持续降低的情况下, 仍然会有水和轻质油析出。

现场的解决办法是, 利用热水管线对气出口管线伴热一段,使天然气保持一定的温度, 以保证气体到达加热炉时, 没有液态水析出。

(2旋流分离器的玻璃管液位计、集液段和排污口在高寒地区易出现冻堵, 设计时需考虑防冻措施 [5]。

(3现在的旋风分离器还存在着二次涡流问题。

这些二次涡流, 对细颗粒有不可轻视的夹带返混作用。

尤其在高温下, 由于气体粘性的增大, 这种不利影响更显得严重, 所以千方百计提高旋风分离器的效率,是高温条件下的主要亟待解决的问题。

4结束语
总之, 旋流器在石油化工中的应用已表明, 是一种很有发
展前途的设备。

但也需说明的是,
该设备易磨损, 且正如其他化工设备一样, 不是任何工况都适用, 只有在充分了解其特定工艺条件时, 才能用好。

参考文献:
[1]袁惠新 . 分离工程 [M1.北京:中国石化出版社, 2002.
[2]黄卫星, 陈文梅 . 工程流体力学 [M].北京:化学工业出版社, 2000. [3]荆志军 . 旋液式油水分离器性能研究 [J].石油化工设备, 1998, (2:27-31.
[4]时铭显 . 石油化工工业中旋风分离技术的进展 [J].化工机械 , 1991, 18(1:2-5.
[5]王玉敏 . 旋流分离器在高寒地区的应用与探讨 [J].油气田地面工程,
2005, 24(10:49. 181。