旋流分離器在石油化工中的應用

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1、Equipme nt Man ufactri ng Techn ology No.12, 2008 旋流分離器常用于選別、分離、分級等目的，是工業(yè)生產中廣泛使用的一種 流體機械。根據其工作介質的不同，可分為旋風分離器和旋液分離器。 前者工作介質為氣體，由于結構簡 單,造價低廉,性能比較穩(wěn)定，故在超細粉體 制備中常用做專用分級機和收塵捕集器；后者工作介質為液體，已有一個多世紀的 發(fā)展歷史,使用也很廣泛，如選煤廠洗煤、造紙廠洗漿、石油開采業(yè)油水分離等 [1]。由于旋流分離器內的流型比較復雜，加之影響旋流分離過程的某些現象仍未完 全清楚，為使選用 或設計的旋流器的性能滿足工藝要求，使用者必須根據

2、自身 的生 產實際進行適當的換算，以選擇適當的設備。同時,目前對旋流分離器的理論和實 驗研究還無法做到深入和全面，理論研究與實驗測試的結果難于統(tǒng)一，很多理論還需 要實踐的不斷檢驗。 1旋流分離器的工作原理與特點 1.1旋流分離器的工作原理 旋流分離器，簡稱旋流器，是一種利用離心沉降原理，將非均相混合物中具有不 同密度的相分離的機械分離設備。旋流分離器的基本構造為1個分離腔、1~2個 入口、2個出口。分離腔主要有圓柱形、圓錐形、柱-錐形三種基本形式。柱 -錐形又有單錐形和雙錐形兩種。入口有單入口和多入口數種。但在實踐中，一般 只有單入口和雙入口兩種。就入口與分離腔 的連接形式來分，入口又有

3、切向入口 和漸開線入口兩種。出口一般為兩個，而且多為軸向出口，分布在旋流分離器的兩 端。靠近進料端的為溢流口，遠離進料端的為底流口 。旋流分離技 術可用于液液 分離、氣液分離、固液分離、氣固分離等。工作時，混合物料由入口切向送入 旋流器圓筒部旋流腔內，在圓筒中形成高速回轉運動，產生離心力場，在離心力作用 下，混合物內質量較大的部分，發(fā)生離心沉降，被拋向器壁而失去動 能,在重力作用下 向下旋動，沉降到圓筒壁上并滑向圓錐體，經由底流出口排出；其他質量較小的部分， 由于受離心力作用 較小,故位于旋流分離器中心區(qū)域，隨氣流或液流作高速螺旋 旋轉運動,形成上 升的低壓螺旋流，至上溢流出口溢出［1~2］

4、。具體工作原理見圖1。 1.2旋流分離器的特點 (1對液體顆粒與固體顆粒有較高的分離效率； (2成本低,包括制造成本低，占用空間小(只有平板式隔油池的4%左右，重量 輕，維護費用少，能耗低(不到碟片式離心機的10%,無須任何幫助分離的介質； (3彈性大,流量波動范圍40%~120%; (4在處理量較大時，可以明顯減小體積，通常是常規(guī)重力分離器的1/5; (5氣速較低，噪音??； (6具有多功能特性，可以和過濾器整合成一臺設備，降低投資； (7適應性好，生產及調節(jié)范圍寬。并聯(lián)可增加生產能力(即擴容方便，串聯(lián)可 提高產品質量。操作溫度及壓力不受限制,決定于旋流器的結構材料［3］。

5、2旋流分離器在石油化工中的應用 2.1在石油開采中的應用 在石油開采中，旋流分離技術可用于原油脫水、脫氣、脫泥和產出水或過程 水的除油。對于油水分離，一般用沉降罐， 旋流分離器在石油化工中的應用 鄭華輝 (延安職業(yè)技術學院,陜西延安716000 摘要:液一固、液一液分離在從工藝液流回收產品和液體凈化中占有重要的 地位,大多數工業(yè)分離是基于固體和液體的重度差，所用的主要設備之一是旋液分 離器,亦稱旋流器。簡要介紹了旋流分離器的工作原理與特點，探討了旋流分離器 在石化工程中的應用方式與注意事項。 關鍵詞:旋流器；液一固分離；液一液分離；石油化工 中圖分類號：TQ051.8 文獻標識

6、碼:B 文章編號：1672-545X (2008 12-0180-02 收稿日期:2008-09-20 作者簡介:鄭華輝(1966—,男,浙江寧波人,工程師,工學碩士 ,研究方向：化工過 程機械與裝備、多相流。 進料 溢流 底流 圖1旋流分離器的工作原理 180 《裝備制造技術》2008年第12期 Applicati on of Hydrocycl one in Petrochemical In dustry ZHENG Hua-hui (Yan'an Vocational &Technical College , Yan'an Shan xi 716000, Chin

7、a Abstract:The liquid -solid, liquid -liquid separati on in the flow of tech no logy 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 liq

8、uid separation , Also known as the cyclone. This paper in troduces the hydrocycl one work ing prin ciple and character istics to explore the hydrocycl one in petrochemical engin eeri ng methods and atte nti on to the matter. Key words:cycl on e; liquid -solid separati on; liquid -liquid separati on;

9、 petrochemical 需3~4h ,而旋流分離僅需數秒鐘。沉降罐占地面積大、擴容困難。旋流分 離器由于分離速度快， 對于同樣的處理量，其體積或占地面積小得多。陸地油田可利用預分離旋流 器,替代集中的一次沉降罐和二次沉降罐，對含水量大于60%的采出液 進行原油脫 水處理。在海洋石油平臺上，由于其面積或空間有 限，旋流分離器應用顯示出了其 獨特的優(yōu)越性。我國1989年在南海油田首次引進兩套合成式的水力旋流器，其日 處理能力為20萬t o由三相分離器、火炬捕集器和電脫水器等處來的 含油廢水， 經過廢水預治理裝置初步分離后，用加壓泵加壓0.98MPa ,經過旋流器二級串聯(lián)處理 的流量經底

10、流排出，此時水中含油率＜50mg/L。 無錫袁博分離工程有限公司設計、制造的CYL — O型高效旋流除油裝置，用 于吉林油田洗井水處理,可將含油量從1000mg/L降到45mg/L以下；用于華北油田 原油污水除油,可將含油量從6000mg/L降到100mg/L以下。2.2在油污水處理中 的應用 由于旋流分離具有許多獨特的優(yōu)點，旋流脫油技術在發(fā)達國家產油污水處理，特 別是在海上石油開采平臺上，已成為不可替代的標準設備。1989年,我國海洋石油 總公司與美國Amoco石油公司,在我國南海聯(lián)合開發(fā)的流花11-1油田，開始在海上 石油開采平臺上使用旋流分離器處理含油污水 。國內油田也引進了旋流脫油

11、設 備。 但是，由于旋流脫油設備引進 價格昂貴,而且針對性比較強，往往不能用于其他 油田甚至其 他油井。因此，國內自1989年南海油田進口油水分離旋流器 以來,一 些科研院所開始在仿制的基礎上進行研究，包括影響旋流脫油性能的參數、速度 場、計算機模擬等。但是,一方面由于旋流器內流場(三維不對稱湍流流場的復 雜性,另一方面由于國內研究起步晚、起點低,缺乏系統(tǒng)性的研究，旋流脫油技術 還沒有全面推廣。國內有些研究報道的油水分離效率僅 45%左右,離實際應用還 有不少工作要做。2.3旋流器的應用展望 由于水油混合液的粘度，主要決定于連續(xù)-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，

12、從而使水油 混合液的分離更困難［4］。旋流分離技術 作為一種高效低成本分 離技術,正成為油水分離新型技術的熱點。因此,旋流式油 污水處理設備具有廣闊的市場潛力和應用前景 。特別在海上石 油平臺上,旋流分 離設備由于具有體積小、受外界干擾影響小 的特點,而將成為不可替代的含油污 水處理設備。由于旋流分 離設備處理效率高、速度快,還可在井下進行油水分離，節(jié)省了將油水混合物 抽提到地面再處理的成本，這更是其他設備所不能及的。從理論上分析，旋流器還 可以用于液化氣脫胺，已有多次試驗結果顯示，旋流式分離裝置可將胺液含量從 6800mg/L降到87mg/L,滿足生產要求。 3旋流分離器的使用注意事

13、項 (1由于旋流分離器能分離的最小粒徑為 10卩m在脫后 氣中還含有飽和水蒸氣。在一些高寒地區(qū)，氣體溫度持續(xù)降低 的情況下，仍然 會有水和輕質油析出?，F場的解決辦法是，利用熱水管線對氣出口管線伴熱一段， 使天然氣保持一定的溫 度,以保證氣體到達加熱爐時，沒有液態(tài)水析出。 (2旋流分離器的玻璃管液位計、集液段和排污口在高寒 地區(qū)易出現凍堵，設 計時需考慮防凍措施⑸ (3現在的旋風分離器還存在著二次渦流問題 。這些二次渦流,對細顆粒有不 可輕視的夾帶返混作用。尤其在高溫下，由于氣體粘性的增大，這種不利影響更顯 得嚴重,所以千方百 計提高旋風分離器的效率，是高溫條件下的主要亟待解決的 問 題

14、。 4結束語 總之，旋流器在石油化工中的應用已表明，是一種很有發(fā) 展前途的設備。但也需說明的是， 該設備易磨損，且正如其他 化工設備一樣，不是任何工況都適用，只有在充分了 解其特定工藝條件時，才能用好。 參考文獻： [1] 袁惠新?分離工程[M1.北京:中國石化出版社,2002. [2] 黃衛(wèi)星,陳文梅?工程流體力學[M].北京:化學工業(yè)出版社,2000. [3]荊志軍. 旋液式油水分離器性能研究[J].石油化工設備，1998, (2:27-31. [4] 時銘顯.石油化工工業(yè)中旋風分離技術的進展[J].化工機械， 1991, 18(1:2-5. [5] 王玉敏.旋流分離器在高寒地區(qū)的應用與探討 [J].油氣田地面工 程， 2005, 24(10:49. 181