旋流分離器在石油化工中的應(yīng)用.

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1、 Equipment Manufactring Technology No.12, 2008 旋流分離器常用于選別 、 分離 、 分級(jí)等目的 , 是工業(yè)生產(chǎn) 中廣泛使用的一種流體機(jī)械 。 根據(jù)其工作介質(zhì)的不同 , 可分為 旋風(fēng)分離器和旋液分離器 。 前者工作介質(zhì)為氣體 , 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單 , 造價(jià)低廉 , 性能比較穩(wěn)定 , 故在超細(xì)粉體制備中常用做專 用分級(jí)機(jī)和收塵捕集器 ; 后者工作介質(zhì)為液體 , 已有一個(gè)多世 紀(jì)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(nèi)的流型比

2、較復(fù)雜 , 加之影響旋流分離過程的某些現(xiàn)象仍未完全清楚 ,為使選用 或設(shè)計(jì)的旋流器的性能滿足工藝要求 , 使用者必須根據(jù)自身 的生 產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿Q算 , 以選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備 。 同時(shí) , 目前 對(duì)旋流分離器的理論和實(shí)驗(yàn)研究還無(wú)法做到深入和全面 , 理 論研究與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果難于統(tǒng)一 ,很多理論還需要實(shí)踐的 不斷檢驗(yàn) 。 1 旋流分離器的工作原理與特點(diǎn) 1.1 旋流分離器的工作原理 旋流分離器 , 簡(jiǎn)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(jī)械分離設(shè)備 。 旋 流分離器的基本構(gòu)造為 1 個(gè)分離腔 、 1~

3、2 個(gè)入口 、 2 個(gè)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(shù)種 。 但在實(shí)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(lái)分 , 入口又有切向入口和漸開線入口兩種 。 出口 一般為兩個(gè) , 而且多為軸向出口 , 分布在旋流分離器的兩端 。 靠近進(jìn)料端的為溢流口 , 遠(yuǎn)離進(jìn)料端的為底流口 。 旋流分離技 術(shù)可用于液液分離 、 氣液分離 、 固液分離 、 氣固分離等 。 工作 時(shí), 混合物料由入口切向送入旋流器圓筒部旋流腔內(nèi) , 在圓筒 中形成高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 產(chǎn)生離心力場(chǎng) , 在離

4、心力作用 下 , 混合 物內(nèi)質(zhì)量較大的部分 ,發(fā)生離心沉降 ,被拋向器壁而失去動(dòng) 能, 在重力作用下向下旋動(dòng) , 沉降到圓筒壁上并滑向圓錐體 , 經(jīng)由底流出口排出 ; 其他質(zhì)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 形成上 升的低壓螺旋流 , 至上溢流出口溢出 [1~2]。 具 體工作原理見圖 1。 1.2 旋流分離器的特點(diǎn) (1 對(duì)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

5、油池的 4%左右 , 重量 輕 , 維護(hù)費(fèi)用少 , 能耗低 (不到碟片式離 心機(jī)的 10%, 無(wú)須任何幫助分離的介質(zhì) ; (3 彈性大 , 流量波動(dòng)范圍 40%~120%; (4 在處理量較大時(shí) , 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 , 噪音小 ; (6 具有多功能特性 , 可以和過濾器整合成一臺(tái)設(shè)備 , 降 低投資 ; (7 適應(yīng)性好 , 生產(chǎn)及調(diào)節(jié)范圍寬 。 并聯(lián)可增加生產(chǎn)能力 (即擴(kuò)容方便 , 串聯(lián)可提高產(chǎn)品質(zhì)量 。 操作溫度及壓力不受限 制, 決定于旋流器的結(jié)構(gòu)材料 [3] 。

6、 2 旋流分離器在石油化工中的應(yīng)用 2.1 在石油開采中的應(yīng)用 在石油開采中 , 旋流分離技術(shù)可用于原油脫水 、 脫氣 、 脫 泥和產(chǎn)出水或過程水的除油 。 對(duì)于油水分離 , 一般用沉降罐 , 旋流分離器在石油化工中的應(yīng)用 鄭華輝 (延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 陜西 延安 716000 摘要 :液 — 固 、 液 — 液分離在從工藝液流回收產(chǎn)品和液體凈化中占有重要的地位 , 大多數(shù)工業(yè)分離是基于固體和液體的重度差 , 所用 的主要設(shè)備之一是旋液分離器 , 亦稱旋流器 。 簡(jiǎn)要介紹了旋流分離器

7、的工作原理與特點(diǎn) , 探討了旋流分離器在石化工程中的應(yīng)用方式 與注意事項(xiàng) 。 關(guān)鍵詞 :旋流器 ; 液 — 固分離 ; 液 — 液分離 ; 石油化工 中圖分類號(hào) :TQ051.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :1672-545X (2008 12-0180-02 收稿日期 :2008-09-20 作者簡(jiǎn)介 :鄭華輝 (1966— , 男, 浙江寧波人 , 工程師 , 工學(xué)碩士 , 研究方向 :化工過程機(jī)械與裝備 、 多相流 。 進(jìn)料 溢流 底流 圖 1 旋流分離器的工作

8、原理 180 《 裝備制造技術(shù) 》 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

9、 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

10、 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 , 而旋流分離僅需數(shù)秒鐘 。 沉降罐占地面積大 、 擴(kuò)容 困難 。 旋流分離器由于分離速度快 , 對(duì)于同樣的處理量 , 其體 積或占地面積小得

11、多 。 陸地油田可利用預(yù)分離旋流 器 , 替代集 中的一次沉降罐和二次沉降罐 ,對(duì)含水量大于 60%的采出液 進(jìn)行原油脫水處理 。 在海洋石油平臺(tái)上 , 由于其面積或空間有 限 , 旋流分離器應(yīng)用顯示出了其 獨(dú)特的優(yōu)越性 。 我國(guó) 1989 年 在南海油田首次引進(jìn)兩套合成式的水力旋流器 ,其日處理能 力為 20 萬(wàn) t 。 由三相分離器 、 火炬捕集器和電脫水器等處來(lái)的 含油廢水 , 經(jīng)過廢水預(yù)治理裝置初步分離后 ,用加壓泵加壓 0.98MPa , 經(jīng)過旋流器二級(jí)串聯(lián)處理的流量經(jīng)底流排出 , 此時(shí) 水中含油率 <50mg/L。 無(wú)錫袁博分離工程有限公司設(shè)計(jì) 、 制造

12、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(yīng)用 由于旋流分離具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ,旋流脫油技術(shù)在發(fā) 達(dá)國(guó)家產(chǎn)油污水處理 , 特別是在海上石油開采平臺(tái)上 , 已成為 不可替代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 。 1989 年,我國(guó)海洋石油總公司與美國(guó) Amoco 石油公司 ,在我國(guó)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(tái)上使用旋流分離器處理含油污水 。 國(guó) 內(nèi)油田也引

13、進(jìn)了旋流脫油設(shè) 備 。 但是 , 由于旋流脫油設(shè)備引進(jìn) 價(jià)格昂貴 , 而且針對(duì)性比較強(qiáng) , 往往不能用于其他油田甚至其 他油井 。 因此 , 國(guó)內(nèi)自 1989 年南海油田進(jìn)口油水分離旋流器 以來(lái) , 一些科研院所開始在仿制的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究 , 包括影響 旋流脫油性能的參數(shù) 、 速度場(chǎng) 、 計(jì)算機(jī)模擬等 。 但是 , 一方面由 于旋流器內(nèi)流場(chǎng) (三維不對(duì)稱湍流流場(chǎng) 的復(fù)雜性 , 另一方面由 于國(guó)內(nèi)研究起步晚 、 起點(diǎn)低 , 缺乏系統(tǒng)性的研究 , 旋流脫油技 術(shù)還沒有全面推廣 。 國(guó)內(nèi)有些研究報(bào)道的油水分離效率僅 45%左右 , 離實(shí)際應(yīng)用還有不少工作要做 。 2.

14、3 旋流器的應(yīng)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 , 從而使水油 混合液的分離更困難 [4] 。 旋流分離技術(shù)作為一種高效低成本分 離技術(shù) , 正成為油水分離新型技術(shù)的熱點(diǎn) 。 因此 , 旋流式油污 水處理設(shè)備具有廣闊的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景 。 特別在海上石 油平臺(tái)上 , 旋流分離設(shè)備由于具有體積小 、 受外界干擾影響小 的特點(diǎn) , 而將成為不可替代的含油污水處理設(shè)備 。 由于旋流分 離設(shè)備處理效率高 、 速度快 , 還可在井下進(jìn)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

15、 ,這更是其他設(shè)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(yàn)結(jié)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(chǎn)要求 。 3 旋流分離器的使用注意事項(xiàng) (1 由于旋流分離器能分離的最小粒徑為 10μ 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(huì)有水和輕質(zhì)油析出 。 現(xiàn)場(chǎng)的解決辦法是 , 利 用熱水管線對(duì)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(dá)加熱爐時(shí) , 沒有液態(tài)水析出 。 (2 旋流

16、分離器的玻璃管液位計(jì) 、 集液段和排污口在高寒 地區(qū)易出現(xiàn)凍堵 , 設(shè)計(jì)時(shí)需考慮防凍措施 [5] 。 (3 現(xiàn)在的旋風(fēng)分離器還存在著二次渦流問題 。 這些二次 渦流 , 對(duì)細(xì)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(yán)重 , 所以千方百 計(jì)提高旋風(fēng)分離器的效率 ,是高溫條件下的主要亟待解決的 問題 。 4 結(jié)束語(yǔ) 總之 , 旋流器在石油化工中的應(yīng)用已表明 , 是一種很有發(fā) 展前途的設(shè)備 。 但也需說(shuō)明的是 , 該設(shè)備易磨損 , 且正如其他 化工設(shè)備一樣

17、 , 不是任何工況都適用 , 只有在充分了解其特定 工藝條件時(shí) , 才能用好 。 參考文獻(xiàn) : [1] 袁惠新 . 分離工程 [M1. 北京 :中國(guó)石化出版社 , 2002. [2] 黃衛(wèi)星 , 陳文梅 . 工程流體力學(xué) [M]. 北京 :化學(xué)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(shè)備 , 1998, (2:27-31. [4] 時(shí)銘顯.石油化工工業(yè)中旋風(fēng)分離技術(shù)的進(jìn)展[J].化工機(jī)械, 1991, 18(1:2-5. [5] 王玉敏 . 旋流分離器在高寒地區(qū)的應(yīng)用與探討 [J].油氣田地面工 程, 2005, 24(10:49. 181