旋流分离器在石油化工中的应用

1、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

2、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 、 12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

3、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

4、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 12。 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

5、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

6、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 IndustryZHENG Hua-hui(Ya

7、nan Vocational &Technical College , Yanan 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 sever

8、e 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

9、-solid separation; liquid -liquid separation; petrochemical需 34h , 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

10、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

11、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

12、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

13、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 10m , 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