輻流式密閉循環氣浮除油罐及使用方法

2023-07-19 01:06:51

專利名稱：輻流式密閉循環氣浮除油罐及使用方法
技術領域：
本發明涉及油田採油技術領域，特別涉及一種油田採出水處理中的氣浮除油罐，是一種利用輻流式密閉循環氣浮除油罐處理含油汙水的方法。
背景技術：
溶氣氣浮多用於含油汙水處理領域，它利用水在不同壓力下溶解度不同的特性，對全部或部分待處理(或處理後)的水進行加壓並加氣，增加水的空氣溶解量，然後在常壓情況下釋放，空氣析出形成小氣泡，粘附在雜質絮粒和油珠上，造成絮粒、油珠整體密度小 於水而上升，從而使固液分離。氣浮工藝處理效率較高，但對於油田採出水處理，尤其高礦化度採出水，採用空氣氣浮工藝，會使水中的溶解氧升高，加劇汙水對金屬材料的腐蝕作用，另外傳統氣浮方法會將採出水中的有毒有害氣體(如S02、H2S等)帶出，造成環境汙染和對操作人員的危害。限制了空氣溶氣氣浮工藝在油田採出水處理領域的使用。氣浮除油罐的中國專利申請有公開號CN201240958Y，提供了一種「逆流式氣浮沉降淨化水罐」。用於油田汙水處理。氣浮淨化分離系統與重力沉降淨化分離系統成環形同心圓布置，中心立柱與中心筒的環形空間用於氣浮淨化分離，中心筒與鋼製罐的環形空間用於沉降淨化分離；油區來水首先進入由中心筒、水力收渣錐、集渣器、環形布水器、連通管、環形溶氣水釋放管、環形收水管組成的逆流式氣浮淨化分離系統；氣浮淨化後的含油汙水通過由重力布水系統、重力收水系統和收油槽組成的重力淨化系統進行重力淨化分離。提高了立式除油罐的單位體積的處理密度和空間利用率，提高了處理效果和處理能力。水處理能力提高了 3倍以上，出口含油和懸浮物分別下降了 80%和60%以上。公開號CN202107551U，提供了一種「氮氣氣浮除油罐」。在罐體內有水循環注氮系統、清渣系統和排泥系統；水循環注氮系統在罐體中心垂直固定有進水管和出水管，在進水管頂部橫管上有配水器；在出水管下部橫向管上有集水器；回流管穿出罐體連接循環水泵；循環水泵連接溶氣罐；溶氣罐連接有5 20根溶氣出水管，溶氣出水管與進水管連接；清渣系統在罐體頂部的中心位置固定有電機和減速器，旋轉軸的下端連接有刮渣機；集渣槽的槽底部固定有排渣管；排泥系統在罐體內底部固定有排泥槽、排泥管和氮氣吹掃管線。效果是汙油、懸浮物隨氣泡一起上浮至水面後被刮渣機清除，提高了除油、除懸浮物效果；罐體底部有排泥系統，克服排泥難問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種輻流式密閉循環氣浮除油罐和輻流式密閉循環氣浮除油罐的使用方法，實現氣浮處理工藝的密閉隔氧。在除油罐的頂部設置一集氣管與氣液多相泵進氣口相通，使氣浮處理過程中釋放的氣體，經收集後作為下一輪氣浮的氣源，實現氣浮處理的取氣、溶氣、氣浮、釋放的氣體循環。解決以空氣為氣源氣浮處理帶來溶解氧增加和設備、管線腐蝕問題。
本發明採用的技術方案是輻流式密閉循環氣浮除油罐，包括圓柱體形罐體，罐體採用密閉結構頂部設置呼吸閥，其特徵在於罐體直徑與高度比為1:1 I. 2，罐體的容積應保證汙水有效停留時間2 3h，罐體的中心處有中心筒，中心筒直徑為I. 2 2. Om之間，中心筒頂部低於罐壁最高點2. 0 2. 5m。中心筒由隔板分為上腔和下腔，上腔為配水腔。配水腔頂部為喇叭形。配水腔頂部設有環形配水孔，環形配水孔開孔面積I. 2 3m2。配水腔腔體內設有進水喇叭口和環形溶氣釋放管，進水喇叭口連接有進水管，進水管穿過中心筒壁和罐體壁；環形溶氣釋放管連接氣液多相泵出液管，氣液多相泵出液管穿過中心筒壁和罐體壁；中心筒下腔為集水腔，集水腔頂部外壁有集水孔，集水孔沿下腔體四周均布，集水孔總面積在0. 2 0. Sm2之間。在集水孔的上部並在集水腔外壁上設有傘形集水擋板，傘形集水擋板與集水腔外壁之間的夾角為45°。集水腔下底為圓錐面形，在集水腔下底上部 設有集水腔排汙管，集水腔排汙管穿過中心筒壁和罐體壁；集水腔內有兩條管線，兩條管線穿過中心筒壁和罐體壁，其中一條管線連通溢流管並通過溢流管與出水管相連通，溢流管頂部連通空氣連通管，空氣連通管與罐體頂部相通。另一條管線連通氣液多相泵進液管。罐體上端有收油槽，收油槽與收油管相通,收油管穿出罐體。在罐體外有一臺氣液多相泵，氣液多相泵出口連接出液管，出液管出口管線上設置壓力表；出液管另一端與環形溶氣釋放管相連，氣液多相泵進液管的進口端與集水腔連通，氣液多相泵進液管從集水腔吸水；氣液多相泵進液管上設置流量計和真空壓力表；氣液多相泵進氣管與罐體頂部連通，氣液多相泵進氣管設有空氣流量計。氣液多相泵進氣管另一端與氣液多相泵進液管連通；氣液多相泵是一種多相流泵，市場有產品銷售。罐體底部設有環形排泥槽，環形排泥槽的橫截面為V字形。環形集泥槽上設有環形穿孔集泥管，環形穿孔集泥管與罐體外的排泥管相連。簡述輻流式密閉循環氣浮除油罐的工作原理。氣浮除油罐內設中心筒，中心筒分為兩個腔室，上部為配水腔，內設原水進水喇叭口和溶氣釋放管，溶氣水和原水充分混合後，從配水腔頂部的環形配水孔流出，由罐中心向罐周均勻布水。油珠、懸浮絮體與微氣泡粘附逐步上浮到液面形成浮渣，浮渣在配水水流的推動下向罐周運動，由設置在罐周的環形收油槽收集外排。去除浮渣後液體再由罐周向中心流動，流動過程中水中的雜質可進一步沉澱去除，最後淨化水由集水腔收集流出罐外。集水腔頂部採用傘形集水擋板，能局部改變水流方向，避免懸浮物被水流攜帶進入集水腔，集水擋板後設集水孔，沿腔體均布。集水腔出水採用溢流出水，保證除油罐液位固定。氣液多相泵設在除油罐外面，從集水腔吸液，從除油罐頂部吸氣，出口與配水腔內的溶氣釋放管相連，取氣、溶氣釋放全部在除油罐內完成，不會增加水中的溶解氧。除油罐底部採用環形排泥槽和環形穿孔集泥管重力排泥。輻流式密閉循環氣浮除油罐的使用方法，步驟為含油汙水由進水管進入中心筒配水腔，經進水喇叭口布水，與環形溶氣釋放管減壓釋放產生的大量微氣泡充分混合後在配水腔內向上流動，上升流速10 20mm/s，然後從配水腔頂部的環形配水孔流出，由罐中心向罐周均勻配水，配水流速10 20mm/s。在配水過程中，油珠、懸浮絮體與微氣泡粘附逐步上浮到液面，在配水水流的推動下向罐周運動，由設置在罐四周的環形收油槽收集通過收油管外排。去除浮渣後的液體再由罐周向集水腔中心流動，通過傘形集水擋板、集水孔進入集水腔，傘形集水擋板改變水流方向，使水流從下向上通過集水孔進入集水腔，集水孔流速應低於0. 2m/s。水中的雜質進一步沉澱去除，從配水到集水，汙水在罐內的停留時間應保證
2 3h。在處理汙水時，氣液多相泵一直連續運行。氣浮分離後釋放的氣體會在除油罐罐頂聚集，氣液多相泵直接從罐頂抽氣作為後續氣浮的氣源，從集水腔抽水，溶氣水則通過設置在配水腔內的環形溶氣管釋放，實現氣浮處理的取氣、溶氣、氣浮、釋放的氣體循環。罐頂設有呼吸閥，保證罐內壓力平穩。淨化後的水通過溢流管、出水管流出，出水流速應控制在0. 8 I. 2m/s，溢流管頂部設有空氣連通管，與罐體頂部相通，防止出現虹吸現象，保證罐內液位恆定。罐體沉降的汙泥沿環形集泥槽坡面滑落到槽底，藉助除油罐液壓由設在槽底的環孔集泥管收集，通過排泥管定期排泥作業，根據汙泥量，數天排泥一次。 本發明的有益效果本發明輻流式密閉循環氣浮處理含油汙水的方法，從除油罐頂部抽氣，從集水腔抽水，形成的溶氣水在配水腔內釋放。氣浮過程中不會增加水中的溶解氧，也不會向罐外釋放出有毒有害氣體。氣浮所用氣源可以循環持續使用，解決溶氣氣浮帶來溶解氧增加和設備、管線腐蝕問題，實現氣浮處理工藝的密閉隔氧。


圖I是本實用新型輻流式密閉循環氣浮除油罐結構示意圖。圖2是輻流式密閉循環氣浮除油罐底部排泥示意圖。圖中，I-罐體，2-中心筒，3-溢流管，4-氣液多相泵，5-環形收油槽，6-空氣連通管，7-進水管，8-出水管，9-氣液多相泵進氣管，10-氣液多相泵出液管，11-環形溶氣釋放管，12-氣液多相泵進液管，13-進水喇叭口，14-環形配水孔，15-傘形集水擋板，16-集水孔，17-排泥管，18-收油管，19-環形集泥槽，20-環形穿孔集泥管，21-集水腔排汙管，22-隔板，23-呼吸閥，24-流量計，25-空氣流量計，26-真空壓力表，27-壓力表。
具體實施例方式實施例I :以一個輻流式密閉循環氣浮除油罐為例，對本實用新型作進一步詳細說明。參閱圖I。本實用新型輻流式密閉循環氣浮除油罐，包括圓柱體形罐體1，罐體I採用密閉結構頂部設置呼吸閥23。罐體I直徑與高度比為1:1. 2，設計容積應保證汙水有效停留時間3h，罐體I的中心處有中心筒2，中心筒2直徑為I. 8m,中心筒2頂部低於罐壁最高點2. 5m。中心筒2由隔板22分為上腔和下腔，上腔為配水腔，配水腔的高度2. 5m。配水腔頂部為喇叭(圓錐)形上部有頂板，喇叭形高度800mm，喇叭形壁與中心線的夾角為45°。配水腔頂板設有環形配水孔14，環形配水孔14開孔面積I. 6m2。配水腔腔體內設有一個進水喇叭口 13和一個環形溶氣釋放管11，進水喇叭口 13連接有進水管7，進水管7穿過並焊接在中心筒2壁和罐體I壁上；環形溶氣釋放管11連接氣液多相泵出液管10，氣液多相泵出液管10穿過並焊接在中心筒2壁和罐體I壁上；環形溶氣釋放管11上均勻分布有出液孔。中心筒2下腔為集水腔，集水腔頂部外壁有集水孔16，集水孔16沿下腔體四周均布，集水孔16總面積在0. 2 0. 8m2之間。在集水孔16的上部並在集水腔外壁上設有傘形集水擋板15,傘形集水擋 板15與集水腔外壁之間的夾角為45° ,擋板高度500mm。集水腔下底部為圓錐面形，在集水腔下底部上設有集水腔排汙管21，集水腔排汙管21穿過中心筒2壁和罐體I壁並焊接；集水腔內有兩條管線，兩條管線穿過中心筒2壁和罐體I壁並焊接，其中一條管線連通溢流管3並通過溢流管3與出水管8相連通，溢流管3中心高度低於環形收油槽5頂高0. 17m,溢流管3頂部連通空氣連通管6，空氣連通管6與罐體I頂部相通。另一條管線連通氣液多相泵進液管12。罐體I上端有收油槽5，收油槽頂部低於罐壁最高點0. 70m,收油槽5與收油管18相通，收油管18穿出罐體I並焊接在罐體I壁上。收油槽5和收油管18為現有技術。在罐體I外有一臺氣液多相泵4，氣液多相泵4出口連接出液管10，出液管10上設置壓力表27 ;出液管10另一端與環形溶氣釋放管11相連，氣液多相泵進液管12的進口端與集水腔連通，氣液多相泵進液管12從集水腔吸水；氣液多相泵進液管12上設置流量計24和真空壓力表26 ;氣液多相泵進氣管9與罐體I頂部連通，氣液多相泵進氣管9設有空氣流量計25。氣液多相泵進氣管9另一端與氣液多相泵進液管12連通。參閱圖2。罐體I底部設有環形排泥槽19，環形排泥槽19的橫截面為V形，坡度等於30°。環形集泥槽19上設有環形穿孔集泥管20，環形穿孔集泥管20與罐體I外的排泥管17相連。輻流式密閉循環氣浮處理含油汙水的方法，步驟為含油汙水由進水管7進入中心筒2配水腔，經進水喇叭口 13布水，與環形溶氣釋放管11減壓釋放產生的大量微氣泡充分混合後在配水腔內向上流動，上升流速15mm/s，然後從配水腔頂部的環形配水孔14流出，由罐中心向罐周均勻配水，配水流速15mm/s。在配水過程中，油珠、懸浮絮體與微氣泡粘附逐步上浮到液面，在配水水流的推動下向罐周運動，由設置在罐四周的環形收油槽5收集通過收油管18外排。去除浮渣後的液體再由罐周向集水腔中心流動，通過傘形集水擋板15、集水孔16進入集水腔,傘形集水擋板15改變水流方向，使水流從下向上通過集水孔16進入集水腔，集水孔流速應低於0. 2m/s。水中的雜質進一步沉澱去除，從配水到集水，汙水在罐內的停留時間3h。在處理汙水時，氣液多相泵4 一直連續運行。氣浮分離後釋放的氣體會在除油罐罐頂聚集，氣液多相泵4直接從罐頂抽氣作為後續氣浮的氣源，從集水腔抽水，溶氣水則通過設置在配水腔內的環形溶氣管11釋放，實現氣浮處理的取氣、溶氣、氣浮、釋放的氣體循環。罐頂設有呼吸閥，保證罐內壓力平穩。淨化後的水通過溢流管3、出水管8流出，出水流速應控制I. Om/s，溢流管頂部設有空氣連通管6，與罐體頂部相通，防止出現虹吸現象，保證罐內液位恆定。罐體I沉降的汙泥沿環形集泥槽19坡面滑落到槽底，藉助除油罐液壓由設在槽底的環孔集泥管20收集，通過排泥管17定期排泥作業，根據汙泥量，兩天排泥一次。
權利要求
1.一種輻流式密閉循環氣浮除油罐，包括圓柱體形罐體(1)，罐體(I)採用密閉結構頂部設置呼吸閥(23)，其特徵在於罐體(I)直徑與高度比為1:1 I. 2，罐體(I)的中心處有中心筒(2)，中心筒(2)直徑為I. 2 2. Om之間，中心筒(2)頂部低於罐壁最高點2. 0 ·2.5m;中心筒(2)由隔板(22)分為上腔和下腔，上腔為配水腔，配水腔頂部為喇叭形，配水腔頂部設有環形配水孔(14)，環形配水孔(14)開孔面積I. 2 3m2 ;配水腔腔體內設有進水喇叭口(13)和環形溶氣釋放管(11)，進水喇叭口(13)連接有進水管(7)，進水管(7)穿過中心筒(2)壁和罐體(I)壁；環形溶氣釋放管(11)連接氣液多相泵出液管(10)，氣液多相泵出液管(10)穿過中心筒(2)壁和罐體(I)壁； 中心筒⑵下腔為集水腔，集水腔頂部外壁有集水孔(16)，集水孔(16)沿下腔體四周均布，集水孔16總面積在0. 2 0. 8m2之間；在集水孔(16)的上部並在集水腔外壁上設有傘形集水擋板(15)，傘形集水擋板15與集水腔外壁之間的夾角為45° ;集水腔下底為圓錐面形，在集水腔下底上部設有集水腔排汙管(21)，集水腔排汙管(21)穿過中心筒(2)壁和罐體(I)壁；集水腔內有兩條管線，兩條管線穿過中心筒(2)壁和罐體(I)壁，其中一條管線連通溢流管(3)並通過溢流管(3)與出水管(8)相連通，溢流管(3)頂部連通空氣連通管(6)，空氣連通管(6)與罐體(I)頂部相通；另一條管線連通氣液多相泵進液管(12)； 罐體(I)上端有收油槽(5)，收油槽(5)與收油管(18)相通，收油管(18)穿出罐體(I); 在罐體(I)外有一臺氣液多相泵(4)，氣液多相泵(4)出口連接出液管(10)，出液管(10)出口管線上設置壓力表(27);出液管(10)另一端與環形溶氣釋放管(11)相連，氣液多相泵進液管(12)的進口端與集水腔連通，氣液多相泵進液管(12)從集水腔吸水；氣液多相泵進液管(12)上設置流量計(24)和真空壓力表(26);氣液多相泵進氣管(9)與罐體(I)頂部連通，氣液多相泵進氣管(9)設有空氣流量計(25);氣液多相泵進氣管(9)另一端與氣液多相泵進液管(12)連通； 罐體(I)底部設有環形排泥槽(19)，環形排泥槽(19)的橫截面為V字形；環形集泥槽(19)上設有環形穿孔集泥管(20)，環形穿孔集泥管(20)與罐體(I)外的排泥管(17)相連。
2.根據權利要求I所述的輻流式密閉循環氣浮除油罐，其特徵是使用方法為含油汙水由進水管(7)進入中心筒(2)配水腔，經進水喇叭口(13)布水，與環形溶氣釋放管(11)減壓釋放產生的大量微氣泡充分混合後在配水腔內向上流動，上升流速10 20mm/s，然後從配水腔頂部的環形配水孔(14)流出，由罐中心向罐周均勻配水，配水流速10 20mm/s ；在配水過程中，油珠、懸浮絮體與微氣泡粘附逐步上浮到液面，在配水水流的推動下向罐周運動，由設置在罐四周的環形收油槽(5)收集通過收油管(18)外排； 去除浮渣後的液體再由罐周向集水腔中心流動，通過傘形集水擋板(15)、集水孔(16)進入集水腔，傘形集水擋板15改變水流方向，使水流從下向上通過集水孔(16)進入集水腔，集水孔流速應低於0. 2m/s ;水中的雜質進一步沉澱去除，從配水到集水，汙水在罐內的停留時間為2 3h; 在處理汙水時，氣液多相泵(4) 一直連續運行；氣浮分離後釋放的氣體會在除油罐罐頂聚集，氣液多相泵(4)直接從罐頂抽氣作為後續氣浮的氣源，從集水腔抽水，溶氣水則通過設置在配水腔內的環形溶氣管(11)釋放，淨化後的水通過溢流管(3)、出水管(8)流出，出水流速應控制在0. 8 I. 2m/s，通過排泥管(17)定期排泥作業。
全文摘要
輻流式密閉循環氣浮除油罐，應用於油田採出水處理。罐體的中心處有中心筒，中心筒由隔板分為上腔和下腔兩個腔，上腔為配水腔，下腔為集水腔，在集水腔下底部上設有集水腔排汙管；集水腔內有兩條管線，其中一條管線連通溢流管並通過溢流管與出水管相連通。另一條連通氣液多相泵進液管；罐體上端有收油槽；在罐體外有氣液多相泵；氣液多相泵進氣管與罐體頂部連通；罐體頂部固定有空氣連通管；罐體底部設有環形排泥槽，環形穿孔集泥管與罐體外的排泥管相連。效果是油珠、懸浮絮體與微氣泡粘附逐步上浮到液面形成浮渣，收油槽收集外排，從除油罐頂部抽氣，從集水腔抽水，形成的溶氣水在配水腔內釋放。
文檔編號C02F1/40GK102701320SQ20121016841
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者張帆, 徐建蓉, 查廣平, 郭增民, 郭志強 申請人:中國石油天然氣股份有限公司