紧凑型气体浮选分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及油水分离技术领域，具体为紧凑型气体浮选分离装置。


背景技术：

2.在“绿水青山就是金山银山”的号召下，环保要求日趋严格，执行力度逐渐提升。油气田、煤层气、煤化工等的生产水中含有少量的油，通常低于0.5％，虽然经济价值不高，但远超环保标准≤30mg/l的生产水含油量要求，必须进行处理。此类生产水属于“水包油”型混合液，采用常规卧式或立式分离器进行重力分离几乎没什么效果，少部分厂家采用箱式气浮的方案进行除杂，一方面该装置主要针对微小颗粒性杂质效果好，而单纯的浮选作用对生产水含微量油的工况分离效率不高，大处理量下设备体积非常庞大，体积庞大后又会引发气泡分布不均和气泡融合的问题。另一方面，油水分层区扰动大，不利于油水的连续稳定分离，处理后的水含油量容易出现间断性超标的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供紧凑型气体浮选分离装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：紧凑型气体浮选分离装置，包括立式容器壳体、筛孔隔板、旋流气浮罩、布水分布器和引水管组成的紧凑型气浮罐，所述筛孔隔板固定连接于立式容器壳体内壁，旋流气浮罩固定连接于筛孔隔板底部，其中，布水分布器和布水管设置于旋流气浮罩底部内壁，引水管固定连接于立式容器壳体底部且顶部与布水分布器固定连接。
5.优选的，所述筛孔隔板上方与立式容器壳体之间形成有二次分离空间，用于使油水出现聚集分层，在二次分离空间内形成稳定的油相，从立式容器壳体顶部的油气出口排出。
6.优选的，所述旋流气浮罩呈下大上小的圆锥形结构，其中，旋流气浮罩的底板呈中间高四周低的梯形状，所述旋流气浮罩的底板与旋流气浮罩的侧壁之间有夹角α，α取值在73
°
～86
°
之间，旋流气浮罩侧壁的锥壳收缩角设置为β，β取值53
°
～78
°
之间，所述旋流气浮罩顶部与筛孔隔板相焊接，旋流气浮罩的底板与引水管顶部焊接密封。
7.优选的，所述旋流气浮罩的底板边缘最低处设置排污管，排污管连通道立式容器壳体外，供沉积物排出，排污管材质采用316不锈钢，内部全部高精度抛光处理，用于减小旋流阻力。
8.优选的，所述布水分布器与布水管形成布水组件，由引水管供给的含油污水通过布水组件进行分流，所述布水管末端向上倾斜设置，倾斜角度设置为θ，θ取值5～15
°
。
9.所述筛孔隔板通过在圆形不锈钢板上开孔制成，用于使筛孔隔板上方空间稳流并避免扰动，其中，在不锈钢板上开设的孔目直径在13～25mm之间，不锈钢板上的开孔呈正三角形排布，开孔的排布间距h取39～40mm。
10.优选的，所述立式容器壳体底部还设置有净水出口，该紧凑型气浮罐底部与一次分离组件相连接，净水出口的管道通过三通式回流管与溶气泵相连接，回流管上还设置有进气口，溶气泵另一端与引水管的污水进口处相连接。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.该紧凑型气体浮选分离装置通过调节压力、回水比例、溶气量到最优的工况时，将水中的含油量降低到了0.5mg/l，各工况参数位调节到不利的情况下时，含油量降低至4.7mg/l，完全满足环保标准，并留出了充足的安全裕量，这是常规分离手段无法达到的。
13.同时，该紧凑型气体浮选分离装置相较于箱式气浮，整套设备设计紧凑，气浮叠加旋流作用提高效率的同时规避了气体分布不均、稳定区扰动大等问题，相同处理量下极大地降低了体积和成本，尤其是处理量大的情况，按该设备的效率进行核算，生产水中分离出的油价值除抵消设备的采购、运行等成本支出外，还有少量富裕，真正实现变废为宝，较小的设备体积使得在某些空间紧张和空间珍贵场所，比如海上钻井平台、浮式生产储油船fpso、设备更换改造和设备增添等，显现出巨大的优势和商业价值。
附图说明
14.图1为本实用新型新型的原理流程图；
15.图2为本实用新型新型中的紧凑气浮罐结构示意图；
16.图3为本实用新型新型布中的布水组件结构图；
17.图4为本实用新型新型布中的布水管结构图；
18.图5为本实用新型新型旋流气浮罩结构示意图；
19.图6为本实用新型新型布中的筛孔隔板开孔图。
20.图中：1、引水管；2、布水分布器；3、布水管；4、旋流气浮罩；5、筛孔隔板；6、二次分离空间；7、立式容器壳体；8、回流管；9、溶气泵。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
23.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
24.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
25.如图1至图6所示，本实用新型提供一种技术方案：紧凑型气体浮选分离装置，包括立式容器壳体7、筛孔隔板5、旋流气浮罩4、布水分布器2和引水管1组成的紧凑型气浮罐，筛孔隔板5固定连接于立式容器壳体7内壁，旋流气浮罩4固定连接于筛孔隔板5底部，其中，布水分布器2和布水管3设置于旋流气浮罩4底部内壁，引水管1固定连接于立式容器壳体7底部且顶部与布水分布器2固定连接。
26.如图1至图6所示，为保证该实施例的顺利实施，需要知道的是，筛孔隔板5上方与立式容器壳体7之间形成有二次分离空间6，用于使油水出现聚集分层，在二次分离空间6内形成稳定的油相，从立式容器壳体7顶部的油气出口排出。
27.如图1至图6所示，关于该方案需要知道的是，旋流气浮罩4呈下大上小的圆锥形结构，其中，旋流气浮罩4的底板呈中间高四周低的梯形状。
28.如图1至图6所示，更进一步的，旋流气浮罩4的底板与旋流气浮罩4的侧壁之间有夹角α，α取值在73
°
～86
°
之间，旋流气浮罩4侧壁的锥壳收缩角设置为β，β取值53
°
～78
°
之间。
29.如图1至图6所示，优选的，旋流气浮罩4顶部与筛孔隔板5相焊接，旋流气浮罩4的底板与引水管1顶部焊接密封。
30.如图1至图6所示，另外，还需要知道的是，旋流气浮罩4的底板边缘最低处设置排污管，排污管连通道立式容器壳体7外，供沉积物排出，排污管材质采用316不锈钢，内部全部高精度抛光处理，用于减小旋流阻力。
31.如图1至图6所示，更进一步的，布水分布器2与布水管3形成布水组件，由引水管1供给的含油污水通过布水组件进行分流。
32.如图1至图6所示，关于该方案还需要知道的是，布水管3末端向上倾斜设置，倾斜角度设置为θ，θ取值5～15
°
。
33.如图1至图6所示，更进一步的，筛孔隔板5通过在圆形不锈钢板上开孔制成，用于使筛孔隔板5上方空间稳流并避免扰动，其中，在不锈钢板上开设的孔目直径在13～25mm之间。
34.如图1至图6所示，更进一步的，不锈钢板上的开孔呈正三角形排布，开孔的排布间距h取30～40mm。
35.如图1至图6所示，另外，关于该方案还需要知道的是，立式容器壳体7底部还设置有净水出口，该紧凑型气浮罐底部与一次分离组件相连接，净水出口的管道通过三通式回流管8与溶气泵9相连接，回流管8上还设置有进气口，溶气泵9另一端与引水管1的污水进口处相连接。
36.下面结合附图及2022年4月在延长油田实施实验的案例详细说明本实用新型新型的具体实施方式。如图1与图2所示，紧凑型气浮装置由引水管1、布水组件、旋流气浮罩4、筛孔隔板5、立式容器壳体7组成紧凑型气浮罐，并通过配以回流管8、溶气泵9和进出口管路构成一套功能齐备的浮选分离装置。如图3所示，布水组件由布水分布器2和布水管3构成，布水分布器2与引水管1焊接连通，而引水管1设置在气浮罐底部，进入气浮罐含油污水可通过引水管1进入布水分配器进行分流，实现底部进液，充分利用罐体空间。如图4所示，布水管3的末端出水口向上设置偏角θ，偏角宜取5～15
°
。
37.如图5所示，旋流气浮罩4为下大上小的锥状结构，底部封板设置中心高四周低的
坡角α，取值73
°
～86
°
之间，锥壳设置收缩角β，取值53
°
～78
°
之间。气浮罩顶部与筛孔隔板5焊接，底部封板与引水管1焊接密封，并在底部封板最低除设置排污管连通道立式容器壳体7外，供沉积物排出，材质采用316不锈钢，内部全部高精度抛光处理，减小旋流阻力。
38.如图6所示，筛孔隔板通过在圆形不锈钢板上开孔制成，为了让隔板上部空间稳流和避免扰动，开孔直径不能过大，取值13～25mm；另一方面须保证流体能顺畅通过筛孔隔板5，开孔成正三角形排布，排布间距h取30～40mm。
39.溶气泵9将空气溶入8回流管供给的回流水中达到饱和状态，泵出口的回流水压力高，溶解度大，因此溶解有大量空气；回流水与进口污水混合后进入气浮罐，引水管1将其引入布水组件进行均匀导向性布水。由于气浮罐内压力低，接近常压，气体溶解度很低，溶解于含油污水中的气体快速析出，产生细微密集的气泡并上浮，在产生气泡过程中破碎了“水包油”型结构，细微油滴开始聚结成较大油滴，并由于油滴的粘度和表面张力远大于水，更容易与细微气泡结合并被带到上层。布水管3导流作用使混合液在旋流气浮罩4内产生旋流，利用油水密度差，将浮选出的油，与水进行一次分离，水密度大在旋流离心力的作用下靠旋流气浮罩外侧聚集，而油向旋流中心聚集，气浮罩的锥度加强并维持旋流转速，沉积性杂质则沉到旋流罩底部，通过排污口排出。在气浮罩的顶部设有筛孔隔板5，将旋流隔在气浮罩内避免上部空间扰动的同时起到流通的作用，筛孔隔板5上部留出二次分离空间6，该空间内流动稳定，扰动少，在重力和微气泡张力带动下，油水出现聚集分层，顶部空间聚集形成稳定的油相，通过油气出口排出，而水则聚集于下层，通过筛孔隔板5流入罐底部，经净水出口排出。在净水出口管路上引出一路回流管8，为溶气泵9提供溶气需要的回流水。
40.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。