紧凑型旋流气浮一体化技术的国产化研究进展与主体结构浅析

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1、北京石油化工学院学报第２２卷第２期Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ２０１４年６月Ｊｕｎ．２０１４Ｐｅｔｒｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ紧凑型旋流气浮一体化技术的国产化研究进展与主体结构浅析陈涛涛１，邵天泽２，陈家庆１，孟迪２（１．北京石油化工学院机械工程学院，北京１０２６１７；２．中海石油环保服务（天津）有限公司，天津３００４５６）摘要：作为一种新型高效的油田采出

2、水处理技术，紧凑型旋流气浮一体化技术近１０年来在国外得到了商业化应用，国内虽然已经对该热点技术予以关注，但总体上尚处于产品放大试验阶段。笔者根据不设内筒式、内筒内旋式、内筒外旋式３大类，对国内业已公开的１２家单位的结构方案进行系统介绍，针对旋流气浮一体化主体设备的内筒外旋流式气旋浮结构方案、微孔介质产生的微细气泡发泡方案、微细气泡与含油污水混合的罐外混合方案进行深入的理论或实验研究，以尽快推动该技术国产化和工业应用进程。关键词：紧凑型；内筒；气浮旋流中图分类号：ＴＥ９９２．２文献标志码：Ａ随着世界范围内油

3、田开采活动的不断进旋流气浮一体化技术的最大特点就是在预行，采出液中的含水率不断上升，传统污水处理分离区充分发挥气浮分离和离心分离的协同作设施因占地面积大、处理效率低而难以有效应用，大幅度提高预分离区中微细气泡与分散相对，需要对现有污水处理设施进行升级改造，尤油颗粒的碰撞粘附几率，促进其形成“微气泡－其是海上油田对新型高效、紧凑型污水处理设［１］油滴粘附体”，加速其分离过程。显然，立式备的需求更加迫切。自２００１年挪威ＥＰＣＯＮ罐体内的结构布局直接影响流场情况，进而对Ｏｆｆｓｈｏｒｅ（后改称为Ｍ－ＩＥｐｃｏ

4、ｎ）公司研发第１分离效率产生较大的影响。笔者对不设内筒台紧凑型立式气浮装置（ＣｏｍｐａｃｔＦｌｏｔａｔｉｏｎＵ－式、内筒内旋式、内筒外旋式气旋浮３大类进行ｎｉｔ，ＣＦＵ）在海上油田得到成功应用以来，先阐述，并分析论证各自的优缺点，以推动旋流气后有Ｓｉｅｍｅｎｓ水务、Ｖｅｏｌｉａ水务、Ｃａｍｅｒｏｎ集团浮一体化技术的国产化和工业应用进程。等１０多家公司推出了相关产品，油田现场安装总数超过了５０台（套）。ＣＦＵ技术所取得的巨１不设内筒式气旋浮装置大成功也引起了国内的重视，迄今已有１０多家不设内筒式气旋浮装置结

5、构方案的显著特单位申请了专利，部分单位还推出了现场试验点是，在主体立式罐体内部不设同心内筒。污样机。但总体来看，由于起步较晚或缺乏系统水切向进入罐体内部后，油滴与气泡在离心力深入研究分析等原因，国内目前尚处于放大试作用下被压向罐体中心。迄今有江苏江澄环保验阶段，离工业化推广应用尚有不小差距。公司和中科院力学研究所２家单位申请了此类结构的专利。收稿日期：２０１３－１１－０７１．１江苏江澄环保公司基金项目：国家自然科学基金面上项目（５１０７９００６）作者简介：陈涛涛（１９９０—），硕士生，主要从事多相流高效分

6、江苏江澄环保公司所申请专利中的ＣＦＵ离设备方面研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｏｔａｏ１２３＠ｂｉｐｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；陈家庆结构如图１所示。罐体顶部采用平盖封头，中（１９７０—），博士，教授，博导，主要从事油／气／水多相分离技术等方面的教学与科研工作，通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｑｉｎｇ＠ｂｉｐｔ．间部位设有填料层，填料层上方为带有锯齿状ｅｄｕ．ｃｎ。溢流堰的环形收油槽和中心管上有很多小孔的６０北京石油化工学院学报２０１４年第２２卷进水布水管，填料层下方分布有外径小于罐体出水口流出。内径的锥形收油器和下排油口

7、。罐体下部分布２排（每排２根）有一定高差的切向布水管，上布水管与下布水管呈９０°交叉设置。排水口位于罐体底部。将净化处理后的部分水回流接入溶气泵，通过溶气泵在回流水中产生微细气泡，然后经固联在罐体壁上的４个切向布水管向罐内带入微细气泡，形成的油滴－气泡粘附体在锥形收油器作用下排出罐体。处理完的水绕过［２］底板由底部排水口排出。填料层能够起到增大油滴粒径进而提高油滴上浮速度的作用，但必须定期清洗，从而致使运行维护成本较高。图２中科院力学研究所ＣＦＵ的结构２内筒内旋式气旋浮装置内筒内旋式气旋浮装置的最大特点在

8、于罐体中上部带有同心内筒，从而将整个气浮空间分成内外２个相对独立的腔室。污水首先被导入内筒内腔，在旋转离心力作用下，大颗粒油滴和气泡被压向内筒中心后继续上浮，最后经顶部排油口排出；水与泥沙等重相物质被甩向内图１江澄环保ＣＦＵ的结构筒内壁，随后在水流作用下进入到内筒与罐壁构成的外腔中后经排水管排出。与不设内筒式１．２中科院力学研究所中科院力学研究所吴应湘课题组所申请专气旋浮装置相比，内外腔的结构布局使油水两相运动轨迹之间的干扰性