油水分離機常用于油水分離處理。油水分離器又稱油水分離器,其主要原理是采用不同比例的油水,采用過濾、沉淀、浮升等方法進行油水分離。
1.氣浮分離
氣浮法是一種依靠在水中形成小氣泡,將絮狀物漂浮到液位凈化水的方法。條件是附著在油滴上的氣泡可以形成油氣顆粒。
由于氣泡的出現增加了水與顆粒之間的密度差,顆粒直徑大于原油油滴,因此用顆粒之間的密度代替油密度可以顯著提高上升速度。也就是說,當一個氣泡(或多個氣泡)附著在一個油滴上時,可以增加垂直上升速度,從而去除直徑比50μm小得多的油滴。
2.重力式分離
由于油、氣、水的相對密度不同,在一定的壓力和溫度下,組分必須是油水混合物。當系統處于平衡狀態時,會形成一定比例的油、氣、水相。當相對較輕的成分處于層流狀態時,根據斯托克斯公式的運動規律,重力沉降分離設備是根據這一基本原理設計的。
根據斯托克斯公式,沉降速度與油中水分半徑的平方成正比,水油密度差與油粘度成正比。通過增加水密度,擴大油水密度差,降低油粘度,可以提高沉降分離速度,從而提高分離效率。
經過進一步探索,Hazen在1904年根據實踐經驗提出了淺池理論,即在重力沉降過程中,分散而不是天鵝絨顆粒的沉降效果以顆粒的沉降速度和池面積為函數,與池深和沉降時間無關,即提高沉降池的處理能力有兩種方式:一種是擴大沉降面積,另一種是提高水沉降速度。通過斯托克斯公式可以得出提高水沉降速度的措施,擴大沉降面積的措施是在容器內設置多層水平隔斷。
基于這一理論,美國殼牌公司于1950年成功開發了第一臺平行板捕集器,可去除水中最小60μm的油滴。Fram公司在20世紀70年代開發了V型板分離器,CE-NATCO公司在20世紀80年代開發了板聚結器,這是一種錯流組合波紋板。經過不斷改進,該設備已應用于油氣分離、油水分離和含油污水凈化。
在深入研究油水分離機理的基礎上,根據相應的理論開發了高效蒸發設備,大致分為預分離室、沉降分離室、油室和水室三部分。預分離室一般配備碟形轉向器和均質布液板。其原理是通過多次改變油水乳液的運行方向和流速,加強機械破乳,進一步加快油水分離。
通過活性水洗滌,乳液界面膜的強度可以大大降低。由于乳液與層之間的剪切和摩擦,界面膜破裂,促進液滴聚集,增加粒徑,加速油水分離。沉降分離室主要起到進一步分離凈化的作用,油水分離器是設計的關鍵。
3.粗?;舭l乳化水
各種蒸發裝置常用親水疏油的固體物質制成,利用油水對固體物質的親和力不同。用于油水分離的固體物質應具有良好的潤濕性。適合這一要求的材料有:陶瓷、鋸末、纖維材料、核桃殼等。
例如,大港油田的陶粒蒸發器以陶粒為填料。當油水混合物流過陶粒層時,它被迫不斷改變流速和方向,增加水滴碰撞聚結的概率,使小液滴快速聚結沉降。
4.離心分離
利用不同的油水密度,使高速旋轉的油水混合物產生不同的離心力,從而水分離。由于離心設備可以達到非常高的速度,產生高達數百倍重力加速度的離心力,離心設備可以完全分離油水,只需要很短的停留時間和較小的設備體積。由于離心設備具有運動部件,日常維護困難,僅用于實驗室分析設備和需要減少占地面積的場所。
主要設備室水力旋流器采用離心分離原理,用于物理分離連續相得液體和分散相得固粒、液滴或氣泡。分散相和連續相之間的密度差越大,兩相越容易分離。與重力場中的情況類似,在兩相密度差一定的情況下,分散相得粒徑越大,重力場達到平衡狀態時兩相反向運行的速度差越大,越容易分離。
5.電脫分離
電蒸發作為油水處理的最終手段,廣泛應用于油田和煉油廠。其原理是乳液放置在高壓交流或DC電場中。由于電場對水滴的作用,乳液界面膜強度減弱,促進水滴碰撞合并,最終聚集成粒徑較大的水滴,從原油中分離出來。
由于電蒸發處理含水量高的原油乳液會產生電擊穿,無法在極間建立必要的電場強度,因此電脫法不能獨立使用,只能作為其他處理方法的后續工藝。