【正文】 態(tài)水力 旋流器。如圖 123所示，水力旋流器的分離效果與負(fù)載壓強(qiáng)密切相關(guān)。在控制進(jìn)出口壓差為 ～ ， 當(dāng)進(jìn)水 含油量 ? 1000 /mgL 時(shí)，出水含油可降到 50 /mgL 。 當(dāng)采出油、水密度差大 于 3/gcm ，采出水中油滴粒徑大于 20181。 水力旋流器分離技術(shù)是利用密度差進(jìn)行多相分離的非均相機(jī)械分離過程，因此適用水力旋流器分離的物料必須是具有一定密度差的多相液體混合物。液液旋流分離器具有體積小、質(zhì)量輕、分離效率高、工作可靠等 優(yōu)點(diǎn)。如今的水力旋流器處理量更大，產(chǎn)品粒度更細(xì)，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，能夠替代螺旋分級(jí)機(jī)完成一段磨礦的分級(jí)作業(yè)。 20世紀(jì) 80年代以后，許多科技工作者致力于水力旋流器的研究和推廣應(yīng)用，英國(guó) BHRA流體工程中心發(fā)起 的水力旋流器國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，更是將水力旋流器的發(fā)展推到了極致。從 20世紀(jì) 40年代前開始，旋流器正式投入選煤的應(yīng)用是從荷蘭國(guó)家礦產(chǎn)部資助大噸位的選煤和礦石處理方面的研究開始的。 1914年，水力旋流器正式應(yīng)用于磷肥的工業(yè)生產(chǎn)。 圖 122 水力旋流器基本工作原理模型 水力旋流器的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史階段， 1891年， Bretney在 美國(guó)申請(qǐng)了第一個(gè)旋流器專利 。 水力旋流器分離工作的基本原理是離心沉降作用。 水力旋流器除油 水力旋流分離技術(shù)是 20世紀(jì) 80年代以來迅速發(fā)展起來的油水分離技術(shù) ， 旋流分離技術(shù)屬于離心分離的范疇，根據(jù)離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力場(chǎng)而 得到 強(qiáng)化分離的效果。 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬 6 (3) 高效生物降解技術(shù)：利用生物技術(shù)培育出對(duì)石油具有特殊降解能力的優(yōu)勢(shì)菌種，用細(xì)胞固定技術(shù)將其固定在合適的載體上，吃掉采油污水中的烴。常見的幾種簡(jiǎn)單的處理技術(shù)： (1) 生物降解技術(shù)：通過生物體的代謝作用降解、轉(zhuǎn)化污水中的油 ， 可采用活性泥法、滴濾法、曝氣法或接觸氧化法、水生植物法、水生植物一化學(xué)絮凝法、地層滲透法等生化方法。在采油污水處理方面近年來也有許多研究 ， 一般要求進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前含油 50mg/L， 厭氧折流板反應(yīng)器、半推流式活性污泥系統(tǒng)、 ASBR、厭氧 好氧接觸氧化等技術(shù)有很好的處理效果。 生化處理技術(shù) 生化法主要是通過微生物的新陳代謝過程使污水中的有機(jī)物被降解 ， 轉(zhuǎn)化成新的生物細(xì)胞及簡(jiǎn)單形式的無機(jī)物 ， 從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。增大油珠直徑，減小氣泡直徑和提高氣泡濃度既可以提高接觸效率，也可提高附著效率，因此是提高出有效率的重要措施。 氣浮除油效率隨著氣泡與油珠和固體顆粒的接觸效率和附著效率的提高而提高。通過收集泡沫、浮油達(dá)到除油的目的。 PAC與 HPAM或 YPAM復(fù)配去除 CODCr較單獨(dú)使用 PAC的效果好[5]?；瘜W(xué)容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬 5 混凝與其他方法聯(lián)合使用處理采油廢水也取得較好的去除效果。在有機(jī)高分子絮凝劑方面 ， 多以丙烯酰胺和丙烯酸的二元及三元共聚物為主。 Thomas E. 低分子量的有機(jī)胺 ， 特別是季銨鹽處理采油廢水中的溶解有機(jī)物。 目前油田常用的混凝劑有精制硫酸鋁、粗制硫酸鋁、聚合氯化呂（ PAC）、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、陽離子型聚丙烯酰胺 (PAM)等，有時(shí)也投加助凝劑促進(jìn)混凝效果，但它本身不起混凝作用。當(dāng)含油廢水中的乳化油和尺寸小于 粒必須采用化學(xué)方法去除，即向廢水中投加化學(xué)藥劑，破壞膠體顆粒的穩(wěn)定性，使廢水中難以沉淀的膠體顆粒能相互聚集，形成大顆粒后沉淀下來。而且此裝備不需要進(jìn)行反沖洗、安裝方便、不易破損。目前有一種趨勢(shì)就是將粗?；夹g(shù)與斜板除油技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出聚結(jié)型斜板除油裝備。膠結(jié)狀聚丙烯、無煙煤、陶粒、石英砂等均可作為粗粒化填料，填料的種類如圖 121所示。粗?；牧线€可分為無機(jī)和有機(jī)兩類。當(dāng)含油 污 水通過這種材料時(shí)，微細(xì)油粒便吸附在其表而上，經(jīng)過 不斷 碰撞，油珠逐漸聚結(jié)擴(kuò)大而形成油膜。其中技術(shù)關(guān)鍵是 粗?；牧?。 無論是親油或疏油的粗粒化材料，兩種聚結(jié)都同時(shí)存在，只是前者以 “ 潤(rùn)濕聚結(jié) ” 作用為主，后者以 “ 碰撞聚結(jié) ” 為主。 “ 碰撞聚結(jié) ” 理論建立在疏油材料基礎(chǔ)之上。當(dāng)含油廢水經(jīng)過親油性材料組成的粗?；采蠒r(shí)，分散油珠便在材料表面潤(rùn)濕并附著，這樣材料表面被油膜包裹，再流來的油珠也更容易潤(rùn)濕附著在上面，因而附著的油珠不斷 擴(kuò)大形成油膜，由于浮力和反向水流沖擊的作用，油膜開始脫落。目前粗粒化機(jī)理大體上有 “ 潤(rùn)濕聚結(jié) ” 和 “ 碰撞聚結(jié) ” 兩種。含油污水通 過裝有粗粒化材料的裝置，在潤(rùn)濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截流、附著作用下油珠由小變大的過程該法用于處理分散油、乳化油，設(shè)備小、操作簡(jiǎn)單但濾料易堵塞，有表面活性劑時(shí)效果較差。斜板除油的方法依然存在不足，上向流水與油珠的運(yùn)動(dòng)方向一致，下向流水與泥的流動(dòng)方向一致，因而就造就了處理后的水與分離的油和泥重新混合，發(fā)生二次污染的可能。由于斜板的存在，增大了濕周、縮小了水 力半徑，因而雷諾數(shù)較小，水流流動(dòng)處于層流狀態(tài)，同時(shí)弗勞德數(shù)較大，更有利于油水分離，所以斜板除油成為目前常用的高效除油方法之一。 (2) 斜板除油 斜板除油是基于淺池沉降理論（又稱 “ 淺層沉淀 ” 或 “ 淺層理論 ” ），實(shí)際上就是忽略了紊流、進(jìn)出口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等因素，認(rèn)為油珠顆粒在理想狀態(tài)下進(jìn)行重力分離。實(shí)際上，廢水中或多或少地含有懸浮固體，它具有吸附油珠的特性，從而降低了油珠的上浮速度。自然除油可以去除含油廢水中的浮油和分散油，即油珠粒徑為 10～ 100μm。重力除油的主要設(shè)備有立式除油罐、斜板式隔油池及粗?；凸薜?[2]。重力除油可以 去除 廢水中的浮油及大部分分散油達(dá)到除油的目的。本文主要介紹幾種典型的 常見 處理 方法 。 20 世紀(jì) 60 年代，產(chǎn)生了重力除油流程， 70 年代至 80 年代出現(xiàn)了通過壓力儲(chǔ)油罐、壓力過濾罐的壓力流程，葉輪氣體浮選機(jī)國(guó)產(chǎn)化后，浮選流程得到了普遍推廣應(yīng)用。本文針對(duì)采油污水的不同性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行有效處理。而外界 對(duì)采油污水的處理和回用的要求將 會(huì)日益提高。 隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展 ， 油氣產(chǎn)量持續(xù)上升，石油天然氣工業(yè)目前已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。 (5) 部分油田污水含表面活性劑。 (4) 含細(xì)菌。油田采油污水一般無機(jī)鹽 的 含量很高，從 幾千到幾萬甚至十幾萬 mg/L，各油田甚至各區(qū)塊、油層都不同。顆粒粒徑一般為 1～ 100μm， 主要包括粘土顆粒、粉砂和細(xì)砂等。采油污水中一般 90%左右的油類是以粒徑 100μm的浮油和 10～ 100μm的分散油形式存在 ， 另外 10%主要是 ～ 10μm的乳化油， 的溶解油含量很低。一般采油污水含有 1000～ 20xxmg/L 的原油 ， 有些含油量可達(dá)5000 mg/L 以上。另外，油田其他污水（如：洗井污水，鉆井污水，生活污水等）的混入，使得采油污水的成分更加復(fù)雜。從對(duì)水體的污染來說，主要是石油和焦油。 含油 污 水中所含的油類物質(zhì)，包括天然石油、石油產(chǎn)品、焦油及其分餾物，以及食用動(dòng)植物油和脂肪類。進(jìn)入海洋環(huán)境的石油及其煉制品主要來自：經(jīng)河流或直接向海洋注入的各種含油 污 水；海上油船漏油、排放和油船事故等；海底油田開采溢漏及 井噴 ；逸入大氣中的石油烴的沉降及海底自然溢油等。 海上采油與海上石油運(yùn)輸?shù)纳鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn) ， 引起 了 世界的高度關(guān)注。目前，隨著我國(guó)石油石化工業(yè)的迅猛發(fā)展，油氣產(chǎn)量的持續(xù)上升，對(duì)環(huán)境所造成環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。s B20 series Deoil hydrocyclone as a starting point, the author pared and analyzed the structure and selected a better structural design to solved the hydrocyclone wastewater inlet distribution within the limited space ,the structure problem of collected liquid of hydrocyclone overflow and outer. Learning from relevant knowledge of heat exchangers’piping means and other sheet design,according to GB 1501998 《 Steel Pressure Vessels 》 ,the author pleted the equipment diameter,wall thickness,diaphragm,seal plates,flanges,saddles and a series of ponents required for the structural design,selected and made strength check. On the basis,the author pleted equipment assembly drawings and drawings of the main ponents by Auto CAD and use the NX UG to simulate threedimensional solid simulation work and NX UG paper work was a reference for design oilwater hydrocyclone separator of containers bined to remove oily water in general domestic manufacturers. Key words: produced water, hydrocyclones, structural design, physical simulation 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬 III 目錄 第一章 引言 ......................................................... 1 含油污水的處理背景及意義 ........................................ 1 含油污水常規(guī)的處理方法和技術(shù) .................................... 2 國(guó)內(nèi)外的壓力容器組合式除油設(shè)備 ................................. 10 本文的工作內(nèi)容 ................................................. 14 第二章 水力旋流管結(jié)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì)方案的論證 ........................ 15 水力旋流管單體結(jié)構(gòu)選擇與設(shè)計(jì) ................................... 15 管束與各腔室布局方案的論證 ..................................... 19 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................ 32 容器外殼內(nèi)徑及壁厚 ............................................. 32 封頭設(shè)計(jì) ....................................................... 35 壓力容器法蘭設(shè)計(jì) ............................................... 36 開孔及其補(bǔ)強(qiáng) ................................................... 39 容器支座的設(shè)計(jì) ................................................. 41 輔助零件的選擇 ................................................. 42 泵的選擇 ....................................................... 46 焊縫探傷與壓力測(cè)試 ............................................. 49 第四章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 .............................. 51 計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì) ................................................. 51 技術(shù)經(jīng)濟(jì)概算 ................................................... 58 第五章 結(jié)論與建議 .................................................. 60 結(jié)論 ........................................................... 60 建議 ........................................................... 60 參考文獻(xiàn) ............................................................ 61 致 謝 ....................