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摘要：本文研究了超小型油水分离旋流管的设计过程与应用方式。该超小型油水分离旋流管在设计过程中包含弧椎体结构以及双进口结构两种特征，并设计了公称直径为二十八毫米以及十八毫米两种规格，使用对超小型油水分离旋流管进行试验的方式可得知，公称直径为二十八毫米的旋流管比当前市面上广泛使用的Amoco单椎体旋流器与Thew双锥体旋流器更加优秀，同时十八毫米规格的旋流管具有较高的油污分离效率。
关键词：油水分离；旋流管；设计过程；应用方式
引言
在实际的油水分离过程中，使用旋流器可以提高工作效率，但是污水中的油滴具有复杂性、乳化性以及破碎性的特点导致旋流油水分离器的推广工作较为困难。当前的油水旋流器存在两种类型，其一是Amoco型油水分离器，另一种是Thew型油水旋流器。Amoco油水旋流器是由美国相关公司试验构成，具有单椎体的结构特点。而Thew型油水分离器由英国大学教授等人研制成功。而新型超小型油水分离旋流管的设计与应用可极大提高油污工作效率以及工作质量。
1超小型油水分离旋流管的设计过程
如果油滴在油水分离旋流管内运动时其规律与Stokes定律相符，那么油滴的离心沉降速度v等于：v= d?Δρω ?r/18μw，并且油水两相之间的密度差应控制在零点零二克每平方厘米到零点一五克每平方厘米之间，与固液两相之间的密度差相比较小。根据以上公式来看，应减少油水分离旋流器的直径来起到提高油滴沉降速度的目的。同时由于污水在油水分离旋流管中是以自由运动的方式进行旋转，则油滴的离心沉降速度与常数大约相等。而相关表达式表明离心分离因数约等于旋流管直径三次方的反比，所以当油水分离旋流管的直径减少时则其油水分离效果可有效提高。与此同时，旋流管直径并不可以随意减少，由于油水分离旋流管内部的污水运动雷诺数在一万到一百万之间，所以当油水分离旋流管直径减少时不相溶的液体将进行混掺并扩散，从而降低油水分离工作效率。而油水分离旋流管直径的减少将影响油滴破碎的速度，而油滴破碎后则不利于油水分离工作的高效进行。所以在设计油水分离旋流管时应遵循一定的规格进行设计工作，当前国际中往往认为油水分离旋流管的直径不能大于二十八毫米。而根据表达式来看，当油滴破碎到一定体积的情况下很难继续破碎成更小体积的油滴，因此当油滴粒径小于五到十微米时，就比较坚固了。其次，当前所使用的双锥油水分离旋流器与单锥油水分离旋流器的直径变化状况较大，比较容易引发油滴破碎现象的发生。因此针对油滴粒径成正态分布的情况考虑可以使用连续缩小的椎体油水分离旋流器来避免油滴破碎现象的发生。所以针对以上问题，设计了两种不同规格的超小型油水分离旋流管，一种规格的公称直径为十八毫米，而另一种规格的公称直径为二十八毫米，并对其进行试验研究。
2超小型油水分离旋流管的应用探析
当含油污水受到压力進入油水分离旋流管内部时，其直线运动的状态受到了一定改变，呈现出高速旋转运动的状态，同时在经过分离锥体后污水截面开始减小，同时其污水流速增大，呈现出螺旋状态进行流动，进而在油水分离旋流管内产生了较为稳定的离心力场。与此同时，水相的密度远远高于油相，因此油相所受到的离心力远远小于水相，油滴受到离心力场的影响在旋流管中心处开始聚结，从而形成油芯。油芯成螺旋线形状，同时螺旋之间的距离近似相等，而其在水相出口到油相出口的过程中渐渐变粗，其颜色也会产生一定的变化。而当水相出口的压力增高时，油芯的长度随之变短，其半径随之减小，但其稳定性得到了有效提高。当油水分离旋流管长度与油芯长度相等时，油芯半径的提高会导致其稳定性的下降，甚至会使油相从油相出口喷出。而当水相受到的离心力增大时，油滴可受到稳定的离心力在油水分离旋流管壁区进行聚结，从而在尾管处进行排出，进而达到油水两相分离的效果。而根据观测结果来看，在设计油水分离旋流管的过程中应提高水相出口处的压力，从而确保油芯的稳定性，使其在油芯出口时稳定流动。与此同时，当油水分离旋流管的进口浓度为三千毫克每升至一万五千三百毫克每升时，其油水分离工作效率可达到百分之九十九以上，水相出口的油滴浓度不高于五十毫克每升。并且当进口油滴浓度达到三十三毫克每升至二百一十九毫克每升时，其油水分离效率可达到百分之六十五到百分之九十六之间，同时其水相出口的油滴浓度不高于二十毫克每升。因此可得出当污水含油浓度越高时，其油水分离工作的效率越高，但当浓度高达一定值时，其油水分离工作效率提高并不明显。发生这种现象的主要原因是因为：首先，当污水中油滴浓度较高时，粒径较大的油滴数量较多，油水分离旋流管可以有效将其进行分离。而当污水中油滴浓度较小时，粒径较小的油滴数量增多，规格为二十八毫米的油水分离旋流管较难进行高效的油水分离工作。与此同时，溶解油在污水中的存在也对油水分离旋流管的分离效率起到了一定的不良影响，目前没有办法使用纯机械的方式将溶解油进行分离。而在含油浓度较高的污水中，溶解油所占的比例较少，因此油水分离旋流管的分离工作效率较高，而在含油浓度较低的污水中，其溶解油所占的比例较大，因此导致油水分离旋流管的分离工作效率较低。在处理乳化液的过程中，规格为十八毫米的油水分离旋流管要比规格为二十八毫米的油水分离旋流管分离工作效果好。因此可以使用改变油水分离旋流管结构的方式来减少旋流管的直径。对于密度相同的物料而言，直径较小的油水分离旋流管具有较高的离心分离因数，所以规格为十八毫米的油水分离旋流管具备更高的分离效率。与此同时，油水分离旋流管的直径也并非越小越好。首先，其直径受到旋流管本身结构的限制。当油水分离器旋流管直径变小时，其溢流管的直径也应按相应比例较小，从而避免导致溢流管堵塞的现象发生。其次，在工程使用过程中的制约。当旋流管直径减小时，其污水处理量也随之减小，因此导致了维修以及设备投资费用的提高。最后，油水分离旋流管除油效果的制约。研发直径较小的旋流管的目标便是可以提高油水分离器的除油效率，但是当污水中油滴浓度较低，并且粒径较小时，其工作效率就会下降。
3结语
目前，水是人们日常生活与生产过程中必不可少的资源，但随着我国石油工业化进程的加快，导致工业废水已成为环境受到破坏的主要原因。随着我国政府对环境保护问题的重视，对现有的污水处理技术提出了更高的要求，因此研发高效率的污水处理技术与装置具有十分重要的意义。而超小型油水分离旋流管的应用可有效提高污水的处理效率，实现环保和社会之间的和谐。
参考文献：
[1]丁旭明.海上石油平台油水分离旋流器防淤垢技术研究[J].油气田地面工程.2016，35（12）：21-23
[2]刘合，高扬，裴晓含.旋流式井下油水分离同井注采技术发展现状及展望[J].石油学报. 2018，39（4）
[3]马尧，杨媛，李本双.油水分离旋流器的流场数值模拟和实验装置研究[J].环境工程增刊2下册.2017
[4]付伟.采出液含砂对井下油水旋流分离器的影响研究[D].东北石油大学.2016
[5]冯浦涌，丁文刚，梁冰.两种油水旋流分离器的数值模拟对比分析[J].油气田地面工程.2018（6）
[6]李家丞.油水砂三相旋流分离器的研制及其井下应用特征分析[J].化工管理.2017（36）
姓名：徐桂来 性别：男 民族：汉族 出生年月：1980年10月 籍贯：安徽望江
邮编：214174 最高学历：本科 职称：中级 单位：上海明罗石油天然气工程有限公司
研究方向：油气处理、污水处理 联系地址：无锡市惠山区政和大道99号复地公园城100-501 电话：13861702695
关键词：油水分离；旋流管；设计过程；应用方式
引言
在实际的油水分离过程中，使用旋流器可以提高工作效率，但是污水中的油滴具有复杂性、乳化性以及破碎性的特点导致旋流油水分离器的推广工作较为困难。当前的油水旋流器存在两种类型，其一是Amoco型油水分离器，另一种是Thew型油水旋流器。Amoco油水旋流器是由美国相关公司试验构成，具有单椎体的结构特点。而Thew型油水分离器由英国大学教授等人研制成功。而新型超小型油水分离旋流管的设计与应用可极大提高油污工作效率以及工作质量。
1超小型油水分离旋流管的设计过程
如果油滴在油水分离旋流管内运动时其规律与Stokes定律相符，那么油滴的离心沉降速度v等于：v= d?Δρω ?r/18μw，并且油水两相之间的密度差应控制在零点零二克每平方厘米到零点一五克每平方厘米之间，与固液两相之间的密度差相比较小。根据以上公式来看，应减少油水分离旋流器的直径来起到提高油滴沉降速度的目的。同时由于污水在油水分离旋流管中是以自由运动的方式进行旋转，则油滴的离心沉降速度与常数大约相等。而相关表达式表明离心分离因数约等于旋流管直径三次方的反比，所以当油水分离旋流管的直径减少时则其油水分离效果可有效提高。与此同时，旋流管直径并不可以随意减少，由于油水分离旋流管内部的污水运动雷诺数在一万到一百万之间，所以当油水分离旋流管直径减少时不相溶的液体将进行混掺并扩散，从而降低油水分离工作效率。而油水分离旋流管直径的减少将影响油滴破碎的速度，而油滴破碎后则不利于油水分离工作的高效进行。所以在设计油水分离旋流管时应遵循一定的规格进行设计工作，当前国际中往往认为油水分离旋流管的直径不能大于二十八毫米。而根据表达式来看，当油滴破碎到一定体积的情况下很难继续破碎成更小体积的油滴，因此当油滴粒径小于五到十微米时，就比较坚固了。其次，当前所使用的双锥油水分离旋流器与单锥油水分离旋流器的直径变化状况较大，比较容易引发油滴破碎现象的发生。因此针对油滴粒径成正态分布的情况考虑可以使用连续缩小的椎体油水分离旋流器来避免油滴破碎现象的发生。所以针对以上问题，设计了两种不同规格的超小型油水分离旋流管，一种规格的公称直径为十八毫米，而另一种规格的公称直径为二十八毫米，并对其进行试验研究。
2超小型油水分离旋流管的应用探析
当含油污水受到压力進入油水分离旋流管内部时，其直线运动的状态受到了一定改变，呈现出高速旋转运动的状态，同时在经过分离锥体后污水截面开始减小，同时其污水流速增大，呈现出螺旋状态进行流动，进而在油水分离旋流管内产生了较为稳定的离心力场。与此同时，水相的密度远远高于油相，因此油相所受到的离心力远远小于水相，油滴受到离心力场的影响在旋流管中心处开始聚结，从而形成油芯。油芯成螺旋线形状，同时螺旋之间的距离近似相等，而其在水相出口到油相出口的过程中渐渐变粗，其颜色也会产生一定的变化。而当水相出口的压力增高时，油芯的长度随之变短，其半径随之减小，但其稳定性得到了有效提高。当油水分离旋流管长度与油芯长度相等时，油芯半径的提高会导致其稳定性的下降，甚至会使油相从油相出口喷出。而当水相受到的离心力增大时，油滴可受到稳定的离心力在油水分离旋流管壁区进行聚结，从而在尾管处进行排出，进而达到油水两相分离的效果。而根据观测结果来看，在设计油水分离旋流管的过程中应提高水相出口处的压力，从而确保油芯的稳定性，使其在油芯出口时稳定流动。与此同时，当油水分离旋流管的进口浓度为三千毫克每升至一万五千三百毫克每升时，其油水分离工作效率可达到百分之九十九以上，水相出口的油滴浓度不高于五十毫克每升。并且当进口油滴浓度达到三十三毫克每升至二百一十九毫克每升时，其油水分离效率可达到百分之六十五到百分之九十六之间，同时其水相出口的油滴浓度不高于二十毫克每升。因此可得出当污水含油浓度越高时，其油水分离工作的效率越高，但当浓度高达一定值时，其油水分离工作效率提高并不明显。发生这种现象的主要原因是因为：首先，当污水中油滴浓度较高时，粒径较大的油滴数量较多，油水分离旋流管可以有效将其进行分离。而当污水中油滴浓度较小时，粒径较小的油滴数量增多，规格为二十八毫米的油水分离旋流管较难进行高效的油水分离工作。与此同时，溶解油在污水中的存在也对油水分离旋流管的分离效率起到了一定的不良影响，目前没有办法使用纯机械的方式将溶解油进行分离。而在含油浓度较高的污水中，溶解油所占的比例较少，因此油水分离旋流管的分离工作效率较高，而在含油浓度较低的污水中，其溶解油所占的比例较大，因此导致油水分离旋流管的分离工作效率较低。在处理乳化液的过程中，规格为十八毫米的油水分离旋流管要比规格为二十八毫米的油水分离旋流管分离工作效果好。因此可以使用改变油水分离旋流管结构的方式来减少旋流管的直径。对于密度相同的物料而言，直径较小的油水分离旋流管具有较高的离心分离因数，所以规格为十八毫米的油水分离旋流管具备更高的分离效率。与此同时，油水分离旋流管的直径也并非越小越好。首先，其直径受到旋流管本身结构的限制。当油水分离器旋流管直径变小时，其溢流管的直径也应按相应比例较小，从而避免导致溢流管堵塞的现象发生。其次，在工程使用过程中的制约。当旋流管直径减小时，其污水处理量也随之减小，因此导致了维修以及设备投资费用的提高。最后，油水分离旋流管除油效果的制约。研发直径较小的旋流管的目标便是可以提高油水分离器的除油效率，但是当污水中油滴浓度较低，并且粒径较小时，其工作效率就会下降。
3结语
目前，水是人们日常生活与生产过程中必不可少的资源，但随着我国石油工业化进程的加快，导致工业废水已成为环境受到破坏的主要原因。随着我国政府对环境保护问题的重视，对现有的污水处理技术提出了更高的要求，因此研发高效率的污水处理技术与装置具有十分重要的意义。而超小型油水分离旋流管的应用可有效提高污水的处理效率，实现环保和社会之间的和谐。
参考文献：
[1]丁旭明.海上石油平台油水分离旋流器防淤垢技术研究[J].油气田地面工程.2016，35（12）：21-23
[2]刘合，高扬，裴晓含.旋流式井下油水分离同井注采技术发展现状及展望[J].石油学报. 2018，39（4）
[3]马尧，杨媛，李本双.油水分离旋流器的流场数值模拟和实验装置研究[J].环境工程增刊2下册.2017
[4]付伟.采出液含砂对井下油水旋流分离器的影响研究[D].东北石油大学.2016
[5]冯浦涌，丁文刚，梁冰.两种油水旋流分离器的数值模拟对比分析[J].油气田地面工程.2018（6）
[6]李家丞.油水砂三相旋流分离器的研制及其井下应用特征分析[J].化工管理.2017（36）
姓名：徐桂来 性别：男 民族：汉族 出生年月：1980年10月 籍贯：安徽望江
邮编：214174 最高学历：本科 职称：中级 单位：上海明罗石油天然气工程有限公司
研究方向：油气处理、污水处理 联系地址：无锡市惠山区政和大道99号复地公园城100-501 电话：13861702695