T型油水分離器的設計及應用

在石油化工和化工裝置中，油水混合物的分離是一種至關重要的工藝過程，重力式油水分離器是一種經常用到的實現分離目的的工藝設備。

傳統的油水分離器，大部分采用臥式或立式結構。臥式結構的油水分離器在連續生產裝置中，油水界面會隨著油相和水相的流出出現波動擾動，存在界面不穩定的缺陷，而且容易出現返混和短路流的情況，此外，處理能力相同的情況下，臥式分離器比立式分離器的占地面積大許多，會出現布置空間不夠的情況;立式結構的油水分離器相對占地面積小，但由于垂直高度較大，油滴的上浮時間就會大于混合物的水平流動時間，這樣油滴就沒有充分的上浮時間，導致相當部分的液流未經充分分離就排出罐體，油相與水相難有良好的分離效果。為了解決上述技術問題，本文設計了一種結構簡單、占地面積小、油水界面穩定，油水分離效果好，可連續化操作、處理量大的T型油水分離器。

1 設計原理及理論依據

油水分離的眾多方法中，重力分離法是最基本最常用的一種，廣泛應用于石油、化工等行業。重力分離器是利用重力、對密度存在差異、互不相容的不同種流體進行分離的一種設備。

根據斯托克斯(Stokes)公式的基本原理，重力油水分離器主要依靠的是油和水之間的密度差異，在一個相對平衡的系統里，混合物將以一定比例形成水相和油相，在這個系統中相對較重的組分水以一定的運動規律進行沉降，而比較輕的組份油則以層流狀態表現，Hazen的“淺池理論”和斯托克斯公式是這種分離方法最主要的理論依據。

淺池理論默認油水混合物的重力分離在理想狀態下進行，忽略紊流和進出口水流不均勻等因素，假設分離器的有效長度為L，分離器底部距油水界面的高度為H，油水混合物的水平流速為U，油滴在水中的浮升速度為ν，混合物經分離器后得以分離的條件：

改進后的T型油水分離器與傳統型相比，結構簡單，分離效率高、可連續化生產，采用T型結構明顯增加流體在分離器中的停留時間，生產過程中可以維持油水界面相對平穩，且大幅降低返混和渦流情況，在達到相同的分離效率時能滿足更大的生產分離處理能力，同樣的處理能力條件下能比其他容器具有更小的設備體積，占地面積也更小，同時降低設備生產和維修費用，具體結構優化方案如下：

2.1 T型組合結構

本設計將立式罐體和臥式罐體結合在一起，且臥式罐體最好位于立式罐體的中段，兩者形成一個“T”字形結構，在這種結構下能夠最大限度的提高處理量，也能提高油水的停留時間，采用臥式罐體進料并快速實現油水分層，利用立體罐體實現穩定出油和出水，使油水的分層面穩定在在臥式罐體的垂直高度內;升高的臥式罐體不再占用地面面積，有利于其它設備的布置。

進料管出口采用喇叭型

臥式罐體左端底部設有液體混合物進料管，液體混合物進料管的出口采用喇叭型狀，并正對著左封頭，同時由支撐板支撐和加強拉筋固定，出口直徑的放大降低了流體的壓力并有效的減少來流能量，抑制和消除來流的返混和渦流情況，增加液滴的聚結機會，有較好的預分離作用。

進液分離區設置人孔

臥式罐體進液分離區設置人孔，其上配有觀察視鏡，視鏡可視范圍對應設計油水分層處，便于生產中直觀地觀察分析油水混合物的分層效果。

集油出水區設置出水管

立式罐體集油出水區設置出水管，出水管設于立式筒體的內部，上端氣相空間相通，在一些寒冷地區，此結構避免出水管外置的凍結現象，此外對于油水密度差比較小的介質，避免因為現場施工操作誤差，水相液封高度發生微量變化，進而導致油水界面的較大波動，最終影響分離效果。