【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，特别涉及一种轴向式三相涡流混合装置及系统。
技术介绍
1、随着油田的不断开发，采出液含水量高且乳化严重，水处理难度大。溶气气浮技术是一种常用的水处理技术。在一定压力条件下，将气体溶解在含油污水中，通过减压释放，使气体以微小气泡的形式从含油污水中析出，气泡在水处理药剂(以下简称：药剂)的配合下粘附油滴，形成表观密度远小于水的夹气絮体，迅速浮升至水面，达到油水分离的目的。含油污水、气泡与药剂三者混合越均匀，气泡、药剂对油滴的粘附越高效，油水分离效率就越高，气浮设备的尺寸也能相应减小。
2、现有的溶气气浮技术存在气浮设备及相关的溶气设备占地面积大、流程复杂，药剂与油滴的作用不充分导致药剂使用率低、实际用量大等不足。如中国专利技术专利cn105642145b和中国专利技术专利cn107921386b均公开了一种静态混合器，能够实现两种液体的均匀混合，但均无法实现溶气功能；又如中国专利技术专利cn110240215a公开了一种切向式三相混合器，可以实现气泡、药剂与含油污水的混合，但是由于采用多切向孔设计，入口的含油污水和药剂更容易从靠近入口侧的切向孔流出，整个装置的流量分布不均匀，导致药剂浓度分布不均匀，同时涡流对药剂絮体的伸展作用不明显，气泡、油滴与药剂絮体的接触面小，药剂的“网捕、包卷、架桥”作用较弱，导致水处理药剂用量仍较大且气浮选效果增长不明显。
技术实现思路
1、本专利技术为解决以上技术问题，提供一种轴向式三相涡流混合装置及系统。该三相涡流混合装
2、第一方面，本专利技术提供一种轴向式三相涡流混合装置，是采用以下技术方案得以实现的。
3、一种轴向式三相涡流混合装置，包括相互连接的上筒体和下筒体，上筒体的上端形成轴向入口，下筒体的下端形成混合出口，所述上筒体的中上部设有药剂注入管；所述下筒体内设有内筒，内筒上端封闭，下端设有多孔板；在所述内筒与下筒体之间设有多个导叶，导叶与内筒和下筒体的表面贴合；气体注入管贯穿下筒体侧壁和导叶与内筒连通。
4、进一步的，所述药剂注入管伸入上筒体内部，且药剂注入点位于上筒体的轴线上。
5、进一步的，所述药剂注入管的前端采用45°斜切截面，且斜切截面背向轴向入口。
6、进一步的，所述上筒体包括直筒段和变径段，变径段长度与直筒段长度的比值为(0.5～1.0):1；所述直筒段的直径与来液管的直径相同；所述变径段上端直径与直筒段直径相同，变径段下端直径与下筒体的直径相同。
7、进一步的，所述下筒体直径与轴向入口流量相关，流体流过下筒体时平均截面轴向流速为1m/s～20m/s；所述下筒体的长度≤1m。
8、进一步的，所述内筒顶端为椭球形，且距离下筒体顶端0～20cm。
9、进一步的，所述内筒直径与下筒体直径的比值为(0.5～0.95):1；所述内筒长度与下筒体长度的比值为(0.2～0.6):1。
10、进一步的，所述内筒下端形成渐缩段，渐缩段的长度≤15cm，渐缩段的底端设有多孔板。
11、进一步的，所述导叶的数量为2～6片；所述气体注入管与导叶的连接点位于导叶的中心。
12、第二方面，本专利技术提供一种轴向式三相涡流混合系统，是采用以下技术方案得以实现的。
13、一种轴向式三相涡流混合系统，包括多级串联的上述轴向式三相涡流混合装置，串联级数≤6；每级导叶的螺旋方向相同或相反。
14、本申请具有以下有益效果。
15、1.本专利技术三相涡流混合装置的进出口管路、各筒体均配置有标准法兰，同时轴向设计体积紧凑，可方便快速的进行连接安装；
16、2.本专利技术的药剂注入管伸入上筒体内部，避免两者分层流动，且采用斜切截面，能够充分利用入口来液的湍流脉动，促进药剂与入口来液的充分混合；
17、3.本专利技术的上筒体采用渐扩设计，避免流体流动时产生“死区”，保证流体流动的平稳；
18、4.本专利技术内筒顶端为椭球形，能够减缓来液的冲击，避免药剂絮体因冲击而破碎，同时均匀分流；内筒空腔设计可以缓冲进气量的波动，保证溶气效果；
19、5.本专利技术轴向导叶设计能够形成稳定均匀、强度可控的涡流，对团状药剂絮体拉伸提效，增大药剂絮体与油滴的接触面积，同时涡流搅拌能够促进药剂絮凝，一方面增强对油滴的捕集，另一方面能够促进气泡在药剂絮体上溶解，提高后续浮选过程中的油水分离效果；
20、6.本专利技术多孔板设计可以分割连续气体，促进气体更高效的溶解，同时多孔板可采用光滑阻垢材质，防止多孔板结垢堵塞；
21、7.本专利技术三相涡流混合装置可多级串联使用，增强混合、溶气作用。
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1.一种轴向式三相涡流混合装置，包括相互连接的上筒体(3)和下筒体(4)，上筒体(3)的上端形成轴向入口(1)，下筒体(4)的下端形成混合出口(9)，其特征在于：所述上筒体(3)的中上部设有药剂注入管(2)；所述下筒体(4)内设有内筒(6)，内筒(6)上端封闭，下端设有多孔板(7)；在所述内筒(6)与下筒体(4)之间设有多个导叶(8)，导叶(8)与内筒(6)和下筒体(4)的表面贴合；气体注入管(5)贯穿下筒体(4)侧壁和导叶(8)与内筒(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述药剂注入管(2)伸入上筒体(3)内部，且药剂注入点位于上筒体(3)的轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述药剂注入管(2)的前端采用45°斜切截面，且斜切截面背向轴向入口(1)。
4.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述上筒体(3)包括直筒段和变径段，变径段长度与直筒段长度的比值为(0.5～1.0):1；所述直筒段的直径与来液管的直径相同；所述变径段上端直径与直筒段
5.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述下筒体(4)直径与轴向入口(1)流量相关，流体流过下筒体(4)时平均截面轴向流速为1m/s～20m/s；所述下筒体(4)的长度≤1m。
6.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述内筒(6)顶端为椭球形，且距离下筒体(4)顶端0～20cm。
7.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述内筒(6)直径与下筒体(4)直径的比值为(0.5～0.95):1；所述内筒(6)长度与下筒体(4)长度的比值为(0.2～0.6):1。
8.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述内筒(6)下端形成渐缩段，渐缩段的长度≤15cm，渐缩段的底端设有多孔板(7)。
9.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述导叶(8)的数量为2～6片；所述气体注入管(5)与导叶(8)的连接点位于导叶(8)的中心。
10.一种轴向式三相涡流混合系统，其特征在于：包括多级串联的权利要求1-9任一所述轴向式三相涡流混合装置，串联级数≤6；每级导叶(8)的螺旋方向相同或相反。
...【技术特征摘要】
1.一种轴向式三相涡流混合装置，包括相互连接的上筒体(3)和下筒体(4)，上筒体(3)的上端形成轴向入口(1)，下筒体(4)的下端形成混合出口(9)，其特征在于：所述上筒体(3)的中上部设有药剂注入管(2)；所述下筒体(4)内设有内筒(6)，内筒(6)上端封闭，下端设有多孔板(7)；在所述内筒(6)与下筒体(4)之间设有多个导叶(8)，导叶(8)与内筒(6)和下筒体(4)的表面贴合；气体注入管(5)贯穿下筒体(4)侧壁和导叶(8)与内筒(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述药剂注入管(2)伸入上筒体(3)内部，且药剂注入点位于上筒体(3)的轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述药剂注入管(2)的前端采用45°斜切截面，且斜切截面背向轴向入口(1)。
4.根据权利要求1所述的一种轴向式三相涡流混合装置，其特征在于：所述上筒体(3)包括直筒段和变径段，变径段长度与直筒段长度的比值为(0.5～1.0):1；所述直筒段的直径与来液管的直径相同；所述变径段上端直径与直筒段直径相同，变径段下端直径与下筒体(4)的直径相同。
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄岩，戴国华，陈国成，刘春雨，曲兆光，刘萌，尚洁，钱欣，宋鑫，万宇飞，李越，姜立富，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司天津分公司，
类型：发明
国别省市：
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