油水分別首要是根據水和油的密度差或許化學性質不同，運用重力沉降原理或許其他物化反響去除雜質或完結油份和水份的分別。
重力式分別
由于油、氣、水的相對密度不同,組分必定的油水混合物在必定的壓力和溫度下,當系統處于平衡時就會構成必定比例的油、氣、水相。當相對較輕的組分處于層流狀況時,較重組分液滴根據斯托克斯公式的運動規矩沉降，重力式沉降分別設備即根據這一基本原理進行規劃。
由斯托克斯公式可知,沉降速度與油中水分半徑的平方成正比，與水油的密度差成正比,與油的粘度成反比。通過增大水分密度,擴展油水密度差,減小油液粘度可以前進沉降分別速度,然后前進分別功率。
通過進一步的探求,1904年Hazen根據實踐經驗提出了“淺池理論”,即在重力沉降進程中,松散而非結絨顆粒的沉降作用以顆粒的沉降速度與池面積為函數衡量,與池深、沉降時間無關,也即前進沉降池的處理才能有兩個途徑:
一是擴展沉降面積,
二是前進水分沉降速度。前進水分沉降速度的方法可以通過斯托克斯公式得出,擴展沉降面積的方法是在容器內設置多層水平隔板。以這一理論為根底,1950年美國殼牌公司[3]研發成功第1臺平行板捕集器,其可去除水中最小為60μm的油滴。上世紀70年代Fram公司開發了V型板分別器,上世紀80年代CENATCO公司開發了板式聚結器,
這是一種錯流式組合波紋板,通過不斷改進,這種設備在油氣分別、油水分別和含油污水凈化方面都得到了使用。 [4] 
在較為深入研究油水分別機理的根底上,根據相應理論研發出了高效蒸發設備,其按分別進程大體分為預分別室、沉降分別室以及油室和水室3部分。
預分別室內一般設有蝶形轉向器和均質布液板,其原理是通過多次改動油水乳化液的工作方向和流速,強化機械破乳作用,然后進一步加速油水分別速度。通過活性水洗刷可以大大下降乳狀液界面膜強度,由于乳化液與水層間的剪切和抵觸作用,使其界面膜分裂,然后促進液滴聚并,使其粒徑變大,加速油水分別。沉降分別室首要起進一步分別凈化的作用,油水分別器是規劃的要害。
離心分別
運用油水密度的不同,使高速旋轉的油水混合液發作不同的離心力,然后使油與水分隔。由于離心設備可以抵達非常高的轉速,發作高達幾百倍重力加速度的離心力,因此離心設備可以較為徹底地將油水分別開,并且只需很短的逗留時間和較小的設備體積。由于離心設備有運動部件,日常保護較難,因此只使用于試驗室的分析設備和需求減小占地面積的場所。
運用離心分別原理作業的一種首要設備是水力旋流器,它用于將作為連續相的液體與作為松散相的固粒、液滴或氣泡進行物理分別的設備。松散相與連續相之間的密度差越大,兩相就越簡略分別。與重力場中的狀況相似,在兩相之間的密度差必定的條件下,松散相的顆粒直徑越大,在重力場中抵達平衡狀況時兩相之間反向工作的速度差越大,因此就越簡略分別。
電分別
電蒸發作為油水處理的畢竟手法,在油田和煉油廠得到廣泛使用,其原理是乳狀液置于高壓的溝通或直流電場中,由于電場對水滴的作用,削弱了乳狀液的界面膜強度,促進水滴的磕碰、吞并,畢竟聚結成粒徑較大的水滴,從原油中分別出來。由于用電蒸發處理含水量較高的原油乳狀液時,會發作電擊穿而無法建立極間必要的電場強度,所以,電脫法不能獨立運用,只能作為其它處理方法的后序工藝。
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運用油水對固體物質親和狀況的不同,常用親水憎油的固體物質制成各種蒸發設備。用于油水分別的固體物質應具有杰出的潮濕性。適宜這種要求的材料有:陶瓷、木屑、纖維材料、核桃殼等。例如大港油田的陶粒蒸發器,用陶粒作填料,當油水混合物流經陶粒層時,被逼不斷改動流速和方向,增加了水滴的磕碰聚結幾率,使小液滴快速聚結沉降。
氣浮分別
氣浮法是依托水中構成細小氣泡,攜帶絮粒上浮至液面使水凈化的一種方法。條件是附在油滴上的氣泡可構成油氣顆粒。由于氣泡的呈現使水和顆粒之間密度差加大,且顆粒直徑比原油油滴大,所以用顆粒密度代替油密度可使上升速度顯著前進。即當1個氣泡(或多個氣泡)附在1個油滴上可增加筆直上升速度,然后可脫除直徑比50μm小得多的油滴。

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