CN101829440A - 高压脉冲油水分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压脉冲油水分离的方法，包括高压脉冲电源供电部分、电源负载匹配部分、反应器部分、直流供电部分；将高压脉冲电源产生的毫秒至纳秒范围上升时间的脉冲通过电源负载匹配部分将能量注入到反应器；在反应器负载端，如需提高脉冲的幅值，将直流电源在反应器上与脉冲耦合，如不添加直流耦合，只有脉冲作用在反应器上。本方法克服了高压直流破乳以及一般脉冲直流或交直流叠加破乳的能量利用率不高、添加破乳剂的缺陷，破乳效率高、能量利用率高，破乳迅速、占用体积小，更适合节能减排、绿色环保的工业要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种油水分离技术。
背景技术
从油田中开采出的原油和采油后的含油废水中含有不同程度的水溶液。含水原油会造成设备及管道的腐蚀。同时，若含油废水不及时处理会造成环境污染。
传统的油水分离是采用添加化学试剂的方式，但一般化学试剂价格昂贵，这就增加了油水分离的成本，并极易造成二次污染。近年来，各种油水分离的方法层出，特别是膜分离技术越来越受重视，但投资大、运行费用高、污染物难以处理。此外，静电破乳和电解法虽然可以实现快速的破乳，但其能量利用率不高，特别是一些设备仍然无法脱离破乳剂的使用。在油田废水的处理研究中还包括：重力分离技术，但其设备投资大，占用面积大；过滤技术，其反复冲洗要求高；生化处理技术，其降解了水溶液中的油，导致油无法回收，造成浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压脉冲油水分离的方法，以解决在脱离化学试剂的方式下，高效、环保、节能的实现油水分离的技术问题。
本发明所述的一种高压脉冲油水分离的方法，包括高压脉冲电源供电部分、电源负载匹配部分、反应器部分、直流供电部分；其特征在于：将高压脉冲电源产生的毫秒至纳秒范围上升时间的脉冲通过电源负载匹配部分将能量注入到反应器；在反应器负载端，如需提高脉冲的幅值，将直流电源在反应器上与脉冲耦合，如不添加直流耦合，只有脉冲作用在反应器上。
所述的高压脉冲的上升速度在纳秒级之间，脉宽时间在毫秒～纳秒之间。脉冲的频率在10赫兹到100千赫兹。
所述的高压脉冲的幅值为正值或负值，幅值可超过击穿的临界值，控制脉冲时间，在击穿通路形成前熄灭。
在脉冲电源与负载反应器之间添加反馈回路，在负载反应器上通过传感器对液位、电压、电流值进行采样，并反馈对电源电压和匹配部分进行微调，所述添加反馈系统形成闭合环路。
本发明有如下的优点：
1、节省了化学试剂的成本，同时避免了化学药剂造成的对环境的二次污染；
2、提高了能量的利用率，同时提高了分离效率，减少了能量的浪费，做到了节能的要求；
3、成本低，简化了油水分离的处理过程，在降低了成本的同时对油进行了回收，减少了浪费；
4、设备体积小，结构紧凑，同时方便维护。
附图说明
图1为本发明的油水分离方法的原理框图。
图2为本发明所需要的脉冲波形参数图。
图3本发明油水分离的机理示意图。
具体实施方式
本发明在添加有均匀混合的油水混合物反应器上加载上升时间极快的高频高压脉冲，被油膜包裹的水溶液在脉冲的作用下迅速形成等离子体，由于脉冲的上升沿很陡，这样就可以很容易且迅速的形成等离子体，并在所形成的高频电场下发生极化。极化的水溶液液滴在电场力的作用下突破油膜的束缚，并相互聚合，参见图3所示，当体积足够大后由于重力作用和互不相容而从油中析出。在采用脉冲电源时，要注意幅值可以超过临界击穿电压，但是必须在击穿通道形成前熄灭。采用上升沿陡峭的高压脉冲电源比高压直流、交流和普通的高压脉冲能更迅速、有效的进行油水分离，并且通过电源阻抗匹配部分提高了能源的利用率。所要求的脉冲电源的脉冲波形参见图2所示，其输出的高压脉冲必须满足电压波形的上升时间在ms～ns之间，脉冲持续时间在ms～ns之间，电压幅值在几千伏到上百千伏可调，可工作在击穿电压的临界值。电源通过电源负载的匹配部分与反应器的放电极相连，放电极可以为正极也可以为负极，即脉冲电压可以为正也可以为负。可在脉冲电源与负载之间添加反馈回路，用以控制反应器的电压和电流，达到较理想的破乳效果。直流耦合可根据情况添加或去除。
下面将结合附图和实例对本发明进行进一步说明。
参见附图1，本发明采用高压脉冲电源进行油水分离的方法，其需要包括：高压脉冲部分、阻抗匹配部分、负载反应器。高压脉冲电源与阻抗匹配部分相连，并通过阻抗匹配部分向负载反应器注入功率，阻抗匹配的输出端与负载反应器相连。也可以在负载反应器上通过传感器对液位等值进行采样，并反馈对电源电压和匹配部分进行微调。或者在反应器上并联高压直流电源，这时高压直流和脉冲耦合以提高电场力，但直流部分的幅值不能超过击穿的临界值，同时也可以通过反馈对其调节。本发明的反馈和高压直流部分可以根据实际的情况而定。
高压脉冲电源部分：
对油水混合物进行油水分离，采用的是上升沿很陡的高压脉冲电源。通过控制电源，在反应器上应该得到的电压波形是：脉冲的上升时间是ns～ms级的，脉宽应该在ns～ms之间，同时脉冲的幅值可调，可达到几百千伏，高频的频率可以达到几十千赫兹的级别并连续可调。
反应器部分：
反应器的结构包括放电极上布满尖刺的线筒结构、线板结构、平板结构，且反应器的放电极可以为阴极放电或阳极放电。反应器的放电极直接和阻抗匹配部分的输出端相连，同时也可以并联高压直流脉冲。在反应器上的得到的电压既可以是正值可以是负值。
进行油水分离时采用下面的方法：
不用添加化学药剂，将均匀混合的油水混合液注入反应器；通过脉冲电源在反应器上加1千赫兹频率和30千伏幅值的高频高压脉冲，进行油水分离；
在几分钟后，油和水溶液明显分层，并且水溶液没有继续增加的趋势，分离结束；
将分离出的水溶液排出。
高频高压脉冲油水分离的原理可以描述为：
本发明克服了进行油水分离时注入化学药剂，并且分离效率不理想，一些分离方法成本高，占地大的缺点。提高了分离效率、能源利用率，节能环保。
Claims (4)
1.一种高压脉冲油水分离的方法，包括高压脉冲电源供电部分、电源负载匹配部分、反应器部分、直流供电部分；其特征在于：将高压脉冲电源产生的毫秒至纳秒范围上升时间的脉冲通过电源负载匹配部分将能量注入到反应器；在反应器负载端，如需提高脉冲的幅值，将直流电源在反应器上与脉冲耦合，如不添加直流耦合，只有脉冲作用在反应器上。
2.根据权利要求1所述的一种高压脉冲油水分离的方法，其特征在于：所述的高压脉冲的幅值为正值或负值，幅值可超过击穿的临界值，控制脉冲时间，在击穿通路形成前熄灭。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压脉冲油水分离的方法，其特征在于：高压脉冲的上升速度在纳秒级之间，脉宽时间在毫秒纳秒之间；脉冲的频率在10赫兹到100千赫兹。
4.根据权利要求1所述的一种高压脉冲油水分离的方法，其特征在于：在脉冲电源与负载反应器之间添加反馈回路，在负载反应器上通过传感器对液位、电压、电流值进行采样，并反馈对电源电压和匹配部分进行微调，所述添加反馈系统形成闭合环路。
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