CN102553302A - 用于碱脱脂生产线的油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于碱脱脂生产线的油水分离装置，包括原液箱、真空提升桶、泵、油团聚积器和浮油分离器，泵的进口连接至真空提升桶，真空提升桶连通至原液箱，泵的出口分别经一管路连接到油团聚积器左侧的上腔和下腔，油团聚积器右侧的上腔和下腔分别经一管路连接到浮油分离器底部的流体进口，浮油分离器下侧壁的净水出口连接至原液箱，浮油分离器上部的油出口与废油桶相连通。采用独特的吸油方式、具有能自清扫加电式的油团聚积器和具有首创性的螺旋式分离装置，实现在碱脱脂生产线中进行有效的油水分离，达到延长碱液的使用寿命、减少废液排放和节约生产成本的目的。

Description

用于碱脱脂生产线的油水分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于碱脱脂生产线的油水分离装置，属于碱液的油水分离设备技术领域。

背景技术

在金属板的轧制过程中，为了在轧辊和材料间进行润滑，使用大量的轧制油是不可少的，这就导致轧制后的材料表面单侧有300～600mg/m²的残油吸附。在后续的生产工艺中有若干洗净残油的方法，但最为有效和经济的方法为碱清洗，这种生产线为碱脱脂生产线。

在碱脱脂生产线中碱液使用了一段时间（通常2～3周）后，其含有大量油脂则必须更换。因此不仅有排放污染问题，还有溶液的浪费、时间的浪费和能量的浪费，这使得进行碱清洗的生产厂家希望能制造有效的油水分离设备。

对于上述脱脂生产线采用油水分离装置的尝试有很多，大致有过滤形式和利用油脂和水的密度差形式，但是效果不够理想，其原因有以下因素： 

采用极细的过滤网，而且网的材质对油有很好的亲和性，过滤网让水通过而挡住油成分，这种设备在很短的一段时间内有些效果，但经过几天时间就可能失效。根本的原因是洗净的过程中不仅有油脂还有粉尘脏物异物，这些脏物异物会很快堵住网眼，而且极细的过滤网价格昂贵，不能适合生产要求。

利用油和水的比重差，采用类似离心分离器装置是另一种尝试，这种形式没有网眼堵塞问题，但是由于油和水的密度差本来就很小，整个碱液处于60度以上温度流动速度又高，影响了分离效果。其结果是，通常分离后的水中油分仍然很多，而分离后的油中仍有50%以上是水。

基于上面两种方法的缺陷，设想用加电处理增大油团的聚积的方法于脱脂生产线也曾出现，但没有合适的装置来实现，其效果甚微。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于碱脱脂生产线的油水分离装置，实现对碱液进行有效的油水分离。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

用于碱脱脂生产线的油水分离装置，特点是：包括原液箱、真空提升桶、泵、油团聚积器和浮油分离器，泵的进口连接至真空提升桶，真空提升桶连通至原液箱，泵的出口分别经一管路连接到油团聚积器左侧的上腔和下腔，油团聚积器右侧的上腔和下腔分别经一管路连接到浮油分离器底部的流体进口，浮油分离器下侧壁的净水出口连接至原液箱，浮油分离器上部的油出口与废油桶相连通。

进一步地，上述的用于碱脱脂生产线的油水分离装置，其中，所述油团聚积器包括筒体和置于筒体中的双层筒式过滤网芯，筒体内水平设置有下绝缘隔板将筒体内腔划分为上腔和下腔，下绝缘隔板为中空结构，双层筒式过滤网芯竖立固定于下绝缘隔板的中空处，双层筒式过滤网芯由内外两层均布有网眼孔的筒式导电金属过滤网构成，其中，内层筒式过滤网的顶部与外层筒式过滤网的顶部之间设有上绝缘隔板使内层筒式过滤网与外层筒式过滤网之间相互独立，内层筒式过滤网的底面设有绝缘盲板，内层筒式过滤网与外层筒式过滤网之间连接有频率发生器，内层筒式过滤网与外层筒式过滤网及上绝缘隔板形成的空间与筒体下腔相通，内层筒式过滤网与绝缘盲板形成的空间与筒体上腔相通，左侧的上腔和下腔分别经一管路与泵的出口相连，右侧的上腔和下腔分别经一管路与浮油分离器底部的流体进口相连。

更进一步地，上述的用于碱脱脂生产线的油水分离装置，其中，所述浮油分离器包括罩体和竖立安装于罩体中的螺旋式桶芯，罩体呈上小下大式形状结构，螺旋式桶芯包含中间部位的管子以及设于管子外侧的以螺旋状布置的翅，与翅相对的管子壁上布满有网眼孔，管子的底部为流体进口，罩体下部的下侧壁设有净水出口，净水出口连接至原液箱，罩体上部内腔中设有浮油吸附滚筒，浮油吸附滚筒与罩体外侧的电机传动连接，浮油吸附滚筒的旁侧设有漏斗状集油桶，漏斗状集油桶通过管路与废油桶相连通。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

针对脱脂生产线的碱液特点，设计切实可行的脱脂方案。由于油比水具有更大的黏附能力，油团聚积器的双层筒式过滤网芯完成油团的聚积，利用油的亲合性使油在网眼处聚积。为进一步增强油团的聚积，双层筒式过滤网芯分别施加电极，如同电解槽的两个电极，但电流是交变的，其原理是，本来小油团表面带有负电荷，当加上强制交变电极后破坏了油团表面负电性，则小油团的表面电荷有正有负，小油团的正负相互吸引形成更大的油团，在形成大的油团后充分利用与水的密度差实现分离。而要保证油团的浮上和顺利分离须保证液流的稳定而且要有充分的时间，浮油分离器的螺旋式桶芯达到在很小的空间和很少的时间内实现密度差分离，分离的最终阶段把浮油除去，独特的液面除油器提高分离后油与水的纯度。采用独特的吸油方式、具有能自清扫加电式的油团聚积器和具有首创性的螺旋式分离装置，实现在碱脱脂生产线中进行有效的油水分离，达到延长碱液的使用寿命、减少废液排放和节约生产成本的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明油水分离装置的结构示意图；

图2：油团聚积器一工作回路的示意图；

图3：油团聚积器另一工作回路的示意图；

图4：浮油分离器的结构示意图；

图5：浮油分离器上部的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，用于碱脱脂生产线的油水分离装置，包括原液箱1、真空提升桶2、泵3、油团聚积器4和浮油分离器5，泵3的进口连接至真空提升桶2，真空提升桶2连通至原液箱1，泵3的出口经第一管路连接到油团聚积器4左侧的上腔，第一管路上设有电磁阀45，泵3的出口经第二管路连接到油团聚积器左侧的下腔，第二管路上设有电磁阀46，油团聚积器4右侧的上腔经第三管路连接到浮油分离器5底部的流体进口，第三管路上设有电磁阀47，油团聚积器4右侧的下腔经第四管路连接到浮油分离器5底部的流体进口，第四管路上设有电磁阀48；浮油分离器5下侧壁的净水出口连接至原液箱1，浮油分离器5上部的油出口与废油桶55相连通。

由于碱液原液箱1的液面位置低于地面1米左右，需有一个真空提升桶2保证在开机后碱液的抽吸。采用浮环式吸入口保证吸入的安定，最大限度地减少表面波浪的影响。具体形式是，有一个金属浮环，类似一个救生圈，可随自由表面浮动，吸入口在金属浮环的中心处、位于水平下方约100mm处，既保证吸入口的吸入安定又使吸入口位于自由面近处。

如图2、图3所示，油团聚积器包括筒体41和置于筒体中的双层筒式过滤网芯42，筒体41内水平设置有下绝缘隔板43将筒体内腔划分为上腔和下腔，下绝缘隔板43为中空结构，双层筒式过滤网芯42竖立固定于下绝缘隔板的中空处，双层筒式过滤网芯42由内外两层均布有网眼孔的筒式导电金属过滤网构成，即外层筒式过滤网42a和内层筒式过滤网42b，其中，内层筒式过滤网42b的顶部与外层筒式过滤网42a的顶部之间设有上绝缘隔板使内层筒式过滤网与外层筒式过滤网之间相互独立，内层筒式过滤网42b的底面设有绝缘盲板，内层筒式过滤网42b与外层筒式过滤网42a之间连接有频率发生器44，内层筒式过滤网42b与外层筒式过滤网42a及上绝缘隔板形成的空间与筒体下腔相通，内层筒式过滤网42b与绝缘盲板形成的空间与筒体上腔相通；左侧的上腔经第一管路与泵的出口相连，第一管路上设有电磁阀45，左侧的下腔经第二管路与泵的出口相连，第二管路上设有电磁阀46，右侧的上腔经第三管路与浮油分离器底部的流体进口相连，第三管路上设有电磁阀47，右侧的下腔经第四管路与浮油分离器底部的流体进口相连，第四管路上设有电磁阀48。

双层筒式过滤网芯42由两层独立不锈钢过滤网组成，利用油的亲合性使油在过滤网网眼孔处聚积，同时油表面的物理力（表面张力）促使小油团相互聚集，最终达到形成大油团的目的。由于筒体的上下腔间有下绝缘隔板43，碱液从上腔通过双层筒式过滤网芯42的网眼孔到下腔，或从下腔通过双层筒式过滤网芯42的网眼孔到上腔。管道上装有四个电磁阀，其中电磁阀45的第一管路与电磁阀48的第四管路形成一通路，电磁阀46的第二管路与电磁阀47的第三管路形成一通路。控制这两通路电磁阀由时间继电器控制，通过时间继电器的定时切换实现聚积器的碱液通过滤网的流向。

如图2，电磁阀45的第一管路与电磁阀48的第四管路为一通路，此时第二管路的电磁阀46与第三管路的电磁阀47关闭。反之，如图3，电磁阀46的第二管路与电磁阀47的第三管路为一通路，第一管路的电磁阀45与第四管路的电磁阀48关闭。例如可让流向每5分钟（时间多少可有时间继电器设定）切换一次，通过流向的交替切换解决过滤网网眼孔的结垢阻塞问题，实现自净功能，同时降低定期维护的频率，节约生产成本。

双层筒式过滤网芯42有很大的电极表面，设置频率发生器44，采用12V交变电源，频率变化范围为30-120Hz。通常油团表面带负电荷，在频率发生器的作用下，强制交变的电场破坏了小油团表面的负电性，使小油团的表面电荷有正有负，由于正负极性的相互吸引作用，使小油团逐渐形成更大的油团。由于采用的是12V安全电压，两电极处于两过滤网上，又有不带电外罩保护，所以非常安全。采用不锈钢制作双层筒式过滤网，增大浮油的附着面积，由于油比水具有更大的黏附能力，水容易通过，而浮油停留在滤网上，从而达到油团的聚积，也就是说，利用油的物理亲和力达到油团的聚积。另外，为增强油团的聚积，双层筒式过滤网分别施加电极，如同电解槽的两个电极，但电流是交变的，使小油团的表面电荷改变，之间相互作用而形成更大的油团，实际上油团在水中处于游离状态，油的极性使油团处于表面带负电荷状态，受交变电场的影响会形成油团的重新结合。该油团聚积器能将碱混合液中的游离油分凝聚，使小油团聚集成大油团，使其从碱液中分离出来，通过电磁阀的交变实现自净功能。

如图4所示，浮油分离器包括罩体51和竖立安装于罩体中的螺旋式桶芯，罩体51呈上小下大式形状结构，罩体下部呈圆形，罩体上部呈方形，螺旋式桶芯包含中间部位的管子52以及设于管子外侧的以螺旋状布置的翅53，与翅相对的管子壁上布满有网眼孔，管子52的底部为流体进口，罩体下部的下侧壁设有净水出口，净水出口连接至原液箱，罩体下部的净水出口的管路上设置有流量调节阀54，如图5所示，罩体上部内腔中设有浮油吸附滚筒57，浮油吸附滚筒57与罩体外侧的电机56传动连接，浮油吸附滚筒57的旁侧设有漏斗状集油桶58，漏斗状集油桶58通过管路与废油桶55相连通。

为充分利用油和水的比重差，形成稳定的分离油面，分离器的罩体51采用上小下大式形状结构，上小下大式形状结构使上液面的油层更厚，更安定。由于油对壁面的亲和性好于水，油团靠近壁面更容易上浮到液面。而靠近底部的侧壁位置有净水排出口，使分离后的干净碱液回流到碱液箱，碱液的排出也需要有安定的流动，显然安定的流动应满足：Qin = Qout + Qoil，Qin为未分离的碱液流量值，Qout为分离后的干净碱液流量值，Qoil为分离后的油流量值，因为Qout >> Qoil，所以在一般情况下只要把流量调节阀54控制在一定范围内即可，但严格情况下可采用液面反馈形式流量调节阀。净水出口的位置仍高于流体进口，所以靠落差即可回流。另外，考虑安置浮油吸附滚筒57方便，罩体下部采用圆形，罩体上部采用方形。

螺旋式桶芯的材质为亲油性树脂材，中间为管子52，管子52的外侧设计有按螺旋状布置的翅53。与翅相对的管子壁上布满有网眼孔，翅的以下部分的管子壁上不设有网状孔，防止油团直接经净水出口流出。含油的碱液从管子底部的流体进口向上流入，碱液透过管子壁上网眼孔流出，由于流出的碱液沿螺旋面方向移动，移动的路程更长，流动损失更大，使流体流动为层流状，这样让油团有更好的附壁性，油团再次聚集，形成更好的安定性能。采用亲油性材料在以往的油水分离中已有应用，但制造成螺旋形式，消耗流动的冲击力，依靠液体的静压力回流是其独特之处。树脂材的桶芯使用一段时间后可以清洗重复再利用，当然使用时间较长后根据情况再更换。但这种结构的树脂材要比单纯无纺布式过滤芯寿命长很多。

依靠油面和废油桶55间的落差可以使油自然排出。由于表面的温度下降和杂质的存在，往往有油碴结块的现象。油渣时有时无破坏了流动的连续性，当然也就影响了分离后的干净碱液排出流量值，分离后的油流出的时有时无导致整体流动的不安定。如果单纯抬高溢流废油面的高度，在排出废油的同时大量的碱液也会流出，这样导致废油中含水量达到50%以上。针对此问题，本系统采用驱动除油器：由电机56驱动浮油吸附滚筒57，浮油粘附在浮油吸附滚筒57的表面，在浮油吸附滚筒57的一侧配置一个漏斗状集油桶58，这样收集表面浮油纯度会达到95%以上。切实可行的聚油和排油方案。通过网眼促成大的油团后，充分利用与水的密度差实现分离。为了让油浮能顺利地浮上液体表面和保证分离时的液面稳定，采用螺旋式浮上装置。这样保证整个流动以稳定层流形式，达到在很小的空间和很少的时间内实现密度差分离。分离的最终阶段将浮油除去，独特的液面排油器提高分离后油与水的纯度。浮油分离器用于将碱混合液里面的油分离出来，聚集的油团利用油团与水的密度差实现两者的充分分离。

综上所述，本装置针对脱脂生产线的碱液特点，设计切实可行的脱脂方案。由于油比水具有更大的黏附能力，油团聚积器的双层筒式过滤网芯42完成油团的聚积，利用油的亲合性使油在网眼处聚积。为进一步增强油团的聚积，双层筒式过滤网芯42分别施加电极，如同电解槽的两个电极，但电流是交变的，其原理是，本来小油团表面带有负电荷，当加上强制交变电极后破坏了油团表面负电性，则小油团的表面电荷有正有负，小油团的正负相互吸引形成更大的油团，在形成大的油团后充分利用与水的密度差实现分离。而要保证油团的浮上和顺利分离须保证液流的稳定而且要有充分的时间，浮油分离器的螺旋式桶芯达到在很小的空间和很少的时间内实现密度差分离，分离的最终阶段把浮油除去，独特的液面除油器提高分离后油与水的纯度。

本发明采用独特的吸油方式、具有能自清扫加电式的油团聚积器和具有首创性的螺旋式分离装置，实现在碱脱脂生产线中进行有效的油水分离，达到延长碱液的使用寿命、减少废液排放和节约生产成本的目的。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.用于碱脱脂生产线的油水分离装置，其特征在于：包括原液箱、真空提升桶、泵、油团聚积器和浮油分离器，泵的进口连接至真空提升桶，真空提升桶连通至原液箱，泵的出口分别经一管路连接到油团聚积器左侧的上腔和下腔，油团聚积器右侧的上腔和下腔分别经一管路连接到浮油分离器底部的流体进口，浮油分离器下侧壁的净水出口连接至原液箱，浮油分离器上部的油出口与废油桶相连通。

2.根据权利要求1所述的用于碱脱脂生产线的油水分离装置，其特征在于：所述油团聚积器包括筒体和置于筒体中的双层筒式过滤网芯，筒体内水平设置有下绝缘隔板将筒体内腔划分为上腔和下腔，下绝缘隔板为中空结构，双层筒式过滤网芯竖立固定于下绝缘隔板的中空处，双层筒式过滤网芯由内外两层均布有网眼孔的筒式导电金属过滤网构成，其中，内层筒式过滤网的顶部与外层筒式过滤网的顶部之间设有上绝缘隔板使内层筒式过滤网与外层筒式过滤网之间相互独立，内层筒式过滤网的底面设有绝缘盲板，内层筒式过滤网与外层筒式过滤网之间连接有频率发生器，内层筒式过滤网与外层筒式过滤网及上绝缘隔板形成的空间与筒体下腔相通，内层筒式过滤网与绝缘盲板形成的空间与筒体上腔相通，左侧的上腔和下腔分别经一管路与泵的出口相连，右侧的上腔和下腔分别经一管路与浮油分离器底部的流体进口相连。

3.据权利要求1所述的用于碱脱脂生产线的油水分离装置，其特征在于：所述浮油分离器包括罩体和竖立安装于罩体中的螺旋式桶芯，罩体呈上小下大式形状结构，螺旋式桶芯包含中间部位的管子以及设于管子外侧的以螺旋状布置的翅，与翅相对的管子壁上布满有网眼孔，管子的底部为流体进口，罩体下部的下侧壁设有净水出口，净水出口连接至原液箱，罩体上部内腔中设有浮油吸附滚筒，浮油吸附滚筒与罩体外侧的电机传动连接，浮油吸附滚筒的旁侧设有漏斗状集油桶，漏斗状集油桶通过管路与废油桶相连通。

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