CN103370115B - 沉降式液液分离器 - Google Patents

Abstract

一种将液体混合物分离成各液体的沉降式液液分离器，在液体混合物中具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间形成界面，沉降式液液分离器（10）包括:主体部（11），主体部包括：中空筒状体部，体部包括形成在其中的液体通道；安装在体部的前端并且将液体混合物供应到体部的液体通道的流入通道（14）；以及安装在体部的后端并且从体部排出分离的液体的排出通道（11a、11b）；沉降构件，在主体部内使液体混合物中所包含的具有高比重的液体沉淀；和整流构件（21），在主体部内安装在沉降构件与流入通道（14）之间。

Description

沉降式液液分离器

技术领域

本发明涉及一种沉降式液液分离器。更具体而言，本发明涉及一种将液体混合物分离成各液体的沉降式液液分离器，在所述液体混合物中具有不同比重的液体例如油与水彼此混合同时在它们之间形成界面。

背景技术

迄今为止，作为将具有不同比重的液体例如水和油彼此混合同时在它们之间界面的液体混合物分离成各液体的装置，开发了利用比重差来进行沉淀处理的装置(例如，参见专利文献1和2)。

专利文献1公开了一种悬浮液分离装置，其包括整流板和倾斜通路组件，倾斜通路组件包括相对于通路倾斜的倾斜通路，其中整流板和倾斜通路组件都安装在液体混合物的通路中，并且使通过整流板而变成平行层流的液体混合物流入到倾斜通路中，以便具有高比重的液体作为沉降液体通过沉淀与具有低比重的主要液体分离。

专利文献2公开了一种沉降式液液分离器，其包括主体部，主体部包括中空筒状体部，其中主体部内配备有整流构件和沉降构件，沉降构件用于使通过整流构件的液体混合物中的具有高比重的沉降液体沉淀。

另外，在专利文献2的沉降式液液分离器中，液体混合物通过整流构件而接近层流状态，并且将接近层流状态的液体混合物供应至设置有沉降构件的区域，从而促进了沉降构件中液体混合物的分离。

但是，在专利文献1和2的技术中，倾斜通路或沉降构件包括多个通路，液体混合物流经这些多个通路。因此，期望所有的通路用来以基本上相同的效率分离液体，使得倾斜通路或沉降通路高效地分离液体。具体而言，期望供应至所有通路的液体混合物的流量和状态相同(即，液体混合物中的主要液体与沉降液体之间的混合比例相同)。

但是，在专利文献1和2的整流板或整流构件中形成具有相同直径的贯通孔。因此，虽然以使液体混合物通过整流板或整流构件的方式可以使液体混合物的流动类似于层流，但是不能使体部的截面中的液体混合物的速度均匀。这是因为大量的主要液体倾向于朝向液体混合物的上部流动，而少量的沉降液体倾向于朝向液体混合物的下部流动。于是，由于二者的流量差异，使得关于通过整流板的液体混合物的速度，与下部相比，在大量主要液体倾向于流动的上部速度更快。因此，存在在整流板之前和之后(在整流板与沉降构件之间)可能发生循环流的可能性。当发生这种循环流时，在循环流中发生指向沉降构件的流动的部分中，液体混合物的速度变得更快。因此，使沉降液体从主要液体沉淀所需的距离变得更长。另一方面，在指向与沉降构件的方向相反的方向的流动的部分中，不能利用沉降构件。

另外，即使在专利文献1和2的整流板或整流构件中，当形成具有小孔径的贯通孔时，在液体混合物通过整流板或整流构件时所产生的压力损失也增加。于是，由于通过整流板或整流构件的上部和下部的流体之间的速度差可以减小，所以存在可以防止发生循环流的可能性。但是，当液体混合物通过整流板或整流构件时所产生的压力损失增加时，在液体混合物通过整流板或整流构件时，将液体混合物中所包含的沉降液体分离(变成小颗粒)，这使得用来从主要液体分离沉降液体的沉降构件的分离效率恶化。

而且，即使在安装整流板或整流构件后，在整流板或整流构件之前和之后发生循环流时，循环流也并不足够强以促进主要液体与沉降液体之间的混合。因此，液体混合物中所包含的主要液体与沉降液体之间的混合比例在整流板或整流构件之前和之后大致相同。如上所述，关于尚未通过整流板或整流构件的液体混合物，通常在液体混合物的上部存在较大比例的具有低比重的主要液体，并且在液体混合物的下部存在较大比例的具有高比重的沉降液体。因此，通过了整流板或整流构件的液体混合物的混合比例是相同的，并且关于供应至倾斜通路或沉降构件的液体混合物的状态，它们之间的混合状态可能由于通路而不同。于是，在被供应包含较小比例的沉降液体的液体混合物的部分中，可能表现出过大的液体分离功能。在被供应包含较大比例的沉降液体的液体混合物的部分中，可能不能表现出充分的液体分离功能。

如上所述，在专利文献1和2的技术中，可以通过安装整流板或整流构件，而使得液体混合物的流动在某种程度上类似于层流，但是难以充分地改进倾斜通路或沉降构件中的分离效率。

引用文献列表

专利文献

[专利文献1]日本专利No. 3681003

[专利文献2] 日本专利申请特开 No. 2009-178654。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明是鉴于如上所述的情形而完成的，并且本发明的目的在于提供一种能够通过高效地表现出液体分离功能来提高液体分离效率的沉降式液液分离器。

解决问题的手段

根据本发明的第一方面，提供一种将液体混合物分离成各液体的沉降式液液分离器，在液体混合物中具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间界面，沉降式液液分离器包括：主体部，主体部包括中空筒状体部，体部包括形成在其中的液体通道；安装在体部的前端并且将液体混合物供应到体部的液体通道的流入通道；以及安装在体部的后端并且从体部排出分离的液体的排出通道；在主体部内使液体混合物中所包含的具有高比重的液体沉淀的沉降构件；在主体部内安装在沉降构件与流入通道之间的整流构件，其中整流构件包括上游整流构件和下游整流构件，上游整流构件配备有具有不同孔径的多个贯通孔，下游整流构件相对于上游整流构件靠近沉降构件配置并且配备有具有均匀孔径的贯通孔；并且其中在上游整流构件的贯通孔中，形成在其上部和下部中的贯通孔的大小彼此不同。

根据本发明的第二方面，在本发明第一方面的沉降式液液分离器中，流入通道配置为面向体部的前端内表面，使得液体混合物从沿着液体通道的轴向方向的方向供应。

根据本发明的第三方面，在本发明第一方面的沉降式液液分离器中，上游整流构件配备有碰撞部，碰撞部安装在与流入通道的轴向延长线相交的部分使得液体并不通过该碰撞部。

根据本发明的第四方面，在本发明第一方面至第三方面的任一方面的沉降式液液分离器中，流入通道的供应端口配置在体部的液体通道内，以便位于形成在液体通道内沉淀的具有高比重的液体的自由表面的位置。

发明效果

根据本发明的第一方面，在上游整流构件中，形成在其上部和下部的贯通孔的大小彼此不同。于是，在形成于上部的贯通孔的孔径大于形成于下部的贯通孔的孔径的情况下，与上游整流构件的下部相比，液体混合物可以容易地通过上游整流构件的上部。相反，在形成于下部的贯通孔的孔径大于形成于上部的贯通孔的孔径的情况下，与上游整流构件的上部相比，液体混合物可以容易地通过上游整流构件的下部。因此，在液体混合物包含较大比例的具有高比重的液体(高比重液体)的情况下，当形成于上部的贯通孔的孔径设定为大于形成于下部的贯通孔的孔径时，与上游整流构件设置有具有均匀孔径的贯通孔的情况相比，可以增加通过上游整流构件的上部的高比重液体的比例。于是，由于可以使通过了上游整流构件的液体混合物的流速在体部的截面内几乎均匀，所以可以提高使用下游整流构件使液体混合物的流速均匀的功能。而且，由于容易通过上游整流构件的下部的相对大量的高比重液体可以通过上游整流构件的上部，所以可以以一定量的高比重液体在上游整流构件与下游整流构件之间沉淀的方式，来促进液体混合物的均匀混合比例。同样地，在液体混合物包含较大比例的具有低比重的液体(低比重液体)的情况下，当形成于下部的贯通孔的孔径设定为大于形成于上部的贯通孔的孔径时，与上游整流构件设置有具有均匀孔径的贯通孔的情况相比，可以增加通过上游整流构件的下部的低比重液体的比例。于是，由于可以使通过了上游整流构件的液体混合物的流速在体部的截面内几乎均匀，所以可以提高使用下游整流构件使液体混合物的流速均匀的功能。而且，由于可以使容易通过上游整流构件的上部的相对大量的低比重液体通过上游整流构件的下部，所以可以以低比重液体的量在上游整流构件与下游整流构件之间略微增加的方式，促进两个板之间的液体混合物的均匀混合比例。因此，由于可以使通过了整流构件的液体混合物的状态在体部的截面内均匀，所以可以在沉降构件中的所有通路中以基本上相同的效率分离液体，并且可以提高沉降构件中的液体分离效率，即该装置的液体分离效率。

根据本发明的第二方面，当液体混合物从流入通道朝向体部的前端的内表面供应时，从流入通道的供应端口供应的液体混合物沿着与液体混合物在体部的流动通道内流动的方向(在下文中称为主方向)相反的方向流动，使得液体混合物与体部的前端的内表面碰撞。另外，由于当从流入通道的供应端口供应的液体混合物与体部的前端的内表面碰撞时，液体混合物首先停留在体部的前端的内表面附近，并且在改变流动方向时沿着主方向流动，所以与液体混合物从流入通道的供应端口供应的状态相比，液体混合物的流动成为低速流动，并且液体混合物在液体通道内朝向整流构件流动。而且，由于液体混合物与体部的前端的内表面碰撞，所以沿着体部的前端的内表面形成基本上放射状流动，使得流速在任何方向上基本上相同，并且然后液体混合物可以朝向主方向流动。于是，直到液体混合物供应到整流构件之前，可以将液体混合物的状态设定为使得在体部的截面内流速基本上均匀并且混合状态基本上均匀。即，由于直到液体混合物到达整流构件之前，可以使液体混合物的状态在体部的截面内在一定程度上均匀，所以可以使通过了整流构件的液体混合物的状态更均匀。

根据本发明的第三方面，由于可以防止从外部通过流入通道流入的液体混合物流经上游整流构件，所以能够维持上游整流构件与下游整流构件之间的使液体混合物均衡的功能和减小液体混合物中的副液体的比例的功能。因此能够进一步提高该装置的液体分离效率。

根据本发明的第四方面，由于在液体混合物从流入通道的供应端口供应时，液体混合物不容易在体部内搅拌，所以能够抑制分离的液体再次彼此混合。于是，能够抑制在分离的液体再次彼此混合时造成的液体分离效率的下降。

附图说明

图1为示出实施例的沉降式液液分离器的示意剖视图。

图2(A)为沿着图1的线A-A剖开的剖视图，图2(B)为沿着图1的线B-B剖开的剖视图，以及图2(C)为沿着图1的线C-C剖开的剖视图。

图3(A)为示出另一实施例的沉降式液液分离器的示意剖视图，并且图3(B)为沿着图1的线B-B剖开的剖视图。

图4为示出比较例的沉降式液液分离器的示意图，其中图4(A)为剖视图，图4(B)为沿着图4(A)的线B-B剖开的剖视图，以及图4(C)为沿着图4(A)的线C-C剖开的剖视图。

图5为示出比较例的分离器内的状况的计算结果的图，其中图5(A)示出了流速分布，并且图5(B)示出了水体积率分布的计算结果。

图6为示出示例的分离器内的状况的计算结果的图，其中图6(A)示出了流速分布，并且图6(B)示出了水体积率分布的计算结果。

具体实施方式

接下来，将参考附图来描述本发明的实施例。

实施例的沉降式液液分离器为将液体混合物分离成各液体的装置，在液体混合物中具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间形成界面，并且为适于需要连续地处理液体混合物的例如化学设备或处理装置等设施的装置。

特别地，即使在各液体之间的混合比例差异比较小的液体混合物的情况下，液体混合物也可以高效地分离成各液体。

而且，具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间形成界面的液体混合物指示例如通过混合油和水或者油和酒精而形成的液体混合物。具体而言，具有低混合比例的液体以液滴的形式分散在液体混合物中所包含的具有高混合比例的液体中。另外，利用该实施例的沉降式液液分离器分离成各液体的液体混合物可以为具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间形成界面的液体混合物，但是不特别限制在液体混合物中混合的液体的类型。

在下文中，将液体混合物中的具有低比重的液体称为低比重液体，而将具有比低比重液体的比重更高的比重的液体称为沉降液体。

另外，在利用实施例的沉降式液液分离器分离的液体混合物中，不特别限制低比重液体与沉降液体之间的混合比例，但是在下文中，将代表性地描述沉降液体混合在低比重液体中的情况。即，将代表性地描述将通过沉降液体以液滴形式分散在低比重液体中而形成的液体混合物分离成低比重液体和沉降液体的情况。

(实施例的沉降式液液分离器1的整体结构的描述)

在图1中，附图标记10指示实施例的沉降式液液分离器1(在下文中简单地称为分离器1)的主体部。主体部10为中空容器，包括中空筒状体部11和设置在体部11的轴向方向的两端的盖板12和13。例如，在实施例的分离器1用于化学设备中的情况下，使用下面这样的主体部10，其中体部11的内径为约数米并且轴向长度为体部11的内径的数倍，但主体部10并不特别地限于如上所述的大小，而是可以根据待处理的液体的量、性质等来自由地确定。

体部11的左端(前端)配备有流入通道14，流入通道14用于将液体混合物供应到主体部10中。流入通道14为配置在体部11的侧面处的管状构件。关于流入通道14，其上端突出到主体部10外并且其下端配置在主体部10内。

而且，流入通道14的下端配置成定位于蓄积在主体部10的下部中的沉降液体与液体混合物之间的界面(自由界面FS)的高度处。另外，在流入通道14的靠近前端盖板12(前端盖板12)的侧面处设置供应端口14a，供应端口14a将液体混合物供应到主体部10的体部11中，其原因将在下文中描述。

如图1所示，流入通道14的右端侧(后端侧)设置有依次布置的两个整流构件21和22及沉降构件23。设置两个整流构件21和22及沉降构件22以便将液体混合物分离成低比重液体和沉降液体，其细节将在下文中描述。

在主体部10的后端附近，在沉降构件23与盖板13(后端盖板12)之间设置有分隔主体部10的体部11内的分离板10d。具体而言，分离板10d安装为将体部11内分隔成液体分离空间和低比重液体排出空间。而且，液体分离空间为容纳沉降构件23的空间。

分离板10d形成为使得在其上端与体部11的内表面之间形成连通通道10f，用于在两个空间之间连通的目的。因此，可以使位于液体分隔空间的上部的液体，即低比重液体通过连通通道10f流入到低比重液体排出空间中。

另外，主体部10的后端配备有排出通道11a和11b，排出通道11a和11b从主体部10内向其外部排出液体。

在体部11的后端附近，在分离板10d附近的液体分离空间的下部安装有沉降液体排出通道11a。沉降液体排出通道11a为用来将从低比重液体分离的沉降液体排出到外部的通道。沉降液体排出通道11a配备有能够中断主体部10的内部与外部之间的连通的机构(例如阀等)，并且构造为在预定的期间将沉降液体从沉降液体排出通道11a排出。具体而言，调节沉降液体的排出量，使得蓄积在体部11的下部中的沉降液体的量成为预定量(即，预定深度)。

另一方面，在体部11的后端，在分离板10d附近的低比重液体排出空间的下部安装有低比重液体排出通道11b。低比重液体排出通道11b为用来在分离了沉降液体之后将通过连通通道10f流入到低比重液体排出空间内的低比重液体排出到外部的通道。低比重液体排出通道11b配备有能够中断主体部10的内部与外部之间的连通的机构(例如阀等)，并且调节从低比重液体排出通道11b排出的低比重液体的流量。具体而言，将低比重液体的液面调节为恒定。

利用如上所述的构造，当从安装在主体部10的前端的流入通道14供应液体混合物时，可以将液体混合物供应到主体部10的体部11内。

因为主体部10的后端配备有排出通道11a和11b，所以液体混合物在体部11内从流入通道14朝向排出通道11a和11b(即，从主体部10的前端朝向其后端)流动。

于是，在体部11内，在流入通道14与排出通道11a和11b之间安装两个整流构件21和22及沉降构件23。因此，在液体混合物从流入通道14流到排出通道11a和11b期间，沉降液体与低比重液体分离。

另外，由于沉降液体蓄积在液体分离空间的下部中，所以仅位于液体分离空间的上部的低比重液体从连通通道10f流入到低比重液体排出空间内。因此，在液体分离空间内分离的各液体可以分别从排出通道11a和11b排出，而不会再次彼此混合。

即，在该实施例的分离器1中，当液体混合物从流入通道14供应到体部11内时，液体混合物可以分离成低比重液体和沉降液体，并且可以回收分离的各液体。

而且，不用说从低比重液体排出通道11b排出的低比重液体不仅表示几乎不包含沉降液体的状态，而且表示与从流入通道14供应的液体混合物相比沉降液体的比例减小的状态。同样，不用说从沉降液体排出通道11a排出的沉降液体不仅表示几乎不包含低比重液体的状态，而且表示略微包含低比重液体的状态。

另外，在体部11的前端上方安装有气体排出部11e。气体排出部11e配备有能够中断主体部10的内部与外部之间的连通的机构(例如阀等)，并且构造为适当地排出蓄积在主体部10内的气体。

(各部的详细描述)

接下来，将详细地描述实施例的沉降式液液分离器1的各部。

(两个整流构件21和22的描述)

在该实施例的分离器1中，为了提高分离效果，而在主体部10的体部11内设置了两个整流构件21和22及沉降构件23。

如图1所示，分隔主体部10的体部11内的两个整流构件21和22设置在流入通道14与沉降构件23之间。具体而言，两个整流构件21和22安装为将体部11的前端分隔成液体供应空间和液体分离空间。而且，如上所述，液体分离空间为容纳沉降构件23的空间，并且液体供应空间为容纳流入通道14的空间。

两个整流构件21和22都是板状构件，并且具有贯通其正面和背面的多个贯通孔(图2(A)和图2(B))。

首先，在两个整流构件21和22中，位于流入通道14附近的整流构件21(在下文中称为上游整流构件21)为具有多个贯通孔的板状构件。上游整流构件21设置有具有不同孔径的多个贯通孔21a和21b。例如，如图2(A)所示，在上游整流构件21中，设置有具有大孔径的贯通孔21a的区域(上部区域21A)设置在上部，并且设置有具有小孔径的贯通孔21b的区域(下部区域21B)设置在下部。另外，上部区域21A形成为使得其面积小于下部区域21B的面积。

另外，整流构件22(在下文中称为下游整流构件22)也为设置有多个贯通孔的板状构件。与上游整流构件21的情况不同，下游整流构件22形成为使得设置有具有相同孔径的贯通孔22h。不特别地限制贯通孔22h的孔径，但是期望孔径近似等于上游整流构件21的贯通孔21a，以便有效地表现整流效果。

当设置具有如上所述的结构的两个整流构件21和22时，可以获得以下效果。

首先，在朝向上游整流构件21流动的液体混合物中，由于沉降液体的比重大于低比重液体的比重，所以产生指向上游整流构件21的下部的沉降液体的流动。因此，在指向上游整流构件21的液体混合物的流动中，下部的流速可以容易地变得比上部的流速更快。

另一方面，在上游整流构件21中，形成于下部区域21B中的贯通孔21b小于形成于上部区域21A中的贯通孔21a。因此，与上部(上部区域21A的部分)相比，液体混合物不可以容易地通过上游整流构件21的下部(下部区域21B的部分)。即，作用在液体混合物的通路上的阻力在上游整流构件21的下部变得比其上部更大。

于是，在液体混合通过上游整流构件21时，由于通过下部区域21B的液体混合物的流动比通过上部区域21A的液体混合物的流动更多地受到抑制，所以在液体混合物通过上游整流构件21的位置，能够减小上部与下部之间的液体混合物的流速差异。即，能够减小液体通道10h的截面内的各位置的流体混合物的流速差异，从而使得液体混合物的流速在液体通道10h的截面内均匀。

另外，由于通过上游整流构件21的液体混合物通过设置有均匀贯通孔22h的下游整流构件22，所以能够进一步减小液体通道10h的截面内的各位置的液体混合物的流速差异。

于是，由于能够防止在液体混合物通过下游整流构件22的位置处由于液体混合物的流速差异而发生循环流，所以能够防止在产生循环流时所形成的用于将低比重液体与沉降液体分离所需的距离(使沉降液体沉淀所需的距离)的差异。

另外，当液体混合物通过上游整流构件21时，如果通过下部区域21B的液体混合物的流动比通过上部区域21A的液体混合物的流动更多地受到抑制，那么朝向下部区域21B流动的液体混合物的一部分可以朝向上部区域21B流动。即，与上游整流构件21设置有具有相同孔径的贯通孔的情况相比，相对大量的沉降液体可以通过上游整流构件21的上部区域21A。于是，根据通过上部区域21A的沉降液体有多少沉淀在上游整流构件21与下游整流构件22之间，来在整流构件21与22之间进行液体混合物中所包含的低比重液体与沉降液体的混合，并且在液体通道10h的截面内可以减小液体混合物中两种液体的混合比例的差异。

即，由于设置了两个整流构件21和22，所以在液体通道10h的截面内能够减小供应到沉降构件23的液体混合物的状态(流速、混合比例等)的差异。

(在沉降液体>低比重液体的情况下的两个整流构件21和22的描述)

进而，在如上所述的示例中，描述了液体混合物中低比重液体的量大于沉降液体的量的情况。但是，当液体混合物中沉降液体的量大于低比重液体的量时，与如上所述的示例的情况不同，如下使用整流构件。

当液体混合物中沉降液体的量大于低比重液体的量时，将图2(A)所示的上游整流构件21旋转180°用作上游整流构件。即，将这样的构件用作上游整流构件，其中形成于下部中的贯通孔的孔径大于形成于上部中的贯通孔的孔径，并且设置有具有大孔径的贯通孔的部分(下部区域)的面积比设置有具有较小孔径的贯通孔的部分(上部区域)的面积窄。

于是，由于可以抑制通过上部区域的液体混合物的流速，所以在液体混合物通过上游整流构件的位置可以减小液体通道10h的截面内的液体混合物的流量差异(即，液体通道10h的截面内的液体混合物的流量差异)。

而且，由于与上游整流构件设置有具有相同直径的贯通孔的情况相比，可以增加通过上游整流构件的下部的低比重液体的比例，所以以在上游整流构件与下游整流构件之间低比重液体以某种程度上升的方式，在两个整流构件之间进行液体混合物中的低比重液体与沉降液体的混合，并且在液体通道10h的截面内可以减小液体混合物中两种液体之间的混合比例的差异。

因此，即使在沉降液体的量大于低比重液体的量时，在液体通道10h的截面内也可以减小通过下游整流构件的液体混合物的状态(流速、混合比例等)的差异。

(沉降构件23的描述)

另外，如图1所示，沉降构件23设置在下游整流构件22与分离板10d之间。沉降构件23设置有多个贯通孔23h，贯通孔23h沿着主体部10的体部11的方向形成。多个贯通孔23h布置为使得中心轴线为水平的并且中心轴线彼此平行。

另外，多个贯通孔23h中的每一个具有基本上正方形的截面形状，并且几乎所有贯通孔23h形成为具有相同的形状和相同的截面积。而且，如图2(C)所示，形成在沉降构件23接触体部11的内表面的位置的贯通孔23h形成为匹配体部11的内表面的形状。

由于沉降构件23具有如上所述的构造，所以在沉降构件23设置于液体通道10h的区域中，可以使液体混合物流入到沉降构件23的多个贯通孔23h内。

流入到贯通孔23h内的液体混合物当通过贯通孔23h时分离成沉降液体和低比重液体。具体而言，沉降液体在沉降构件23的贯通孔23h内沉淀，并且沉淀的沉降液体接触并且附着到贯通孔23h的内表面，使得其与液体混合物(即，低比重液体)分离。此时，由于贯通孔23h的截面积小(竖直长度短)，所以直到沉降液体接触贯通孔23h的内表面之前的沉淀距离缩短，从而直到沉淀液体接触贯通孔23h的内表面之前的时间也缩短。

因此，当设置了上文所描述的沉降构件23时，可以使沉降液体和低比重液体快速且高效地彼此分离。

另外，附着到多个贯通孔23h的内表面的沉降液体在由流入到贯通孔23h内的液体混合物按压的同时，朝向沉降构件23的后端流动，并且从沉降构件23的后端排出。于是，在沉降构件23的贯通孔23h内与液体混合物分离的沉降液体从沉降构件23的后端排出，使得沉降液体沉淀到液体通道10h的下部。

另一方面，分离出沉降液体的液体混合物沿着与沉降液体的方向相反的方向，从多个贯通孔23h流出并且以受压状态向上流动，使得液体混合物通过连通通道10f流入到低比重液体排出空间内。

因此，可以防止从沉降构件23的后端排出并且朝向液体通道10h的底部沉淀的沉降液体与具有较大含量的低比重液体的液体混合物再次混合。

另外，由于多个贯通孔23h形成为具有相同的截面形状和相同的截面积，所以能够减小液体混合物流经贯通孔23h时的贯通孔23h之间的流动阻力的差异。于是，可以使液体混合物几乎均匀地流入到沉降构件23的多个贯通孔23h内。即，由于可以使通过沉降构件23的各贯通孔23h的液体混合物的流量几乎均匀，所以所有的贯通孔23h可以有效地用于液体分离，从而可以提高装置的液体分离效率。

特别地，由于设置了两个整流构件21和22，所以当供应到沉降构件23的液体混合物的状态在液体通道10h的截面内几乎均匀时，可以使得每个贯通孔23h的液体分离效率在任何贯通孔23h中几乎均匀，从而进一步提高了装置的液体分离效率。

而且，由于沉降构件23配置为使得多个贯通孔23h的中心轴线为水平的，所以使贯通孔23h内的沉降液体在由液体混合物按压的同时流动的阻力减小。因此，可以从多个贯通孔23h内高效地排出沉降液体，并且可以防止一旦分离的两种液体再次彼此混合。

而且，关于沉降构件23，多个贯通孔23h的中心轴线可以不是水平的，并且当沉降液体混合在低比重液体中时，可以不从上游侧朝向下游侧倾斜。例如，当表面从上游侧向下游侧向下倾斜时，由液体混合物使存在于贯通孔的内表面上的沉降液体流动的阻力可以进一步减小，由此从贯通孔23h内高效地排出沉降液体。于是，可以提高沉降构件23的贯通孔23h内的液体分离效率，并且可以防止一旦分离的两种液体彼此混合。

(形成沉降构件23的方法)

如上所述的沉降构件23可以通过任何方法形成，而不特别地限制该方法。例如，可以通过布置多个管状构件来容易地形成沉降构件23。在通过布置多个管状构件来形成沉降构件的情况下，使用具有相同直径的管状构件。因此，可以简单并且可靠地形成所有贯通孔 23h都具有为相同的截面形状和相同的截面积的的沉降构件23。

(贯通孔的截面形状)

而且，形成于沉降构件23中的贯通孔23h的截面形状并不限于如上所述的矩形形状，而是可以为圆形形状、三角形形状等。即，不特别地限制截面形状。

例如，在具有高纯度的水(沉降液体)混合在例如油等低比重液体中而形成的液体混合物的情况下，甚至当水接触贯通孔23h的侧面时，也可以使水与液体混合物分离。在处理这种液体混合物的情况下，当贯通孔23h的截面形成为在竖直方向上细长的矩形形状使得截面积增加时，水可以附着到其截面积上，以便与低比重液体分离，从而以更高的效率将水与低比重液体分离。

(流入通道14的描述)

另外，如图1所示，流入通道14为配置在体部11的侧面的管状构件，并且在体部11的前端相对于两个整流构件21和22配置在前端盖板12侧。

流入通道14的前端是闭合的，并且其前端的侧面设置有供应端口14a。即，从流入通道14的基端供应的液体混合物从设置于前端的侧面中的供应端口14a供应到体部11内。

而且，供应端口14a设置于前端盖板12附近的侧面处，并且从供应端口14a供应到液体通道10h内的液体混合物的流动方向基本上平行于体部11的轴向方向。

由于流入通道14具有如上所述的结构，所以液体混合物从流入通道14的供应端口14a沿着与液体混合物在体部11内流动的方向(在图1中为从左向右的方向，并且在下文中称为主方向)相反的方向供应，并且与前端盖板12的内表面碰撞。于是，由于与前端盖板12的内表面碰撞的液体混合物首先停留在前端盖板12的内表面附近并且朝向主方向流动，所以与液体混合物从流入通道14的供应端口14a供应的状态相比，液体混合物成为低速流动，并且在体部11内朝向整流构件21和22流动。

而且，关于与液体混合物碰撞的前端盖板12，由于其内表面形成为基本上球形形状，所以当液体混合物与前端盖板12的内表面碰撞时，沿着前端盖板12的内表面形成液体混合物的流动。即，液体混合物成为沿着前端盖板12的内表面形成并且在各位置具有小速度差的基本上放射状流动，并且然后液体混合物朝向主方向流动。于是，液体混合物的流动成为直到其到达整流构件21和22之前在体部11的截面内在各位置具有小的流速差的流动。

即，直到液体混合物到达整流构件21和22之前，可以使液体混合物的流速在体部的截面内在各位置具有小的流速差。

而且，虽然不特别地限制在流入通道14的侧面中形成供应端口14a的位置，但是期望供应端口14a形成于蓄积在体部11中的沉降液体的自由表面FS的高度处。当流入通道14的供应端口14a配置在这样的位置时，能够在将液体混合物从流入通道14的供应端口14a供应到体部11内时，防止蓄积在体部11中的沉降液体被所供应的液体混合物搅拌。于是，由于可以防止蓄积在体部11中的沉降液体变成液滴并且与低比重液体再次混合(再次分散到低比重液体中)，所以可以抑制当蓄积在体部11中的沉降液体和低比重液体再次彼此混合时的装置的液体分离效率的下降。

而且，即使在供应端口14a形成于自由表面FS的高度时，从供应端口14a供应到体部11内的液体混合物的一部分也与前端盖板12的内表面碰撞，使得发生液体混合物流入到蓄积在体部11中的沉降液体内的现象。但是，由于流入到蓄积在体部11中的沉降液体内的液体混合物的量小并且速度小，所以沉降液体几乎不与流动的液体混合物混合。

另外，由于沉降液体蓄积在体部11的底部中，所以大部分液体混合物在沉降液体的自由界面FS上方的空间内流动。因此在下文中，将“体部11内的沉降液体的自由界面FS上方的空间”称为“液体通道10h”，并且将“体部11内的沉降液体的自由界面FS上方的空间的截面”称为“液体通道10h的截面”。

(使用分离器1分离液体混合物的处理)

接下来，将描述使用该实施例的分离器1分离液体混合物的处理。

首先，将待处理的液体混合物从流入通道14供应到主体部10的体部11内。然后，液体混合物沿着与主方向相反的方向流动并且与前端盖板12的内表面碰撞。然后，液体混合物成为沿着前端盖板12的内表面的基本上径向流动并且朝向主方向流动。即，液体混合物首先朝向前端盖板12流动，并且反转以便从前端盖板12朝向整流构件21和22流动。然后，在液体混合物从前端盖板12流到上游整流构件21期间，液体混合物成为在液体通道10h的截面内具有基本上均匀流速的流动。

当液体混合物到达上游整流构件21时，液体混合物通过上游整流构件21的贯通孔。由于液体混合物通过在低比重流体中分散沉降液体而形成，所以流向上游整流构件21的下部区域21B的液体混合物的流速变得更快。

另一方面，由于形成于上部区域21A中的贯通孔21a比形成于下部区域21B中的贯通孔21b更大，所以作用在液体混合物的通道上的阻力在上游整流构件21的下部比在其上部大。

因此，由于可以抑制通过下部区域21B的液体混合物的流速，所以液体通道10h的截面内的流速差在已经通过上游整流构件21的流体混合物中变得更小。

而且，由于抑制了通过下部区域21B的液体混合物的流速，所以可以容易地通过上游整流构件21的下部区域21B的相对大量的沉降液体可以通过上部区域21A。于是，由于在通过了上游整流构件21的液体混合物流到下游整流构件22期间，通过了上部区域21A的沉降液体在某种程度上沉淀，所以在上游整流构件21与下游整流构件22之间，促进了液体混合物中的低比重液体与沉降液体的混合，并且可以减小液体通道10h的截面内的液体混合物的混合比例的差异。

另外，由于通过了上游整流构件21的流体混合物通过设置有均匀贯通孔22h的下游整流构件22，所以液体通道10h的截面内的流速变得更加均匀。

通过了下游整流构件22的液体混合物(即，液体通道10h的截面内的流速差异和混合比例差异减小的流体混合物)通过设置有沉降构件23的区域。此时，由于在液体混合物在沉降构件23的贯通孔23h内从前端朝向后端流动期间，液体混合物中所包含的沉降液体沉淀，并且接触贯通孔23h的内底面以便附着到内底面上，所以沉降液体与液体混合物分离。即，沉降液体和低比重液体在贯通孔23h中彼此分离。

当液体混合物通过贯通孔23h时，进行沉降液体与低比重液体的分离，并且随着液体混合物朝向贯通孔23h的后端流动，分散在低比重液体中的沉降液体的比例逐渐地减小。于是，在液体混合物从贯通孔23h的后端排出时，分散在低比重液体中的沉降液体的比例是低的，并且液体混合物几乎完全分离成低比重液体和沉降液体。

另外，当低比重液体到达分离板10d时，低比重液体通过连通通道10f流入到低比重液体排出空间内，并且从低比重液体排出通道11b排出。

另一方面，沉淀的沉降液体沉淀在液体通道10h的底部，以便蓄积在其中，并且通过沉降液体排出通道11a排出到外部。另外，如果在蓄积的沉降液体从沉降液体排出通道11a排出时蓄积预定量或更多的沉降液体，则能够防止低比重液体与沉降液体再次混合，或者防止低比重液体与沉降液体一起从沉降液体排出通道11a流出。

如上所述，根据实施例的分离器1，能够通过有效地分离液体混合物中所包含的低比重液体与沉降液体，来分离和回收低比重液体与沉降液体。

(流入通道14的另一示例)

进而，在如上所述的示例中，描述了流入通道14为配置在体部11的侧面处的管状构件的情况。但是，如图3所示，前端盖板12可以配备有这样的管状构件，该管状构件的轴向方向基本上平行于液体通道10h的轴向方向并且在其轴向方向与液体通道10h的轴向方向之间形成的角度减小，并且该管状构件可以用作流入通道。

在该情况下，期望上游整流构件21的一部分配备有没有孔的区域(在下文中称为碰撞部LF)(图3(B))。具体而言，碰撞部LF形成在其与流入通道的轴向延长方向相交的位置，使得面积大于流入通道的截面积。于是，由于从外部通过流入通道流入的大部分液体混合物与上游整流构件21的碰撞部LF碰撞，所以与上游整流构件21和下游整流构件22没有任何干涉，就可以将到达沉降构件23的液体混合物去除。因此，能够维持使用上游整流构件21和下游整流构件22的减小液体通道10h的截面内的根据各位置的液体混合物的混合比例和流速差异的功能。

(沉降构件23的另一示例)

进而，在如上所述的示例中，描述了沉降构件23包括多个贯通孔23h的情况。但是，沉降构件可以具有下面这样的结构：当液体混合物通过沉降构件的位置时，液体混合物可以分离成低比重液体和沉降液体，但本发明并不限于如上所述的结构。即，可以采用下面这样的结构：当液体混合物通过沉降构件的位置时，可以略微减小液体混合物的流速，并且可以缩短沉降液体的沉降距离。

例如，作为沉降构件，可以使用通过沿着竖直方向排列多个板状构件并且在它们之间具有间隙而形成的沉降构件。

[示例1]

接下来，当利用沉降式液液分离器对具有不同比重的两种类型或更多类型的液体彼此混合的液体混合物进行分离时，进行液体通道内的液体混合物的流动和液体混合物中的水体积率的数值模拟。

对具有图1的结构的本发明的沉降式液液分离器(示例)和具有图4的结构的沉降式液液分离器(比较例)进行数值模拟。

根据ANSYS CFX进行计算。计算条件如下。

(1)液体混合物

液体混合物：包括油(密度为900 kg/m³并且粘度为1.5 cP)和水(密度为970 kg/m³并且粘度为0.4 cP)的液体混合物。

液体混合物的流量：70 m³/h

流量比率：水:油=1:2

水的粒径：180 μm

(2)主体部

体部的长度(包括盖板部)：7600mm

从前端盖板的内表面到分离板的长度：6300mm

内径：800mm

分离板高度：1550mm

流入通道直径：300mm

而且，通过在流入通道的侧面中去除具有200mm轴向长度和100mm径向长度(在图1中的左右方向上)的部分来形成侧面开口(仅在示例中)。

(3)整流构件

(i)示例

上游整流构件：具有30%开口率的上部区域和具有10%开口率的下部区域

上部区域与下部区域之间的面积比：上部区域:下部区域=1:5

下游整流构件：30%的开口率

(ii)比较例

整流构件：30%的开口率

而且，在计算中，作为整流构件，不是安装图2和图4所示的多孔板，而是通过安装具有与上述开口率对应的压力损失的物体来进行计算。

(4)沉降构件

(i)示例

贯通孔的截面形状：80mm×80mm

长度：3000mm

(ii)比较例

长度：3000mm

沉降构件之间的距离：400mm

在图5和图6中示出了数值模拟的结果。

而且，在图5(B)和图6(B)中，深色区域表示水体积率大的区域。

如图5(A)所示，在比较例中，由于整流构件121的贯通孔121h的大小全都相同，所以发现在整流构件121的下游侧产生从体部111的内表面附近指向体部111的中心的循环流。由于循环流的影响，使得在位于体部111的中心附近的部分与其周围之间，流经沉降构件123的液体的流速存在差异。

另一方面，如图6(A)所示，在示例中并不在下游整流构件22的下游侧产生循环流。另外，由于水以向下沉淀的方式流动，所以在下游整流构件22的下游侧，下部的流速比其它部分的流速更快，但是在下部以外的部分流速几乎相同并且是缓慢的。另外，即使在液体混合物通过沉降构件23时，通过贯通孔23h的流体混合物的流速差也是小的。

如上所述，在示例的分离器中，发现在沉降构件23内流动的液体混合物的流速可以为几乎均匀的。

另外，如图5(B)所示，在比较例的分离器中，发现在整流构件121的下游侧，水体积率从0.25缓和地变为0.05，并且水体积率从体部111的下部向上部逐渐地变化。即，在整流构件121的下游侧，体部111内的各位置的水体积率的差异变得更大。

另一方面，如图6(B)所示，在示例的分离器中，在下游整流构件22的下游侧，水体积率在0.25至0.05的狭窄范围内变化。即，关于下游整流构件22的下游侧的体部11内的水体积率，除了水蓄积的部分附近之外，与比较例的分离器的情况相比，体部11的截面内的各位置的水体积率的差异更小。

如上所述，在示例的分离器中，发现在体部11的截面内，供应到沉降构件23的液体混合物的混合比例有小的差异。

另外，当对示例的分离器和比较例的分离器的水回收率互相比较时，比较例的分离器的水回收率为约0.86，而示例的分离器的水回收率为约0.96。即，证明了水回收率得到了大幅改进，即通过采用示例的分离器，使油与水高效地彼此分离。

工业应用性

本发明的沉降式液液分离器适用于在化学设备和处理设备等中分离液体混合物，并且特别地适合用作连续地进行分离处理的设施中的分离器。

附图标记说明

1: 沉降式液液分离器

10: 主体部

10h: 液体通道

11: 体部

11a: 低比重液体排出通道

11b: 沉降液体排出通道

14: 流入通道

21: 上游整流构件

22: 下游整流构件

23: 沉降构件

23h: 贯通孔

LF: 碰撞部。

Claims (4)

1. 一种将液体混合物分离成各液体的沉降式液液分离器，在所述液体混合物中具有不同比重的液体彼此混合同时在它们之间形成界面，所述沉降式液液分离器包括：

主体部，包括：

     中空筒状体部，包括形成在其中的液体通道，

     流入通道，安装在所述体部的前端并且向所述体部的液体通道供应所述液体混合物；以及

     排出通道，安装在所述体部的后端并且从所述体部排出分离的液体；

沉降构件，在所述主体部内使所述液体混合物中所包含的具有高比重的液体沉淀；以及

整流构件，在所述主体部内安装在所述沉降构件与所述流入通道之间，

其中所述整流构件包括上游整流构件和下游整流构件，所述上游整流构件配备有具有不同孔径的多个贯通孔，所述下游整流构件相对于所述上游整流构件靠近所述沉降构件配置，并且配备有具有均匀孔径的贯通孔；并且

其中在所述上游整流构件的贯通孔中，形成于其上部和下部中的贯通孔的大小彼此不同。

2. 根据权利要求1所述的沉降式液液分离器，

其中所述流入通道配置为面向所述体部的前端内表面，使得所述液体混合物从沿着所述液体通道的轴向方向供应。

3. 根据权利要求1所述的沉降式液液分离器，

其中所述上游整流构件配备有碰撞部，所述碰撞部安装在与所述流入通道的轴向延长线相交的部分使得液体并不通过该碰撞部。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的沉降式液液分离器，

其中所述流入通道的供应端口配置在所述体部的液体通道内，以便位于形成在所述液体通道内沉淀的具有高比重的液体的自由表面的位置。