CN103706149A

CN103706149A - 模块化组合高效分离设备

Info

Publication number: CN103706149A
Application number: CN201410013074.9A
Authority: CN
Inventors: 张剑
Original assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2034-01-13
Also published as: CN103706149B

Abstract

本发明属于石油化工油水分离领域，公开了一种应用于石油化工油、水/酸/碱等两相非均相混合液高效模块化高效分离设备，包含外壳与内件两部分，其中内件由流体分布&整流段、粗粒化、强化沉降分离、纳米纤维聚结分离几个部分组成。所述壳体上设置有混合液入口部分和轻相出口部分、重相出口部分。所述内件可以根据混合液中分散相所占的比例与分离效率要求进行组合设置，本发明将浅池原理、粗粒化技术以及纳米改性纤维高效聚结技术按模块化思路组合起来，具有很高的非均相混合液分离效率及应用范围的适应性。

Description

模块化组合高效分离设备

技术领域

本发明专利涉及一种石油化工技术领域，特别涉及一种应用于石油化工装置的高效模块化的组合高效分离方法及设备。

背景技术

长期以来，我国油品质量滞后，其中的硫、芳烃和烯烃含量高，从而加重了机动车尾气排放的污染程度，成为雾霾天气频频出现的推手之一。随着环保法规的日益严格和汽油质量指标的不断升级，国内外市场对清洁燃料的需求持续增加。

目前重油加工技术有延迟焦化、渣油加氢等技术，而油品质量升级一般都依靠加氢技术，随着环保日益要求严格及装置经济运行要求的提高，非均相混合液的分离也日益要求提高。现有油水分离技术主要有沉降法、离心分离法、聚结法、气浮法、絮凝法等，相配套的常用设备有斜板除油器、旋流除油器、粗粒化除油器、气浮除油器等，以上技术在特定使用过程中能满足一定的需求，但在一些特定场合及应对高效低耗的分离过程却达不到要求。如延迟焦化装置产生的含硫污水油含量从0.1%至20%之间波动，没有一种适应性较好的分离技术；催化、加氢、常减压等装置产生的酸性水、含硫污水各个装置的水中油含量不同、污油的密度等性质也不同，相同分离技术也不能满足不同装置相应的分离要求；再如目前加氢、催化等装置生产的柴油需高效脱水，目前使用的聚结分离器使用寿命短、且存在分离效率较低的问题。

中国发明专利（CN101972559B）给出了另一种油水分离装置和油水分离方法，该发明专利含有旋流、聚结和气浮等三种分离方法，可有效的将油水分离。不过该设备主要应用于油田原油的油水分离，对于油含量波动，油中脱水等应用要求不能较好的满足。

中国实用新型（200920252001.X）给出了一种聚结板油水分离器，设置有壳体进出口部分和壳体内聚结部分，并在出口部分设置有除沫器，有比较好的油水分离效果。但是该设备主要用于含油污水的处理，即水中除油的处理，该设备的适应性也较窄，不能满足较高分离效率或者原料性质变化范围较大的分离要求。

此外，在不同的应用过程，所需的配套分离技术不同，造成了各个装置的分离设备五花八门，操作、维护成本较高，因此本领域迫切需要开发成本低且效果好、通用性好的高效非均相混合液分离的处理设备。

发明内容

为了解决上述现有技术无法对原料性质变化大的油水分离问题，本发明提供了一种模块化组合高效分离设备。

具体技术方案如下：

一种模块化组合高效分离设备，包括流体分布整流段、粗粒化聚结段、强化沉降段和纳米纤维聚结分离段的多段组合，以分离输入分离设备的入口混合物；

所述所述液体分布器为多孔管或者分支管或者列式叶片；

所述的整流均布器为一多孔均布的开孔厚板；

所述的粗粒化聚结段为表面改性孔板波纹片垂直方向叠加而成；

所述的强化沉降段为为水平方向叠加的改性波纹板或平板、斜板；

所述的纳米纤维聚结分离段为金属、玻璃、塑料纤维的混合编制块。

较佳的，所述入口混合物中分散相含量小于0.1%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、纳米纤维聚结分离段、一级强化沉降段的组合方式；所述的入口混合物中分散相含量小于1%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段、纳米纤维聚结分离段组合方式；所述的入口混合物中分散相含量小于10%，分离效率要求大于80%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段组合方式；入口混合物中分散相含量小于10%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段组合方式、二级粗粒化聚结段、二级强化沉降段、纳米纤维聚结分离的组合方式；所述入口混合物中分散相含量大于10%，分离效率要求大于95%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段、二级粗粒化、二级强化沉降段、纳米纤维聚结分离的组合方式。

较佳的，所述粗粒化聚结段的表面改性孔板波纹片为表面经过亲油疏水或亲水疏油的表面改性处理，为金属、高分子材料或陶瓷材料的一种或组合。

较佳的，所述的强化沉降段的的波纹板在波峰或波谷位置间隔开有油浮孔或沉降孔，波纹方向与混合液流动方向一致，波纹板为表面改性波纹板，该表面改性为表面经过亲油疏水或亲水疏油的表面改性处理。

较佳的，所述纳米纤维根据分散相浓度及分离要求不同采用2种或者2种以上混合编织方式。

较佳的，还包括液面计。

本发明的有益效果在于，利将浅池原理、粗粒化技术以及纳米改性纤维高效聚结技术按模块化思路组合起来，通过对于不同功能分离段的不同组合有效的针对各种油水混合物达到有效分离的效果，该设备可以根据混合液中分散相所占的比例与分离效率要求进行组合设置，具有很高的非均相混合液分离效率及应用范围的适应性。附图说明

图1是模块化组合高效分离设备的分离方法；

图2是一种分散相为重相的模块化组合高效分离设备；

图3是一种分散相为轻相的模块化组合高效分离设备。

符号说明：

1、混合液入口；2流体分布器；3、整流器；4、一级粗粒化段；5、一级强化沉降段；6、一级水包液面计；71、一级重相（分散相）出口；72一级轻相（分散相）出口；8、二级粗粒化段；9、二级强化沉降段；10、纳米纤维聚结段；111、轻相（连续相）出口；112、二级轻相（分散相）；12、二级水包液面计；13；二级重相（分散相）出口；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

在中国某个300万吨/年常减压装置中，使用了本发明的分散相为轻相的模块化组合高效分离设备，对其中的电脱盐污水进行处理。

其具体运作过程及效果描述如下：

1.电脱盐污水的操作条件

主要成分为：体积流量下，水中含油0.2-18%；操作温度40-65℃，操作压力0.4MPa。如图1所示，由于油为分散相，属于水中脱油的工艺，所以在壳体顶部设置油包回收污油，而由于水中污油含量波动范围大，采用两级组合形式进行分离，即流体分布&整流段、一级粗粒化、一级强化沉降分离、二级粗粒化、二级强化沉降分离、纳米纤维聚结分离的组合方式。

2.实施过程

含油污水进入本发明的分散相为轻相的两段式模块化组合高效分离设备，先经过液体分布器，减缓了混合液入口流速，增加了混合液流动距离；再经过整流均布器，进一步使油水流动平稳，消除紊流。

平稳流动的油水混合物以此进入粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段和纳米纤维深度分离段。其中，一级粗粒化聚结段选用改性的PP孔板波纹材料，大大增加了传质接触面积，而改性后的PP材料，增强材料的亲油疏水性能；一级强化沉降分离同样采用改性PP波纹板，通过水平运动过程的浅池原理，波峰处油滴聚集上浮，波谷处水下沉，加速油水分离过程，当进口油含量高时，在一级油包就能外排一部分污油，接着进入二级的粗粒化、强化沉降段，最后通过玻璃纳米纤维和316L金属纳米纤维混编而成的纳米聚结段，使水中油含量有效小于150ppm。这样保证了电脱盐污水进入污水处理厂的要求。

3.结果分析

通过本本发明的分散相为轻相的两段式模块化组合高效分离设备，水中除油的效率达到99%以上。即在正常操作条件下，净化水出口水中含油量不超过150ppm。

在本发明题记的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例2

在中石油某个270万吨/年柴油加氢装置中柴油脱水器采用了本发明的分散相为重相的两段式模块化组合高效分离设备，对其中柴油中夹带的水进行分离，。

其具体运作过程及效果描述如下：

1.柴油含水的操作条件

主要成分为：体积流量下，柴油中含水0.01-0.2%；操作温度70-90℃，操作压力1.6MPa。如图2所示，由于水为分散相，属于油中脱水的工艺，所以在壳体底部设置水包，而由于油中水含量波动范围较大，但分离要求达到99.9%,即油中出口水含量不能超过20ppm，所以采用两级组合形式进行分离，即流体分布&整流段、一级粗粒化、一级强化沉降分离、二级粗粒化、二级强化沉降分离、纳米纤维聚结分离的组合方式。

2.实施过程

含水柴油进入本发明的分散相为重相的两段式模块化组合高效分离设备，先经过液体分布器，减缓了混合液入口流速，增加了混合液流动距离；再经过整流均布器，进一步使油水流动平稳，消除紊流。

平稳流动的油水混合物以此进入粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段和纳米纤维深度分离段。其中，一级粗粒化聚结段选用改性的316L孔板波纹材料，大大增加了传质接触面积，而改性后的316L材料，增强了材料亲水疏油性能，能使柴油中的分散水滴在表面附着并长大；一级强化沉降分离同样采用改性316L波纹板，通过水平运动过程的浅池原理，分散相水滴在波纹板的波谷处下沉，加速油水分离过程，当进口水含量高时，在一级水包就能外排一部分水，接着进入二级的粗粒化、强化沉降段，最后通过特氟龙纳米纤维和316L金属纳米纤维混编而成的纳米聚结段，使油中水含量有效小于20ppm。这样保证了柴油作为车用燃料的要求。

3.结果分析

通过本本发明的分散相为重相的两段式模块化组合高效分离设备，水柴油脱水的效率达到99.9%以上。即在正常操作条件下，净化柴油出口中水含量不超过20ppm。

Claims

1.一种模块化组合高效分离设备，其特征在于，包括流体分布整流段、粗粒化聚结段、强化沉降段和纳米纤维聚结分离段的多段或全部段，以分离输入分离设备的入口混合物；

所述所述液体分布器为多孔管或者分支管或者列式叶片；

所述的整流均布器为一多孔均布的开孔厚板；

2.根据权利要求1所述的模块化组合高效分离设备，其特征在于，所述入口混合物中分散相含量小于0.1%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、纳米纤维聚结分离段、一级强化沉降段的组合方式；所述的入口混合物中分散相含量小于1%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段、纳米纤维聚结分离段组合方式；所述的入口混合物中分散相含量小于10%，分离效率要求大于80%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段组合方式；入口混合物中分散相含量小于10%，分离效率要求大于99%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段组合方式、二级粗粒化聚结段、二级强化沉降段、纳米纤维聚结分离的组合方式；所述入口混合物中分散相含量大于10%，分离效率要求大于95%时采用流体分布整流段、一级粗粒化聚结段、一级强化沉降段、二级粗粒化、二级强化沉降段、纳米纤维聚结分离的组合方式。

3.根据权利要求1所述的模块化组合高效分离设备，其特征在于，所述粗粒化聚结段的表面改性孔板波纹片为表面经过亲油疏水或亲水疏油的表面改性处理，为金属、高分子材料或陶瓷材料的一种或组合。

4.根据权利要求1所述的模块化组合高效分离设备，其特征在于，所述的强化沉降段的的波纹板在波峰或波谷位置间隔开有油浮孔或沉降孔，波纹方向与混合液流动方向一致，波纹板为表面改性波纹板，该表面改性为表面经过亲油疏水或亲水疏油的表面改性处理。

5.根据权利要求1所述的模块化组合高效分离设备，其特征在于，所述纳米纤维根据分散相浓度及分离要求不同采用2种或者2种以上混合编织方式。

6.根据权利要求1所述的模块化组合高效分离设备，其特征在于，还包括液面计。