CN105278358A - 利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用声速差分离互不相溶的不同比重液体介质间歇式排放方法及装置，特别是一种用于分离不同比重液体中任一种均为不易燃不挥发的液体介质的方法及装置。通过在系统中设置测量筒（4），切料罐（3），超声波探头，温度探头，储气罐（6）以及相应管路和阀门的方法和装置，解决了实现间歇式排放的问题，同时为了保证分离效率，对测量筒（4）的高度为H，测量筒内重介质下降速度为v，自动控制阀门（KV1）的反应时间为t之间的关系进行了限定，并且对进料管与测量筒的连接方式以及测量筒顶部的设计，实现了连续排放方法和装置中无法达到的分离效率。

Description

利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用声速差分离互不相溶的不同比重液体介质间歇式排放方法及装置，特别是一种用于分离不同比重液体中任一种均为不易燃不挥发的液体介质的方法及装置。

背景技术

中国专利号为CN1637414中，本发明人发明了一种超声探测式储罐自动脱水方法及其装置，利用超声波对两种液体介质回波时间的不同，通过设置分水罐并在分水罐上设置超声波探头，采用智能控制器进行控制的方法，在石油化工领域中，解决了原油及成品油自动脱水的问题。中国专利公布号为CN103425067名称为利用声速差识别不同比重液体介质并控制其排放的系统中，本发明人通过在切料罐中设置基准筒，以测得的基准筒内水的超声波回波速率作为标准，来断定油质的出现，保证自动切水系统在杂质淤积、出现中间层等异常情况下都能敏锐地工作。

在这两种利用液体不同比重和声速的差别对液体进行分离的自动系统中，采用的都是连续排放的情况下，根据两种液体比重不同利用两种液体对超声波的回波时间的差别进行分离，但是在连续排放的过程中，两种液体的分层面受到扰动，影响分水纯度和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法，所述液体为不燃不挥发的液体，为解

决上述技术问题，此方法步骤如下：

(1)打开阀门2，储罐中重介质流出；

(2)安装在测量筒上的超声波探头4-5和温度探测器T1反馈的数据与相同温度下的基准数据相同，控制系统发出指令，进料管和进气管上的阀门打开；

(3)切料罐上两个超声波探头4-1和4-2反馈的回波时间相同时，

控制系统发出指令，进料阀KV1关闭，切料阀KV3打开；

(4)超声波探头4-2反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传播速度范围时，控制系统发出指令，切料阀KV3关闭，进料阀KV1打开，进行第二阶段切料；

(5)将上述四个步骤重复n次后，其中n≥1，当超声波探头4-5的反馈数据与相同温度下基准数据不同，控制系统发出指令，进料阀KV1关闭，阀门反应时间内，测量筒4中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或者高于切料管的进料口横切面，切料阀KV3打开；

(6)进入到测量筒4中的轻介质回流至储罐中，一次完整的切料过程完成。

作为本发明的一种优选，基准数据是存在智能控制系统中的经过试验得出的在本系统中，超声波在重介质中的传播速度与温度的关系数据。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放装置，所述液体为不燃不挥发的液体，包括阀门2，切料罐3,垂直间隔安装在切料罐3上的两个超声波探头4-1和4-2,切料罐3下方的切料管上安装有阀门7,整个系统由智能控制系统5控制，在与储罐1连接的阀门2后，连接有测量筒4，在切料罐3上连接有与空气相通的进气管，进气管上装有阀门8，以及为了方便控制安装在测量筒4与切料罐3之间，切料管和进气管上的三个自动控制阀门KV1,KV2和KV3。智能控制系统5中设有用来存储基准数据的数字载体。测量筒的长度为H，重介质在测量筒中的下降速度为v，电磁阀的反应时间t之间的关系为H≥vt,其中t≤5s；通过阀门2的进料管与测量筒4连接，测量筒4的顶部水平或者沿进料一端由高到低延伸。

作为本发明的一种优选，进料管顶部平行或高于测量筒4顶部连接。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法流程图示意图。

图2是利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放系统示意图。

图3是进料管路与测量筒的连接方式示意图。

具体实施方式

图1是本发明中利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法的流程图。

储罐1内储存有互不相溶不燃不挥发的比重不同的两种液体介质，其中比重较大的液体为重介质，比重较小的液体为轻介质。

当开始分离两种液体介质时，打开阀门2，当位于测量筒4上的超声波探头4-5探测反馈的数据与智能控制系统中存储的相同温度下的基准数据相同时，智能控制系统5发出指令，进料管上自动控制阀门KV1和通气管自动控制阀门KV2打开，与空气相通，开始进料。基准数据是存在智能控制系统中的经过试验得出的在本系统中，超声波在重介质中的传播速度与温度的关系数据，找到相同温度所对应的传播速度，以此作为基准用来比对。

安装在切料罐3上的两个超声波探头4-1和4-2反馈的回波时间相同时，智能控制系统5发出指令关闭自动控制阀门KV1，停止进料，切料管上自动控制阀门KV3开启进行切料。在智能控制系统5中还存有超声波在气体中的回波速度范围，当超声波探头4-2检测到的传播速度同系统中数据进行比对，在气体的范围内时，切料管自动控制阀门KV3关闭，进料管重新进料。

上述过程重复n次后，其中n≥1，当测量筒4上的超声波探头4-5的反馈数据与智能控制系统5中的相同温度基准数据不同时，系统指令自动控制阀门KV1关闭，停止进料，自动控制阀门KV3打开，开始切料。停止进料的指令从发出到自动控制阀门KV1完全关闭，称为阀门的反应时间t，已知t≤5s，在阀门的反应时间内t内，测量筒4中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或者高于切料管的进料口横切面，一次分离排放过程完成。

切料完成后，测量筒4中轻介质上浮至测量筒的顶部沿着测量筒顶部顺延至与测量筒顶部连接的的进料管顶部回流至储罐1中。

利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法整个过程通过图2的装置实现。如图2所示，储罐1与阀门2连接后通过进料管连接测量筒4，测量筒4上安装有超声波探头4-5以及温度探测器T1，测量筒4通过自动控制阀KV1与切料罐3相连，切料罐3上垂直间隔安装两个外贴式超声波探头4-1和4-2，在切料罐的侧壁设有手孔S，用于人工手动清理堆积在切料罐3内的杂质。切料罐的下方连接切料管，通过自动控制阀KV3和阀门7，最后通向排污池，在排放池中有插入式检测探头，用来检测排放后水中的油含量。同时，在切料罐的顶部设有管路通过自动控制阀KV2和阀门8与空气相通，在正中位置为佳。阀门7和阀门8为即可自动控制又能手动控制的阀门，在整个切料过程中一直处于开启的状态。整个系统由智能控制器5控制。智能控制系统5内设置有芯片或SD卡等数字载体用数字存储方式记录测量筒4中重介质液体中超声波传播速度与温度之间的关系曲线以及超声波在气体介质中的传播速度。

为实现当测量筒4上的超声波探头4-5的反馈数据与智能控制系统5中的相同温度基准数据不同时，自动控制阀门KV1关闭，停止进料，在阀门的反应时间内t内，测量筒4中两种不互溶液体的分界线平行于或者高于切料管的进料口横切线，假设测量筒4的高度为H，自动阀门KV1打开时，测量筒内重介质下降速度为v，则H、v和t之间的关系为H≥vt,其中t≤5s。

为方便回油，测量筒4顶部与进料管路顶部的连接方式和测量筒的顶部设计见图3，八种方式分别为：

进料管水平方向与切料罐3顶部平行连接，切料罐3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐3顶部连接,切料罐3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向与切料罐3顶部平行连接，切料罐3顶部从进料一端由高至低向另一端延伸，倾斜角α为5-10度。

进料管水平方向高于切料罐3顶部连接，切料罐3顶部从进料一端由高至低向另一端延伸，倾斜角α为5-10度。

进料管倾斜安装，切料罐3顶部从进料一端水平向另一端延伸。

进料管水平方向高于切料罐3顶部连接,切料罐3顶部从进料一端由高至低向另一端延伸，倾斜角α为5-10度。

进料管倾斜与切料罐3顶部连接，切料罐3顶部从进料一端水平向另一端延伸，倾斜角α为5-10度。

进料管倾斜安装，高于切料罐3顶部连接，切料罐3顶部从进料一端水平向另一端延伸，倾斜角α为5-10度。

[0027]按照上述的切料方法和装置，发明人以原油储罐脱水为例，同一批油品，设定在测量筒中水流的下降速度V=300mm/s,已知电磁阀7的反应时间t=5s,连续进行分离排放试验十次，结果如图4所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放方法，所述液

体为不燃不挥发的液体，其特征在于，步骤如下：

(1)打开阀门（2），储罐中重介质流出；

(2)安装在测量筒上的超声波探头（4-5）与温度探头（T1）反馈的数据与相同温度下的基准数据相同，控制系统发出指令，进料管和进气管上的阀门打开；

(3)切料罐上两个超声波探头（4-1,4-2）反馈的回波时间相同时，

控制系统发出指令，进料阀（KV1）关闭，切料阀（KV3）打开；

(4)超声波探头（4-2）反馈的传播速度在超声波在气体介质中的传播速度范围时，控制系统发出指令，切料阀(KV3)关闭，进料阀（KV1）打开，进行第二阶段切料；

(5)将上述四个步骤重复n次后，其中n≥1，当超声波探头（4-5）的反馈数据与相同温度下基准数据不同，控制系统发出指令，进料阀（KV1）关闭，阀门反应时间内，测量筒(4)中两种不互溶液体的分界面下降至平行于或者高于切料管的进料口横切面，切料阀（KV3）打开；

(6)进入到测量筒（4）中的轻介质回流至储罐中，一次完整的切料过程完成。

2.根据权利要求1所述的间歇式排放方法，其特征在于：所述基准

数据是存在智能控制系统中的经过试验得出的在本系统中，超声波在重介质中的传播速度与温度的关系数据。

3.一种利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放装置，所述液体为不燃不挥发的液体，包括阀门（2），切料罐(3),垂直间隔安装在切料罐（3）上的两个超声波探头（4-1,4-2）,切料罐（3）下方的切料管上安装有阀门(7),整个系统由智能控制系统(5)控制，其特征在于：

在与储罐(1)连接的阀门(2)后，连接有测量筒(4)；

在切料罐(3)上连接有与空气相通的进气管，进气管上装有阀门(8)；

以及为了方便控制安装在测量筒(4)与切料罐(3)之间，切料管和进气管上的三个自动控制阀门(KV1,KV2,KV3)；

所述智能控制系统(5)中设有用来存储基准数据的数字载体；

测量筒的长度为H，重介质在测量筒中的下降速度为v，电磁阀的反应时间t之间的关系为H≥vt,其中t≤5s；

通过阀门(2)的进料管与测量筒(4)连接，测量筒(4)的顶部水平或者沿进料一端由高到低延伸。

4.根据权利要求3所述的间歇式排放装置，其特征在于：所述进料管顶部平行或高于测量筒（4）顶部连接。