CN105319998B - 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轻介质为易燃易挥发高温下易反应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）氮气或惰性气源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，保证分离效率的前提下，安全分离易燃易挥发的液体介质，并且保证在高温下易反应的轻介质在分离结束后不会在管路中停留，以防由于其在管路中停留，提供了其合适的反应条件，造成不必要的损失。

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轻介质为易燃易挥发高温下易反应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传播速度的差别进行分离，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。并且对于易燃易挥发的液体介质，采用连续排放的方式存在安全隐患，容易导致事故的发生。而对于易燃易挥发高温下发生化学反应的液体介质来说，则很难进行有效分离。

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,所述液体中轻介质为易燃易挥发高温下易反应的液体，为解决上述技术问题，所述间歇式排放方法步骤如下：

(1)打开阀门二2，储罐中重介质流出；

(2)安装在测量筒上的第三超声波探头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时，控制系统发出指令，进料阀KV1和与储罐1相通管路的阀门KV4打开；

(3)切料罐上第一超声波探头4-1，第二超声波探头4-2反馈的回波时间相同时，控制系统发出指令，进料阀KV1和与储罐1相通管路的阀门KV4关闭，切料阀KV3和进气阀KV2、进气阀KV5打开，进气管路与氮气源相通；

(4)第二超声波探头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和进气阀KV2关闭，待储气罐6中充满一定量气体时，进气阀KV5关闭，进料阀KV1和与储罐1相通管路的阀门KV4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，当第三超声波探头4-5的反馈数据与相同温度下基准数据不同时，控制系统发出指令，储罐1相通管路的阀门KV4关闭，进气阀KV2打开；

(6)进入到测量筒4中的轻介质被储气罐中一定量的气体推回至储罐1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关系数据，所述关系数据是在在本系统中，超声波在重介质中的传播速度与温度的关系数据。

作为本发明的另一种优选，进气管路与惰性气源相通。

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，所述液体中轻介质为易燃易挥发高温下易反应的液体，包括阀门二2，切料罐3,垂直间隔安装在切料罐3上的第一超声波探头4-1和第二超声波探头4-2,切料罐3下方的切料管上安装有阀门七7,整个系统由智能控制系统5控制。

在与储罐1连接的阀门二2后，连接有测量筒4，进料管与切料罐3的底部连接。在切料罐3上的管路一端通向储罐1,另一端为进气管路，与氮气相连，进气管上装有阀门八8，进气管路上安装有用来储存一定量气体的储气罐6。

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,切料罐3与储气罐6之间，切料罐3与储罐1之间，以及储气罐6与气源5之间的五个自动控制阀门，其中五个自动控制阀门包括进料阀KV1，进气阀KV2，切料阀KV3，阀门KV4，进气阀KV5。

储气罐内气体量产生的压强正好能将测量筒4以及从储罐1到测量筒4之间管路里的轻介质推回至储罐1中，切料罐(3)中的重介质推回至测量筒4排料口横切面处，测量筒4排料口与进料阀KV1之间的管路内的容积大于或者等于储罐1到测量筒4之间的管路的容积。

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。

通过阀门二2的进料管与测量筒4连接，测量筒4的顶部为水平状，或者沿进料一端由高到低延伸的倾斜状。

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。

作为本发明的另一种优选，进气管路还可以与惰性气源相连。

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。

图4是间歇式排放系统中，易燃易挥发高温下易反应的液体脱水试验十次脱出水的含油量结果折线图。

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，其中轻介质为易燃易挥发高温下易反应的液体。

当开始分离两种液体介质时，打开阀门二2，当位于测量筒4上的第三超声波探头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，进料管上进料阀KV1和与储罐1相通的管路上阀门KV4打开，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关系数据，所述关系数据是在本系统中，超声波在不同温度下重介质中的传播速度数据，以此作为基准用来比对。

安装在切料罐3上的第一超声波探头4-1，第二超声波探头4-2反馈的数据相同时，智能控制系统5发出指令关闭进料阀KV1和阀门KV4，停止进料，连接氮气或惰性气体的管路上的进气阀KV2、进气阀KV5和切料管上切料阀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传播速度范围，当第二超声波探头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，进气阀KV2和切料阀KV3关闭，停止切料，待储气罐中充满一定量气体后，关闭进气阀KV5，进料阀KV1和阀门KV4打开，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上的第三超声波探头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，系统指令阀门KV4关闭， 进气阀KV2打开，此时储气罐内的气体，将进入到测量筒4中的轻介质推回至储罐1中，一次分离排放完成。

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与阀门二2连接后通过进料管连接测量筒4，测量筒4上安装有第三超声波探头4-5以及温度探测器T1，测量筒4通过进料阀KV1与切料罐3相连，其中进料管连接在切料罐3的底部，以方便于后来由于压力作用将液体介质推回至测量筒4中，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S1，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，通过切料阀KV3和阀门七7，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阀门KV4与储罐1相通，以达到与储罐1的压力平衡，另外此管路的另一端通过进气阀KV2，储气罐6和进气阀KV5，阀门八8与氮气或者惰性气体相连，此连接管路位于切料罐顶部正中位置为佳。阀门七7和阀门八8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。在切料罐3的顶部还设有安全阀，在压力过大时用于泄压排气保证安全。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范围。

储气罐内充满一定量的氮气或者惰性气体，这些气体在切料罐中产生一个压力Pd，其中Pd大于储罐1中的压力Ps，并且储气罐6中的气体通过Pd的作用，足以把测量筒4以及从储罐到测量筒4之间管路里的轻介质借助压强的作用推回至储罐1中，切料罐3中的重介质推回至测量筒4排料口处。这时就需要设计将测量筒4排料口与进料阀KV1之间的管路内的容积大于或者等于储罐1到测量筒4之间的管路的容积。

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。

发明人将上述的切料方法和装置用在天然气轻质油脱水上，天然气轻质油中的主要成分为C5，在温度达到35度以上，在一定浓度下，容易发生聚合反应，形成高分子副产物，堵塞管路。同一批油品，进行脱水试验十次，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 (6)

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, 所述液体中轻介质为易燃易挥发高温下易反应的液体，其特征在于，步骤如下：

(1)打开阀门二（2），储罐中重介质流出；

(2)安装在测量筒上的第三超声波探头（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时，控制系统发出指令，进料阀KV1和与储罐（1）相通管路的阀门KV4打开；

(3)切料罐上第一超声波探头（4-1）、第二超声波探头（4-2）反馈的回波时间相同时，

控制系统发出指令，进料阀KV1和与储罐（1）相通管路的阀门KV4关闭，切料阀KV3和进气阀KV2、进气阀KV5打开，进气管路与氮气源相通；

(4)第二超声波探头（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和进气阀KV2关闭，待储气罐（6）中充满一定量气体时，进气阀KV5关闭，进料阀KV1和与储罐（1）相通管路的阀门KV4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，当第三超声波探头（4-5）的反馈数据与相同温度下基准数据不同时，控制系统发出指令，储罐（1）相通管路的阀门KV4关闭，进气阀KV2打开；

(6)进入到测量筒（4）中的轻介质被储气罐中一定量的气体推回至储罐（1）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关系数据，所述关系数据是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.根据权利要求1所述的间歇式排放方法，其特征在于：所述进气管路与惰性气源相通。

4.一种利用声速差分离不同比重液体介质间歇式排放装置，所述液体中轻介质为易燃易挥发高温下易反应的液体，包括阀门二（2），切料罐（3）,垂直间隔安装在切料罐（3）上的第一超声波探头（4-1）、第二超声波探头（4-2）,切料罐（3）下方的切料管上安装有阀门七（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）连接的阀门二（2）后，连接有测量筒（4）；

进料管与切料罐（3）的底部连接；

在切料罐（3）上的管路一端通向储罐（1）,另一端为进气管路，与氮气相连，进气管上装有阀门八（8）；

进气管路上安装一用来储存一定量气体的储气罐；

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,切料罐（3）与储气罐（6）之间，切料罐（3）与储罐（1）之间，以及储气罐（6）与气源之间的五个自动控制阀门，其中五个自动控制阀门包括进料阀KV1，进气阀KV2，切料阀KV3，阀门KV4，进气阀KV5；

储气罐内气体量产生的压强正好能将测量筒（4）以及从储罐（1）到测量筒（4）之间管路里的轻介质推回至储罐（1）中，切料罐(3)中的重介质推回至测量筒（4）排料口处；

测量筒（4）排料口与进料阀KV1之间的管路内的容积大于或者等于储罐（1）到测量筒（4）之间的管路的容积；

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；

通过阀门二(2)的进料管与测量筒（4）连接，测量筒（4）的顶部为水平状，或者为沿进料一端由高到低延伸的倾斜状。

5.根据权利要求4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。

6.根据权利要求4所述的间歇式排放装置，其特征在于：所述进气管路还可以与惰性气源相连。