CN105417628B - 一种用于油水分离的规整填料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于油水分离的规整填料制备方法，适用于石油化工、水污染处理、液压系统污染控制等领域中利用规整填料分离油‑水两相的分离器或填料塔等设备。一种用于油水分离的规整填料包括保持架、颗粒Ⅰ、隔板、颗粒Ⅱ、轴、盖板和紧固件。该种规整填料通过在颗粒Ⅰ和颗粒Ⅱ表面进行改性，使颗粒Ⅰ具有超亲油超疏水的性能，而颗粒Ⅱ具有超亲水超疏油的性能，进而利用油水两相的密度差实现油水两相的分离。本发明实现简单、加工方便、适用范围广、油水分离效率高。

Description

一种用于油水分离的规整填料制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于油水分离的规整填料制备方法，适用于石油化工、水污染处理、液压系统污染控制等领域中利用规整填料分离油-水两相的分离器或填料塔等设备。
背景技术
油水分离是根据水和油两相的密度或者化学性质的差异，利用重力沉降或化学反应实现两相分离的技术手段。石油提纯、油田水处理、污水处理、液压油净化等过程均涉及到油水两相的分离。填料是石油化工领域、废水处理领域等多相分离过程中广泛采用的接触传质核心构件，目前广泛应用于填料塔、旋转填料床及分离器等进行传质和不同相之间的物质分离和提纯。填料结构主要分为散堆填料和规整填料两大类。散堆填料填装方便，堵塞后可以拆卸清洗，多次使用。但是散堆填料由于形状不规则，导致填料阻力增大，造成油水分离效果差，同时在分离过程中如果有沉淀物生成，还会使填料发生堵塞。规整填料中格栅填料和板波纹填料是较为常见的两种类型，这两种填料虽然能使流体更为均匀的流过其表面，但是由于导流槽相互倾轧和交叉且朝向不一致，容易产生壁流和沟流，液体易在波谷出现聚集，而不是均匀的覆盖在波纹板的表面。这导致油水分离过程中不能形成有效的液膜和液滴，从而影响油水分离效果。综上所述，目前散堆填料和规整填料所面临的共同难题是如何提高其自均布能力，改善壁流效应等分布不均现象。这在实际使用过程中必须依赖液体分布器来改善以上不足之处，以保障填料的分离效果，但是安装液体分布器势必导致设备费用和人工成本大幅提高。因此迫切需要开发一种新型填料来克服上述不同结构填料在油水分离中的不足。
发明内容
本发明提供了一种用于油水分离的规整填料制备方法，用以改善目前填料存在的不足之处，该种油水分离用规整填料结构简单、成膜性好、油水分离效率高、具有良好的动平衡性和几何对称性、成本低、能够实现液体在规整填料层内的均匀分布，既可以用于静态设备，也可用于动设备。
一种用于油水分离的规整填料，包括保持架1、颗粒Ⅰ2、隔板3、颗粒Ⅱ4、轴5、盖板6、紧固件7；保持架1与轴5固联；颗粒Ⅰ有序排布于保持架1的上部区域，颗粒Ⅱ4有序排布于保持架1的下部区域，且颗粒Ⅰ2所在区域与颗粒Ⅱ4所在区域被隔板3分隔为两个区域；盖板6位于颗粒Ⅰ2所构成区域的上表面；隔板3和盖板6中心开有通孔，轴5由通孔处穿出；紧固件7位于盖板6的上表面中心并将盖板6锁紧。
所述保持架1的下表面和隔板3开有孔道，用于引入油水混合物。
所述颗粒Ⅰ2的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，颗粒Ⅱ4的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，同时颗粒Ⅰ2和颗粒Ⅱ4的基材可变。
所述颗粒Ⅰ2和颗粒Ⅱ4的形状和粒径均可变，用于获得不同的孔隙率。
所述颗粒Ⅰ2所在区域的厚度和颗粒Ⅱ4所在区域的厚度能依据油水两相的体积比调节大小。
所述的一种用于油水分离的规整填料有两种结构类型，一种为颗粒Ⅰ2和颗粒Ⅱ4在保持架1内上下分布，由隔板3分隔为上下两层，油水混合物由所述的一种用于油水分离的规整填料的下表面进入分离区域；另一种为颗粒Ⅰ2和颗粒Ⅱ4在保持架1内沿径向内外分布，由隔板3分隔为内外两圈，油水混合物由轴5处沿径向进入分离区域。
所述的一种用于油水分离的规整填料为内外圈结构时，轴5为空心结构并在周身设置有液体通流孔或流道，保持架1的下表面为封闭结构。
附图说明
图1为本发明一种用于油水分离的规整填料；
图2为本发明一种用于油水分离的规整填料的另一种结构。
图中：1、保持架，2、颗粒Ⅰ，3、隔板，4、颗粒Ⅱ，5、轴，6、盖板，7、紧固件。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明包括：保持架1、颗粒Ⅰ2、隔板3、颗粒Ⅱ4、轴5、盖板6、紧固件7；保持架1与轴5固联；颗粒Ⅰ2有序排布于保持架1的上部区域，颗粒Ⅱ4有序排布于保持架1的下部区域，且颗粒Ⅰ2所在区域与颗粒Ⅱ4所在区域被隔板3分隔为两个区域；盖板6位于颗粒Ⅰ2构成区域的上表面；隔板3和盖板6中心开有通孔，轴5由通孔处穿出；紧固件7位于盖板6的上表面中心并将盖板6锁紧。
油水混合物沿图1中的箭头方向，即所述的一种用于油水分离的规整填料下表面进入颗粒Ⅱ4所在区域，在颗粒Ⅱ4形成的孔隙的作用下，油水混合物雾化并被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅱ4的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，加大了水相与颗粒Ⅱ4的碰撞概率，使得油水混合物中的水相能够很容易在颗粒Ⅱ4的表面铺展和附着，最终聚结成水滴，在重力的作用下聚集在规整填料的下部，而混合物中的油相由于受到排斥继续向上运动至颗粒Ⅰ2所在区域。油相或包含有极少量水分的油相，在颗粒Ⅰ2形成的孔隙的作用下被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅰ2的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，加大了油相与颗粒Ⅰ2的碰撞概率，使得油相能够很容易在颗粒Ⅰ2的表面铺展和附着，最终凝并成油滴并从填料表面脱落，由于油相密度小，聚集在规整填料上部；而液体中含有的水受到排斥，游离在填料孔隙处，由于水的密度较大，游离的水则通过隔板3运动到下层颗粒Ⅱ4所在区域，经过进一步凝并，聚集在规整填料的下部。最终，在所述的一种用于油水分离的规整填料的上部可以获得纯净的油，下部可以获得纯净的水。
实施例2
油水混合物沿图2中的箭头方向，即所述的一种用于油水分离的规整填料轴5处进入颗粒Ⅰ2所在区域，在颗粒Ⅰ2形成的孔隙的作用下，油水混合物雾化并被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅰ2的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，加大了油相与颗粒Ⅰ2的碰撞概率，使得油水混合物中的油相能够很容易在颗粒Ⅰ2的表面铺展和附着，最终聚结成油滴并脱离颗粒Ⅰ2表面。而混合物中的水相由于受到排斥继续向外圈运动至颗粒Ⅱ4所在区域，水相或来不及经由内圈分离的油水混合物，在颗粒Ⅱ4形成的孔隙的作用下被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅱ4的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，加大了水相与颗粒Ⅱ4的碰撞概率，使得水相能够很容易在颗粒Ⅱ4的表面铺展和附着，最终凝并成油滴并从颗粒Ⅱ4表面脱落。若在旋转场作用下，由于油的密度小于水的密度，油相受到的离心力小于水相，使分离的油滴聚集在规整填料的中心区域，而分离得到的水滴则聚集在规整填料的外圈靠近保持架1处。最终，在所述的一种用于油水分离的规整填料的内圈可以获得纯净的油，在外圈可以获得纯净的水。

Claims (5)

1.一种用于油水分离的规整填料，其特征在于，包括保持架(1)、颗粒Ⅰ(2)、隔板(3)、颗粒Ⅱ(4)、轴(5)、盖板(6)、紧固件(7)；保持架(1)与轴(5)固联；颗粒Ⅰ(2)有序排布于保持架(1)的上部区域，颗粒Ⅰ(2)之间形成孔隙，颗粒Ⅱ(4)有序排布于保持架(1)的下部区域，颗粒Ⅱ(4)之间形成孔隙，且颗粒Ⅰ(2)所在区域与颗粒Ⅱ(4)所在区域被隔板(3)分隔为两个区域；盖板(6)位于颗粒Ⅰ(2)构成区域的上表面；隔板(3)和盖板(6)中心开有通孔，轴(5)由通孔处穿出；紧固件(7)位于盖板(6)的上表面中心并将盖板(6)锁紧；
保持架(1)的下表面和隔板(3)开有孔道，用于引入油水混合物，使得油水混合物从保持架(1)的下表面和隔板(3)的整个区域通过；
颗粒Ⅰ(2)的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，颗粒Ⅱ(4)的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，同时颗粒Ⅰ(2)和颗粒Ⅱ(4)的基材可变；
颗粒Ⅰ(2)和颗粒Ⅱ(4)的形状和粒径均可变，用于获得不同的孔隙率。
2.如权利要求1所述的一种用于油水分离的规整填料，其特征在于：颗粒Ⅰ(2)所在区域的厚度和颗粒Ⅱ(4)所在区域的厚度能依据油水两相的体积比调节大小。
3.一种用于油水分离的规整填料，其特征在于：包括保持架(1)、颗粒Ⅰ(2)、隔板(3)、颗粒Ⅱ(4)、轴(5)、盖板(6)、紧固件(7)；保持架(1)与轴(5)固联；颗粒Ⅰ(2)和颗粒Ⅱ(4)在保持架(1)内沿径向内外分布，由隔板(3)分隔为内外两圈，颗粒Ⅰ(2)位于沿径向的内部，颗粒Ⅰ(2)之间形成孔隙，颗粒Ⅱ(4)位于沿径向的外部，颗粒Ⅱ(4)之间形成孔隙，盖板(6)位于颗粒Ⅰ(2)和颗粒Ⅱ(4)构成区域的上表面，盖板(6)中心开有通孔，轴(5)由通孔处穿出；紧固件(7)位于盖板(6)的上表面中心并将盖板(6)锁紧，油水混合物由轴(5)处沿径向进入分离区域，经过旋转场的作用获得油水分离，轴(5)为空心结构并在周身设置有液体通流孔或流道，使得油水混合物从轴(5)的整个区域通过，保持架(1)的下表面为封闭结构。
4.利用权利要求1所述规整填料进行的一种用于油水分离的规整填料的油水分离方法，其特征在于：油水混合物由一种用于油水分离的规整填料的下表面进入颗粒Ⅱ(4)所在区域，在颗粒Ⅱ(4)形成的孔隙的作用下，油水混合物雾化并被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅱ(4)的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，加大了水相与颗粒Ⅱ(4)的碰撞概率，使得油水混合物中的水相能够很容易在颗粒Ⅱ(4)的表面铺展和附着，最终聚结成水滴，在重力的作用下聚集在规整填料的下部，而混合物中的油相由于受到排斥继续向上运动至颗粒Ⅰ(2)所在区域；油相或包含有极少量水分的油相，在颗粒Ⅰ(2)形成的孔隙的作用下被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅰ(2)的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，加大了油相与颗粒Ⅰ(2)的碰撞概率，使得油相能够很容易在颗粒Ⅰ(2)的表面铺展和附着，最终凝并成油滴并从填料表面脱落，由于油相密度小，聚集在规整填料上部；而液体中含有的水受到排斥，游离在填料孔隙处，由于水的密度较大，游离的水则通过隔板(3)运动到下层颗粒Ⅱ(4)所在区域，经过进一步凝并，聚集在规整填料的下部；最终，在规整填料的上部获得纯净的油，下部获得纯净的水。
5.利用权利要求3所述规整填料进行的一种用于油水分离的规整填料的油水分离方法，其特征在于：油水混合物由一种用于油水分离的规整填料的轴(5)处进入颗粒Ⅰ(2)所在区域，在颗粒Ⅰ(2)形成的孔隙的作用下，油水混合物雾化并被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅰ(2)的材质为经过表面改性的具有超亲油超疏水的性能的材料，加大了油相与颗粒Ⅰ(2)的碰撞概率，使得油水混合物中的油相能够很容易在颗粒Ⅰ(2)的表面铺展和附着，最终聚结成油滴并脱离颗粒Ⅰ(2)表面；而混合物中的水相由于受到排斥继续向外圈运动至颗粒Ⅱ(4)所在区域，水相或来不及经由内圈分离的油水混合物，在颗粒Ⅱ(4)形成的孔隙的作用下被分割为极细的液丝和液滴，由于颗粒Ⅱ(4)的材质为经过表面改性的具有超亲水超疏油的性能的材料，加大了水相与颗粒Ⅱ(4)的碰撞概率，使得水相能够很容易在颗粒Ⅱ(4)的表面铺展和附着，最终凝并成油滴并从颗粒Ⅱ(4)表面脱落；若在旋转场作用下，由于油的密度小于水的密度，油相受到的离心力小于水相，使分离的油滴聚集在规整填料的中心区域，而分离得到的水滴则聚集在规整填料的外圈靠近保持架(1)处；最终，在所述的一种用于油水分离的规整填料的内圈获得纯净的油，在外圈获得纯净的水。
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