CN1055252C - 油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业油净化装置。解决提高处理效果问题。包括由前级粗滤器、进油泵、粗滤油器，立式真空分离罐、排油泵、粗滤器组成的油路系统；由立式真空分离罐、增压泵、低温凝结器、前级旋片真空泵组成的真空管路系统；由低温凝结器、自动排水器，致冷压缩机、冷凝器、贮液器、过滤干燥器组成的水汽凝结排放系统，以及相应的连接管道、控制阀、控制系统。用于工业油液的净化。

Description

油水分离装置

本发明涉及工业用油净化处理技术，尤指一种真空净油的抽水分离装置。

现有真空净油机，对油水分离，大都是使油水混和液充份分散，并适当延长分散时间，以便在这段时间内让水份充份蒸发。或者采用加热的办法，但加热使之分离的效果相对较小所需功率较大，能耗较高。对于水汽凝结，一般采用空冷、水冷或风冷，也有用吸附剂吸收水份的。重庆渝州大学，中国实用新型92208447.5真空滤油机，其工作真空度为40torr以上，加热器加热至55°-65℃，水汽凝结采用空冷；透平油专用滤油机工作真空度为197-47torr，加热温度50-70℃，凝结器采用水冷或采用半导体致冷(参见ZL92238237.9)90101897.X专利提供的油水分离方法和净油装置为低真空下引入大量经净化处理的气体，在真空分离罐中产生大量密集的分散的微细气泡，气泡与罐内油水混和液充份接解，极大地增加气液二相界面面积，从而获得较快的油水分离，90215577.6专利的真空脱水也是采用相似的“空气喷射射流法”进行真空脱水。93239456.5专利的分离罐内装有硅胶组成的吸附元件。以上这些真空净油机，存在如下缺点：

1、采用一级旋片真空泵抽真空，在较低真空(20torr以上)下进行油液脱水，使得水汽蒸发蒸发效率低，油水分离速度慢，分离精度不能更进一步提高。

2、采用“空气(喷射)射流法”进行真空脱水，水份的蒸发空间(气泡)真空度较低，而且因空气的大量引入，还造成罐内真空度降低，真空泵抽出的气体中也主要是这些加入的空气，水蒸汽只占一小部分，因此实际脱水效率较低，为了提供净化处理的气体，还需配套一套复杂的气源处理设备。

3、采用半导体致冷，实际致冷功率较小，致冷效果较差，到目前为止在此领域并不太实用，用吸附剂吸收水份，只能针对少量水份情况，水份稍多则极易饱和不能继续发挥效果。采用空冷、水冷或强迫水汽凝结时，所用的冷却介质致冷系数低，冷凝效率很低，要得到较好的冷却效果，需耗用大量的冷却介质，驱使冷却介质的能量消耗也相当大，而实际上现有设备凝结器采用的换热面积往往不够，且换热效果受外界环境温度影响较大，因此冷却量往往不够，使大量水蒸汽得不到冷却凝结而进入旋片真空泵，污染泵油使其乳化变质，造成泵密封能力降低，并腐蚀旋转动片，直接影响泵的使用性能和寿命，另采用这些方法冷却凝结，其冷却介质温度一般较高(夏天为20-30℃)，在此温度下而对应的饱和水蒸汽分压也较高(如20℃时为17.5torr)总有相当量的水蒸汽不可能凝结，使用时间一长，难免又影响真空泵密封油的质量，从而影响泵的工作和寿命，此点也说明这些冷却凝结方法不适应于真空度稍高的情况。当油中含水量较大时，甚至出现真空泵排气口喷油现象，为了消除而不得经常放气入真空系统，或关小真空泵进气阀，旋松气压阀，以进一步降低真空度，这不仅不能充份发挥真空泵的作用，而且浪费能量并影响真空泵工作，也更加降低了油水分离速度，这说明这些冷却凝结方式不适应于高含水油液的净化处理。

4、由于这种较高的压力(低真空)以及这种较差的凝结方式，因此不能保证真空泵入口压力在一较低的数值(对旋片真空泵一般约为10torr)之下，长期工作于此数值压力以上，不仅使真空泵工作不可靠，而且更易造成泵温升较高，容易损坏。

5、因为采用低真空，为了能使油水分离并获得一定的过热度，需尽量加大水的饱和蒸汽压，从而不得不将油的温度尽量提高，例如真空度50torr时，油温至少应在39℃以上，并尽量提高。实际操作时一般加热至60-80℃。由于加热温度较高，所需的加热功率也相当大。特别是待处理油系统大时，一般为几十至上百千瓦，而且反复加热，容易引起油质老化。

本发明的目的就是为了解决这些存在的问题。通过前面的分析，并经试验，提出了一种新的技术方案，并由此设计出了参数选择，结构布置较为合理，耗能小，能处理各种含量特别是含大量水份的情况，而且油水分离效率和精度高，安全可靠，自动化程度高，操作简单的油水分离装置。

本发明的目的是通过这样的方法及结构实现的；油水分离装置，它包括：由前级粗滤器、进油泵、粗滤抽器，立式真空分离罐、排油泵、精滤器组成的油路系统；由立式真空分离罐、增压泵、低温凝结器、前级旋片真空泵组成的真空管路系统；由低温凝结器、自动排水器、致冷压缩机、冷凝器、贮液器、过滤干燥器组成的水汽凝结排放系统；以及相应的连接管道、控制阀、控制系统，其特征是：采用了双级真空泵抽高真空，真空度值最好为10^-3-3torr；双级真空泵中的增压泵直接设置于立式真空分离罐之后，低温凝结器之前；双级真空泵中的旋片真空泵设置于低温凝结器之后，水汽的凝结采用压缩机致冷凝结，即低温凝结器的冷凝介质由致冷压缩机、贮液器、过滤干燥器组成的致冷压缩机组提供，参见图1、2，低温凝结器结构可采用单冷单质式或双冷双体并联式，也可以是双冷双体串联式，即低温凝结器由一个或二个并联或者串联的单体凝结器组成，每一单体凝结器内都设有一致冷蒸发管，由致冷压缩机组进行冷凝，每个单体凝结器底部都经一放水控制阀与自动排水器连接。参见图3-5。

上述设计，可望得到如下技术效果：

1、采用了具有新颖结构的立式真空分离罐，在罐内，油水混和液取得了最大的蒸发可能性条件。

2、采用由增压泵和旋片泵组成的多级真空泵系统抽高真空，使水蒸汽以最快的蒸发速率蒸发分离，并以最快的速度抽出，而且除气效率和精度也相当高。

3、采用致冷压缩机进行凝结器冷凝，由于致冷温度可设较低(2、3℃以下)，此时对应的饱和蒸汽分压较低(＜6torr，-20℃时约为0.8torr)，因而保证了从真空分离罐抽出来的水蒸汽比较彻底的凝结，不受外界环境的影响，完全消除了不凝水蒸汽对真空泵的影响而且由于较低的冷凝温度，并可合适地调节装置；对空冷、水冷、风冷等方法水蒸汽无法凝结的较高真空状况，采用压缩致冷方法，水蒸汽照样可得到充份的凝结。

4、采用前增压泵后旋片泵中间低温凝结器的结构布置方法，不仅可使真空分离罐产生所需要的高真空度，使增压泵和旋片泵都工作在高效区内，而且有利于水蒸汽的凝结，使低温凝结器温度勿需过低，降低了致冷压缩机组的功率，采用这种结构布置，可缩小管道体积，采用较小的真空阀，大大降低生产成本。

5、由于低温凝结器相当于一台水蒸汽捕集泵而作为增压泵的前级泵，故降低了旋片泵的选用功率，致冷压缩机所用的致冷介质致冷系数冷凝效率高，相对于空冷、水冷或风冷冷凝，这无疑是一种相当节能的冷凝方法。采用抽高真空方式，油液勿需加热或只进行低温加热即可，所节约的大功率加热电能(几十至上百千瓦)大大超过了所增加的致冷压缩功率(二、三千瓦以下)，以上说明，本发明也为一节能装置，节能效果相当明显。

6、低温凝结器采用单冷单体结构(参见图三)。结构、控制都简单方便。采用双冷双体并联结构(参见图4)，致冷蒸发面积大，两单容器同时工作互不影响，也可单独轮流替换工作，检修方便。采用双冷双体串联式结构，(参见图1、5)可设置两级冷凝，(致冷蒸发)，前一级单体容器(I号凝结器)的冷凝温度可取稍高值(如1-3℃)使水蒸汽在凝结器内绝对压力较高时能迅速凝结成水而及时排出，后一级单体容器(II号凝结器)的冷凝温度可取较低值(如3～30℃)，可进一步冷却未凝的水蒸汽。当水蒸汽凝结成冰霜时，可通过控制系统单独进行热气除霜而不影响前一级单体容器的冷凝。

7、低温凝结器的每一单体容器底部通过一控制阀与自动排水器连接，可定时将凝结器内的凝结水排至自动排水器，并由自动排水器自动排出，通过控制系统的控制，排放水时均不影响真空系统的继续运行。

下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步的说明。

图1、本发明油水分离系统示意图；

图2、本发明低温凝结器致冷系统示意；

图3、本发明单冷单体式低温凝结器结构示意图；

图4、本发明双冷双体并联式低温凝结器结构示意图；

图5、本发明双冷双体串联式低温凝结器结构示意图；

图1是本发明实施例之一的系统原理示意图，该油水分离装置包括：由手动阀1，前级过滤器2、进油泵3，粗滤油器4、立式真空分离罐7、排抽泵8、精滤抽器9及控制电磁阀5、10、11、手动阀6、12组成的油路系统；由立式真空分离罐7、增压泵13、由I、II号凝结器14、18串联成的低温凝结器，前级旋片真空泵22，及相应的连接控制电磁阀15，17、19、21组成的真空管路系统；由低温凝结器、自动排水器24、致冷压缩机30、冷凝器33、贮液器34、过滤干噪器35，膨胀阀36、38、压力调节阀39及相应的控制电磁阀23、25、31、32、37、40、41组成的水汽凝结排放系统，以及相应的管道控制系统。

本实施例工作时，含有水份的油液经前级过滤器2滤除粗颗粒杂质后经进油泵3进入粗滤油器4再次过滤杂质，再进入立式真空分离罐7，在罐内进行油水分离后的油经排油泵8抽出，由精滤器9进行精滤后排出，在真空分离罐中，罐内新颖合理的结构，使油水混和液取得了最大的蒸发可能性条件，并在增压泵13、旋片真空泵22的抽高真空下，油中的水份以最快的速度分离蒸发成水蒸汽而抽至低温凝结器。例如在10^-2torr的真空下比50torr真空下的水份蒸发扩散速度，提高了5000倍，同时防止大量泡沫的产生以及可能的油雾抽出，在高真空下，油中的气体也以极快的速度分离出来与水蒸汽一起抽至凝结器，并最后通过旋片真空泵22，排入大气。水蒸汽在通过增压泵13后压力被提高一级，在1号凝结器14内很容易地被凝结成水，部份未凝水汽或在压力较低真空度较高时1号凝结器无法凝结的水蒸汽经过II号凝结器18更低温的作用下，继续凝结成水，或者成为冰霜。凝结的冰霜将引起凝结器传热系数的降低，并影响致冷压缩机的工作，需定期除霜并排除。

除霜利用水汽凝结系统本身进行热气除霜，将致冷压缩机30的高压高温排气引入11号凝结器18的致冷蒸发管20内，融化凝结器内蒸发管外表面附着的冰霜，这种方法节能而除霜效果好。

正常工作时，致冷压缩机的高温高压排气通过电磁阀32(电磁阀31、42关闭)进入冷凝器33冷凝降温后变成高压液体，经过滤干噪器35的过滤干燥，分别经膨胀阀36、膨胀阀38降压进入I、II号凝结器14、18内的致冷蒸管15、20，吸收凝结器内的热量使水蒸汽凝结，从蒸发管出来的低温低压气体汇合后进入致冷压缩机吸气口内重复循环致冷工作，由于I号凝结器14致冷蒸发管15的蒸发温度比II号凝结器18的蒸发温度高，蒸发管15的出口压力比蒸发管20的出口压力高，故在蒸发管15的出口侧设置了蒸发压力调节阀39；热气除霜工作时，I号凝结器14仍正常工作，II号凝结器18开始除霜，此时，电磁阀16、21、23关闭，电磁阀17、19、25打开，真空管路内水蒸汽通过1号凝结器14冷却，余下的空气经旁由旋片式真空泵22抽走，11号凝结器18经电磁阀19充入大气，自动排水阀也由其上的充气阀自动接通大气，除霜开始后，融化的冰霜流入自动排水器24中，另一方面，电磁阀32、37、40关闭，电磁阀31、41打开，致冷压缩机30的高温高压汽体通过电磁阀31直接进入II号凝结器18的蒸发管20，放热使蒸发管处的冰霜融化，从而经冰霜的冷凝而成低压液体，再经电磁阀41、贮液器34、过滤干噪器35、膨胀阀36降压继续进入I号凝结器14内的致冷蒸发管15，经压力调节阀34调节压力后成低压气体再次进入致冷压缩机30内。

降霜工作结束时，电磁阀31、41、17、19、25关闭，电磁阀32、37、40、16、21打开，真空管路及水汽凝结，排放系统重新进入正常工作程序。

自动排水器24在其内的水份达到一定量时关闭电磁阀23、25，并打开排水器上的充气阀与排水阀，自动排水。

另外，在油用系统中，关闭电磁阀10而打开其它电磁阀系统进行连续流量处理，也可在进入真空分离罐一定油量时关闭电磁阀5、11打开电磁阀10以进行循环流量处理。

本发明中，正常工作时除了连接外部进出口油管并打开手动阀1、12外，其它都采用全自动控制，控制系统控制可靠、方便、安全。

采用本发明进行油液净化，适用于各种高低含水量的油液，特别是高含水的气轮机油，净化效率高，净化指标都达到一个新的高度，节能效益明显，操作简单方便。

Claims (7)

1、油水分离装置，它包括：由前级过滤器(2)，进抽泵(3)、粗滤油器(4)，立式真空分离罐(7)、排油泵(8)及精滤油器(9)组成的油路系统；由立式真空分离罐(7)、增压泵(13)、前级旋片真空泵(22)及低温凝结器组成的真空管路系统；由自动排水器(24)、致冷压缩机(30)、冷凝器(33)、贮液器(34)、过滤干燥器(35)及低温凝结器组成的水汽凝结排放系统；以及相应的管道、控制阀、控制系统，其特征在于：采用双级真空泵抽高真空，其真空度值为10^-3—3torr，双级真空泵中的增压泵(13)直接设于立式真空分离罐(7)之后、低温凝结器之前；双级真空泵中的前级旋片真空泵(22)设于低温凝结器之后；由致冷压缩机(30)、冷凝器(33)、贮液器(34)及过滤干燥器(35)组成致冷压缩机组件并为低温凝结器结构提供冷凝介质。

2、如权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于：该低温凝结器结构为由一个单体凝结器和一个自动排水器组成的单冷单体式。

3、如权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于：该低温凝结器结构为由二个单体凝结器并联和一个自动排水器组成的双冷双体并联式。

4、如权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于：该低温凝结器结构为由二个单体凝结器串联和一个自动排水器组成的双冷双体串联式。

5、如权利要求4所述的油水分离装置，其特征在于：该低温凝结器结构中的单体凝结器容器内部设有致冷蒸发管，容器底部设有放水用控制电磁阀并通过它与自动排水器相连。

6、如权利要求4所述的油水分离装置，其特征在于：该双冷双体串联式低温凝结器中的一个单体凝结器即I号凝结器(14)，并通过管道连结于增压泵(13)后，另一个单体凝结器即II号凝结器(18)，其前后各设有控制电磁阀(16)、(21)，另还并联有控制电磁阀(17)，其顶端设有空气阀(19)，经控制电磁阀(16)与1号凝结器(14)相连，经控制电磁阀(21)与真空泵(22)相连。

7、如权利要求1或4所述的油水分离装置，其特征在于：该水汽凝结排水系统中，其致冷压缩机(30)的排汽口侧一路通过控制电磁阀(32)、冷凝器(33)、贮液器(34)及过滤干燥器(35)后，再分流成二路；其中一路通过膨胀阀(36)与I号凝结器(14)内的致冷蒸发管(15)一端(15a)相连通；另一路通过控制电磁阀(37)、膨胀阀(38)与II号凝结器(18)的致冷蒸发管(20)一端(20a)连通；致冷压缩机(30)排汽口侧另一路通过控制电磁阀(31)直接与II号凝结器(18)内致冷蒸发管(20)一端(20a)连接；致冷压缩机(30)排汽口侧另一路通过控制电磁阀(31)直接与II号凝结器(18)内致冷蒸发管(20)一端(20a)连接；致冷压缩机(30)吸汽口一侧通过蒸发压力调节阀(39)，与I号凝结器(14)内致冷蒸发管(15)另一端(15b)连接，另一路通过控制电磁阀(40)与致冷蒸发管(20)另一端(20b)连接；冷凝器(33)出口管路通过控制电磁阀(41)也与致冷发蒸发管一端(20b)连接。

Images