CN108499159A - 一种分离装置以及油水分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种分离装置以及油水分离方法，涉及费托合成技术领域，包括罐体；罐体上设置有与其内腔连通的排油管和排水管；排油管位于罐体的上部，排水管位于罐体的下部；罐体的内腔中设置有电极组件；电极组件包括正极件和负极件，用于形成对费托合成产物进行油水分离的电场。在上述技术方案中，利用高压电场聚集的方式来分离费托合成产物中的油和水；其中，高压电场可以使费托合成产物中的极性乳化剂分子产生运动，从而削弱其乳化效果，进而实现破乳的作用，另外，高压电场还可以使水滴发生极化，经过极化后的小水滴会相互吸引而聚结为大水滴。这样的话，再利用水与油的密度差异从而实现水和油的分离。

Description

一种分离装置以及油水分离方法
技术领域
本发明涉及费托合成技术领域，尤其是涉及一种分离装置以及油水分离方法。
背景技术
石油是近中期内全球发展不可或缺的战略资源。随着中国经济地迅速发展，日益增长的石油需求和我国石油资源的相对匮乏导致我国每年需要从国外大量进口石油。近十年以来，中国原油的对外依存度一直维持在60％以上。作为一个能源消费大国，长期保持原油的对外高依存度，使我国的能源安全和经济发展面临着严峻的考验。
中国能源结构的特点是“富煤、贫油、少气”。在我国已探明的化石能源资源中，煤炭约占化石资源总量的97％。因此，发展煤液化技术是缓解我国石油短缺的路径之一。煤制液体燃料和化学品技术有间接液化和直接液化两种工艺。与直接液化技术的苛刻液化工艺条件相比，费托合成技术的工艺条件温和，更易实现工业化应用。费托合成的终端油品丰富，主要有汽油、柴油、煤油以及航空燃油、润滑油和石蜡等。然而，费托合成过程也会产生大量的水，水油质量比能达到约1:1。因此，简单有效快速地分离费托油水混合物对进一步提高费托合成的整体经济性至关重要。
目前，费托合成产生的油水混合物是采用自然沉降的方法来进行油水产物分离。油中的水是靠重力作用沉降下来，以达到油水分离。虽然自然沉降的方法成本较低，但是效率较低且分离效果不佳，极易造成油水产物分离不彻底的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离装置以及油水分离方法，以解决现有技术中存在的费托合成产生的油水混合物分离不彻底的技术问题。
本发明提供的一种分离装置，包括罐体；所述罐体上设置有与其内腔连通的排油管和排水管；所述排油管位于所述罐体的上部，所述排水管位于所述罐体的下部；
所述罐体的内腔中设置有电极组件；所述电极组件包括正极件和负极件，用于形成对费托合成产物进行油水分离的电场。
在上述技术方案中，利用罐体内腔中电机组件的正极件和负极件可以在其之间形成电场，然后将费托合成产物投放到罐体内，置于所述罐体的形成的电场中，利用高压电场聚集的方式来分离费托合成产物中的油和水；其中，高压电场可以使费托合成产物中的极性乳化剂分子产生运动，从而削弱其乳化效果，进而实现破乳的作用，另外，高压电场还可以使水滴发生极化，经过极化后的小水滴会相互吸引而聚结为大水滴。这样的话，再利用水与油的密度差异从而实现水和油的分离。
上述采用高压电场进行破乳的方法，可以提高破乳效果和破乳速度，进而缩短水与油分离时间，有利于实现大型化连续化操作；同时，由于在分离过程中不需要使用价格较高的破乳剂，也就降低了油的各种原料成本，提高费托合成的整体经济性。
进一步的，在本发明的实施例中，所述罐体的内腔中还设置有分布器；
所述分布器位于所述罐体的进料口处。
进一步的，在本发明的实施例中，所述罐体的内腔中还设置有收集器；
所述收集器位于所述排油管的管口处。
进一步的，在本发明的实施例中，所述分离装置还包括加热组件；
所述加热组件与所述罐体的进料口连接。
进一步的，在本发明的实施例中，所述分离装置还包括换热组件；
所述换热组件与所述罐体的进料口连接。
进一步的，在本发明的实施例中，所述正极件包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外；
和\或，所述负极件包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外。
进一步的，在本发明的实施例中，所述绝缘外层的厚度在1mm至5mm之间。
本发明还提供了一种油水分离方法，包括如下步骤：
将加热后的费托合成产物放置在电场中，利用电场的极化和聚结作用对费托合成产物进行油水分离。
进一步的，在本发明的实施例中，所述电场的强度在500V/cm至4000V/cm之间。
进一步的，在本发明的实施例中，所述加热温度在50℃至250℃之间。
在上述技术方案中，是利用高压的电场聚集的方式来分离费托合成产物中的油和水；其中，高压的电场可以使费托合成产物中的极性乳化剂分子产生运动，从而削弱其乳化效果，进而实现破乳的作用，另外，高压的电场还可以使水滴发生极化，经过极化后的小水滴会相互吸引而聚结为大水滴。这样的话，再利用水与油的密度差异从而实现水和油的分离。
上述采用高压的电场进行破乳的方法，可以提高破乳效果和破乳速度，进而缩短水与油分离时间，有利于实现大型化连续化操作；同时，由于在分离过程中不需要使用价格较高的破乳剂，也就降低了油的各种原料成本，提高费托合成的整体经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的分离装置的第一结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的分离装置的第二结构示意图；
图3为本发明一个实施例提供的分离装置的第三结构示意图；
图4为本发明一个实施例提供的分离装置的第四结构示意图。
附图标记：
1-罐体；2-加热组件；
11-排油管；12-排水管；
13-正极件；14-负极件；
15-分布器；16-收集器；
17-进料管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明一个实施例提供的分离装置的第一结构示意图；如图1所示，本实施例提供的一种分离装置，包括罐体1；所述罐体1上设置有与其内腔连通的排油管11和排水管12；所述排油管11位于所述罐体1的上部，所述排水管12位于所述罐体1的下部。
所述罐体1的内腔中设置有电极组件；所述电极组件包括正极件13和负极件14，用于形成对费托合成产物进行油水分离的电场。
所以，为了能够解决费托合成产生的油水混合物分离不彻底的技术问题，本申请采用了所述分离装置对费托合成产物中的油水进行分离，使用时，首先可以将费托合成产物进行加热，加热温度可以在50℃至250℃之间。
然后将加热后的费托合成产物通过罐体1的进料口，经过进料管17投入近所述罐体1内，利用罐体1内腔中电机组件的正极件13和负极件14可以对其通电并在罐体1内形成均匀、稳定的电场，由于此时所述费托合成产物置于所述罐体1内的形成的电场中，所以可以利用高压的电场聚集的方式来分离费托合成产物中的油和水。
在进行电场作用的时候，高压的电场可以使费托合成产物中的极性乳化剂分子产生运动，从而削弱其乳化效果，进而实现破乳的作用；另外，高压的电场还可以使水滴发生极化，经过极化后的小水滴会相互吸引而聚结为大水滴。
这样的话，经过电场作用的费托合成产物就会逐渐破乳、分层，形成水层和油层，将费托合成产物中的油和水进行分离；然后再经过静置，结合水与油的密度差异就能够彻底的将水和油进行分离。这种方式比直接通过重力作用进行分离来说，会将油和水分离的更加彻底。
另外，上述采用高压的电场进行破乳的方法，还可以提高破乳效果和破乳速度，进而缩短水与油分离时间，有利于实现大型化连续化操作；同时，由于在分离过程中不需要使用价格较高的破乳剂，也就降低了油的各种原料成本，提高费托合成的整体经济性。
其中，通过所述分离装置对费托合成产物中的油和水进行分离的实验数据，可参考下述在油水分离方法中进行的实施例1-6，以及对比实施例1-5中的数据(包括下述表1中的实验数据)。
图2为本发明一个实施例提供的分离装置的第二结构示意图；如图2所示，在本发明的实施例中，所述罐体1的内腔中还设置有分布器15；所述分布器15位于所述罐体1的进料口处。
为避免费托合成产物不均匀地进入罐体1内，所以在所述罐体1的进料口处设置了分布器15，这样当费托合成产物通过进料口进入罐体1内时，就可以首先通过所述分布器15进行分散，然后均匀、分散地进入罐体1内的电场中。
图3为本发明一个实施例提供的分离装置的第三结构示意图；如图3所示，在本发明的实施例中，所述罐体1的内腔中还设置有收集器16；所述收集器16位于所述排油管11的管口处。
相应地，由于所述罐体1的进料口设置了分布器15，可以使费托合成产物均匀地分布于罐体1内；待需要将分离后的油排出罐体1时，可以通过所述排油管11的管口处的收集器16将分散的高温油排出，以提高收集、回收脱水后的油的效率。
图4为本发明一个实施例提供的分离装置的第四结构示意图；如图4所示，在本发明的实施例中，所述分离装置还包括加热组件2；所述加热组件2与所述罐体1的进料口连接。
所以，利用所述加热组件2可以预先对费托合成产物进行加热，加热过后便可以直接通过进料口投放到所述罐体1内。其中，可以采用进料管17与罐体1连接，以调整合适的长度。
可以参考图4，在本发明的实施例中，所述分离装置还包括换热组件；所述换热组件与所述罐体1的进料口连接。其中，所述换热组件的连接位置关系可以参考图4中的加热组件2与罐体1的连接。
所以，利用所述换热组件可以预先对费托合成产物进行加热，加热过后便可以直接通过进料口投放到所述罐体1内。而采用换热组件，便可以对热能进行重复利用，提高了能量的利用率。同时，换热组件也可以采用进料管17与罐体1连接，以调整合适的长度。
进一步的，在本发明的实施例中，所述正极件13包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外；
和\或，所述负极件14包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外。
需要注意的是，当费托合成产物中的固体杂质以及酸性物质较高时，尤其是水溶性导电固体杂质以及能够电离的游离酸较多时，油的导电性是相对较高的，这样是容易导致正极件13和负极件14之间发生短路的问题的。
因此，为避免正极件13和负极件14之间发生短路的情况，可以使正极件13或负极件14采用金属材料和绝缘材料结合的方式制作而成。这样的话，油的电阻率较小，不容易施加高压电场，采用绝缘材料的电极有助于高压电场的施加。
对于金属内层，可以采用铜、铁、钢等材料，对于绝缘外层可以采用耐热玻璃、石英、塑料、聚四氟乙烯等材料。
进一步的，在本发明的实施例中，所述绝缘外层的厚度在1mm至5mm之间。基于耐电压的考虑，绝缘层的厚度在1mm至5mm之间，可以避免由于绝缘外层过低而被电场击穿的问题。
本发明还提供了一种油水分离方法，包括如下步骤：
将加热后的费托合成产物放置在电场中，利用电场的极化和聚结作用对费托合成产物进行油水分离。
在上述分离方法中，首先可以将费托合成产物进行加热，加热温度可以在50℃至250℃之间；然后将加热后的费托合成产物置于电场中，电场的强度可以在500V/cm至4000V/cm之间，以利用高压的电场聚集的方式来分离费托合成产物中的油和水。
在进行电场作用的时候，高压的电场可以使费托合成产物中的极性乳化剂分子产生运动，从而削弱其乳化效果，进而实现破乳的作用；另外，高压的电场还可以使水滴发生极化，经过极化后的小水滴会相互吸引而聚结为大水滴。
这样的话，经过电场作用的费托合成产物中的油和水就会实现分离，然后再经过静置，结合水与油的密度差异就能够彻底的将水和油进行分离。这种方式比直接通过重力作用进行分离来说，会将油和水分离的更加彻底。
另外，上述采用高压的电场进行破乳的方法，还可以提高破乳效果和破乳速度，进而缩短水与油分离时间，有利于实现大型化连续化操作；同时，由于在分离过程中不需要使用价格较高的破乳剂，也就降低了油的各种原料成本，提高费托合成的整体经济性。
以下通过多个实施例对所述分离方法进行进一步的说明：
实施例1
首先，将10kg费托合成产物加热至100℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为1500V/cm的电场中静置15分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例2
首先，将10kg费托合成产物加热至100℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为3000V/cm的电场中静置15分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例3
首先，将10kg费托合成产物加热至150℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为3000V/cm的电场中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例4
首先，将10kg费托合成产物加热至200℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为4000V/cm的电场中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例5
首先，将10kg费托合成产物加热至250℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为4000V/cm的电场中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例6
首先，将10kg费托合成产物加热至250℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由加压电极产生的电场强度为4000V/cm的电场中静置45分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
对比实施例1
首先，将10kg费托合成产物加热至100℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由自然沉降罐中静置15分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
对比实施例2
首先，将10kg费托合成产物加热至150℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由自然沉降罐中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
对比实施例3
首先，将10kg费托合成产物加热至200℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由自然沉降罐中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
对比实施例4
首先，将10kg费托合成产物加热至250℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由自然沉降罐中静置30分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
对比实施例5
首先，将10kg费托合成产物加热至250℃。
其次，将加热后的费托合成产物输送到由自然沉降罐中静置45分钟，待油水分层后将上层的油层除去，从而实现费托合成油水产物的分离。
实施例1至实施例6以及对比实施例1至对比实施例5中的费托合成油水分离的效果如下述表1所示。从表1可以看出，将上述所述的实施例1-6与上述所述的对比实施例1-5的费托合成油水分离效果进行对比后可知，采用高压电场的方法分离费托合成产物，在最优条件下，分离后的费托油中水含量能够降低至0.23％。
表1高压电场法和自然沉降法分离后费托油中的水分含量
表1中水分含量的测定采用GB/T260-77(88)方法
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种分离装置，其特征在于，包括罐体；所述罐体上设置有与其内腔连通的排油管和排水管；所述排油管位于所述罐体的上部，所述排水管位于所述罐体的下部；
所述罐体的内腔中设置有电极组件；所述电极组件包括正极件和负极件，用于形成对费托合成产物进行油水分离的电场。
2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述罐体的内腔中还设置有分布器；
所述分布器位于所述罐体的进料口处。
3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述罐体的内腔中还设置有收集器；
所述收集器位于所述排油管的管口处。
4.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，还包括加热组件；
所述加热组件与所述罐体的进料口连接。
5.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，还包括换热组件；
所述换热组件与所述罐体的进料口连接。
6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述正极件包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外；
和\或，所述负极件包括金属内层和绝缘外层，所述绝缘外层包覆在所述金属内层之外。
7.根据权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述绝缘外层的厚度在1mm至5mm之间。
8.一种油水分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
将加热后的费托合成产物放置在电场中，利用电场的极化和聚结作用对费托合成产物进行油水分离。
9.根据权利要求8所述的油水分离方法，其特征在于，所述电场的强度在500V/cm至4000V/cm之间。
10.根据权利要求8所述的油水分离方法，其特征在于，所述加热温度在50℃至250℃之间。
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