CN110385083A - 一种科研开发用含油污水的实验室配置装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种科研开发用含油污水实验室配置装置，包括：剪切乳化配置支路、第一、第二静态混合配置支路三者并联连接，并联连接处前端为进口，并联连接处后端为出口；原水供给通路的出水口与原油供给通路的出油口与混合供给通路的混合入口连接，混合供给通路的混合出口与剪切乳化配置支路、第一、第二静态混合配置支路三者并联连接处前端的进口连接；成品输出通路的含油污水进口与剪切乳化配置支路、第一、第二静态混合配置支路三者并联连接处后端的出口连接。该装置不仅可以满足不同性质含油污水的配置要求；而且，能方便的研究不同油水比、转子速度等乳化条件对乳化度、油滴粒径分布、粘度、Zeta电位及含油量等含油污水特性的影响机制。

Description

一种科研开发用含油污水的实验室配置装置

技术领域

本发明涉及含油污水配置与分析领域，尤其涉及一种科研开发用含油污水实验室配置装置。

背景技术

石油石化行业产生很多含油污水，包括采油污水、炼油污水、机械加工污水等。世界范围内的油田企业都面临着含油污水的达标排放和合格回注问题，对排放处理要求日益严格。同时，各油田在开发初期建设的处理设备存在效率较低、占地面积等不足，难以应对中后期含水率上升、水质变化复杂和处理难度加大等局面，所以对采油污水等含油污水的处理技术进行开发研究十分必要。然而，在含油污水相关科学研究或技术开发过程中，由于含油污水水样的用量比较大，加上油田、炼化等大型企业的严格安全管理制度，使得全部从现场取回实际水样进行试验研究有较大的难度或者不可能，因此，如何能在实验室配置含油污水就显得十分必要。

然而，尽管实验室配置含油污水用于科研开发的需求很大，但是，从公开的文献资料上来看，仍旧没有业内学者或专业人员涉足这一课题，即这方面的研究处于空白状态。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种科研开发用含油污水实验室配置装置，能为实验室配置科研开发用含油污水，解决现有科研开发用含油污水从现场取回实际水样难度大或不便等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种科研开发用含油污水实验室配置装置，包括：

原水供给通路、原油供给通路、混合供给通路、剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路、第二静态混合配置支路和成品输出通路；其中，

所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接，并联连接处的前端为进口，并联连接处的后端为出口；

所述原水供给通路的出水口和所述原油供给通路的出油口与所述混合供给通路的混合入口连接，所述混合供给通路的混合出口与所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处前端的进口连接；

所述成品输出通路的含油污水进口与所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处后端的出口连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的科研开发用含油污水实验室配置装置，其有益效果为：

通过设置并联连接的剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路、第二静态混合配置支路，并与原水供给通路、原油供给通路、混合供给通路以及成品输出通路有机连接，形成一种基于高速剪切乳化机和静态混合器配置科研开发用含油污水的装置。该装置不仅可以满足不同性质含油污水的配置要求；而且，能方便的研究不同油水比、转子速度等乳化条件对乳化度、油滴粒径分布、粘度、Zeta电位及含油量等含油污水特性的影响机制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的科研开发用含油污水实验室配置装置构成示意图；

图2为本发明实施例提供的含油污水实验室配置装置不同剪切流速配置条件下的含油污水粒径中值示意图；

图3为本发明实施例提供的含油污水实验室配置装置不同剪切流速配置条件下的含油污水乳化度的示意图；

图中各标记对应的部件为：1-原水箱；2-第一阀门；3-浮子流量计；4-原油箱；5-第二阀门；6-第二蠕动泵；7-第三阀门；8-第四阀门；9-第一蠕动泵；10-第一压力表；11-第六阀门；12-管线式剪切乳化机；13-第五阀门；14-SK静态混合器；15-第八阀门；16-SV静态混合器；17-第二压力表；18-第七阀门；19-成品箱。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本发明实施方式提供一种科研开发用含油污水实验室配置装置，是一种基于高速剪切乳化机和静态混合器配置科研开发用含油污水的装置，包括：

原水供给通路、原油供给通路、混合供给通路、高速剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路、第二静态混合配置支路和成品输出通路；其中，

所述高速剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接，并联连接处的前端为进口，并联连接处的后端为出口；

所述原水供给通路的出水口和所述原油供给通路的出油口与所述混合供给通路的混合入口连接，所述混合供给通路的混合出口与所述高速剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处前端的进口连接；

所述成品输出通路的含油污水进口与所述高速剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处后端的出口连接。

上述配置装置中，所述高速剪切乳化配置支路包括：经管路顺次连接的第六阀门11和管线式剪切乳化机12；

所述第一静态混合配置支路包括：经管路顺次连接的第五阀门13和第一静态混合器14；

所述第二静态混合配置支路包括：经管路顺次连接的第八阀门15和第二静态混合器16。

上述配置装置中，第一静态混合器和第二静态混合器均采用SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SH型静态混合器、SL型静态混合器中任一种；

所述第一静态混合器与所述第二静态混合器采用不同类型的静态混合器。优选的，第一静态混合器采用SK型静态混合器，第二静态混合器采用SV型静态混合器。

上述配置装置中，原水供给通路包括：原水箱1，该原水箱连接的出水管上依次设置第一阀门2和浮子流量计3，所述浮子流量计后端的管路设置所述出水口；

所述原油供给通路包括：原油箱4，该原油箱连接的出油管上依次设置第二阀门5、第二蠕动泵6和第三阀门7，所述第三阀门后的管路设置所述出油口；

所述混合供给通路包括：经管路顺次连接的第四阀门8、第一蠕动泵9和第一压力表10，所述第四阀门前端的管路设置所述混合入口，所述第一压力表的后端管路设置所述混合出口。

上述配置装置中，成品输出通路包括：成品箱19，该成品箱连接的管路上依次设置第七阀门17和第二压力表18，所述第二压力表前端的管路设置所述含油污水进口。

上述配置装置中，原水箱、原油箱和成品箱均可采用高品质塑料圆桶。

进一步的，上述配置装置中，第一蠕动泵和第二蠕动泵均可由PLC可编程程序控制器进行精确控制，从而实现加油比例的精确控制；管线式剪切乳化机也可由PLC控制，实现剪切转速的分级调整。

上述配置装置中，管线式剪切乳化机和各静态混合器的剪切流速通过控制油水混合物的流量来完成，具体是先调节该配置装置的进水流量(调节第一蠕动泵9)，再按照油水比例的设定值调整油箱的加油量(调节第二蠕动泵6)，相关控制仪表，可以实时显示水量、油量以及压力，便于控制和操作。

本发明的科研开发用含油污水实验室配置装置，基于高速剪切乳化机和静态混合器实现在实验室配置含油污水，能得到可以满足科学研究所需不同性质的含油污水，而且可以研究不同油水比及转子速度等乳化条件对乳化度、油滴粒径分布、粘度、Zeta电位及含油量等含油污水特性的影响机制。该配置装置组成紧凑，需求部件少，结构简单，造价低廉，工作可靠，使用维护修理简易，能满足多种功能需要。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种基于高速剪切乳化机和静态混合器的科研开发用含油污水实验室配置装置，主要包括：原水箱、成品箱，浮子流量计，第一蠕动泵、第一至第八阀门、原油箱、管线式剪切乳化机、SK型静态混合器和SV型静态混合器，该由阀门控制可进行分别由管线式剪切乳化机、SK型静态混合器、SV型静态混合器形成三条配置支路；其中，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门和第七阀门，关闭第五阀门和第八阀门，可实现基于剪切乳化机的含油污水的室内配置；打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第七阀门，关闭第六阀门和第八阀门，可实现基于SK型静态混合器的含油污水的配置；打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第八阀门和第七阀门，关闭第五阀门和第六阀门，可实现基于SV型静态混合器的含油污水的配置，三者构成了本发明装置的主体。

基于管线式剪切乳化机的含油污水的室内配置步骤如下：打开第一阀门，实验用水从高品质塑料圆桶形原水箱中流出，经由不粘油软管上连接的浮子流量计简单计量水相的输出量。打开第二阀门，实验所用油相由不锈钢圆桶型原油箱流出，经管线流入控制流速的液体输送装置蠕动泵。打开第三阀门和第四阀门，使水相与油相在管线内汇合。打开第六阀门和第七阀门，油水混合物流入高速剪切乳化机，控制转速和油水比以达到油相与水相之间的良好分散和充分混合，形成符合需求的含油污水。

基于静态混合器的含油污水的配置步骤如下：打开第一阀门，实验用水从高品质塑料圆桶形的原水箱中流出，经由不粘油软管上连接的浮子流量计简单计量水相的输出量。打开第二阀门，实验所用油相由不锈钢圆桶型原油箱流出，经管线流入控制流速的液体输送装置第二蠕动泵；打开第三阀门和第四阀门，使水相与油相在管线内汇合。油水混合物进入第一蠕动泵，该第一蠕动泵不仅可以很好的与静态混合器连接配合使用，并且该蠕动泵同样配有变频装置，可以在实验中改变转速，来确定更为合适的剪切乳化条件，为静态混合器的混合提供更为良好的环境。打开第五阀门、第七阀门，油相与水相进入SK型静态混合器，静态混合器的剪切流速通过控制油水混合物的流量来完成，具体实施方式是先调节本发明的进水流量，再按照油水比例的设定值调整油箱的加油量。或打开第八阀门、第七阀门，油相与水相进入SV型静态混合器，油相与水相在静态混合器内利用固定在管内的混合单元体改变油水混合物在管内的流动状态，以达到油相与水相之间的良好分散和充分混合，形成符合需求的含油污水。

可对比前后第一压力表和第二压力表的示数，研究压力对流速变化导致的混合效果的影响。所得配置的含油污水经第七阀门流入高品质塑料圆桶形成品箱，并在此取样测试所配乳化液的乳化度、油滴粒径分布、粘度、Zeta电位及含油量等主要性能指标，从而获得含油污水配置条件与成品性能的对应关系矩阵。

本发明的两个蠕动泵选用保定泵业的YZ1515x型蠕动泵，不仅具有调速功能，可以控制输送的量进行比对配制，而且该泵配制的输送塑料管可以尽量避免过多的粘油。按照实验需求调整该蠕动泵编程控制程序的参数，从而实现加油比例的精确控制；选用的SK型静态混合器不仅具有不俗的混合效果，还有明显的放大效应，而且不易堵塞，适应于本发明所生产的含油污水等较脏的物料；选用的SV型静态混合器具有优良的混合效果而且其完善的径向环流混合作用，使流体在管截面上的温度梯度、速度梯度和质量梯度明显减少。

本发明定义静态混合器和管线式剪切乳化机为主设备，而且在工艺中选取了拆卸替换的形式，所以在选择管线式乳化机的过程中，流量管径等相关因素均是根据静态混合器的数据来确定选择，两种装置的数据要尽可能的相似，才可以达到实验要求。本发明所用的管线式剪切乳化机不仅可以配备连接式变频器，通过变频器可以改变乳化机的转速，可以达到采油污水等含油污水的适度乳化效果。根据所需含油污水的油滴粒径分布、界面稳定性调节该剪切乳化机的参数设置，实现转子转速的分级调整。由此，此发明生产的含油污水比之现场采集的更灵活多样，更加符合科学研究和技术开发的需要。

实施例1

本实施例的科研开发用含油污水实验室配置装置，通过高速剪切乳化机配置含油污水时，原油箱中加入一定量的煤油，原水箱中加入一定量的自来水，油相经第二蠕动泵计量和驱动、水相经浮子流量计计量之后在管道中混合后进入第一蠕动泵，在第二蠕动泵的驱动作用下进入高速剪切乳化机进行油水乳化过程。

在转速与水量同比变化的前提下，取含油量分别为200mg/L、400mg/L、600mg/L、1000mg/L、1500mg/L；取剪切乳化机的管线式剪切乳化机强度分别为586rpm、1172rpm、1758rpm、2344rpm、2930rpm；控制阀门取用水量分别为320L/h、640L/h、960L/h、1280L/h、1600L/h。每个含油量分为五个小组，每个小组待运行平稳后取取多次水样进行测量，求平均后即为在此条件下的粒径分布、乳化度。实施结果如表1所示。

表1为流量同比增大对应的乳化效果记录表

由上述表1可基本得出含油量200～1500mg/L范围内、转子剪切速度586～2930rpm范围内的配置条件-含油污水特性的矩阵关系，即已知配置条件，可预测出含油污水产品的粒径分布、乳化度等特性，或者我们需要什么乳化度水平的含油污水，就依据本表图对应关系设置配置条件。

实施例2

不同含油量、不同剪切流速条件下配置的再现采油污水的粒径中值D₅₀(参见图2)及乳化度(参见图3)。

由图2和图3可得出含油量200～1500mg/L范围内、剪切流速1～3.5m/s范围内的静态混合器配置条件-含油污水特性的矩阵关系，即已知配置条件，可预测出含油污水产品的粒径分布、乳化度等特性，或者根据需要什么乳化度水平的含油污水，就可依据图2、3的对应关系设置配置条件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种科研开发用含油污水实验室配置装置，其特征在于，包括：

原水供给通路、原油供给通路、混合供给通路、剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路、第二静态混合配置支路和成品输出通路；其中，

所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接，并联连接处的前端为进口，并联连接处的后端为出口；

所述原水供给通路的出水口和所述原油供给通路的出油口与所述混合供给通路的混合入口连接，所述混合供给通路的混合出口与所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处前端的进口连接；

所述成品输出通路的含油污水进口与所述剪切乳化配置支路、第一静态混合配置支路和第二静态混合配置支路三者并联连接处后端的出口连接。

2.根据权利要求1所述的科研开发用含油污水实验室配置装置，其特征在于，

所述剪切乳化配置支路包括：经管路顺次连接的第六阀门和管线式剪切乳化机；

所述第一静态混合配置支路包括：经管路顺次连接的第五阀门和第一静态混合器；

所述第二静态混合配置支路包括：经管路顺次连接的第八阀门和第二静态混合器。

3.根据权利要求2所述的科研开发用含油污水实验室配置装置，其特征在于，所述第一静态混合器和第二静态混合器均采用SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SH型静态混合器、SL型静态混合器中任一种；

所述第一静态混合器与所述第二静态混合器采用不同类型的静态混合器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的科研开发用含油污水实验室配置装置，其特征在于，所述原水供给通路包括：原水箱，该原水箱连接的出水管上依次设置第一阀门和浮子流量计，所述浮子流量计后端的管路设置所述出水口；

所述原油供给通路包括：原油箱，该原油箱连接的出油管上依次设置第二阀门、第二蠕动泵和第三阀门，所述第三阀门后的管路设置所述出油口；

所述混合供给通路包括：经管路顺次连接的第四阀门、第一蠕动泵和第一压力表，所述第四阀门前端的管路设置所述混合入口，所述第一压力表的后端管路设置所述混合出口。

5.根据权利要求1至3任一项所述的科研开发用含油污水实验室配置装置，其特征在于，所述成品输出通路包括：成品箱，该成品箱连接的管路上依次设置第七阀门和第二压力表，所述第二压力表前端的管路设置所述含油污水进口。