CN111375325A - 一种联动式燃料油混合器、混油系统及混油方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联动式燃料油混合器。本发明的混合器包括组分油进油管道、外壳体、内腔旋转叶轮、回混油管道和混合油管道阀门；所述旋转叶轮共六个，呈三行两列式排布，中间的两个旋转叶轮为主动轮，其余四个旋转叶轮为从动轮；回混油出油管路位于两列旋转叶轮的下方，并与内腔连通。本发明的混合器不仅能够实现组分油的细微混合，提高混合效率，还能自吸组分油，替代输油泵，降低能耗与设备成本。

Description

一种联动式燃料油混合器、混油系统及混油方法

技术领域

本发明属于燃料油调合技术领域，具体是一种用于燃料油调合的混合器及混油方法。

背景技术

我国传统的燃料油生产多采用将直馏、减压蒸馏的渣油为基础原料，结合生产线上的重质馏分进行调合。近年来，为了压缩调合成本，将油浆、页岩油做为基础原料，配合渣油、沥青等原料进行调合。但是，渣油、沥青等粘度较大，简单的桨式混合结构并不能使轻、重组分混合均匀，容易形成混合不完全、存在密度差、粘度差的现象。目前的燃料油混合主要以调和罐为主，采用桨式结构进行混合，适用于调合组分粘度较低，通过加热或相向搅拌等简单方式可以实现混合的情况。但是对于含有渣油、沥青等粘度较大，且与粘度较小的轻油混合的燃料油并不适用，常会产生混合不均匀的现象。

CN103203196A公布了一种高粘度流体混合器，采用了变径流道、旋扭分流器和轴向导流器，但对于重质燃料油来说，变径流道下端口径较小，容易对高粘组分、残渣组分造成堵塞，更换部件不方便。

CN 105749774A公布了一种管道混合器，设计了内部双桶结构提高径向和沿管道方向上的混合程度，此类通过增加内部件结构的静态混合器用于粘度差大组分的混合效果相对于具有叶轮结构的混合器较弱。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可用于燃料油在线调合且混合效果好、易使粘度相差较大的油品调合均匀的燃料油混合器及混油方法。

本发明第一方面提供了一种联动式燃料油混合器，技术方案如下：

一种联动式燃料油微分混合器，其特征在于，包括组分油进油管道、电机、外壳体、内腔、旋转叶轮、回混油管道、回混油管道阀门、混合油管道、混合油管道阀门；

所述组分油进油管道通过法兰与外壳体连接，可供三种组分油进行混合；所述外壳体与电机相连接，电机通过转轴与内腔中旋转叶轮的主动轮相连接，并驱动旋转叶轮转动；所述旋转叶轮共六个，呈三行两列式排布，分为主动轮和从动轮，其中中间的两个旋转叶轮为主动轮，其余四个旋转叶轮为从动轮，主动轮相对旋转，带动从动轮同时相对旋转；所述回混油出油管路分别位于两列旋转叶轮的底部，并与内腔连通，出油管路在外部连接三通连接头将油汇合到回混油管道；所述回混油管道上设置有回混油管道阀门，其开度可控制回混流量；所述混合油管道位于外壳体上与组分油进油管道相对的一侧，并与内腔相通，可将调合油排出，混合油管道上设有混合油管道阀门，控制燃料油排出流量。

本发明中，所述旋转叶轮中的叶轮为三叶转子结构，转子的每一叶中心线角度为120°，每个叶轮都是采用渐开线或是外摆线的包络线，每个叶轮的三个叶片是完全相同的，因此，旋转过程中上下相邻的两个旋转叶轮可咬合；所述内腔中共有两组旋转叶轮，每组三个旋转叶轮，在内腔中呈三行两列式排布，按空间位置从上到下分别为高位旋转叶轮、中位旋转叶轮和低位旋转叶轮，其中，中位旋转叶轮为主动轮，高、低位旋转叶轮为从动轮，从动轮通过叶轮之间的作用力会与主动轮相向转动；左侧一组旋转叶轮分别对应左侧的三个组分油进油管道入口，右侧一组旋转叶轮与混合油管道相接。

进一步的，第二组旋转叶轮与第一次旋转叶轮的旋转方向相对，但频率相同；两组旋转叶轮中的高、中、低位叶轮均对应处于同一水平线上；两组旋转叶轮在中心区域相邻但不咬合，叶轮间的最小距离为0.5~1.5cm，优选1cm。

本发明中，所述的组分油进油管道为两条以上，优选为三条。

本发明中，所述叶轮与叶轮、叶轮与内腔壁之间会在转动过程中形成一个腔室，当叶轮转过组分油进油管道入口后，高、中、低位的组分油会分别进入对应的腔室；叶轮继续转动，上位腔室里面的组分油被带动进入内腔中部并由中、下位及第二组旋转叶轮进行微分混合；中位和下位腔室内的组分油在叶轮的旋转过程中进行微分混合并带入内腔及第二组旋转叶轮；内腔中部的混合油经过第二组旋转叶轮进行微分混合后，可被叶轮压入混油管道中。

本发明中，所述内腔上端及下端呈两椭圆弧形相接，两侧直壁，以利于旋转叶轮在旋转过程中与内腔壁形成一个密闭空间。

本发明中，所述回混油出油管道为两条，分别位于内腔中两列旋转叶轮的下方；回混油出油管路上分别设置回混油出油管路阀门，通过控制阀门开度可对回流量进行控制。若打开回混油出油管路阀门，混合油会由于叶轮旋转的压力、离心力、重力等作用被压入回混油出油管路，并由回混油泵泵入混油储罐，用于再循环。

本发明中，不同的组分油通过组分油进油管道进入叶轮和内腔壁形成的腔室，并在叶轮旋转过程中，被相向旋转的叶轮分割，并分别进入新形成的腔室，在新腔室内与随后进入的组分油进行混合，混合后再继续被旋转的叶轮分割和在腔室内混合，不断重复此过程；同时，进入两组旋转叶轮中间区域的混合油，再继续被两组旋转叶轮分割，进入第二组旋转叶轮的油，再继续被高、中、低位的旋转叶轮分割、混合，不断重复此过程，最终形成微分混合均匀的调合油。

本发明第二方面还提供了一种燃料油混合系统，其中包括前述的联动式混合器。

具体的说，技术方案如下：

一种燃料油混合系统，其特征在于，所述系统包括若干组分油存储设备、混油储罐、联动式燃料油微分混合器、再混合设备、混油泵和燃料油储运设备；

所述的若干组分油存储设备分别通过组分油入泵管道、组分油输油泵及组分油管道同所述混油储罐相连通；

所述混油储罐分别通过高位组分油进油管道、中位组分油进油管道和低位组分油进油管道同联动式微分混合器连通；

所述微分式联动式微分混合器下部通过回混油入泵管道、回混油泵和回混油管道与组分油存储设备的中上部连通；

所述微分式联动混合器的混合油出口依次与再混合设备、混合油入泵管道、混油泵、混合油管道和燃料油输出管道和燃料油储运设备连通。

进一步的，所述的组分油入泵管道上还设置组分油管道阀门。所述的高位组分油进油管道、中位组分油进油管道和低位组分油进油管道上分别设置有管道阀门。

进一步的，所述混合系统还包括混合油回流管道。所述混合油回流管道的入口同混合油管道连通，出口同组分油存储设备连通。在所述混合油回流管道上设置回流管道阀门。

进一步的，所述的混合油入泵管道上设置有混油管道阀门。

进一步的，所述述再混合设备为圆形腔室结构，内设四叶搅拌叶轮，叶轮直径与腔室内径相当，为流线型；且叶轮内部有横向空槽，使叶轮在旋转过程中，调合油在叶轮上的不同距离都具有横切效果。再混合设备采用变频供电模式。

进一步的，所述燃料油储运设备为一个或多个，且可为运输车、运输船、储罐。

进一步的，所述混油储罐分两段，上端为一段储罐，下端为二段储罐。一段储罐与二段储罐的直径比为2:1~1.2:1，优选1.5:1。一段储罐在与二段储罐连接处采用弧形壁，使油可以在重力作用下自动向下沉积。

同时，所述混油储罐即可以作为回流混合时的暂时性储罐，也可作为最终调合产品的储罐。

本发明第三方面还提供了一种混油方法，其中使用了前面所述的混油系统。

一种混油方法，包括以下内容：

将组分油用输油泵泵入混油储罐，在混油储罐下端的二段位置，组分油因重力作用会先进行粗混，粗混后的组分油通过组分油进油管道进入联动式微分混合器，组分油在混合器中进行微分混合，使混合程度更加均匀；在微分混合器的下部有两条回混油管道，反应器中的部分混合油在回混油泵的作用下通过混合油回流管道回流至混油储罐的一段位置，与组分油重新进行混合并再次进入微分混合器进行混合；微分混合器中的混合油在旋转叶轮的动力驱使下会具有一定的速度，在经过第二组旋转叶轮后，一部分混合油被喷射入再混合设备，在再混合设备中进行又一次大混合，大混合后的组分油可被混油泵输送至混油储罐进行再循环或存储，也可被直接输送至燃料油储运设备。根据本发明的方法，其中，所述组分油存储设备为多个，且可为运输车、运输船、储罐。

根据本发明的方法，其中，所述微分混合器内腔下部圆弧型中央设有回混油出油管道，混合油在重力下沿内腔弧形壁流入回混油出油管道，同时，在旋转叶轮的带动下，有一部分叶轮间的混合油被压入回混油出油管道；回混油出油管道上设有回混油管道阀门，当阀门关闭时，混合油全部进入再混合设备，当阀门开启时，混合油进入回混油入泵管道，被泵带入混油储罐，实现回流再混合；所述回混油管道阀门的开度可控制回流量，根据总的调合量设备回流比例，保证调合质量以及生产平稳运行。

根据本发明的方法，其中，所述微分混合器具有自吸功能，由于旋转叶轮旋转时会与内腔壁形成一个密闭腔室，带动进入该空间的油旋转，旋转至下一个开放空间时释放，如此反复，当释放油后的腔室再次经过组分油进油管道入口时，组分油自动进入该真空区域，因此形成了一个自吸效果。

根据本发明的方法，其中，所述燃料油储运设备为一个或多个，且可为运输车、运输船、储罐。

本发明中，所述的“上”、“中”、“下”、“左侧”、“右侧”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而技术术语“多个”、“若干”指两个以上，除非另有明确的限定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、联动式微分混合器不仅能实现组分油的细微混合，提高混合效率，还能自吸组分油，替代输油泵，降低能耗与设备成本。

联动式微分混合器中旋转叶轮的叶轮与叶轮、叶轮与内腔壁之间会形成一个密闭的腔室，当叶轮旋转过进油口后，油品进入腔室并随叶轮旋转；由于每组旋转叶轮有三个，在旋转过程中会在三个叶轮中间形成混合油，并在继续旋转的过程中被分割进两个腔室，最后混合分割后的混合油被释放到两组旋转叶轮的中间区域，中间区域的混合油被第二组旋转叶轮分割，并随叶轮进入腔室，旋转至右侧时被压入出口进入再混合设备。组分油在微分混合器中不断分割、混合，实现了组分油的细微混合，使混合更加均匀。

2、联动式微分混合器利用自吸效应使组分油自发进入混合器，并在旋转叶轮的作用下，将混合油喷射入再混合设备中，带有一定速度的混合油对再混合设备中的叶轮具有冲击驱动力，为叶轮旋转提供一部分动能，因此形成了一系列的联动效应。

微分混合器中叶轮的旋转不断形成真空腔室，使组分油随着叶轮的旋转不断进入到混合器中，形成自吸效应，节省了输油泵，降低能耗与设备成本。

联动式微分混合器中混合油经过旋转叶轮的带动与挤压，在出油口会使混合油具有一定的速度，混合油喷射入再混合设备中时，会对再混合设备中的叶轮具有一定的冲击驱动力，因此，再混合设备的轴承只需提供很小的动力即可保持叶轮旋转。

3、混油设备首先既可作为回流混合时的暂时性储罐，也可作为最终调合产品的储罐，减少了设备投入；其次，混油设备分为两段，一段口径较大，用于组分油输入与缓冲，二段口径较小，组分油会在重力作用下向下沉积，形成一定程度的粗混；第三，在二段的不同区域设有组分油出油管道，使不同密度的组分油进入微分混合器进行混合，提高混合效率。

4、再混合设备中的叶轮为流线型，且直径与内腔圆周相当，通过叶轮实现混合油的纵向切割；另外，叶轮内设有横向空槽，使叶轮在旋转过程中，调合油在叶轮上的不同距离上被横向切割，实现空间范围的最大程度混合。

附图说明

图1是本发明的联动式微分混合器示意图。

图中标记：401-电机，402-外壳体，403-内腔，404-旋转叶轮，405-回混油出油管路，406-回混油出油管路阀门，407-法兰，4041-第一组高位旋转叶轮，4042-第一组中位旋转叶轮，4043-第一组低位旋转叶轮，4044-第二组高位旋转叶轮，4045-第二组中位旋转叶轮，4046-第二组低位旋转叶轮。

图2是联动式微分混合器混合过程示意图。

图中标记：Y1、Y2、Y3分别为某一时间进入内腔的组分油；Y1’、Y2’、Y3’分别为叶轮第一次通过组分油管道口后进入腔室的组分油；Y1’’、Y2’’、Y3’’分别为叶轮第二次通过组分油管道口后进入腔室的组分油；Y1’’’、Y2’’’、Y3’’’分别为叶轮第三次通过组分油管道口后进入腔室的组分油。

图3是采用联动式微分混合器的混油方法流程图。

图中标记：1-组分油存储设备（若干），2-组分油输油泵（组），3-混油储罐，4-联动式微分混合器，5-回混油泵，6-再混合设备，7-混油泵，8-燃料油储运设备，101-组分油管道阀门，102-组分油进油管道阀门，103-混油管道阀门，104-回流管道阀门，105-燃料油输出管道阀门，201-组分油入泵管道，202-组分油管道，203-高位组分油进油管道，204-中位组分油进油管道，205-低位组分油进油管道，206-回混油管道，207-回混油入泵管道，208-混合油入泵管道，209-混合油管道，210-混合油回流管道，211-燃料油输出管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的联动式燃料油微分混合器及混油方法作进一步说明。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图3所示，需要多种组分油进行调合时，开启组分油泵（组）2、组分油管道阀门101将多种组分油分别从组分油存储设备（若干）1中泵入混油储罐3中，组分油由于密度差的因素，在混油储罐3中进行粗混并流入混油储罐3的二段位置；开启组分油进油管道阀门102以及联动式微分混合器4，电机带动混合器中的旋转叶轮进行旋转，由于叶轮旋转产生的自吸效应，高位组分油进油管道203、中位组分油进油管道204、低位组分油进油管道205中的组分油被吸入联动式微分混合器4中，并在叶轮的作用下重复被分割、混合过程；开启联动式微分混合器4上回混油管道阀门，部分混合油进入回混油入泵管道207，并由回混油泵5将回混油送入混油储罐3的一段位置，继续重复混合。混合一段时间后，可开启再混合设备6，联动式微分混合器4中的部分混合油被喷射入再混合设备6中再一次进行强化混合，然后由混油泵7输送至混合油管道。若开启回流管道阀门104，则调合油将被输送至混油储罐3中，可继续混合或直接存储；若开启燃料油输送管道阀门105，则调合油将被直接输送至燃料油储运设备8中，形成产品。

进一步的，由于混合油从联动式微分混合器4喷射入再混合设备6时带有一定的动能，打在再混合设备6中的叶轮上，为叶轮旋转提供动量，结合再混合设备6采用的变频供电模式，可有效减低能耗。因此，联动式微分混合器4的启动，同时带动了组分油的输送、混合油的输出与再混合，形成联动式的混合模式。

进一步的，组分油进油管道203、组分油进油管道204、组分油进油管道205上分别设有组分油进油管道阀门102，调合阀门开度可控制进油速率，防止造成微分混合器的过载。

进一步的，再混合设备6包括变频电机和四叶搅拌叶轮，四叶搅拌叶轮上设有横向空槽，可对不同半径距离上的油进行切割，让混合效果进一步强化。

如图1至2所示，本发明中使用的联动式燃料油微分混合器，包括：电机401，外壳体402，旋转叶轮404，回混油出油管路405，回混油出油管路阀门406，以及与组分油进油管道及再混合设备连接的法兰407。内腔403左侧壁有三个进油口，分别与外部组分油进油管道相通，管道在外壳体402上通过法兰407连接，三个进油管道的轴心分别与旋转叶轮的轴心在同一水平面上；内腔403右侧壁有一大出油口，在外壳体402上通过法兰407与其他设备连接，出油口的上限与第二组高位旋转叶轮4044的轴心在同一水平面，下限与第二组低位旋转叶轮4046的轴心在同一水平面。电机401与第一组中位旋转叶轮4042、第二组中位旋转叶轮4044的转轴相连，作为主动轮，主动轮旋转时，叶轮之间的咬合带动其余四个从动轮旋转。内腔403下部的两个圆弧底部与回混油出油管路405相通，混合油可在重力和叶轮推动下进入回混油出油管路405。在外壳体402外部，两条回混油出油管路由三通连接并汇合到回混油管道。

联动式燃料油微分混合器运转过程中的某一时间，如图2（I）所示，第一组高位旋转叶轮4041、第一组中位旋转叶轮4042、第一组低位旋转叶轮4043与内腔壁形成了一个密闭的腔室，组分油Y1、组分油Y2、组分油Y3分别从高、中、低位组分油进油管道进入内腔403，并进入各自对应的腔室内；叶轮继续旋转，如图2（II）所示，第一组高位旋转叶轮4041和第一组低位旋转叶轮4043的叶轮堵住组分油进油口，其他叶轮与第一组中位旋转叶轮4042、内腔壁构成一个空间，此时Y2、Y3进入该区域并与此时进入的Y2’进行混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’；叶轮继续旋转，如图2（III）所示，此时叶轮转过组分油进油口，Y1被叶轮与内腔壁组成的密闭空间带走，混合油Y2+Y3+Y2’被第一组中位旋转叶轮4042分割，一部分进入高位腔室并与此时进入的Y1’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y1’，一部分进入中位腔室并与此时进入的Y2’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y2’’，低位腔室进入组分油Y3’；叶轮继续旋转，如图2（IV）所示，第一组高位旋转叶轮4041和第一组低位旋转叶轮4043的叶轮转过组分油进油口，而第一组中位旋转叶轮4042转至堵住组分油进油口，此时，高位腔室内Y2+Y3+Y2’+Y1’与此时新进入的组分油Y1’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y1’+Y1’’，低位腔室内由之前的中位腔室内混合油Y2+Y3+Y2’+Y2’’与之前的低位腔室内Y3’及与此时进入的Y3’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y2’’+Y3’+Y3’’；叶轮继续旋转，如图2（V）所示，Y1随着叶轮旋转至内腔中部而释放，三个叶轮重新回到最初的位置，混合油Y2+Y3+Y2’+Y1’+Y1’’被第一组高位旋转叶轮4041分割，一部分进入高位腔室，与此时进入的新组分油Y1’’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y1’+Y1’’+Y1’’’，一部分进入中位腔室与此时进入的新组分油Y2’’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y1’+Y1’’+Y2’’’，低位腔室内混合油Y2+Y3+Y2’+Y2’’+Y3’+Y3’’与此时进入的新组分油Y3’’’混合，形成混合油Y2+Y3+Y2’+Y2’’+Y3’+Y3’’+Y3’’’。如此反复，组分油被微分混合，进入中心区域的混合油，又由于第二组旋转叶轮的转动而被带入第二组叶轮与内腔壁形成的腔室内，并不断被分割与混合。

打开回混油出油管路阀门406，中心区域的混合油被低位叶轮旋转带入回混油出油管路405，并在联动式微分混合器4下部汇合后进入回混管路进行回混。

混合油经过第二组旋转叶轮的微分混合后，进入右侧叶轮与内腔壁形成的腔室内，腔室内的组分油在叶轮旋转作用力的作用下带有一定的动量离开叶轮，因而使得混合油被喷射入再混合设备，右侧出口处与再混合设备由法兰407连接。

Claims (18)

1.一种联动式燃料油混合器，其特征在于，包括组分油进油管道、电机、外壳体、内腔、旋转叶轮、回混油管道、回混油管道阀门、混合油管道、混合油管道阀门；

所述组分油进油管道通过法兰与外壳体连接，所述外壳体与电机相连接，电机通过转轴与内腔中旋转叶轮的主动轮相连接，并驱动旋转叶轮转动；

所述旋转叶轮共六个，呈三行两列式排布，中间的两个旋转叶轮为主动轮，其余四个旋转叶轮为从动轮；

所述回混油出油管路位于两列旋转叶轮的下方，并与内腔连通；所述回混油出油管路通过三通连接头与回混油管道连通；

所述混合油管道位于外壳体上与组分油进油管道相对的一侧，并与内腔相通，用于将调合油排出。

2.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，所述的主动轮相对旋转，带动从动轮同时相对旋转。

3.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，所述回混油管道上设置回混油管道阀门，通过其开度可控制回混油流量。

4.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，所述的混合油管道上设置混合油管道阀门，用于控制燃料油排出流量。

5.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，所述旋转叶轮中的叶轮为三叶转子结构，转子的每一叶中心线角度为120°，每个叶轮都是采用渐开线或是外摆线的包络线，每个叶轮的三个叶片是完全相同的。

6.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，在旋转过程中上下相邻的两个旋转叶轮可互相咬合。

7.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，所述内腔的上端及下端呈两椭圆弧形相接，两侧直壁。

8.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，第二组旋转叶轮与第一组旋转叶轮的旋转方向相对，频率相同。

9.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，两组旋转叶轮中的高、中、低位叶轮均对应处于同一水平线上。

10.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，两组旋转叶轮在中心区域相邻但不咬合。

11.按照权利要求1所述的燃料油混合器，其特征在于，两组旋转叶轮间的最小距离为0.5~1.5cm。。

12.一种燃料油混合系统，其中包括权利要求1-11任一所述述的联动式燃料油混合器。

13.按照权利要求12所述的燃料油混合系统，其特征在于，所述系统包括若干组分油存储设备、混油储罐、联动式燃料油微分混合器、再混合设备、混油泵和燃料油储运设备；

所述的若干组分油存储设备分别通过组分油入泵管道、组分油输油泵及组分油管道同所述混油储罐相连通；

所述混油储罐分别通过高位组分油进油管道、中位组分油进油管道和低位组分油进油管道同联动式微分混合器连通；

所述微分式联动式微分混合器下部通过回混油入泵管道、回混油泵和回混油管道与组分油存储设备的中上部连通；

所述微分式联动混合器的混合油出口依次与再混合设备、混合油入泵管道、混油泵、混合油管道和燃料油输出管道和燃料油储运设备连通。

14.按照权利要求13所述的燃料油混合系统，其特征在于，所述的组分油入泵管道上还设置组分油管道阀门。

15.按照权利要求13所述的燃料油混合系统，其特征在于，所述的高位组分油进油管道、中位组分油进油管道和低位组分油进油管道上分别设置有管道阀门。

16.按照权利要求13所述的燃料油混合系统，其特征在于，所述混合系统还包括混合油回流管道，所述混合油回流管道的入口同混合油管道连通，出口同组分油存储设备连通；在所述混合油回流管道上还设置有回流管道阀门。

17.按照权利要求13所述的燃料油混合系统，其特征在于，所述的混合油入泵管道上设置有混油管道阀门。

18.一种混油方法，其中使用了权利要求13-17任一所述的混油系统。

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