CN113181814A - 一种用于油固分离的超重力反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于油固分离的超重力反应系统，所述超重力反应系统包括：通道装置，所述通道装置内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；超重力反应装置，所述超重力反应装置内部设置有切割件，所述切割件用于将所述通道装置输出的混合油泥流体切割为流体微元；利用通道装置使油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)初步混合，再利用超重力反应装置使预混液达到更加均匀得混合，强化传质效果，最终使油固体系在活性剂的作用下得以分离，提高了油固分离效率；整个装置简化了操作流程，节约了设备的占地面积，增强了油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)的混合，提高了油泥分离以及油浆脱固处理的效果。

Description

一种用于油固分离的超重力反应系统

技术领域

本发明涉及流体混合与分离技术领域，更具体的，涉及一种用于油固分离的超重力反应系统。

背景技术

在原油的开采、运输储存以及炼制过程中都会产生大量的含油污泥。且在原油的炼制过程，尤其是催化裂化过程会产生大量的油浆。据统计，每年全国新增油泥630万吨左右，历史存留油泥更达14300万吨，我国目前油泥处置缺口约270万吨/年。但实际上，我国危废核准产能利用率仅有30％，实际缺口大约在530万吨/年，实际处置率仅为17.45％。而油浆作为催化裂化最重要的低附加值副产物,占据催化裂化产品总量的3％～7％，年产量可达900～1200万吨。两者如不进行有效处理将造成资源的极大浪费。

含油污泥成分复杂，性质多样，是一种十分稳定的乳膏状体系，主要是由乳状液(水包油(O/W)或油包水(W/O)型)以及悬浮固体组成。FCC油浆中通常含有大量的催化剂粉末(500μɡ/L～1000μɡ/L)，粒径小于80μm，其中大部分的微粒粒径小于20μm。可见两者具有相同的特点就是在油中含有大量的固体颗粒。因此如何将油泥和油浆中的油与其中的固体颗粒分离就成为了解决油泥油浆再利用的关键问题。

当前处理含油污泥以及催化裂化油浆最主要的方法就是含油污泥的热化学清洗法以及油浆的助剂沉降法。热化学清洗法的原理主要是向油泥中添加活性剂溶液作为清洗剂，反复洗涤，使其充分混合，破坏水油、油泥表面的粘附性，实现分离。而助剂沉降法的原理就是向油浆中添加沉降剂溶液，使得固体粒子从油相中分离并聚结、絮凝，从而使其中的固体颗粒沉降分离出来。两者都需要向体系中加入添加剂，使添加剂与油泥油浆充分混合，从而使活性剂溶液分散于油泥油浆体系中并充分作用于固体颗粒表面，实现油固的分离。

而应用热化学清洗法以及助剂沉降法处理油泥油浆所用的核心混合设备均为搅拌釜，由于油泥与油浆为高粘性体系，在处理高粘体系混合问题上搅拌釜的混合效果较差，致使出现混合不均匀等问题，且耗能较大、设备体积大、不能连续化处理也成为现有处理设备的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油泥分离的超重力反应系统，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了提供一种用于油泥分离的超重力反应系统，包括：

通道装置，所述通道装置内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；

超重力反应装置，所述超重力反应装置内部设置有切割件，所述切割件用于将所述通道装置输出的混合流体切割为流体微元。

在优选的实施方式中，所述多种通道元件包括：第一通道元件和第二通道元件，所述第一通道元件可形成朝向第一方向螺旋的第一流动通道，所述第二通道元件可形成朝向第二方向螺旋的第二流动通道，所述第一方向和所述第二方向相反。

在优选的实施方式中，所述第一通道元件和所述第二通道元件交替设置。

在优选的实施方式中，所述多种通道元件还包括第三通道元件，所述第三通道元件包括多个上下交替设置的扰流板。

在优选的实施方式中，所述扰流板表面设置有凹陷和凸起。

在优选的实施方式中，所述第一通道元件、所述第二通道元件以及所述第三通道元件按序形成通道组件，所述通道装置内可设置多个所述通道组件。

在优选的实施方式中，所述第一通道元件和所述第二通道元件交替形成通道组件，所述第三通道元件随机置于两个通道组件之间和/或两端。

在优选的实施方式中，所述第一通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向缩径，所述第二通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向扩径。

在优选的实施方式中，所述第一通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向扩径，所述第二通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向缩径。

在优选的实施方式中，超重力反应系统还包括分离装置，所述分离装置与所述超重力反应装置的油泥流体输出口连接。

本发明的有益效果

本发明提供一种用于油固分离的超重力反应系统，所述超重力反应系统包括：通道装置，所述通道装置内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；超重力反应装置，所述超重力反应装置内部设置有切割件，所述切割件用于将所述通道装置输出的混合油泥流体切割为流体微元；利用通道装置使油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)初步混合，再利用超重力反应装置使预混液达到更加均匀得混合，强化传质效果，最终使油固体系在活性剂的作用下得以分离，提高了油固分离效率；整个装置简化了操作流程，节约了设备的占地面积，增强了油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)的混合，提高了油泥分离以及油浆脱固处理的效果，本发明通过通道装置与超重力装置耦合，通道装置的非主动混合方式，依靠油泥进料的推动力使得油泥可以充分混合，不会导致出现主动搅拌形成巨大阻力的问题，使得超重力装置可以适用于油泥体系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例提供的通道元件结构示意图之一；

图2是本发明实施例提供的通道元件结构示意图之二；

图3是本发明实施例提供的超重力反应装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的超重力反应系统工艺流程示意图。

附图说明：1、通道装置；2、超重力反应装置；3、分离装置；101、第一通道元件；102第二通道元件；103、第三通道元件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施方式或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。而且，为便于描述，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅设置为描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为了便于理解本申请提供的技术方案，下面先对本申请技术方案的研究背景进行简单说明。

目前油固(包括油泥分离以及油浆脱固)处理的装置和工艺技术能耗较大，设备体积较大，在处理又将这种高粘体系时混合效果并不理想，实验小试效果还可以，但是逐步放大的过程效果较差，其主要原因搅拌釜在处理油浆这种粘性体系时桨叶间的流体、浆叶与器壁之间的流体很难得到充分混合，以及搅拌混合时间长、能耗较高等问题，存在一些缺陷，性能较差；定转子超重力旋转床本身就具有的高速剪切作用以快速均匀的混合能力使其在处理油浆这种粘性体系液液混合时存在巨大优势。本发明利用超重力技术，在通道装置的初步混合的基础上在超重力反应装置内进行强化混合，旨在解决目前工业上油固处理过程中活性剂溶液与油固体系混合的不均匀性导致处理结果的较差的问题，且本发明节约了设备占地面积，简化了操作流程，具有较高的工业应用价值。

请参阅图3和图4，本发明一实施例提供一种超重力反应系统，包括：

通道装置1，通道装置1内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；

超重力反应装置2，超重力反应装置2内部设置有切割件，切割件用于将通道装置1输出的混合流体切割为流体微元。

具体地，通道装置1有两个进料口，两个进料口分别与油泥(油浆)储罐和清洗剂(沉降剂)储罐连接，通过液泵将油泥和清洗剂输送到通道装置1，油泥和清洗剂混合流体在压力下连续不断在在多种通道元件形成的流动通道中移动，在移动过程中不断混合，通道装置1出料口与超重力反应装置2入料口连接，进而使混合流体从通道装置1进入超重力反应装置2内，超重力反应装置2进料口位于超重力旋转床前端，其中的转子与电机相连，定子被固定在与进料口同侧的前盖上，使物料在多层转子与定子之间运动，在工作腔内达到几十万次每分钟的高速剪切作用下，不断混合；超重力反应装置2在具备与定转子反应器相同优点的同时可以更好的处理高粘度体系以及掺杂有固体颗粒的反应体系，所以与传统的搅拌釜相比，在处理油泥时具有较高的优势。

本领域技术人员可以知晓，为了增加流体的流动性和混合效果，可以在通道装置1和超重力反应装置2外部设置夹套对其进行加热，具体而言，加热温度范围60-95℃。

从上述示例可以知晓，本实施例提供的一种用于油固分离的超重力反应系统，超重力反应系统包括：通道装置1，通道装置1内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；超重力反应装置2，超重力反应装置2内部设置有切割件，切割件用于将通道装置1输出的混合油泥流体切割为流体微元；利用通道装置1使油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)初步混合，再利用超重力反应装置2使预混液达到更加均匀得混合，强化传质效果，最终使油固体系在活性剂的作用下得以分离，提高了油固分离效率；整个装置简化了操作流程，节约了设备的占地面积，增强了油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)的混合，提高了油泥分离以及油浆脱固处理的效果。

请参阅图1，在一些实施例中，多种通道元件包括：第一通道元件101和第二通道元件102，第一通道元件101可形成朝向第一方向螺旋的第一流动通道，第二通道元件102可形成朝向第二方向螺旋的第二流动通道，第一方向和第二方向相反。

进一步地，第一通道元件101和第二通道元件102交替设置。

具体地，第一通道元件101和第二通道元件102为螺旋形，其中一个螺旋方向为左旋，另一个螺旋方向为右旋，第一通道元件101中心和第二通道元件102中心在同一轴线上，第一通道元件101的一端中心与第二通道元件102的一端中心固定连接，第一通道元件101和第二通道元件102的连接处截面呈十字形，由于第一通道元件101和第二通道元件102的设置，使流体时而左旋，时而右转旋，不断改变流动方向，从而形成良好的轴向混合效果。

请参阅图2，在一些实施例中，多种通道元件还包括第三通道元件103，第三通道元件103包括多个上下交替设置的扰流板。

进一步地，扰流板表面设置有凹陷和凸起。

具体地，扰流板采用不锈钢材质，扰流板安装在通道装置1内壁上，通过上下交替设置的扰流板，使流体时而向下流动，时而向上流动，不断改变流体流动方向，从而形成良好的径向混合效果；此外扰流板表面设置有凹陷和凸起，使流体在扰流板表面附近形成湍流，增强混合效果。

在一些实施例中，第一通道元件101、第二通道元件102以及第三通道元件103按序形成通道组件，通道装置1内可设置多个通道组件。

具体地，流体在每个通道组件内，流动方向时而左，时而右，时而上，时而下，从而形成良好的轴向和径向混合效果，通过多个通道组件的设置，使流体不断进行轴向和径向混合，大大提高流体混合效果。

本领域技术人员可以知晓，为了达到轴向和径向的混合效果，可以采用第一通道元件101和第二通道元件102交替形成通道组件，第三通道元件103随机置于两个通道组件之间和/或两端，具体而言，通道装置1前半段为通道组件，后半段为第三通道元件103，或通道装置1两端为通道组件，中间为第三通道元件103，或通道装置1两端为第三通道元件103，中间为通道组件；需要说明的是通道组件和第三通道元件103构成何种构造不会形成实质性的影响，在不影响本发明的主体构思的前提下，本领域技术人员有能力在不付出创造性劳动的基础上，可以进行其他构造的选取。

在一些实施例中，第一通道元件101朝向靠近通道装置1尾部的方向缩径，第二通道元件102朝向靠近通道装置1尾部的方向扩径。

具体地，第一通道元件101和第二通道元件102构成两端半径大中间半径小的“哑铃形”通道元件，流体通过“哑铃形”通道元件，不仅可以使流体左右旋转，还可以使周边流体推向中心或将中心流体推向周边，进而形成良好的径向混合效果，使股流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的目的。

本领域技术人员可以知晓，为了良好分散和充分混合的目的，第一通道元件101和第二通道元件102可以采用其他构造，具体而言，第一通道元件101朝向靠近通道装置1尾部的方向扩径，第二通道元件102朝向靠近通道装置1尾部的方向缩径，或第一通道元件101和第二通道元件102朝向靠近通道装置1尾部的方向扩径，或第一通道元件101和第二通道元件102朝向靠近通道装置1尾部的方向缩径；需要说明的是第一通道元件101和第二通道元件102采用何种构造不会形成实质性的影响，在不影响本发明的主体构思的前提下，本领域技术人员有能力在不付出创造性劳动的基础上，可以进行其他构造的选取。

请参阅图3，在一些实施例中，超重力反应系统还包括分离装置3，分离装置3与超重力反应装置2的油泥流体输出口连接。

具体地，流体从超重力反应装置2出料口流出，经导流管流入沉降分离罐内，在一定温度下沉降一段时间进行油的分离以及固体颗粒的脱除，为了增加分离效率，分离装置3外部可以设置夹套，通过夹套对分离装置3进行加热，具体而言，加热温度范围为60-95℃。

下面通过具体实施例和对比例，对本发明的技术效果进行说明。

实施例1

取一定量的聚丙烯酰胺和硫酸铵按1:1配制成一定质量分数的沉降剂溶液，并将沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到95℃；用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油浆(流量为40kɡ/h)和沉降剂(以油浆流量为基准为1000μg/g)至通道装置1中预混合之后再通入超重力反应装置2进行充分混合，转速为700rpm，混合温度为95℃，将混合溶液引流到沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为95℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为90μg/g。

对比例1

取一定量的聚丙烯酰胺和硫酸铵按1:1配制成一定质量分数的沉降剂溶液，并将沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到95℃。取100g油浆与圆底烧杯中，油浴加热，维持温度在95℃，沉降剂加入量为1000μg/g，在搅拌转速为900rpm,混合温度为95℃的条件下混合30min，将混合好溶液倒入沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为95℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为210μg/g。

实施例2

将某油溶性沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到95℃。用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油浆(流量为35kɡ/h)和沉降剂(以油浆流量为基准为400μg/g)至通道装置1中预混合之后，再通入超重力反应装置2进行充分混合，转速为700rpm，混合温度为95℃，将混合溶液引流到沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为95℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为70μg/g。

对比例2

将某油溶性沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到95℃。取100g油浆与圆底烧杯中，油浴加热，维持温度在95℃，沉降剂加入量为400μg/g，在搅拌转速为700rpm，混合温度为，95℃的条件下混合30min，将混合好溶液倒入沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为95℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为170μg/g。

实施例3

将某油溶性沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到95℃。用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油浆(流量为35kɡ/h)和沉降剂(以油浆流量为基准为600μg/g)至通道装置1中预混合之后，再通入超重力反应装置2进行充分混合，转速为900rpm，混合温度为95℃，将混合溶液引流到沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为95℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为60μg/g。

实施例4

将某油溶性沉降剂与油浆(灰分为5200μg/g)加热到85℃。用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油浆(流量为40kɡ/h)和沉降剂(以油浆流量为基准为350μg/g)至通道装置1中预混合之后，再通入超重力反应装置2进行充分混合，转速为900rpm，混合温度为85℃，将混合溶液引流到沉降分离罐中进行静置沉降24小时，沉降温度为85℃。取沉降好的油浆中部10％测其灰分，灰分为90μg/g。

实施例5

取一定量的石油磺酸盐于去离子水中配成清洗剂，再取一定量的含油污泥(含油量为67.6％)，均加热到90℃，用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油泥(流量为40kɡ/h)和清洗剂流量为(80kɡ/h)之后通入通道装置1中预混，再通入超重力反应装置2中进行充分混合清洗，清洗温度为90℃，从超重力反应装置2甩出的混合液进入沉降分离罐内进行沉降分离20小时，沉降温度为90℃。将沉降分离好的油泥取一定量底层泥测其含油量为0.9％。

实施例6

取一定量的偏硅酸钠、水溶性破乳剂于去离子水中配成清洗剂，再取一定量的含油污泥(含油量为67.6％)，均加热到90℃，用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油泥(流量35kɡ/h)和清洗剂流量为(70kɡ/h)之后通入通道装置1中预混，再通入超重力反应装置2中进行充分混合清洗，清洗温度为90℃，从超重力反应装置2甩出的混合液进入沉降分离罐内进行沉降分离20小时，沉降温度为90℃。将沉降分离好的油泥取一定量底层泥测其含油量为0.6％。

实施例7

取一定量的偏硅酸钠、油溶性破乳剂、沉降剂于去离子水中配成清洗剂，再取一定量的含油污泥(含油量为67.6％)，均加热到90℃，用螺杆泵以及蠕动泵分别输送油泥(流量30kɡ/h)和清洗剂流量为(60kɡ/h)之后通入通道装置1中预混，再通入超重力反应装置2中进行充分混合清洗，清洗温度为90℃，从超重力反应装置2甩出的混合液进入沉降分离罐内进行沉降分离20小时，沉降温度为90℃。将沉降分离好的油泥取一定量底层泥测其含油量为0.8％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施方式的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施方式的实施方式而已，并不用于限制本说明书实施方式。对于本领域技术人员来说，本说明书实施方式可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施方式的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施方式的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于油固分离的超重力反应系统，其特征在于，包括：

通道装置，所述通道装置内部设置有多种通道元件，每种通道元件可形成一设定形状的流动通道；

超重力反应装置，所述超重力反应装置内部设置有切割件，所述切割件用于将所述通道装置输出的混合流体切割为流体微元。

2.根据权利要求1所述的超重力反应系统，其特征在于，所述多种通道元件包括：第一通道元件和第二通道元件，所述第一通道元件可形成朝向第一方向螺旋的第一流动通道，所述第二通道元件可形成朝向第二方向螺旋的第二流动通道，所述第一方向和所述第二方向相反。

3.根据权利要求2所述的超重力反应系统，其特征在于，所述第一通道元件和所述第二通道元件交替设置。

4.根据权利要求2所述的超重力反应系统，其特征在于，所述多种通道元件还包括第三通道元件，所述第三通道元件包括多个上下交替设置的扰流板。

5.根据权利要求4所述的超重力反应系统，其特征在于，所述扰流板表面设置有凹陷和凸起。

6.根据权利要求4所述的超重力反应系统，其特征在于，所述第一通道元件、所述第二通道元件以及所述第三通道元件按序形成通道组件，所述通道装置内可设置多个所述通道组件。

7.根据权利要求4所述的超重力反应系统，其特征在于，所述第一通道元件和所述第二通道元件交替形成通道组件，所述第三通道元件随机置于两个通道组件之间和/或两端。

8.根据权利要求2所述的超重力反应系统，其特征在于，所述第一通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向缩径，所述第二通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向扩径。

9.根据权利要求2所述的超重力反应系统，其特征在于，所述第一通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向扩径，所述第二通道元件朝向靠近所述通道装置尾部的方向缩径。

10.根据权利要求1所述的超重力反应系统，其特征在于，还包括分离装置，所述分离装置与所述超重力反应装置的油泥流体输出口连接。

Images