CN113304898B - 一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种嵌套式固‑液‑液三相旋流分离器，包括固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述液液旋流分离段嵌套在固液旋流分离段内部；所述固液旋流分离段包括圆柱段、锥段、排固尾管，所述液液旋流分离段包括内部圆柱段和内部锥段，所述内部圆柱段的下端和所述内部锥段的大口径上端连接，且所述内部圆柱段和所述内部锥段整体位于圆柱段和锥段内部；其嵌套式的结构设计，使得装置整体占地面积小、工艺路线短、分离时间少，可实现油、水、焦粉三相一体化的连续分离操作。

Description

一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器
技术领域
本发明涉及延迟焦化废水处理、化工和环境保护等领域，具体涉及一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器。
背景技术
延迟焦化工艺的投资和操作费用少、过程简单、转化深度高，其广泛应用于对含碳量高的重油、渣油以及沥青油的脱碳生产中，世界上85％以上的焦化处理装置都采用延迟焦化工艺。然而，炼厂延迟焦化装置会产生大量的含硫废水，其具有硫化氢、氨氮浓度高的特点，且含有较多的焦粉和乳化油。在对含硫废水进行生化处理、达标排放之前，常采用水蒸气汽提法去除含硫废水中的硫化物和氨氮，而含硫废水中含有的油和微细焦粉会对汽提装置造成影响：(1)延迟焦化含硫废水中的油将导致塔盘积油，从而破坏汽液平衡，影响汽提操作过程；(2)焦粉颗粒在管道和设备中局部堆积造成物流不畅通，影响正常操作；(3)汽提装置长时间运行以后，会有大量焦粉颗粒沉积在汽提塔塔盘上，从而堵塞阀孔，造成装置停工检修。所以，在延迟焦化含硫废水进入汽提装置之前，需要对其进行预处理，脱除其含有的油和焦粉。现有的延迟焦化含硫废水脱固脱油方法包括了重力沉降法、絮凝法、自动反冲洗过滤法、陶瓷膜过滤法以及旋流分离法。其中，重力沉降法分离时间长、效率低；絮凝法需要消耗水处理药剂，操作成本较高；自动反冲洗过滤器切换频繁，经常因过滤器压差超高而自动停运，另外该装置还存在购置费用高、维护成本高的问题，总体使用效果并不理想；而陶瓷膜价格昂贵，难以推广应用；旋流分离法具有投资小，操作简单可靠，占地面积小，分离效率高等优点，故而很多企业采用过滤-旋流或重力沉降-旋流组合工艺来脱除含硫废水中的油和焦粉。然而，组合工艺采用的装置复杂，占地面积较大，因此，开发能实现油、水、焦粉三相分离的一体化结构紧凑的旋流器具有重要意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器，其嵌套式的结构设计，使得装置整体占地面积小、工艺路线短、分离时间少，可实现油、水、焦粉三相一体化的连续分离操作。
本发明采用的技术方案如下：一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器，包括固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述液液旋流分离段嵌套在固液旋流分离段内部；
所述固液旋流分离段包括圆柱段、锥段、排固尾管，所述圆柱段的下端和锥段大口径上端连接，所述排固尾管连接于所述锥段的小口径下端，所述排固尾管的下端设有底流口；所述圆柱段的顶端由顶盖封闭，所述圆柱段上部接近上顶盖处设置有固液混合相切向入口；
所述液液旋流分离段包括内部圆柱段和内部锥段，所述内部圆柱段的下端和所述内部锥段的大口径上端连接，且所述内部圆柱段和所述内部锥段整体位于圆柱段和锥段内部；所述内部锥段的小口径下端连接有排水尾管，所述排水尾管向下穿出所述排固尾管，并通过排水尾管端部的排水底流口排出分离出的水；
所述内部圆柱段的中心设置有向上穿出顶盖的排油溢流管，所述排油溢流管通过顶端的排油溢流口排出分离出的油相；所述内部圆柱段与所述排油溢流管之间设置有导叶，所述导叶对经固液旋流分离段分离过后得到的油水混合液进行二次造旋；
位于所述圆柱段与所述内部圆柱段之间设置有圆筒挡板，所述内部圆柱段的上端与所述顶盖之间留有过流空隙，所述旋流分离器内部按照流体流动路径由圆筒挡板分隔为固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述圆筒挡板上端与顶盖固定连接、下端延伸至遮盖所述过流空隙，具体的，所述圆筒挡板的下端可延伸至圆柱段的1/3至2/3长度位置处。
所述排固尾管、排油溢流管、排水尾管与所述三相旋流器同轴设置，所述排水尾管嵌套在排固尾管中，且从排固尾管贯穿伸出，两者互不相通。
所述排油溢流管与所述内部圆柱段同轴设置，当然，根据内部圆柱段具体内部流场涡流分布情况，所述排油溢流管相对于内部圆柱段的轴心偏心设置。
本发明的嵌套式固-液-液三相旋流分离器工作过程如下：延迟焦化含硫废水由固液混合相切向入口进入固液旋流分离腔圆柱段，通过切向造旋，在离心力作用下，焦粉颗粒被甩向边壁，顺着锥段壁面向下运动，通过排固尾管从底流口排出；油水轻相则向中心区域聚集，顺着液液旋流分离段外壁向上运动。其中，液液旋流分离段占据了固液旋流分离段空气柱的位置，可以起到中心固棒稳定流场的作用。在圆筒挡板的作用下，原料液无法在未分离的情况下进入液液旋流分离段。分离后得到的油水两相通过圆筒挡板导流进入液液旋流分离段，通过导叶二次造旋，在离心力场作用下，较重的水相被甩向边壁，顺着锥段壁面向下运动，通过排水尾管从排水底流口排出；油相则向中心区域聚集，顺着导叶中心的排油溢流管向上运动，通过排油溢流口排出。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提出的嵌套式固-液-液三相旋流分离器包括固液旋流分离段、液液旋流分离段，可以实现油、水、固三相一体化分离，结构紧凑密闭，不需要进行反冲洗，可实现长周期稳定运行；而且占地空间小，工艺时间需求短。
附图说明
图1是本发明分离器的装置整体结构示意图；
图2是本发明分离器的挡板结构剖面示意图；
图3是本发明分离器的结构透视视图；
图中：1-固液混合相切向入口；2-排油溢流口；3-排油溢流管；4-圆筒挡板；5-圆柱段；6-导叶；7-内部圆柱段；8-锥段；9-内部锥段；10-排水尾管；11-排固尾管；12-底流口；13-排水底流口。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
结合图1-图3，对本发明的三相旋流分离器结构和原理作进一步说明，图1是本发明分离器的装置整体结构示意图；图2是本发明分离器的挡板结构剖面示意图；图3是本发明分离器的结构透视视图；如图所示，本发明的嵌套式固-液-液三相旋流分离器，包括固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述液液旋流分离段嵌套在固液旋流分离段内部；
所述固液旋流分离段包括圆柱段5、锥段8、排固尾管11，所述圆柱段5的下端和锥段8大口径上端连接，所述排固尾管11连接于所述锥段8的小口径下端，所述排固尾管11的下端设有底流口12；所述圆柱段5上部接近上顶盖处设置有固液混合相切向入口；
所述液液旋流分离段包括内部圆柱段7和内部锥段9，所述内部圆柱段7的下端和所述内部锥段9的大口径上端连接，且所述内部圆柱段7和所述内部锥段9整体位于圆柱段5和锥段8内部；所述内部锥段9的小口径下端连接有排水尾管10，所述排水尾管10向下穿出所述排固尾管11，并通过排水尾管10端部的排水底流口13排出分离出的水；
所述内部圆柱段7的中心设置有向上穿出顶盖的排油溢流管3，所述排油溢流管3通过顶端的排油溢流口2排出分离出的油相；所述内部圆柱段7与所述排油溢流管3之间设置有导叶6；
位于所述圆柱段5与所述内部圆柱段7之间设置有圆筒挡板4，所述旋流分离器内部按照流体流动路径由圆筒挡板4分隔为固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述圆筒挡板4上端与顶盖固定连接、下端延伸至圆柱段5的1/3至2/3长度位置处。
所述排固尾管11、排油溢流管3、排水尾管10与所述三相旋流器同轴设置，所述排水尾管10嵌套在排固尾管11中，且从排固尾管11贯穿伸出，两者互不相通。
所述排油溢流管3与所述内部圆柱段7同轴设置，当然，本领域技术人员应当熟知的是，根据内部圆柱段7具体内部流场涡流分布情况，所述排油溢流管3相对于内部圆柱段7的轴心偏心设置。
下面结合图1-3以及以以延迟焦化含硫废水为例，对本发明旋流分离器的工作过程解释如下：介质由固液混合相切向入口1进入固液旋流分离腔圆柱段，通过切向造旋，在离心力作用下，焦粉颗粒被甩向边壁，顺着锥段壁面向下运动，通过排固尾管11从底流口12排出；油水轻相则向中心区域聚集，顺着液液旋流分离段外壁向上运动。其中，液液旋流分离段占据了固液旋流分离段空气柱的位置，可以起到中心固棒稳定流场的作用。在圆筒挡板4的作用下，原料液无法在未分离的情况下进入液液旋流分离段。分离后得到的油水两相通过圆筒挡板4导流进入液液旋流分离段，通过导叶6二次造旋，在离心力场作用下，较重的水相被甩向边壁，顺着内部锥段9壁面向下运动，通过排水尾管10从排水底流口13排出；油相则向中心区域聚集，顺着导叶6中心的排油溢流管3向上运动，通过排油溢流口2排出。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种嵌套式固-液-液三相旋流分离器，包括固液旋流分离段和液液旋流分离段，其特征在于，所述液液旋流分离段嵌套在固液旋流分离段内部；
所述固液旋流分离段包括圆柱段、锥段，所述圆柱段的下端和锥段大口径上端连接，所述圆柱段的顶端由顶盖封闭，所述圆柱段上部接近上顶盖处设置有固液混合相切向入口；
所述液液旋流分离段包括内部圆柱段和内部锥段，所述内部圆柱段的上端与所述顶盖之间留有过流空隙，所述内部圆柱段的下端和所述内部锥段的大口径上端连接，且所述内部圆柱段和所述内部锥段整体位于圆柱段和锥段内部；
所述内部圆柱段的内部设置有向上穿出顶盖的排油溢流管，所述内部圆柱段与所述排油溢流管之间设置有导叶；
位于所述圆柱段与所述内部圆柱段之间设置有圆筒挡板，所述旋流分离器内部按照流体流动路径由圆筒挡板分隔为固液旋流分离段和液液旋流分离段，所述圆筒挡板上端与顶盖固定连接、下端延伸至遮盖所述过流空隙；
所述液液旋流分离段整体作为固液旋流分离段的中心固棒，以稳定流场。
2.根据权利要求1所述的旋流分离器，其特征还在于，所述固液旋流分离段还包括排固尾管，所述排固尾管连接于所述锥段的小口径下端，所述排固尾管的下端设有底流口；所述内部锥段的小口径下端连接有排水尾管，所述排水尾管向下穿出所述排固尾管。
3.根据权利要求1所述的旋流分离器，其特征还在于，所述圆筒挡板的下端延伸至圆柱段的1/3至2/3长度位置处。
4.根据权利要求2所述的旋流分离器，其特征还在于，所述排固尾管、排油溢流管、排水尾管与所述旋流分离器同轴设置，所述排水尾管嵌套在排固尾管中，且从排固尾管贯穿伸出，两者互不相通。
5.根据权利要求1所述的旋流分离器，其特征还在于，所述排油溢流管相对于内部圆柱段的轴心偏心设置。
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