CN113333185B - 一种中心带导流锥的三相旋流分离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中心带导流锥的三相旋流分离器，用于脱除延迟焦化含硫废水中的油和焦粉，包括了固液旋流分离段、液液旋流分离段，所述固液旋流分离段包括大圆筒、固液混合相双切入口、固液旋流分离腔、双切排固出口、导流锥，所述液液旋流分离段包括圆柱段、锥段、液液旋流分离腔、重相出口管、轻相出口管；本发明的三相旋流分离器可以实现油、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。

Description

一种中心带导流锥的三相旋流分离器

技术领域

本发明涉及应用于废水处理、化工和环境保护等的设备领域，具体涉及一种中心带导流锥的三相旋流分离器。

背景技术

炼厂延迟焦化装置产生的含硫废水具有硫化氢、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，然而，含硫废水中的油和焦粉会对汽提装置造成影响。首先，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；再者，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；还有，大量焦粉颗粒在汽提装置长时间运行以后，沉积在汽提塔塔盘上，堵塞阀孔，造成装置停工检修。所以，需要对延迟焦化含硫废水进行预处理，脱除其含有的油和焦粉。现有的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，容易堵塞造成停运，另外该装置还存在购置费用高、维护成本高的问题，总体使用效果不好；陶瓷膜价格昂贵，难以推广应用；旋流分离器具有成本低，操作简单，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，本发明提供了一种中心带导流锥的三相旋流分离器，它的占地面积小、分离时间短、可实现连续操作，能实现油、水、焦粉三相一体化分离。

本发明采用的技术方案如下：一种中心带导流锥的三相旋流分离器，用于脱除延迟焦化含硫废水中的油和焦粉，包括了固液旋流分离段、液液旋流分离段；

所述固液旋流分离段包括大圆筒、固液混合相双切入口、固液旋流分离腔、双切排固出口、导流锥，所述固液旋流分离腔由大圆筒内壁和导流锥上部外壁面之间的空间组成，所述固液混合相双切入口设置在大圆筒柱段顶部，所述导流锥位于大圆筒顶部封板中心处，所述双切排固出口设置在大圆筒柱段底部；

所述液液旋流分离段包括圆柱段、锥段、液液旋流分离腔、重相出口管、轻相出口管，所述液液旋流分离腔由圆柱段、锥段以及导流锥之间的空间组成，所述重相出口管与锥段的小口径端连接，所述轻相出口管嵌套于重相出口管内；

所述导流锥内置于大圆筒顶部封板中心处，且两者同轴设置，锥顶与液液旋流分离腔锥段和重相出口管的连接处相平齐，导流锥贯穿固液旋流分离腔与液液旋流分离腔，在旋流分离器内不仅起到中心固棒稳定流场的作用，而且有利于引导轻相从轻相出口管排出。

所述固液混合相双切入口在大圆筒柱段顶部反向对称设置，入口流道与大圆筒柱段内壁面相切。采用反向对称双入口结构有利于旋流器内部流场的稳定对称。

所述双切排固出口在大圆筒柱段底部反向对称设置，出口流道与大圆筒柱段内壁面相切。所述大圆筒底部设置有环形凹槽结构，有利于将固液旋流分离段和液液旋流分离段分隔开，防止固体颗粒未能及时从双切排固出口排出而进入液液旋流分离腔从而影响分离效果。

所述重相出口管与液液旋流分离段锥段尾部相连接，所述轻相出口管嵌套于重相出口管内，且位于所述导流锥正下方并与其同轴设置。

本发明的中心带导流锥的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双切入口进入固液旋流分离腔大圆筒圆柱段，通过切向造旋，在离心力作用下，焦粉颗粒被甩向边壁，顺着壁面向下运动至大圆筒底部环形凹槽内，通过双切排固出口排出；油水轻相则向中心区域聚集，顺着液液旋流分离段柱段内壁向下运动进入液液旋流分离腔。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，通过重相出口排出；油相则向中心区域聚集，顺着导流锥向下运动，通过导流锥正下方的轻相出口排出。其中，导流锥占据了整个旋流器空气柱的位置，可以起到中心固棒稳定流场的作用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提出的中心带导流锥的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。

附图说明

图1为本发明三相旋流分离器的整体结构示意图；

图2为本发明三相旋流分离器的立体剖面示意图；

图3为本发明三相旋流分离器的的三维立体图；

图中，1-固液混合相双切入口；2-大圆筒；3-导流锥；4-双切排固出口；5-圆柱段；6-锥段；7-重相出口管；8-轻相出口管。

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。

图1为本发明三相旋流分离器的整体结构示意图，图2为本发明三相旋流分离器的立体剖面示意图，图3为本发明三相旋流分离器的三维立体图，如图1、图2和图3所示，一种中心带导流锥的三相旋流分离器，包括固液旋流分离段、液液旋流分离段。

所述固液旋流分离段包括大圆筒2，所述大圆筒2的侧部上端设置有固液混合相双切入口1、所述大圆筒2的侧部下端设置有双切排固出口4；还包括导流锥3，所述导流锥3从大圆筒2的顶部封板中心处向下延伸，导流锥3的顶锥点朝向下方，所述导流锥3的长度大于所述大圆筒2的长度；所述大圆筒2内壁和导流锥3外壁面之间的空间构成固液旋流分离腔，所述固液混合相双切入口1设置在大圆筒2柱段顶部，所述导流锥3位于大圆筒2顶部封头中心处，所述双切排固出口4设置在大圆筒2柱段底部；

所述液液旋流分离段包括圆柱段5、锥段6、重相出口管7、轻相出口管8，所述圆柱段5直径小于所述大圆筒2的直径，且所述圆柱段5上端与大圆筒2下端连接、所述圆柱段5下端与所述锥段6大口径端连接，所述重相出口管7与所述锥段6的小口径端连接，所述轻相出口管8嵌套于重相出口管7内部，所述导流锥3向下延伸至顶锥点临近所述轻相出口管8上方。所述圆柱段5和锥段6的内壁面与导流锥3外壁面之间的空间构成液液旋流分离腔。

所述大圆筒2、圆柱段5、锥段6、导流锥3、重相出口管7、轻相出口管8同轴设置，所述导流锥上端抵接于大圆筒2的顶部封板、下端与锥段6的小口径端相平齐。

导流锥贯穿固液旋流分离腔与液液旋流分离腔，在旋流器内不仅起到中心固棒稳定流场的作用，而且有利于引导轻相从轻相出口排出。

所述大圆筒2和所述圆柱段5之间的环形部分由环形板封闭，具体的，所述圆柱段5的上端部伸入所述大圆筒2底端口内一段距离，使得所述环形板为中间高、周边低的锥环板。如此设置，使得大圆筒2底端形成一个环形凹槽，分离出的焦粉颗粒短暂堆积后迅速通过双切排固出口4排出，防止焦粉壳体滑落至液液旋流分离腔内，有效提高了分离效率。

所述固液混合相双切入口1在大圆筒2顶部呈圆心对称设置，其入口流道与大圆筒2内壁面相切。采用反向对称双入口结构有利于旋流器内部流场的稳定对称。

所述双切排固出口4在大圆筒2底部呈圆心对称设置，其出口流道与大圆筒2内壁面相切。所述大圆筒底部的环形凹槽结构，有利于将固液旋流分离段和液液旋流分离段分隔开，防止固体颗粒未能及时从双切排固出口4排出而进入液液旋流分离腔从而影响分离效果。

以延迟焦化含硫废水为例对本发明三相旋流分离器的工作过程解释如下：介质由固液混合相双切入口1进入固液旋流分离腔大圆筒2内部，通过切向造旋，在离心力作用下，焦粉颗粒被甩向边壁，顺着壁面向下运动至大圆筒底环形型凹槽内，通过双切排固出口4排出；油水轻相则向中心区域聚集，顺着液液旋流分离段的圆柱段5内壁向下运动进入液液旋流分离腔。在离心力场作用下，较重的水相被甩向边壁，顺着锥段6壁面向下运动，通过重相出口管7排出；油相则向中心区域聚集，顺着导流锥3向下运动，通过导流锥3正下方的轻相出口管8排出。其中，导流锥3占据了整个旋流分离器空气柱的位置，可以起到中心固棒稳定流场的作用。

与现有技术相比，本发明提出的中心带导流锥的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。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种中心带导流锥的三相旋流分离器，包括固液旋流分离段、液液旋流分离段；

所述固液旋流分离段包括大圆筒，所述大圆筒的侧部上端设置有固液混合相双切入口、所述大圆筒的侧部下端设置有双切排固出口；还包括导流锥，所述导流锥从大圆筒的顶部封板中心处向下延伸，导流锥的顶锥点朝向下方，所述导流锥的长度大于所述大圆筒的长度；所述大圆筒内壁和导流锥外壁面之间的空间构成固液旋流分离腔；

所述液液旋流分离段包括圆柱段、锥段、重相出口管、轻相出口管，所述圆柱段直径小于所述大圆筒的直径，且所述圆柱段上端与大圆筒下端连接、所述圆柱段下端与所述锥段大口径端连接，所述重相出口管与所述锥段的小口径端连接，所述轻相出口管嵌套于重相出口管内部，所述导流锥向下延伸至顶锥点临近所述轻相出口管上方。

2.根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述大圆筒和所述圆柱段之间的环形部分形成有环形凹槽。

3.根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述大圆筒和所述圆柱段之间的环形部分由环形板封闭，所述圆柱段的上端部伸入所述大圆筒底端口内一段距离，使得所述环形板为中间高、周边低的锥环板。

4.根据权利要求1或2或3所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述大圆筒、圆柱段、锥段、导流锥、重相出口管、轻相出口管同轴设置。

5.根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述导流锥上端抵接于大圆筒的顶部封板、下端与锥段的小口径端相平齐。

6.根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述固液混合相双切入口在大圆筒顶部呈圆心对称设置，其入口流道与大圆筒内壁面相切。

7.根据权利要求1所述的三相旋流分离器，其特征还在于，所述双切排固出口在大圆筒底部呈圆心对称设置，其出口流道与大圆筒内壁面相切。

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