CN114276832B - 一种环流式静电聚结器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环流式静电聚结器，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场，所述壳体顶部设置有放气孔；其结构简单、加工组装方便、内部流场均匀，又能够保证乳状液充分的停留时间。

Description

一种环流式静电聚结器

技术领域

本发明属于石油化工、原油电脱水、油水净化环保等设备领域，具体涉及一种环流式静电聚结器。

背景技术

静电聚结器因其高效、处理量大等优点被广泛应用于石油化工领域，但随着原油品质下降、破乳难度提高，传统的静电聚结器由于流场分布不够均匀，乳状液在电场中停留时间短，电场力不能作用到全部液滴而导致液滴未充分长大聚结，脱水效率降低，石油外输时含水率增大，难以满足生产要求。

随着需求的日益严峻和原油脱水技术不断发展，国内外学者所提出的电场与旋流场耦合技术、三相分离与电场破乳脱水一体化技术(VIEC)等，尝试通过优化电聚结过程中的流场来提高原油乳状液的电脱水效率，这些实例证明了在湍流条件下采用静电聚结技术使W/O型乳化液脱稳是可行的，但这些设备加工制造较为复杂、运行维护难度较大、乳状液在电场中破乳停留时间较短，因此，研发一种流场均匀的紧凑型静电聚结器具有非常重要的意义。

发明内容

基于上述技术现状，本发明的目的在于提供一种环流式静电聚结器，其结构简单、加工组装方便、内部流场均匀，又能够保证乳状液充分的停留时间。

本发明采用的技术方案如下：一种环流式静电聚结器，其特征在于，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场，所述壳体顶部设置有放气孔。

具体的，所述壳体可采用卧式放置或立式放置的管体，所述电极板优先采用板式电极，根据空间及流场的需要，也可搭配棒式电极和环形电极使用。

在一种实施结构中，所述壳体为卧置的管体，管体的两个端部分别设置有进液管和出液管，具体的，所述进液管设置在管体左端壁面的下方，所述出液管设置在管体右端壁面的下方，以强化乳状液在管体内部的环流；所述管体的内部安装与来流方向垂直的多组电极板，每一组电极板均包括一个高压电极板和一个接地电极板，所述高压电极板和接地电极板平行设置且平行于管体的径向截面；所述高压电极板和接地电极板均为圆形板，所述高压电极板在上端和下端均切除有的弓形缺口，所述接地电极板在上端切除有弓形缺口，所述高压电极板和接地电极板交替排列，在管体内部形成折流和环流耦合的均匀流场空间。所述高压电极板与管体内壁面的接触部位还设置有一层绝缘材料，以将两者隔离避免电极短路。

在另一实施结构中，所述壳体为立式的管体，所述管体上顶面的中心位置设置有进液管，所述管体的侧部下端设置出液管，管体的外壁面接地；所述管体内平行于管体的轴向设置有多块电极板，多块电极板包括高压电极板、低压电极板和接地电极板，所述高压电极板和接地电极板以进液管为中心左右对称分布，且高压电极板和接地电极板的上下两端与管体的上顶面及下底面之间均留有过流空隙；所述低压电极板对称式分布在高压电极板和接地电极板的外侧，且所述低压电极板的下端与管体的下底面封闭式连接，所述低压电极板的上端与管体的上顶面之间留有过流间隙；且所述进液管在管体内部向下延伸使得进液管的出口端低于高压电极板和接地电极板的高度，所述低压电极板的高度高于所述高压电极板和接地电极板的高度。

下面给出了采用立置的管体时搭配棒状电极和环形电极的实施结构。在一种方式汇总，管体上顶面的中心位置设置有进液管，管体的上顶面的边缘或管体侧部上端设置有出液管，所述管体内部中心位置设置有高压电极棒，所述高压电极棒从管体的下底面中心位置伸入管体内部，其上端与管体的上顶面不接触，所述高压电极棒的两侧对称式设置有低压电极板，所述低压电极板为平板式电极，其上下两端与管体的上顶面及下底面之间均留有过流空隙；所述进液管从管体的上顶面向下延伸使得进液管的出口端低于低压电极板的高度。

在搭配环形电极时，进液管可设置在管体的侧壁的下方位置，管体的下底面中心处设置出液管且管体的外壁面接地；管体的内部设置有接地电极棒、低压电极、中压电极和高压电极，所述接地电极棒为棒式电极，设置在管体的轴心位置且其下端与管体的下底面不接触，所述低压电极、中压电极和高压电极均为环形板式电极，三者均从管体的下底面朝向上方延伸但上端均不与管体的上顶面接触，其中低压电极以接地电极棒为轴线设置在管体内部底面上，所述中压电极间隔地套设在低压电极外侧，所述中压电极的下方设置有多个供液体通过的分布孔，所述高压电极间隔地套设在中压电极外侧。

本发明的有益效果在于：

(1)在同等大小的空间内通过流体环流的方式，使水滴能够在电场中多次聚并长大，提高了脱水效率，保证脱水效果的达标；

(2)结合折流和环流耦合的流动方式，通过合理设计、排列电极，分配电聚结器内部空间，最大效率发挥电极板的利用效率，以较为简单的结构优化流场，使水滴能够回流至电场中多次聚并长大，保证了电聚结器的脱水效率达标；

(3)结构紧凑简单，加工制造方便，分离效率高、检修简单。

附图说明

图1是本发明的环流式静电聚结器的实施例一结构图；

图2是实施例一的电极板结构示意图，其中(a)是高压电极板结构示意图，(b)是接地电极板示意图；

图3是本发明的环流式静电聚结器的实施例二结构图；

图4是实施例二的俯视剖面图；

图5是本发明的环流式静电聚结器的实施例三结构示意图；

图6是本发明的环流式静电聚结器的实施例四结构示意图；

图中：1-1、进液管，1-2、高压电极板，1-3、接地电极板，1-4、管体，1-5、出液管，1-6、放气孔；

2-1、进液管，2-2、高压电极板，2-3、低压电极板，2-4、出液管，2-5、管体，2-6、接地电极板，2-7、放气孔；

3-1、管体，3-2、进液管，3-3、出液管，3-4、高压电极棒，3-5、低压电极板，3-6、放气孔；

4-1、管体，4-2、进液管，4-3、出液管，4-4、接地电极棒，4-5、低压电极，4-6、中压电极，4-7、高压电极，4-8、分布孔，4-9、放气孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，是本发明的环流式静电聚结器的实施例一结构图，本实施例中，环流式静电聚结器的外部轮廓结构为卧式，包括卧置的管体1-4，所述管体1-4的两个端部分别设置有进液管1-1和出液管1-5，具体的，所述进液管1-1设置在管体1-4左端壁面的下方，所述出液管1-5设置在管体1-4右端壁面的下方；所述管体1-4的内部安装与来流方向垂直的多组电极板，每一组电极板均包括一个高压电极板1-2和一个接地电极板1-3，所述高压电极板1-2和接地电极板1-3平行设置且平行于管体1-4的径向截面，所述管体1-4的顶部设置有放气孔1-6，且管体1-4的外壁面接地。

参见图2，图2(a)是高压电极板结构示意图，图2(b)是接地电极板示意图；所述高压电极板1-2上下两端均切除有过流空间，所述接地电极板1-3的上部切除有过流空间，具体的，所述高压电极板1-2和接地电极板1-3均为圆形板，所述高压电极板1-2在上端和下端均切除有的弓形缺口，上下两部分的弓形缺口对称分布，所述接地电极板1-3在上端切除有弓形缺口。

所述高压电极板1-2与管体1-4内壁面的接触部位设置有一层绝缘材料，以将两者隔离避免电极短路。所述高压电极板和接地电极板交替排列，在管体1-4内部形成折流和环流耦合的均匀流场空间，管体1-4的外壁面接地，保证液体流过的每个流道均有合适的电场存在。

图3是本发明的环流式静电聚结器的实施例二结构图，图4是实施例二的俯视剖面图，如图3、图4所示，环流式静电聚结器的外部轮廓结构为立式，包括立置的管体2-5，所述管体2-5上顶面的中心位置设置有进液管2-1，所述管体2-5的下端设置出液管2-4，管体2-5的外壁面接地；所述管体2-5内平行于管体2-5的轴向设置有多块电极板，多块电极板包括高压电极板2-2、低压电极板2-3和接地电极板2-6，所述高压电极板2-2和接地电极板2-6以进液管2-1为中心左右对称分布，且高压电极板2-2和接地电极板2-6的上下两端与管体2-5的上顶面及下底面之间均留有过流空隙；所述低压电极板2-3对称式分布在高压电极板2-2和接地电极板2-6的外侧，且所述低压电极板2-3的下端与管体2-5的下底面封闭式连接，所述低压电极板2-3的上端与管体2-5的上顶面之间留有过流间隙；所述管体2-5的顶端还设置有放气孔2-7。乳状液从上端进液管进入，在电极板间部分回流，整个装置内部产成环流，形成均匀的流场。

优选的，所述进液管2-1在管体2-5内部向下延伸使得进液管2-1的出口端低于高压电极板2-2和接地电极板2-6的高度，所述低压电极板2-3的高度高于所述高压电极板2-2和接地电极板2-6的高度，如此设置，使得管体2-5内部更容易产生回流而形成均匀的环流式流场，增强乳状液回流，从而提高环流效果。

本实施例中立式的环流式静电聚结器内部存在三级电场，第一级电场由高压电极板2-2和接地电极板2-6形成，第二级电场可分为左右两部分，位于左边的第二级电场由高压电极板2-2和低压电极板2-3形成，位于右边的第二级电场由低压电极板2-3和接地电极板2-6形成，第三级电场也可分为左右两部分，这两部分第三级电场均由低压电极板2-3和管体2-5的壁面形成。乳状液从中心进液管2-1进入第一级电场后向下运动，遇到管体2-5下底面折返向上运动，进入第二级电场继续向上运动，到达电极板上端后，部分乳状液回流至第一级电场，部分乳状液溢出第二级电场上端的电极板，进入第三级电场，最终，全部乳状液均需通过第三级电场流出静电聚结器。所述进液管2-1为圆柱形，所述第一级电场为平行的高压电极板、接地电极板和直管的周向壁面形成的区域，相比于使用环形电极，此种方式拥有更大的回流面积。

图5是本发明的环流式静电聚结器的实施例三结构示意图，其示出了一种采用棒式电极的环流式静电聚结器结构，如图所示，其也为立式结构，包括立置的管体3-1，所述管体3-1上顶面的中心位置设置有进液管3-2，管体3-1上顶面的边缘或侧部设置有出液管3-3，且管体3-1的外壁面接地；所述管体3-1内部中心位置设置有高压电极棒3-4，所述高压电极棒3-4从管体3-1的下底面中心位置伸入管体3-1内部，其上端与管体3-1的上顶面不接触，所述高压电极棒3-4的两侧对称式设置有低压电极板3-5，所述低压电极板为平板式电极，其上下两端与管体3-1的上顶面及下底面之间均留有过流空隙，以在管体3-1内部形成环流式二级电场；所述进液管3-2从管体3-1的上顶面向下延伸使得进液管3-2的出口端低于低压电极板3-5的高度，所述管体3-1的上顶面上还设置有放气孔3-6。本实施例中采用棒式电极和板式电极组合的方式使得管体内部的回流面积更大。

图6是本发明的环流式静电聚结器的实施例四结构示意图，示出了一种采用环形电极板的环流式静电聚结器结构，包括立式放置的管体4-1，管体4-1的侧壁上设置进液管4-2，具体的，所述进液管4-2可设置在管体4-1的侧壁的下方位置，管体4-1的下底面中心处设置出液管4-3且管体4-1的外壁面接地；管体4-1的内部设置有接地电极棒4-4、低压电极4-5、中压电极4-6和高压电极4-7，所述接地电极棒4-4为棒式电极，设置在管体4-1的轴心位置且其下端与管体4-1的下底面不接触，所述低压电极4-5、中压电极4-6和高压电极4-7均为环形板式电极，三者均从管体4-1的下底面朝向上方延伸但上端均不与管体4-1的上顶面接触，其中低压电极4-5以接地电极棒4-4为轴线设置在管体4-1内部底面上，所述中压电极4-6间隔地套设在低压电极4-5外侧，所不同的是，所述中压电极4-6的下方设置有多个供液体通过的分布孔4-8，所述高压电极4-7间隔地套设在中压电极4-6外侧。通过分布孔4-8的过流使得多层环形电极板之间构成环流，提高聚结效率。所述低压电极4-5、中压电极4-6和高压电极4-7的高度可相同或不同，三者高度不同时，流动湍流度会相对更高。所述管体4-1的上顶面还设置有放气孔4-9。

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 (10)

1.一种环流式静电聚结器，其特征在于，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场；

所述壳体为卧置的管体，管体的两个端部分别设置有进液管和出液管；所述管体的内部安装与来流方向垂直的多组电极板，每一组电极板均包括一个高压电极板和一个接地电极板，所述高压电极板和接地电极板平行设置且平行于管体的径向截面；

所述高压电极板和接地电极板均为圆形板，所述高压电极板在上端和下端均切除有的弓形缺口，所述接地电极板在上端切除有弓形缺口。

2.根据权利要求1所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述壳体顶部设置有放气孔。

3.根据权利要求1所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述进液管设置在管体左端壁面的下方，所述出液管设置在管体右端壁面的下方。

4.一种环流式静电聚结器，其特征在于，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场；

所述壳体为立式的管体，所述管体上顶面的中心位置设置有进液管，所述管体的侧部下端设置出液管，管体的外壁面接地；所述管体内平行于管体的轴向设置有多块电极板，多块电极板包括高压电极板、低压电极板和接地电极板，所述高压电极板和接地电极板以进液管为中心左右对称分布，且高压电极板和接地电极板的上下两端与管体的上顶面及下底面之间均留有过流空隙；所述低压电极板对称式分布在高压电极板和接地电极板的外侧，且所述低压电极板的下端与管体的下底面封闭式连接，所述低压电极板的上端与管体的上顶面之间留有过流间隙。

5.根据权利要求4所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述壳体顶部设置有放气孔。

6.根据权利要求5所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述进液管在管体内部向下延伸使得进液管的出口端低于高压电极板和接地电极板的高度，所述低压电极板的高度高于所述高压电极板和接地电极板的高度。

7.一种环流式静电聚结器，其特征在于，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场；

所述壳体为立置的管体，所述管体上顶面的中心位置设置有进液管，管体的上顶面的边缘或管体侧部上端设置有出液管，所述管体内部中心位置设置有高压电极棒，所述高压电极棒从管体的下底面中心位置伸入管体内部，其上端与管体的上顶面不接触，所述高压电极棒的两侧对称式设置有低压电极板，所述低压电极板为平板式电极，其上下两端与管体的上顶面及下底面之间均留有过流空隙。

8.根据权利要求7所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述壳体顶部设置有放气孔。

9.根据权利要求8所述的环流式静电聚结器，其特征还在于，所述进液管从管体的上顶面向下延伸使得进液管的出口端低于低压电极板的高度。

10.一种环流式静电聚结器，其特征在于，包括壳体，壳体上设置进液口和出液口，且壳体外壁面接地；所述壳体内部设置有多层电极板，所述多层电极板将壳体内部空间分隔为多个区间，多个区间之间通过过流空隙相互连通，以使得流体在壳体内部形成折流和环流的耦合流动方式；所述多层电极板中每相邻的两块电极板之间通过电压差产生电场；

所述壳体为立置的管体，进液管设置在管体的侧壁的下方位置，管体的下底面中心处设置出液管且管体的外壁面接地；管体的内部设置有接地电极棒、低压电极、中压电极和高压电极，所述接地电极棒为棒式电极，设置在管体的轴心位置且其下端与管体的下底面不接触，所述低压电极、中压电极和高压电极均为环形板式电极，三者均从管体的下底面朝向上方延伸但上端均不与管体的上顶面接触，其中低压电极以接地电极棒为轴线设置在管体内部底面上，所述中压电极间隔地套设在低压电极外侧，所述中压电极的下方设置有多个供液体通过的分布孔，所述高压电极间隔地套设在中压电极外侧。

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