CN1604808A - 静电分离器 - Google Patents

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Abstract

静电分离器，用于分离由不同的介电常数的液体的混合物组成的液相系统。具体地，该静电分离器用于分离油和水的乳状液。静电分离器，包含一容器，该容器内悬挂有从外部电压源供能的电极系统。该电极系统包括至少一对导电板(8)，该导电板被附着到支撑框架(7)以及与被放置在支撑框架(7)中的馈电变压器(9)的高压绕组进行电连接。该支撑框架(7)优选地是绝缘材料的铸件。电极系统的导电板(8)优选地通过电容性电连接与馈电变压器(9)绕组相连接。

Description

静电分离器
                      技术领域
本发明涉及静电分离器，用于不同的介电常数的液体的混合物的液相系统的分离。具体地，该静电分离器包含一容器，该容器内悬挂有藉助于外部电压源供能的电极系统或电极组。
由于本发明具体地可应用到用于分离油和水的乳状液中的油和水的静电分离器，本发明将参照这样的应用进行描述。然而，应当看到，本发明也可应用到用于液相系统的分离的所有种类的静电分离器应用。
                      发明背景
液相系统的静电分离通常被使用于化学工业，特别是石油工业。这样的分离包含藉助于被浸入到要进行分离处理的液体环境中的电极生成的电场力的使用。存在的已知的解决方案，其中电极由DC和AC电流供电。
通常已知的分离器是各种形状的容器，其中灌满要进行分离处理的液体。当被连接到电压源时，这些被浸入到液体中的电极造成电场的形成。由于与电场存在相联系的许多处理过程(诸如，极化和偶极子交互作用或电泳)的结果，发生相分离。对于油中的水的乳状液，其中分散相(dispersed phase)是水，分散相的小水滴凝聚以形成更大的水滴，它们由于重力的作用沉到箱底。混合物的分离相通过位于容器的适当位置的出口从箱中被取出。分离器容器可被分成多个空腔，其中，根据要被分离成它的组成成分或相的混合物的百分数组成成分应用不同的分离技术。混合物分离利用由导电元件制成的电极，通过位于容器外部的变压器将外部高电压源连接到该电极。如果电极被提供以直流电流，则电源系统包含整流器。由于电极之间的电弧的危险，电源单元常常配备有限制电流的保护系统。
                      现有技术
例如，从US 3,674,677，获知一种用于水与油的乳状液分离的设备。该设备包含圆柱形的、水平放置的容器，在容器的一端具有位于某个高度的乳状液入口开孔；在容器的另一个端的、位于容器的底部的出油孔；以及位于容器底部的排水孔。在容器里面，垂直地放置一组被提供以高电压的电极，以及另一组接到容器里面接地的电极。这两组电极都具有导电板的形状，相对容器的纵轴向同心地弯曲。高压电极被放置在地电极与容器的接地内壁之间。垂直高压电极板被附着到水平板上，它藉助于许多绝缘挂钩从容器的上部的壁被悬挂，以及通过绝缘的馈电器被耦合到外部高压源。接地电极的垂直板被附着到容器的内部金属部分。
从US 4,702,815获知一种用于藉助于静电分离处理过程使得油脱盐和脱水的设备。该设备包含容器，配备有用于油和稀释水的适当的入口开孔，和用于分离的产品的出口开孔。用于生成电场的电极系统通过绝缘挂钩被垂直悬挂在容器的上部和被附着到所述容器，该系统由多个互相平行放置的复合板组成，以及这些板包含导电部件，其中心位于不导通电流的另一个部件的框架中。从外部交流电源把电压加到导电部件，由此位于容器外部的变压器的高压绕组被连接到电极，以使得相邻的板被提供以相反的电荷，或电源电压被馈送到另外的板，而每个未供电的板被接地。
现有技术的给出的解决方案基本上显示两种类型的静电分离设备。一种类型在US 3,674,677中给出，代表具有电极装置的分离器，它通常由DC源供电，以及另一种类型在US 4,702,815中给出，代表具有绝缘电极系统的分离器，它通常由交流供电，还有一些已知的解决方案，它们把两种类型的电极装置放置在一个容器中，例如从US4,308,127获知的解决方案。
在所有以上提到的解决方案中，高压电源被放置在静电分离器容器外面，以及用于附着容器里面的电极系统的元件需要使用在馈电变压器的高压绕组与各个电极之间的专门的绝缘连接器，它们被放置在分离器容器壁上。因此，现有技术静电分离器显示复杂的和体积很大的结构，以及也很难维护。
                      发明目的
本发明的目的是给出一种包含容器的静电分离器，该分离器具有比起现有技术分离器大大简化的和更紧凑的结构。该静电分离器也将是工作可靠的和容易维护的。
                      发明概要
本发明的目的可藉助于包含容器(诸如重力分离器箱)的静电分离器达到，在容器里悬挂藉助于外部电压源供电的电极系统或电极组，其特征在于，电极系统包括至少一对导电板，该导电板被附着到安排在容器内的支撑框架，并被连接到位于支撑框架的馈电变压器的高压绕组。
优选地，支撑框架具有由绝缘材料制成的铸件的形式。
优选地，支撑框架铸件由环氧树脂制成。
优选地，电极系统的导电板通过电容性电连接被连接到馈电变压器绕组。
优选地，电容性电连接具有在支撑框架内绝缘的导电元件的形式，以及电极系统导电板的末端被放置在靠近导电元件。
优选地，电极系统的导电板被覆盖以绝缘材料层。
优选地，馈电变压器的工作频率高于50Hz。
本发明的分离器的优点是可构建一种设备，在该设备中所有的高压元件在支撑框架内完全绝缘的，以及来自外部供电电源的、通过分离器容器壁被传递到馈电变压器的供电是低压电源。馈电变压器在支撑框架(特别是由绝缘材料制成的框架)中的放置，以及电极系统在这个框架中的位置，大大地简化分离器的结构。
在本发明的静电分离器的以下的详细说明中给出本发明的另外的特性和优点。
                      附图简述
下面，参照附图更详细地描述按照本发明的静电分离器的优选实施例中，其中：
图1示意地显示本发明的分离器的第一实施例的纵向截面图，
图2显示按照图1的A-A线的截面，
图3示意地显示图2上的“a”的展开的细节，
图4示意地显示本发明的分离器的第二实施例的截面图，以及
图5示意地显示图4上的“b”的展开的细节。
                    发明详细描述
图1是显示按照本发明的一个实施例的静电分离器的示意图。静电分离器包含容器，它是金属的、圆柱形的、水平取向的箱，其中灌满水与油的乳状液2。容器1的充灌是通过位于容器的上部的入口3完成的。通常，分离器容器藉助于适当的隔板被分成几个空腔或隔舱，在其中实现接连的分离阶段。在图上的示例的实施例中显示一个隔板4，以及容器被分成两个隔舱。在第一隔舱中，包含用于乳状液2的入口3和排水孔5，它被使用来从容器1取出水位相6，支撑框架7藉助于支撑结构(图上未示出)附着到容器1的上部内壁。在容器1的、位于隔板4后面的第二隔舱中(正如通过容器1沿主流动方向看到的)，有用于分离的纯石油的排油孔15。在支撑框架7上附着有电极系统的导电板，它们被连接到位于容器1的外面的外部电压源。支撑框架7是由绝缘材料(优选地，环氧树脂)制成的铸件，其里边安装有变压器9。变压器9在外面是完全绝缘的，以及它的低压绕组10的末端从框架7引出，并被连接到被安排在容器外边的低压端子11。导电板或电极8通常从支撑框架7垂直地悬挂，以及互相以固定的距离平行地排列，以便基本上覆盖容器的横截面积，具体地水与油乳状液的横截面积。导电板在容器的长度方向还具有一定的延伸，例如取决于特定的分离条件。
正如从图2和3更详细地看到的，按照本发明的第一实施例，变压器9的低压绕组的一个末端被连接到外部低压端子11，而另一个末端与容器壁相连接。
变压器9的高压绕组的末端通过电压汇流条13(被嵌入在框架7的材料中的)与由平通道条制成的导电元件14相连接，通道背面与适当的总线进行电连接。在每个导电元件14(位于框架7的绝缘材料中)中，在通道条的凸缘之间形成的缝隙中和在位于框架7的沟槽中，电极系统的导电板直接放置在通道的缝隙下面。在这个导电板的外表面与导电元件14的内表面之间有框架7的绝缘层，它的厚度相应于在框架7中制作的沟槽的宽度之间的横向尺寸的差值，相应于在导电元件14中通道段的凸缘之间的距离。在电极系统中，每个电极由导电材料制成，具有非绝缘的导电板8的形式，或这个板可以由绝缘层8a连续地覆盖。在导电元件14与导电板8之间，或在导电元件14与具有绝缘层8a的导电板之间的电连接，在两种情形下都是电容性电连接。高压绕组12的末端与电极系统的板被连接成使得相邻的板被提供以相反符号的高压，如图3所示。在设备运行条件下，任何数目的导电板8被做成为具有绝缘层8a的导电板。导电板8和具有绝缘层8a的导电板可被安装在被固定在框架7上的相同的电极系统中。电极类型的选择取决于供电电源的方式和供电电压电平。支撑框架7的外形被调节成适配于分离器容器1。
在本发明的第二实施例中，如图4和5所示，电极系统或电极组被固定在框架7中的导电元件14中，这些电极系统以相同符号的高压被供电。高压绕组2的一个末端通过汇流条13和导电元件14被连接到导电板8或具有绝缘层8a的导电板，而第二末端被连接到位于框架7的里面、靠近容器壁附近的耦合单元16，这样，在耦合单元16与容器1的内壁之间的电容大于在由导电板8或具有绝缘层8a的导电板形成的电极系统的一对电极板8与地电极17之间的电容。具有基本上垂直排列的板或片的形式的地电极17位于导电板8或电源电极之间，以及它们通过连接器18与容器壁相连接，例如，如图4示意地显示的。
在本发明的第一实施例中，如图2和3示意地显示的，在导电板8或具有绝缘层8a的导电板之间的水和油的乳状液2中生成的电场需要对于板加上从AC电压源供电的功率。电压是通过以下方式的电容耦合以非接触方式加到导电板8或具有绝缘层8a的导电板上的。导电板8被放置在支撑框架7的沟槽中。这些导电板都是由导电材料制成的，或它们可以具有导电的芯子，外面包围以绝缘层8a。支撑框架7是绝缘材料的铸件，它的里面被嵌入导电元件14，导电元件位于非常接近于带有板8的沟槽的位置。导电元件14藉助于汇流条13交替地连接到馈电变压器9的高压次级绕组12的末端。导电元件14以电容性方式被耦合到导电板8或涂敷以绝缘层8a的板的导电层，这使得在变压器9的次级绕组12中生成的电压以非接触方式，也是以交替的方式，加到导电板8。馈电变压器9的初级绕组10的一个末端被连接到容器1的铸件，以及初级绕组10的另一个末端被连接到低压端子11。馈电变压器9的工作频率高于50Hz，这允许减小变压器9的尺寸。
在本发明的第二实施例中，如图4和5示意地显示的，在容器1里面，放置有两组电极系统。在一组电极系统中，每个导电板8或具有绝缘层8a的导电板被放置在支撑框架7的沟槽中。支撑框架7是绝缘材料的铸件，它的里面被嵌入导电元件14，导电元件位于沟槽与板8的中间相邻的位置。导电元件14藉助于汇流条13被连接到馈电变压器9的高压次级绕组12的一个末端。导电元件14以电容性方式被耦合到导电板8或被包围在绝缘层8a中的板的导电层，这使得在变压器9的次级绕组12中生成的电压以非接触方式加到导电板8。在导电板8之间安排有第二电极组的金属板17，它们被互相连接，并通过连接器18连接到容器1铸件。次级绕组的另一个末端被连接到耦合单元16，被放置在支撑框架7的里面紧密地靠近容器壁，因此保证与容器壁的电容耦合，容器壁的电位是参考电位。馈电变压器9的初级绕组10的一个末端被连接到容器1的铸件，以及初级绕组10的第二个末端被连接到低压端子11。馈电变压器9的工作频率高于50Hz，这允许减小变压器9的尺寸。
应当看到，本发明的以上的说明是作为例子给出的，替换的实施例对于本领域技术人员是显而易见的。然而，权利要求的保护范围在由本说明与附图支持的专利权利要求中规定。
图上使用的标号表
1.容器
2.油与水的乳状液
3.入口
4.隔板
5.排水口
6.水相
7.支撑框架
8.导电板，8a-具有绝缘层的导电板
9.馈电变压器
10.低压绕组
11.低压端子
12.高压绕组
13.电压总线条
14.导电元件
15.出油口
16.耦合单元
17.接地电极
18.连接器

Claims (7)

1.静电分离器，包含容器，容器内悬挂有从外部电压源供电的电极系统，其特征在于，电极系统包括至少一对导电板(8)，该导电板被附着到被安置在容器内的支撑框架(7)上，以及与被放置在支撑框架中的馈电变压器(9)的高压绕组相连接。
2.按照权利要求1的分离器，其特征在于，支撑框架(7)是绝缘材料的铸件。
3.按照权利要求2的分离器，其特征在于，支撑框架(7)铸件由环氧树脂制成。
4.按照权利要求1的分离器，其特征在于，电极系统的导电板(8)通过电容性电连接与馈电变压器(9)的绕组相连接。
5.按照权利要求4的分离器，其特征在于，电容性电连接具有在支撑框架(7)内绝缘的导电元件(14)的形式，以及电极系统的导电板(8)的末端放置在导电元件(14)附近。
6.按照权利要求1的分离器，其特征在于，电极系统的导电板(8)被涂覆以绝缘材料层(8a)。
7.按照权利要求1的分离器，其特征在于，馈电变压器(9)的工作频率高于50Hz。
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