CN1605376A - 涡流空化器 - Google Patents

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Abstract

一种用于化工分离技术领域涡流空化器，包括：进液管、三个同轴的内圆筒、中圆筒、外圆筒和出口段，外圆筒和中圆筒有各自顶部和共同底部，底部与喷嘴进口端相连，内圆筒为空心圆柱体，在中圆筒和外圆筒顶部中心位置有独自的入口，内圆筒以四根径向均匀分布的横梁与中圆筒相连；或包括：进液管、抛物面形锥体、狭缝圆盘、导流板和喷嘴，进液管和喷嘴分别固定在抛物面形锥体的顶部和底部，狭缝圆盘固定在抛物面形锥体上，导流板于狭缝处固定在狭缝圆盘上；或包括：进液管、抛物面形外锥体、漏斗形内锥体和喷嘴，进液管和喷嘴分别固定在抛物面形外锥体的顶部和底部，漏斗形内锥体的圆锥形入口端、管状出口端固定在抛物面形外锥体上。

Description

涡流空化器
技术领域
本发明涉及一种油水分离的设备中的装置，具体是一种涡流空化器，用于化工分离技术领域。
背景技术
从油井中采出的原油大多数与天然气及盐水混合产出，经油气分离器分离出天然气及游离水后得到的“原油”，一般仍然是含有一定量的盐和水的油包水(W/O)型乳状液。原油中盐和水的存在会增加泵、管线和储罐的负荷，并会造成设备和管线的腐蚀和结垢以及使催化剂中毒，因此原油在输送和加工之前要先经过脱盐脱水处理，使其中的含盐量和含水量达到某种要求。石油工业的采油、炼油、贮油运输和石油化学工业、机械加工业以及食品加工业均会产生含油废水，这些含油废水有相当大一部分以乳化油的形式存在，因其具有相当的稳定性而较难处理。
经文献检索发现，中国专利公开号：CN1286130，专利名称：一种油水分离滤罐，该装置是由罐体及其上的进水口、出水口和罐内过滤填料所组成，其中罐体内设置加热器，罐体上设置排油口，过滤填料由微薄窄长的金属片卷绕堆积而成。由于在使用该设备的过程中需要周期性地对吸附饱和的滤料进行加热以排除被吸附的油脂，因此该设备存在着操作过程复杂的缺点。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中存在的不足，提出一种涡流空化器，使其用于实现含水乳化油或者乳化含油废水破乳的设备中，可以在较低的温度和不加或者少加化学破乳剂的条件下对含水乳化油或者乳化含油废水进行低成本和高效率的破乳处理。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明有三种不同结构：
第一种结构的涡流空化器由进液管、三个同轴的内圆筒、中圆筒、外圆筒和喷嘴所组成，其中外圆筒和中圆筒有它们各自的顶部和共同的底部，而内圆筒为空心圆柱体，在中圆筒和外圆筒的顶部中心位置各有独自的入口，中圆筒和外圆筒有共同的底部，它们的底部与喷嘴的进口端相连接，内圆筒以四根径向均匀分布的横梁与中圆筒相连。在中圆筒上半部的壁上有多个切向狭缝。
第二种结构的涡流空化器由进液管、抛物面形锥体、狭缝圆盘、导流板和喷嘴组成。进液管和喷嘴分别固定在抛物面形锥体的顶部和底部，狭缝圆盘固定在抛物面形锥体距其顶部1/10～3/4倍锥体高度的位置上，狭缝圆盘上有多个沿圆周均匀对称分布的径向狭缝，导流板于狭缝处固定在狭缝圆盘上。
第三种结构的涡流空化器由进液管、漏斗形内锥体、抛物面形外锥体和喷嘴组成。进液管和喷嘴分别固定在抛物面形外锥体的顶部和底部，漏斗形内锥体的圆锥形入口端固定在抛物面形外锥体距其顶部1/10～1/2倍锥体高度的位置上，漏斗形内锥体的管状出口端位于抛物面形外锥体底部上方0.2～2cm的位置上。
本发明与储槽、泵、压力计、缓冲槽以及油水分离装置等配合，构成一套油水分离的设备，利用本发明对含水乳化油或者乳化含油废水进行破乳，当含水乳化油或者乳化含油废水的乳状液经过泵加压以一定的压力(0.1～1MPa)和流速通过本发明时，乳状液在本发明的内部形成了高速涡流。控制操作条件使涡流内部的压力低于乳状液连续相本身(如油相或者水相)或者其中的低沸点组分(如原油中的某种低沸点组分)的饱和蒸汽压，涡流内乳状液的连续相(如油相或者水相)迅速汽化，同时溶解于乳状液连续相中的微气核(如氮气和氧气等)也会逸出形成气泡或者空泡，连续相的蒸汽凝结形成数量众多的内部压力极小的空化气泡，当乳状液由高速涡流状态进入常压区时，这些空化气泡在突然增大的外界压力的作用下迅速崩溃。由于该过程发生的时间极短(约为10-6～10-8s)，类似于绝热过程，因此在乳状液的连续相内部产生了瞬时的高温和高压，同时伴随大量的微冲击波并形成高速微射流，这些因素使乳状液分散相的微小液滴聚并长大而从连续相中析出，进而达到破乳的目的。当乳状液在本发明的内部形成高速涡流时，压力的减小使乳状液分散相的微小乳化液滴(如水滴或者油滴)膨胀，也促进了破乳。含水乳化油或者乳化含油废水经过本发明破乳后再进入油水分离装置中，利用该装置中油水两相出口高度的不同而实现油相和水相的自动分离。本发明既适用于处理含水乳化原油、航空油料、一般油品和特殊油品等成品油，亦适合于处理各类乳化含油废水。
采用本发明对上述各类含水乳化油或者乳化含油废水进行脱水或者除油处理，不仅具有破乳效果好的优点，同时，本发明设备结构简单、对油水乳状液的处理量大、设备的制造成本低廉，整套设备在运行过程中可以不加或者少加化学破乳剂，因而具有设备投资小和运行成本低的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图(一)
图2为本发明结构示意图(二)
图3为图2所示A-A剖视图
图4本发明结构示意图(三)
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：进液管1、三个同轴的内圆筒2、中圆筒3、外圆筒4和出口段5，其中外圆筒4和中圆筒3有它们各自的顶部和共同的底部，而内圆筒2为空心圆柱体，在中圆筒3和外圆筒4的顶部中心位置各有独自的入口，中圆筒3和外圆筒4有共同的底部，它们的底部与喷嘴5的进口端相连接，内圆筒2以四根径向均匀分布的横梁与中圆筒3相连。在中圆筒3上半部的壁上有多个切向狭缝。当含水乳化油或者乳化含油废水经过泵加压以一定的压力和流速进入此涡流空化器的外圆筒4后，其中一部分流体自中圆筒3的顶端开孔流入内圆筒2，形成轴向射流，流体的其余部分通过中圆筒3壁上的切向狭缝流入中圆筒3和内圆筒2之间的区域形成涡流。控制操作条件使涡流或者射流内部的压力低于乳状液连续相本身或者其中的低沸点组分的饱和蒸汽压，使乳状液连续相的内部产生数量众多的空化气泡。当流体由喷嘴5外泄并进入缓冲槽中时，这些空化气泡在突然增大的外界压力的作用下迅速崩溃，产生瞬时的高温高压、微冲击波和高速微射流，使乳状液分散相中的微小液滴聚并长大而从连续相中析出。
如图2、图3所示，或者本发明包括：进液管6、抛物面形锥体7、狭缝圆盘8、导流板9和喷嘴10。进液管6和喷嘴10分别固定在抛物面形锥体7的顶部和底部，狭缝圆盘8固定在抛物面形锥体7距其顶部1/4～3/4倍锥体高度的位置上，狭缝圆盘8上有多个沿圆周均匀对称分布的径向狭缝，导流板9于狭缝处固定在狭缝圆盘8上。当含水乳化油或者乳化含油废水经过泵加压以一定的压力和流速从涡流空化器的进液管6流入抛物面形锥体7的顶部经过狭缝圆盘8从其狭缝处沿导流板9流向抛物面形锥体7的底部时，其内部的压力突然降低产生涡流。当流体流至断面较小的喷嘴10时，涡流内部的压力进一步降低。控制操作条件使涡流内的压力低于乳状液连续相本身或者其中的低沸点组分的饱和蒸汽压，使乳状液连续相的内部产生数量众多的空化气泡。当流体流过涡流空化器的喷嘴10进入缓冲槽中时，这些空化气泡在突然增大的外界压力的作用下迅速崩溃，产生瞬时的高温高压、微冲击波和高速微射流，使乳状液中分散相的微小液滴聚并长大而从连续相中析出。
如图4所示，或者本发明包括：进液管11、抛物面形外锥体12、漏斗形内锥体13和喷嘴14，进液管11和喷嘴14分别固定在抛物面形外锥体12的顶部和底部，漏斗形内锥体13的圆锥形入口端固定在抛物面形外锥体12距其顶部1/4～1/2倍外锥体高度的位置上，漏斗形内锥体13的管状出口端位于抛物面形外锥体12底部上方0.2～2cm的位置上。当乳状液经过泵加压以一定的压力和流速从涡流空化器的进液管11流入抛物面形外锥体12的上半部再进入漏斗形内锥体13到达其管径细小的管状出口端时，其内部的压力突然降低形成涡流。控制操作条件使涡流内的压力低于乳状液连续相本身或者其中的低沸点组分的饱和蒸汽压，使乳状液连续相的内部产生数量众多的空化气泡。当流体由漏斗形内锥体13的管状出口端流过喷嘴14进入缓冲槽中时，这些空化气泡在突然增大的外界压力的作用下迅速崩溃，产生瞬时的高温高压、微冲击波和高速微射流，使乳状液中分散相的微小液滴聚并长大而从连续相中析出。

Claims (6)

1、一种涡流空化器，包括：进液管(1)、三个同轴的内圆筒(2)、中圆筒(3)、外圆筒(4)和出口段(5)，其特征在于，外圆筒(4)和中圆筒(3)有它们各自的顶部和共同的底部，而内圆筒(2)为空心圆柱体，在中圆筒(3)和外圆筒(4)的顶部中心位置各有独自的入口，中圆筒(3)和外圆筒(4)的底部与喷嘴(5)的进口端相连接，内圆筒(2)以四根径向均匀分布的横梁与中圆筒(3)相连。
2、根据权利要求1所述的涡流空化器，其特征是，在中圆筒(3)上半部的壁上有多个切向狭缝。
3、一种涡流空化器，包括：进液管(6)、抛物面形锥体(7)、狭缝圆盘(8)、导流板(9)和喷嘴(10)，其特征在于，进液管(6)和喷嘴(10)分别固定在抛物面形锥体(7)的顶部和底部，狭缝圆盘(8)固定在抛物面形锥体(7)上，狭缝圆盘(8)上有狭缝，导流板(9)于狭缝处固定在狭缝圆盘(8)上。
4、根据权利要求3所述的涡流空化器，其特征是，狭缝圆盘(8)上有多个沿圆周均匀对称分布的径向狭缝，狭缝圆盘(8)固定在抛物面形锥体(7)距其顶部1/4～3/4倍锥体高度的位置上。
5、一种涡流空化器，包括：进液管(11)、抛物面形外锥体(12)、漏斗形内锥体(13)和喷嘴(14)，其特征在于，进液管(11)和喷嘴(14)分别固定在抛物面形外锥体(12)的顶部和底部，漏斗形内锥体(12)的圆锥形入口端、管状出口端固定在抛物面形外锥体(12)上。
6、根据权利要求5所述的涡流空化器，其特征是，漏斗形内锥体(13)的圆锥形入口端固定在抛物面形外锥体(12)距其顶部1/4～1/2倍外锥体高度的位置上，漏斗形内锥体(13)的管状出口端位于抛物面形外锥体(12)底部上方0.2～2cm的位置上。
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