專(zhuān)利名稱(chēng)：渦流空化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油水分離的設(shè)備中的裝置，具體是一種渦流空化器，用于化工分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從油井中采出的原油大多數(shù)與天然氣及鹽水混合產(chǎn)出，經(jīng)油氣分離器分離出天然氣及游離水后得到的“原油”，一般仍然是含有一定量的鹽和水的油包水(W/O)型乳狀液。原油中鹽和水的存在會(huì)增加泵、管線(xiàn)和儲(chǔ)罐的負(fù)荷，并會(huì)造成設(shè)備和管線(xiàn)的腐蝕和結(jié)垢以及使催化劑中毒，因此原油在輸送和加工之前要先經(jīng)過(guò)脫鹽脫水處理，使其中的含鹽量和含水量達(dá)到某種要求。石油工業(yè)的采油、煉油、貯油運(yùn)輸和石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械加工業(yè)以及食品加工業(yè)均會(huì)產(chǎn)生含油廢水，這些含油廢水有相當(dāng)大一部分以乳化油的形式存在，因其具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性而較難處理。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN1286130，專(zhuān)利名稱(chēng)一種油水分離濾罐，該裝置是由罐體及其上的進(jìn)水口、出水口和罐內(nèi)過(guò)濾填料所組成，其中罐體內(nèi)設(shè)置加熱器，罐體上設(shè)置排油口，過(guò)濾填料由微薄窄長(zhǎng)的金屬片卷繞堆積而成。由于在使用該設(shè)備的過(guò)程中需要周期性地對(duì)吸附飽和的濾料進(jìn)行加熱以排除被吸附的油脂，因此該設(shè)備存在著操作過(guò)程復(fù)雜的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種渦流空化器，使其用于實(shí)現(xiàn)含水乳化油或者乳化含油廢水破乳的設(shè)備中，可以在較低的溫度和不加或者少加化學(xué)破乳劑的條件下對(duì)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行低成本和高效率的破乳處理。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明有三種不同結(jié)構(gòu)第一種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進(jìn)液管、三個(gè)同軸的內(nèi)圓筒、中圓筒、外圓筒和噴嘴所組成，其中外圓筒和中圓筒有它們各自的頂部和共同的底部，而內(nèi)圓筒為空心圓柱體，在中圓筒和外圓筒的頂部中心位置各有獨(dú)自的入口，中圓筒和外圓筒有共同的底部，它們的底部與噴嘴的進(jìn)口端相連接，內(nèi)圓筒以四根徑向均勻分布的橫梁與中圓筒相連。在中圓筒上半部的壁上有多個(gè)切向狹縫。
第二種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進(jìn)液管、拋物面形錐體、狹縫圓盤(pán)、導(dǎo)流板和噴嘴組成。進(jìn)液管和噴嘴分別固定在拋物面形錐體的頂部和底部，狹縫圓盤(pán)固定在拋物面形錐體距其頂部1/10～3/4倍錐體高度的位置上，狹縫圓盤(pán)上有多個(gè)沿圓周均勻?qū)ΨQ(chēng)分布的徑向狹縫，導(dǎo)流板于狹縫處固定在狹縫圓盤(pán)上。
第三種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進(jìn)液管、漏斗形內(nèi)錐體、拋物面形外錐體和噴嘴組成。進(jìn)液管和噴嘴分別固定在拋物面形外錐體的頂部和底部，漏斗形內(nèi)錐體的圓錐形入口端固定在拋物面形外錐體距其頂部1/10～1/2倍錐體高度的位置上，漏斗形內(nèi)錐體的管狀出口端位于拋物面形外錐體底部上方0.2～2cm的位置上。
本發(fā)明與儲(chǔ)槽、泵、壓力計(jì)、緩沖槽以及油水分離裝置等配合，構(gòu)成一套油水分離的設(shè)備，利用本發(fā)明對(duì)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行破乳，當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水的乳狀液經(jīng)過(guò)泵加壓以一定的壓力(0.1～1MPa)和流速通過(guò)本發(fā)明時(shí)，乳狀液在本發(fā)明的內(nèi)部形成了高速渦流?？刂撇僮鳁l件使渦流內(nèi)部的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身(如油相或者水相)或者其中的低沸點(diǎn)組分(如原油中的某種低沸點(diǎn)組分)的飽和蒸汽壓，渦流內(nèi)乳狀液的連續(xù)相(如油相或者水相)迅速汽化，同時(shí)溶解于乳狀液連續(xù)相中的微氣核(如氮?dú)夂脱鯕獾?也會(huì)逸出形成氣泡或者空泡，連續(xù)相的蒸汽凝結(jié)形成數(shù)量眾多的內(nèi)部壓力極小的空化氣泡，當(dāng)乳狀液由高速渦流狀態(tài)進(jìn)入常壓區(qū)時(shí)，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰。由于該過(guò)程發(fā)生的時(shí)間極短(約為10-6～10-8s)，類(lèi)似于絕熱過(guò)程，因此在乳狀液的連續(xù)相內(nèi)部產(chǎn)生了瞬時(shí)的高溫和高壓，同時(shí)伴隨大量的微沖擊波并形成高速微射流，這些因素使乳狀液分散相的微小液滴聚并長(zhǎng)大而從連續(xù)相中析出，進(jìn)而達(dá)到破乳的目的。當(dāng)乳狀液在本發(fā)明的內(nèi)部形成高速渦流時(shí)，壓力的減小使乳狀液分散相的微小乳化液滴(如水滴或者油滴)膨脹，也促進(jìn)了破乳。含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過(guò)本發(fā)明破乳后再進(jìn)入油水分離裝置中，利用該裝置中油水兩相出口高度的不同而實(shí)現(xiàn)油相和水相的自動(dòng)分離。本發(fā)明既適用于處理含水乳化原油、航空油料、一般油品和特殊油品等成品油，亦適合于處理各類(lèi)乳化含油廢水。
采用本發(fā)明對(duì)上述各類(lèi)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行脫水或者除油處理，不僅具有破乳效果好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)油水乳狀液的處理量大、設(shè)備的制造成本低廉，整套設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以不加或者少加化學(xué)破乳劑，因而具有設(shè)備投資小和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(一)圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(二)圖3為圖2所示A-A剖視4本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括進(jìn)液管1、三個(gè)同軸的內(nèi)圓筒2、中圓筒3、外圓筒4和出口段5，其中外圓筒4和中圓筒3有它們各自的頂部和共同的底部，而內(nèi)圓筒2為空心圓柱體，在中圓筒3和外圓筒4的頂部中心位置各有獨(dú)自的入口，中圓筒3和外圓筒4有共同的底部，它們的底部與噴嘴5的進(jìn)口端相連接，內(nèi)圓筒2以四根徑向均勻分布的橫梁與中圓筒3相連。在中圓筒3上半部的壁上有多個(gè)切向狹縫。當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過(guò)泵加壓以一定的壓力和流速進(jìn)入此渦流空化器的外圓筒4后，其中一部分流體自中圓筒3的頂端開(kāi)孔流入內(nèi)圓筒2，形成軸向射流，流體的其余部分通過(guò)中圓筒3壁上的切向狹縫流入中圓筒3和內(nèi)圓筒2之間的區(qū)域形成渦流?？刂撇僮鳁l件使渦流或者射流內(nèi)部的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身或者其中的低沸點(diǎn)組分的飽和蒸汽壓，使乳狀液連續(xù)相的內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)量眾多的空化氣泡。當(dāng)流體由噴嘴5外泄并進(jìn)入緩沖槽中時(shí)，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰，產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫高壓、微沖擊波和高速微射流，使乳狀液分散相中的微小液滴聚并長(zhǎng)大而從連續(xù)相中析出。
如圖2、圖3所示，或者本發(fā)明包括進(jìn)液管6、拋物面形錐體7、狹縫圓盤(pán)8、導(dǎo)流板9和噴嘴10。進(jìn)液管6和噴嘴10分別固定在拋物面形錐體7的頂部和底部，狹縫圓盤(pán)8固定在拋物面形錐體7距其頂部1/4～3/4倍錐體高度的位置上，狹縫圓盤(pán)8上有多個(gè)沿圓周均勻?qū)ΨQ(chēng)分布的徑向狹縫，導(dǎo)流板9于狹縫處固定在狹縫圓盤(pán)8上。當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過(guò)泵加壓以一定的壓力和流速?gòu)臏u流空化器的進(jìn)液管6流入拋物面形錐體7的頂部經(jīng)過(guò)狹縫圓盤(pán)8從其狹縫處沿導(dǎo)流板9流向拋物面形錐體7的底部時(shí)，其內(nèi)部的壓力突然降低產(chǎn)生渦流。當(dāng)流體流至斷面較小的噴嘴10時(shí)，渦流內(nèi)部的壓力進(jìn)一步降低。控制操作條件使渦流內(nèi)的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身或者其中的低沸點(diǎn)組分的飽和蒸汽壓，使乳狀液連續(xù)相的內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)量眾多的空化氣泡。當(dāng)流體流過(guò)渦流空化器的噴嘴10進(jìn)入緩沖槽中時(shí)，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰，產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫高壓、微沖擊波和高速微射流，使乳狀液中分散相的微小液滴聚并長(zhǎng)大而從連續(xù)相中析出。
如圖4所示，或者本發(fā)明包括進(jìn)液管11、拋物面形外錐體12、漏斗形內(nèi)錐體13和噴嘴14，進(jìn)液管11和噴嘴14分別固定在拋物面形外錐體12的頂部和底部，漏斗形內(nèi)錐體13的圓錐形入口端固定在拋物面形外錐體12距其頂部1/4～1/2倍外錐體高度的位置上，漏斗形內(nèi)錐體13的管狀出口端位于拋物面形外錐體12底部上方0.2～2cm的位置上。當(dāng)乳狀液經(jīng)過(guò)泵加壓以一定的壓力和流速?gòu)臏u流空化器的進(jìn)液管11流入拋物面形外錐體12的上半部再進(jìn)入漏斗形內(nèi)錐體13到達(dá)其管徑細(xì)小的管狀出口端時(shí)，其內(nèi)部的壓力突然降低形成渦流?？刂撇僮鳁l件使渦流內(nèi)的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身或者其中的低沸點(diǎn)組分的飽和蒸汽壓，使乳狀液連續(xù)相的內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)量眾多的空化氣泡。當(dāng)流體由漏斗形內(nèi)錐體13的管狀出口端流過(guò)噴嘴14進(jìn)入緩沖槽中時(shí)，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰，產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫高壓、微沖擊波和高速微射流，使乳狀液中分散相的微小液滴聚并長(zhǎng)大而從連續(xù)相中析出。
權(quán)利要求
1.一種渦流空化器，包括進(jìn)液管(1)、三個(gè)同軸的內(nèi)圓筒(2)、中圓筒(3)、外圓筒(4)和出口段(5)，其特征在于，外圓筒(4)和中圓筒(3)有它們各自的頂部和共同的底部，而內(nèi)圓筒(2)為空心圓柱體，在中圓筒(3)和外圓筒(4)的頂部中心位置各有獨(dú)自的入口，中圓筒(3)和外圓筒(4)的底部與噴嘴(5)的進(jìn)口端相連接，內(nèi)圓筒(2)以四根徑向均勻分布的橫梁與中圓筒(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流空化器，其特征是，在中圓筒(3)上半部的壁上有多個(gè)切向狹縫。
3.一種渦流空化器，包括進(jìn)液管(6)、拋物面形錐體(7)、狹縫圓盤(pán)(8)、導(dǎo)流板(9)和噴嘴(10)，其特征在于，進(jìn)液管(6)和噴嘴(10)分別固定在拋物面形錐體(7)的頂部和底部，狹縫圓盤(pán)(8)固定在拋物面形錐體(7)上，狹縫圓盤(pán)(8)上有狹縫，導(dǎo)流板(9)于狹縫處固定在狹縫圓盤(pán)(8)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦流空化器，其特征是，狹縫圓盤(pán)(8)上有多個(gè)沿圓周均勻?qū)ΨQ(chēng)分布的徑向狹縫，狹縫圓盤(pán)(8)固定在拋物面形錐體(7)距其頂部1/4～3/4倍錐體高度的位置上。
5.一種渦流空化器，包括進(jìn)液管(11)、拋物面形外錐體(12)、漏斗形內(nèi)錐體(13)和噴嘴(14)，其特征在于，進(jìn)液管(11)和噴嘴(14)分別固定在拋物面形外錐體(12)的頂部和底部，漏斗形內(nèi)錐體(12)的圓錐形入口端、管狀出口端固定在拋物面形外錐體(12)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦流空化器，其特征是，漏斗形內(nèi)錐體(13)的圓錐形入口端固定在拋物面形外錐體(12)距其頂部1/4～1/2倍外錐體高度的位置上，漏斗形內(nèi)錐體(13)的管狀出口端位于拋物面形外錐體(12)底部上方0.2～2cm的位置上。
全文摘要
一種用于化工分離技術(shù)領(lǐng)域渦流空化器，包括進(jìn)液管、三個(gè)同軸的內(nèi)圓筒、中圓筒、外圓筒和出口段，外圓筒和中圓筒有各自頂部和共同底部，底部與噴嘴進(jìn)口端相連，內(nèi)圓筒為空心圓柱體，在中圓筒和外圓筒頂部中心位置有獨(dú)自的入口，內(nèi)圓筒以四根徑向均勻分布的橫梁與中圓筒相連；或包括進(jìn)液管、拋物面形錐體、狹縫圓盤(pán)、導(dǎo)流板和噴嘴，進(jìn)液管和噴嘴分別固定在拋物面形錐體的頂部和底部，狹縫圓盤(pán)固定在拋物面形錐體上，導(dǎo)流板于狹縫處固定在狹縫圓盤(pán)上；或包括進(jìn)液管、拋物面形外錐體、漏斗形內(nèi)錐體和噴嘴，進(jìn)液管和噴嘴分別固定在拋物面形外錐體的頂部和底部，漏斗形內(nèi)錐體的圓錐形入口端、管狀出口端固定在拋物面形外錐體上。
文檔編號(hào)B01D17/04GK1605376SQ20041006621
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者賈金平, 徐金球, 侯士兵, 王亞林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)