專利名稱：用于在多相流中分離各相的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在多相流束中對(duì)不同的各相進(jìn)行改進(jìn)分離的裝置，如它在如下權(quán)利要求1的引言部分中所述的那樣。更具體地說，本發(fā)明涉及在液體-液體流束、液體-氣體流束、或在其中細(xì)顆粒固體物質(zhì)也可能是流束的一部分并且這種固體物質(zhì)要被分離的這些流束中不同的相的分離。 更具體地說，本發(fā)明涉及一種用來在浮選旋流器的出口處收集小油滴和氣泡的集成裝置， 從而這些小油滴和氣泡可以作為大氣泡和大油滴而在浮選旋流器的凈水側(cè)的出口處隨液體流束釋放，這些大氣泡和大油滴可在另一個(gè)浮選旋流器中非常容易地分離，該另一個(gè)浮選旋流器串聯(lián)連接在液體流束中，或者串聯(lián)連接在另一個(gè)適當(dāng)?shù)姆蛛x裝置中。此外，本發(fā)明涉及在浮選旋流器中吸附劑的投配，所述裝置集成在該浮選旋流器處。本發(fā)明也涉及在常規(guī)旋流器或浮選過程中集成的裝置的使用、或這些的組合解決方案，如它在如下獨(dú)立和從屬權(quán)利要求中所述的那樣。本發(fā)明涉及與分離多相流束有關(guān)的技術(shù)，其中不同的流束具有不同的凈重。它特別涉及從來自石油工業(yè)的采油污水(produced water)中分離油、水及氣體，但它也涉及以相同方式從一般廢水以及飲用水中分離有機(jī)和無機(jī)污染物，其中，可使所需要的分離的材料的凈重比主液體相的凈重低。在從巖層到生產(chǎn)廠涌現(xiàn)的碳?xì)浠衔?油/氣)中，也有水和固體顆粒。在制煉廠中早期分離的水相叫做采油污水，并且釋放到海洋中。然而它包含呈細(xì)分形式的一些油， 并因此代表了海洋的污染物。因此，在采油污水被釋放之前，它應(yīng)該被清除掉所述碳?xì)浠衔?。本發(fā)明也涉及將在多相液體-液體流束中的同相的小液滴聚結(jié)成不同相的大液滴。本發(fā)明也涉及將在液體相中的微米和亞微米氣泡聚結(jié)成較大氣泡，其中，這些作為亞微米和微型的氣泡已經(jīng)附著到在液體相中的顆粒和/或疏水的、和/或親油的污染物上。微米是指Pm的尺寸，而亞微米是指小于Ιμπι的尺寸。本發(fā)明也涉及在浮選旋流器中的非常輕的吸附劑的投配，以便使其與在液體相中的污染物相接觸，從而在液體相中的吸附污染物的凈重顯著地較輕，從而顯著地更容易在浮選旋流器中發(fā)生分離。
背景技術(shù)：
目前存在用于不同凈重成分的分離的不同水力旋流器的幾種變型。最普通的特征是，將多相液體切向地處理到旋流器的圓形腔室中，在該處，居中敞開的圓筒促進(jìn)多相液體的高旋轉(zhuǎn)速度。離心力將具有最高比密度的顆粒或液體向腔室的外壁分離出，而較輕液體/氣體被抽吸到在中心處的圓筒。渦流形成在圓筒下方，在該處，低凈重的相被收集，并且在圓筒中被向上拉，而較
4重的相跟隨外壁，并被處理成穿過在旋流器的底部處的開口離開。在居中圓筒下方在渦流中收集的輕的相將在圓筒內(nèi)向上升，并且如果這個(gè)相要被分離，則作為廢棄物穿過出口離開。如果比如具有比要保持的凈重大的顆?；蛞后w是污物 (污染物)，則廢棄物將停留在旋流器的底部出口處，而干凈的相將在旋流器的進(jìn)口腔室中的居中圓筒中升高。由于在離心力的影響下凈重差(ASG(A比重))，在多相流束中的分離適用性已知與待被分離的各相之一的液滴尺寸成近似對(duì)數(shù)比例。ASG越小，對(duì)于相等效率分離需要的液滴尺寸越大。在相反情況下，對(duì)于在流束中不同相的大的ASG，用相同的離心力可分離
較小顆粒/液滴。因此對(duì)于浮選，需要亞微米空氣/氣體氣泡，以便將它們附著到液體中的污染物上，從而污染物可實(shí)現(xiàn)低凈重。已知的是，通過在壓力下使在液體(水)中的空氣/氣體飽和，氧氣/氣體將作為亞微米尺寸的氧氣/氣體氣泡而隨壓力減小而膨脹。還已知的是，在石油工業(yè)中的采油污水從油層在比較高壓力下被處理。在油/水/氣體的進(jìn)一步表面分離期間，在釋放到海洋或重新注入水之前，在不同的分離步驟中釋放壓力。已知的是，氣泡則將按低到幾微米的尺寸被釋放，并且氣泡也小于1微米。也已知的是，在水中最難以分離的油中的一些處于5微米到低于1微米的尺寸量級(jí)上。也已知的是，氣體既可以在浮選旋流器之前添加，又可以在浮選旋流器中再循環(huán)， 以便將油從采油污水中除去。已知的是，在浮選旋流器中(在該處氣泡附著到污染物上以便實(shí)現(xiàn)凈重差)用于高效分離的成功標(biāo)準(zhǔn)取決于氣泡尺寸。較大量的較小氣泡具有通過隨后附著而與污染物相連接的更好機(jī)會(huì)。小的氣泡分離得較慢，并且具有碰到污染物的較好機(jī)會(huì)(如果該過程為此提供足夠時(shí)間的話)。已知的是，氣泡可通過借助于對(duì)油滴的比較弱約束的粘附、或通過包封氣泡的油滴(其中這種約束驚人地較強(qiáng))而約束油滴。已知的是，粘附是熟知的浮選過程的最重要部分，并且在這種情況下的氣泡除去它們自己尺寸的或更大的油滴。也已知的是，在已知浮選技術(shù)中微型氣泡浮選的利用意味著需要在浮選箱中的駐留時(shí)間的3倍長(zhǎng)，以便讓附著到污染物上的氣泡具有升高到撇沫器/分離區(qū)域的時(shí)間。也已知的是，關(guān)于空氣/氣體的30-200微米氣泡尺寸需要這樣一種箱，該箱具有IOm2的表面面積、和利用常規(guī)浮選技術(shù)大于2. 6m pr. 100m3/t處理的水的高度。對(duì)此的原因在于，防止空氣/氣體/污染物的短路線(circuit)流束在浮選箱的底部處被拉到清潔的水側(cè)。也已知的是，已經(jīng)形成有所謂的混合解決方案，其中，浮選、旋流、及空氣/氣體洗提(stripping)原理已經(jīng)結(jié)合在一個(gè)單元中。這些單元具有最優(yōu)40秒的典型流動(dòng)速度。與氣體混合的污染水被切向地帶入到圓筒形箱中。覆蓋箱的總高度的1/3的內(nèi)圓筒通常布置在中心處，與在標(biāo)準(zhǔn)旋流器中的渦流定向器(vortex finder)圓筒相對(duì)應(yīng)，以便增大液體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。該速度則在圓筒下方中斷，并且在內(nèi)圓筒下方產(chǎn)生渦流。具有氣體的污染材料向上流入內(nèi)圓筒中并被引導(dǎo)走，并且清潔水在圓筒箱的底部處被引導(dǎo)出。這尤其在專利申請(qǐng)US 6749757 B2和WO 2005/079946 Al中描述。
油氣工業(yè)產(chǎn)生需要清潔的采油污水的大量排出。當(dāng)從油層(reservoir)生產(chǎn) 30-80%與油/氣相混合的水時(shí)，所述排出發(fā)生。水/油/氣體在油田處分離，并且未注入到油層中的水部分在通過不同的清潔處理以降低碳?xì)浠衔锖恐?，釋放到接受器。兩種水流通常用于一個(gè)油田。來自加壓分離器的“清潔的水流”依據(jù)油田的大小通常具有每天10，000-100, OOOm3的水體積。這個(gè)第一分離步驟可將油含量降低到10-40mg/l。目前技術(shù)沒有捕獲的剩余油部分的液滴尺寸通常是在5-10微米以下的部分。在油/氣體/水分離的第二和第三分離步驟中，在海上油田上通常產(chǎn)生 1，000-5, OOOm3的污染水。這種水(叫做“臟水流”)通常具有從100-1，500mg/l變化的油含量。這通常使用浮選或聚結(jié)過濾器和浮選清潔。已知技術(shù)將不提取小于5-10微米的油滴，并且排出物因此從10-40mg油碳?xì)浠衔?1變化。用于清潔的已知技術(shù)包括如下-旋流器，在該處，將油與水機(jī)械地分離。-在壓力下凝結(jié)物的組合進(jìn)給，以便提高油滴尺寸并隨后在旋流器中分離。-浮選單元，在該處，使用氣體浮選使油浮出(非常輕的碳?xì)浠衔铮^的燃料氣體、或作為浮選載體的氮?dú)?。-組合浮選/旋流器/氣體洗提，其中，浮選發(fā)生在豎向直圓筒形箱中，該箱具有液體的切向進(jìn)給，并且其中，渦流破壞板安裝在直圓筒形箱的底部處，該箱具有圓化的底部和頂部。-利用在液體流束中插入的介質(zhì)或板而實(shí)現(xiàn)在液體流束中油滴的聚結(jié)。-在準(zhǔn)備的介質(zhì)過濾器中的吸附。全部已知過程可以使用絮凝劑或提取劑，以增強(qiáng)處理的效果。已知方法的限制是，它們當(dāng)要除去小于5-10微米的油滴時(shí)，不能良好地適于產(chǎn)生的大量廢水的處理。這例如是為什么在當(dāng)今由油氣工業(yè)產(chǎn)生的水中油的平均排出在北海中是近似16gm/l的主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種新的和改進(jìn)的裝置，該裝置布置在多相分離浮選旋流器中的連續(xù)過程水流中，在由在浮選旋流器的進(jìn)口處的壓降、或者由進(jìn)給氣體、微型氣泡氣體或氣體壓力飽和液體而引起的氣體釋放處，該裝置使具有同樣小于5-10微米的液滴/顆粒/氣泡尺寸的油/水/顆粒/氣體的分離是可能的，而這樣的微型氣泡氣體進(jìn)給為了實(shí)現(xiàn)有效分離不需要在分離腔室中的較長(zhǎng)駐留時(shí)間。此外本發(fā)明的目的是，提出一種新的和改進(jìn)的方法，該方法用來在緊湊的旋流器中，利用在裝置前面在過程水流中氣體飽和液體以及微型氣泡氣體的進(jìn)給、或它們的存在， 而將石油碳?xì)浠衔锱c水分離，并且特別是小于5-10微米的油滴。此外本發(fā)明的目的是，提出一種新的和改進(jìn)的方法，該方法按照上述目的也通過對(duì)裝置使用的組合而將油與水分離，其中，過程水單獨(dú)利用微型氣泡氣體和氣體飽和水進(jìn)行處理，或者其中，另外使用絮凝劑和/或精細(xì)分散的提取劑，并且/或者投配輕的和粉狀的吸附劑，以增大可吸附污染物和水相的凈重差，并由此提高在浮選旋流器中的凈化度。本發(fā)明的目的是，提出用來在連續(xù)液體流束中分離有機(jī)和/或無機(jī)污染物的用途。根據(jù)本發(fā)明的裝置、方法及用途的特征由如下獨(dú)立權(quán)利要求的特征明顯地體現(xiàn)。本發(fā)明的另外特征在從屬權(quán)利要求中指示。本發(fā)明公開一種裝置，該裝置可以將石油碳?xì)浠衔锱c水分離，這些石油碳?xì)浠衔锇行∮?-10微米的液滴尺寸，其中，在液體相中存在氣體，或者其中，可在連續(xù)液體流束中添加在有力混合情況下微型氣泡氣體或氣體壓力飽和水的注入。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)產(chǎn)生有一種裝置，該裝置可以分離石油碳?xì)浠衔?這些石油碳?xì)浠衔锇行∮?-10微米的液滴尺寸)，而這不會(huì)為了與石油碳?xì)浠衔锓蛛x而導(dǎo)致所述的小氣泡和油滴需要在旋流器或浮選旋流器中具有增大的駐留時(shí)間。此外，已經(jīng)提出一種相分離裝置，該相分離裝置使用離心力來增大油滴和自由氣體的液滴和氣泡尺寸，從而隨著混合物離開在旋流器或浮選箱中的傳統(tǒng)分離腔室，油/氣凝結(jié)并分離成大的液滴/氣泡，這些大的液滴/氣泡可在串聯(lián)連接的新浮選旋流器中分離， 而沒有借助于常規(guī)微型氣泡浮選對(duì)用于微型氣泡/液滴的分離的熟知的增大的駐留時(shí)間的要求。已經(jīng)提出一種裝置，該裝置用來增大在多相過程水流中的氣泡、液滴及氣體尺寸、 以及相的改進(jìn)分離，用于用作組合的渦流破壞器(vortex breaker)和在旋流器或浮選旋流器/浮選箱中的第二超強(qiáng)渦流的形成裝置，以便特別地改進(jìn)在過程水中的亞微米液滴/氣泡/顆粒的分離。已經(jīng)提出一種裝置，該裝置用來增大在多相過程水流中的氣泡、液滴及氣體尺寸、 以及相的改進(jìn)分離，以用作在旋流器/浮選箱中的立即集成第二處理步驟，從而尤其改進(jìn)在過程水中的亞微米油滴/氣泡/顆粒的分離，這些油滴/氣泡/顆粒由于其微米/亞微米狀態(tài)會(huì)被拖拽過所述分離步驟。本發(fā)明的特征在于將該裝置布置在浮選旋流器/浮選箱中，該浮選旋流器/浮選箱具有切向進(jìn)口、渦流定向器、及用于廢物流束和主流束的出口，通過該浮選旋流器/浮選箱，主流束以適當(dāng)速度被處理，以便由于在不同凈重的相上的重力牽拉而引起多相分離。本發(fā)明的特征還在于，通過浮選旋流器/浮選箱而處理具有氣體/污染物相的污染液體，這些氣體/污染物相具有不同的凈重，其中，相的主要部分聚結(jié)，并且由油和聚結(jié)油/其它污染物包封的一些微型氣泡被引導(dǎo)到傳統(tǒng)浮選旋流器或浮選器中的出口，其中， 在浮選旋流器/浮選箱中的主腔室的圓錐形出口部分中布置的所述裝置形成了超強(qiáng)第二渦流，該超強(qiáng)第二渦流拉進(jìn)殘余氣體/液滴，否則這些殘余氣體/液滴會(huì)作為未凈化污染物而跟隨出口流束。本發(fā)明的特征還在于，在浮選旋流器/浮選箱的出口處布置的所述裝置均勻地保持超強(qiáng)渦流柱，以釋放脈動(dòng)的氣體/油/輕物質(zhì)的大氣泡，因?yàn)閬單⒚讱馀?油滴/輕物質(zhì)從液體流束中出現(xiàn)，抽吸到飽和的渦流柱中，并由此使均勻的渦流柱過飽和，因此這在圓錐的出口處釋放大的氣泡和大的聚結(jié)/聚集部分。本發(fā)明的特征還在于，與輕提取流體、粉狀輕吸附劑、或絮凝劑的投配的使用相結(jié)合地使用該裝置的選擇。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將分離和聚結(jié)誘導(dǎo)渦流破壞器布置在圓錐形浮選旋流器/浮選箱內(nèi)，從而促進(jìn)對(duì)于亞微米和低微米尺寸污染物的另外的分離步驟。渦流破壞器是在圓錐中居中的圓形板，并且它起普通渦流破壞器的作用，且相對(duì)于渦流定向器使傳統(tǒng)渦流柱穩(wěn)定，而它同時(shí)在板外部將液體相釋放到出口。同時(shí)，該板阻擋在圓錐的延續(xù)部分中在破壞器的下面形成的第二渦流，從而形成飽和氣體渦流柱，該飽和氣體渦流柱在旋流器中不經(jīng)過破壞器向上遷移。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，將圓形板布置在離圓錐的出口的適當(dāng)距離處，以便使均勻渦流形成在破壞器下方，并且在氣體/油飽和之后，作為均勻的氣體/油圓錐而抵靠渦流破壞器的下側(cè)放置，在該處，水以高速度經(jīng)過渦流圓錐自旋。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水自旋在圓錐中向下加速，并且從圓錐到渦流破壞器的距離使得在圓錐中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度/向下運(yùn)動(dòng)速度防止第二氣體渦流在箱中向上經(jīng)過渦流破壞器逃逸。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，從渦流破壞器到圓錐的出口的距離大得足以使恒定氣體/輕液體/輕物質(zhì)渦流形成在渦流破壞器下方，由此這顯著地加速了在渦流破壞器的下側(cè)與圓錐的出口之間的水的自旋，從而使由于氣體/油/輕物質(zhì)的輕微米氣泡的恒定進(jìn)給而形成的渦流飽和形成具有輕污染物/聚結(jié)油的均勻氣體圓錐，在該處，油主要收集在氣體圓錐的底部處。本發(fā)明的特征還在于，可以將裝置布置在封閉浮選旋流器中并具有施加的表壓， 該表壓以脈動(dòng)方式清潔廢物和氣體/空氣，從而飽和的第二渦流，由于由廢物的脈動(dòng)清潔引起的在箱中的很小壓力變化，通過過飽和由此一點(diǎn)一點(diǎn)地將大的聚結(jié)液滴釋放在均勻流束中。本發(fā)明的特征在于，使用在浮選旋流器之前、之后或其中投配的絮凝劑和/或輕吸附劑的選擇，在該浮選旋流器中，集成了根據(jù)本發(fā)明的裝置。提出本發(fā)明以用在旋流器、浮選旋流器/箱中，其中，具有不同凈重的相的傳統(tǒng)分離發(fā)生在渦流破壞器上方，由此本發(fā)明用作第二分離步驟，其中，來自這個(gè)步驟的分離物質(zhì)可以送到新的分離器、旋流器、用于容易分離的浮選旋流器/箱、或獨(dú)立集成的分離腔室。也可以提出本發(fā)明以用在傳統(tǒng)圓筒形浮選旋流器或箱中，該浮選旋流器或箱具有切向進(jìn)口，其中，將渦流破壞器布置在圓錐形出口上方，從而引導(dǎo)所描述的自旋，并且從而具有所述特性的飽和氣體柱在渦流破壞器下方產(chǎn)生。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明本身與現(xiàn)有過程/發(fā)明的不同之處在于在具有圓錐形出口的浮選箱/浮選旋流器/浮選器中的渦流破壞器，通過將渦流破壞器布置在離出口的足夠距離處，在破壞器下面產(chǎn)生第二渦流，在該處，具有不同凈重的氣體和/或多相液體、或在處理流體相中的其它容易吸附/提取液體，形成氣體和/或輕的液體相、和/或在飽和渦流柱中的吸附劑的非常強(qiáng)力、均勻的渦流柱。這個(gè)柱通過聚結(jié)亞微米和低微米特定氣體/油/提取劑/吸附劑而飽和，該亞微米和低微米特定氣體/油/提取劑/吸附劑通常會(huì)以其原始形式離開所述箱。本發(fā)明本身與已知技術(shù)的不同之處還在于如下驚人發(fā)現(xiàn)在渦流破壞器下方捕獲的飽和的圓錐形渦流定期地釋放大的氣體氣泡和/或大油滴/提取劑/聚集吸附劑，這些大的氣體氣泡和/或大油滴/提取劑/聚集吸附劑在隨后分離步驟中容易除去。這種釋放由于在第二渦流中的氣體的過飽和和/或因?yàn)樵诟∵x旋流器中的脈動(dòng)表壓而發(fā)生，該脈動(dòng)表壓由廢污染物/氣體的脈動(dòng)清潔而引起。本發(fā)明本身與現(xiàn)有過程/發(fā)明的不同之處在于可以使用在過程水流中氣體壓力飽和水和微型氣泡注入，以實(shí)現(xiàn)在液體流束中在不同的相之間的相的改進(jìn)分離，而這不會(huì)導(dǎo)致在分離設(shè)備中的駐留時(shí)間，并且不會(huì)由于亞微米和微米氣泡需要在分離腔室中的較大分離體積而必須增大分離設(shè)備的尺寸。本發(fā)明本身與現(xiàn)有發(fā)明的不同之處在于細(xì)得多地分散的水/氣體/油在渦流破壞器本身下方在水力旋流器/浮選旋流器中或在浮選箱中的第二渦流中被后分離成大聚結(jié)液滴/聚集物，這些大聚結(jié)液滴/聚集物在集成分離腔室中或在新分離步驟中容易分離。本發(fā)明本身與現(xiàn)有過程/發(fā)明的不同之處在于由壓力釋放在加壓液體流束中自然存在的氣體，可通過在極端重力中分離10-5微米和同樣小于1微米的氣泡而除去，該極端重力由在加壓浮選旋流器的圓錐形出口中在渦流破壞器下方的第二渦流施加；并且人們由所述除去也實(shí)現(xiàn)了相同尺寸的油滴的顯著更好地去除。


在如下描述中參照對(duì)應(yīng)附圖將更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的裝置圖1示出了在封閉浮選旋流器中放置的裝置，其中(1)過程水(可選地與絮凝劑或水解膠體混合)的切向進(jìn)口。(2)壓力氣體飽和水/微型氣泡氣體/輕吸附物質(zhì)的注入。(3)用于在旋流器中再循環(huán)氣體/自旋的加速的噴射器。(4)在渦流定向器上方包含的氣體包。(5)廢棄油/氣體。(6)用來實(shí)現(xiàn)在箱中的表壓的廢物閥(Valve reject)。(7)傳統(tǒng)渦流定向器。(8)渦流破壞板。(9)圓錐形浮選旋流器箱。(10)在渦流定向器與渦流破壞器之間的傳統(tǒng)第一渦流。(11)在渦流破壞器下方的飽和第二渦流。(12)在浮選旋流器的出口處來自第二渦流的大的聚結(jié)氣泡/油滴的釋放[/排出]。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置，該裝置用來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。該裝置包括處理箱9 (浮選旋流器箱)，該處理箱9具有圓錐形底部部分20 (像短號(hào))、上部圓筒形箱部分22、以及上部頂部部分M，該上部頂部部分M可以是穹頂形的。這僅僅是形狀例子。在圓錐形分段20的底部尖端中，設(shè)有出口 26，導(dǎo)流管觀安裝到該出口 26處。在上部部分中和在箱9的中部中，布置有普通渦流定向器7，該普通渦流定向器7 是圓柱體，用來以有利方式影響在箱9中的流束和分離。在箱9的上半部中，設(shè)有用于添加的管1，該管切向地布置，用于待被處理的流體的切向進(jìn)口。從渦流定向器7的頂部布置管5A，該管5A向上伸展，并且穿過上部頂部部分 M伸展到外面。這根管延續(xù)作為管5B，其中安裝用來調(diào)節(jié)油/氣體的出口的閥，如在下面將變得明顯的那樣。除出口管5之外，第二管55從頂部部分M的頂部延伸出，并且聯(lián)接到進(jìn)口管1上。 這根管55也包括閥56，當(dāng)該裝置在使用中時(shí)，該閥56用來調(diào)節(jié)來自氣體包4的流束，該氣體包4位于渦流定向器7上方。在管55上的聯(lián)接噴射器3用來使來自包4的氣體再循環(huán)。對(duì)于由本發(fā)明執(zhí)行的過程更詳細(xì)地，圖1示出了包含油的水以及氣體或添加氣體 /吸附劑/絮凝劑/提取劑如何被切向地引導(dǎo)到封閉的傳統(tǒng)浮選旋流器(1)中，其中，氣體借助于噴射器C3)從氣體包(4)再循環(huán)，該氣體包(4)保持在渦流定向器(7)上方，促進(jìn)增強(qiáng)較小液滴/氣泡的自旋和聚結(jié)、以及在箱中油/氣體向上的洗提。在渦流定向器(7) 上方的氣體包G)，通過使廢物管經(jīng)受在閥(6)上方的反壓力而保持有通常小于Ibar的表壓，由此由于所述表壓，由頂部渦流定向器(7)浮選到頂部液位的油被吹出廢物管，并且當(dāng)廢物管( 清除(slurp)氣體時(shí)，表壓將下降一些，從而油位/液位再次到達(dá)廢物管的進(jìn)口上方。循環(huán)連續(xù)地重復(fù)，并且以這種方式，從箱穿過廢物管( 脈動(dòng)地放空分離的油。噴射器(3)(它使氣體再循環(huán)以便用于主要在浮選旋流器的上部部分中的油滴/小氣泡的洗提)也通過在其上的壓力釋放而起用于較小氣泡/亞微米氣泡的釋放起動(dòng)器的作用。在噴射器C3)上的Δ P可通常為0. ^ar,但高達(dá)15bar的壓差也可加載在噴射器( 上，并且這釋放非常小的氣泡的大部分，這些非常小的氣泡在圓錐形浮選旋流器(9)中在短駐留時(shí)間內(nèi)沒有被除去，在該處，液體的典型駐留時(shí)間在25-60秒之間。此外，噴射器(3)將借助于其結(jié)構(gòu)功能將額外速度給予水(所述水被切向地帶入到浮選旋流器中)，從而增大繞傳統(tǒng)渦流定向器(7)的自旋速度。自旋的速度由于箱(9)的圓錐形，在浮選旋流器中向下進(jìn)一步增大。氣體和輕液體/輕顆粒的渦流柱被抽向旋流器箱(9)的中心，且在渦流破壞板 (8)處停止，并由此在渦流破壞器(8)與渦流定向器(7)之間形成第一渦流。這樣，油、氣泡及輕顆粒在箱中穿過渦流定向器(7)被向上引導(dǎo)到抵靠氣體包的液面，在該處分離的成分被引導(dǎo)到廢物通路(5)。由于旋流器出口和旋流器箱(9)的圓錐形，在渦流破壞板(8) 下方具有強(qiáng)烈加速自旋。這種自旋與負(fù)壓力相結(jié)合，該負(fù)壓力由于在旋流器箱的出口出去的液體的動(dòng)能而形成在渦流破壞板(8)下方，從而導(dǎo)致非常小并難以分離的油滴和氣泡分離，并且形成均勻氣體圓錐(11)，該均勻氣體圓錐(11)在渦流破壞板(8)下方的底部處具有聚結(jié)的油。通過使這個(gè)氣體圓錐飽和充滿聚結(jié)的油(11)，其借助浮選旋流器的出口將油 /氣泡的大的聚結(jié)液滴(12)釋放出，并且它們?cè)谛碌姆蛛x步驟中容易分離。這種釋放也由在箱中的脈動(dòng)表壓而得到增強(qiáng)，這種脈動(dòng)表壓由于通過(5)越過(6)的脈動(dòng)廢物排出而形成。試驗(yàn)1 將5000升水與原油按M0mg/1混合?；旌显谛吞?hào)EDUR EB如多相泵的剪切混合泵中進(jìn)行，并且并非在氣體中混合。油滴的顆粒尺寸的測(cè)量表明，24ppm的混合原油具有小于5微米的顆粒尺寸。在緊湊的圓筒形旋流器/浮選箱的前面，使用空氣氣泡的注入進(jìn)行除去油的嘗試，該旋流器/浮選箱具有在標(biāo)準(zhǔn)注入混合器中添加的注入氣泡。箱具有圓筒形渦流定向器和渦流破壞板，該渦流破壞板布置在彎曲底部上方8cm處，并且出口在彎曲部的中心處。通常的氣泡尺寸是50-150微米。它用由油污染的過程水以1.6m3/t的引入速度被處理。從凈化的水中除去高達(dá)45ppm的石油碳?xì)浠衔铩?0ppm的測(cè)量殘余污染物具有小于10微米的液滴尺寸。試驗(yàn)使用緊湊旋流器/浮選箱，該緊湊旋流器/浮選箱對(duì)于過程水流具有40秒的駐留時(shí)間。試驗(yàn)2 來自試驗(yàn)1的箱然后被打開，并且將來自渦流定向器的底部的松弛圓錐抵靠箱的出口放置，從而實(shí)際處理箱被給予如圖1所示的外觀。減小體積導(dǎo)致駐留時(shí)間減小到22秒， 但液體接收到強(qiáng)力加速自旋。處理相同的污染水，結(jié)果是只有12ppm的油通過。通過的液滴尺寸是幾百微米，并且只有l(wèi)_2ppm具有小于10微米的液滴尺寸。試驗(yàn)在有機(jī)玻璃箱中和用有機(jī)玻璃管進(jìn)行。發(fā)現(xiàn)水在出口之后沒有小氣泡，因?yàn)樵跍u流破壞板下面的第二渦流已經(jīng)穩(wěn)定。此外觀察到，在渦流破壞板下方的均勻渦流圓錐釋放大的氣體/油滴，這些大的氣體/油滴在出口管中顯得像在線上的珍珠。試驗(yàn)清楚地表明在試驗(yàn)1中通過而沒有除去的小液滴，現(xiàn)在聚結(jié)在渦流柱中，并且作為大的液滴被釋放；并且對(duì)于最小液滴發(fā)生同樣的情況。試驗(yàn)3 使用來自試驗(yàn)2的構(gòu)造，只是這時(shí)將輔助箱串聯(lián)連接到第一箱。這樣做是為了能夠分離大的聚結(jié)液滴，這些大的聚結(jié)液滴在試驗(yàn)2中的箱1的出口處探測(cè)到。結(jié)果是，現(xiàn)在在箱2之后，只有l(wèi)_2ppm的油在排放水中。在排放物中的全部油具有小于1微米的顆粒尺寸。試驗(yàn)表明，在浮選旋流器中使用的裝置聚結(jié)比1微米小的油滴， 從而這些可在凈化步驟2中分離。這樣小的油滴使用已知技術(shù)不能分離。試驗(yàn)4 使用來自試驗(yàn)3的構(gòu)造，不同之處是，這時(shí)在箱1和2之間投配熱活化泥炭苔粉末作為吸附劑。嘗試使得投配濕得如泥漿，以及干得如粉末。在兩種情況下，都投配3ppm的熱活化泥炭苔，該熱活化泥炭苔在浮選旋流器2中被完全除去。在兩種情況下，在排放水中的油含量都在用于探測(cè)的極限以下，該極限用于處于0. 3ppm的分析。
權(quán)利要求
1.一種用來在多相流束中分離流體相的裝置，其中，在水中懸浮的各相的一個(gè)或多個(gè)的一部分具有在亞微米和微米范圍中的液滴尺寸，和/或其中，細(xì)小的特定有機(jī)或無機(jī)材料在各相的一個(gè)或多個(gè)中存在，其特征在于，所述裝置設(shè)置在分離箱中的圓錐形出口中，所述分離箱具有用于過程水的切向進(jìn)口，并且所述裝置包括圓板形渦流破壞器(8)，所述圓板形渦流破壞器的頂部表面布置成用于破壞抵靠渦流定向器(7)的渦流(10)，并且同時(shí)布置成在渦流破壞器下方在圓錐形出口中形成低微米和亞微米尺寸的氣泡和/或液滴和/或抽取劑、和/或比流體相的凈重小的顆粒的第二均勻渦流柱(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置布置在加壓水力旋流器的、或在浮選旋流器中的、或在浮選箱中的圓錐形出口中，所述加壓水力旋流器、浮選旋流器或浮選箱具有用于過程水的切向進(jìn)口，并且所述裝置包括圓形渦流破壞板，所述圓形渦流破壞板的頂部表面破壞抵靠渦流定向器的渦流，并且同時(shí)在所述渦流破壞器下方在圓錐形出口中，能夠形成低微米和亞微米的氣泡和/或油滴和/或抽取劑和/或比流體相的凈重小的顆粒的第二均勻渦流柱，所述第二均勻渦流柱免受由在渦流破壞器上方的液體流束中的自旋所施加的力，并由此使液體流束跟隨在破壞器下方而加速自旋，從而變化小的渦流柱形成在渦流破壞器下方，在由于低微米和亞微米氣泡和/或油滴和/或抽取劑和/或比流體相的凈重小的顆粒的新的穩(wěn)定注入而飽和之后，所述變化小的渦流柱將大的聚結(jié)氣泡/液滴、聚集顆粒向外釋放到輸出流中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的裝置，其中，來自第一渦流中的浮選污染物和氣體的廢物在管中泄出，其中，所述泄出由在分離裝置中的表壓產(chǎn)生，其特征在于，來自所述第一渦流的廢物和氣體的泄出的脈動(dòng)引起來自在所述渦流破壞器下方的第二飽和渦流柱(11)的聚結(jié)的油/氣體/特定材料的大液滴的脈動(dòng)釋放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的裝置，所述裝置用于不同的相的聚結(jié)和預(yù)分離和/或凈重差的增大，其特征在于，在第二渦流(11)中的飽和氣體與圓錐形出口的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間中、之前或之后，輕的吸附材料被注入到過程液體流束中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的裝置，其特征在于，幾個(gè)箱串聯(lián)地連接或并聯(lián)地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，用于聚結(jié)的油/氣體/特定材料的大液滴的新的分離裝置布置在所述第二渦流(11)的出口之后。
7.用于在旋流器/浮選旋流器/浮選箱中、之后、或之前在采油污水流中的石油碳?xì)浠衔锖?或氣泡和/或輕顆粒的相分離和聚結(jié)的方法，其特征在于，在分離裝置的出口處在連續(xù)的流束中產(chǎn)生渦流，所述渦流在渦流破壞器下方，所述渦流不能逆著液體流束經(jīng)過渦流破壞器的方向而離開，從而由于被拖拽到渦流中的氣體/污染物產(chǎn)生渦流的飽和。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在旋流器/浮選旋流器/浮選箱中、之后、 或之前，采油污水流中的石油碳?xì)浠衔锖蜌馀莺?或輕的顆粒的相分離和聚結(jié)，其特征在于，在渦流破壞器下方在圓錐形出口中，產(chǎn)生飽和的第二渦流，其中，分離裝置中的脈動(dòng)壓力引起來自第二飽和渦流柱的聚結(jié)的油/氣體/特定物質(zhì)的大液滴的脈動(dòng)輸出，所述第二飽和渦流柱在所述渦流破壞器下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在旋流器/浮選旋流器/浮選箱中、之后、 或之前，在采油污水流中的石油碳?xì)浠衔锖蜌馀莺?或輕的顆粒的相分離和聚結(jié)，其特征在于，在所述第二渦流中的飽和氣體與圓錐形出口的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間中、之前或之后，注入輕的吸附劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于在旋流器/浮選旋流器 /浮選箱中、之后、或之前在采油污水流中的石油碳?xì)浠衔锖蜌馀莺?或輕的顆粒的相分離和聚結(jié)，其特征在于，在根據(jù)本發(fā)明的所述裝置之后，串聯(lián)地連接有根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)或其它的分離裝置。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求用于液體-液體相和/或液體/氣體相的分離的用途，所述液體-液體相和/或液體/氣體相具有或不具有有機(jī)和/或無機(jī)的特定材料，其中，所述相或特定材料是在連續(xù)液體流束中的各相中的至少一個(gè)，或者使得所述相或特定材料比在連續(xù)液體流束中的各相中的至少一個(gè)輕。
全文摘要
公開了一種用于液體-液體相和/或液體/氣體相的分離的裝置，其中，各相的一個(gè)或多個(gè)懸浮在水中，并且具有在亞微米和微米范圍中的氣泡/液滴/顆粒尺寸，和/或細(xì)小的特定有機(jī)或無機(jī)材料在相的一個(gè)或多個(gè)中存在。也公開了用于所述裝置的方法和用途。
文檔編號(hào)B04C5/00GK102438758SQ200980159418
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者A·M·于利坎加斯 申請(qǐng)人:索爾博水技術(shù)公司