專利名稱：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增加泵、管線和儲罐的負荷，并會造成設(shè)備和管線的腐蝕和結(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)過脫鹽脫水處理，使其中的含鹽量和含水量達到某種要求。石油工業(yè)的采油、煉油、貯油運輸和石油化學(xué)工業(yè)、機械加工業(yè)以及食品加工業(yè)均會產(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)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN1286130，專利名稱一種油水分離濾罐，該裝置是由罐體及其上的進水口、出水口和罐內(nèi)過濾填料所組成，其中罐體內(nèi)設(shè)置加熱器，罐體上設(shè)置排油口，過濾填料由微薄窄長的金屬片卷繞堆積而成。由于在使用該設(shè)備的過程中需要周期性地對吸附飽和的濾料進行加熱以排除被吸附的油脂，因此該設(shè)備存在著操作過程復(fù)雜的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述現(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)破乳劑的條件下對含水乳化油或者乳化含油廢水進行低成本和高效率的破乳處理。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明有三種不同結(jié)構(gòu)
第一種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進液管、三個同軸的內(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切向狹縫。
第二種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進液管、拋物面形錐體、狹縫圓盤、導(dǎo)流板和噴嘴組成。進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，狹縫圓盤上有多個沿圓周均勻?qū)ΨQ分布的徑向狹縫，導(dǎo)流板于狹縫處固定在狹縫圓盤上。
第三種結(jié)構(gòu)的渦流空化器由進液管、漏斗形內(nèi)錐體、拋物面形外錐體和噴嘴組成。進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)明與儲槽、泵、壓力計、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)明對含水乳化油或者乳化含油廢水進行破乳，當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水的乳狀液經(jīng)過泵加壓以一定的壓力(0.1～1M Pa)和流速通過本發(fā)明時，乳狀液在本發(fā)明的內(nèi)部形成了高速渦流。控制操作條件使渦流內(nèi)部的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身(如油相或者水相)或者其中的低沸點組分(如原油中的某種低沸點組分)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，同時溶解于乳狀液連續(xù)相中的微氣核(如氮氣和氧氣等)也會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)進入常壓區(qū)時，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰。由于該過程發(fā)生的時間極短(約為10-6～10-8s)，類似于絕熱過程，因此在乳狀液的連續(xù)相內(nèi)部產(chǎn)生了瞬時的高溫和高壓，同時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大而從連續(xù)相中析出，進而達到破乳的目的。當(dāng)乳狀液在本發(fā)明的內(nèi)部形成高速渦流時，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，也促進了破乳。含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過本發(fā)明破乳后再進入油水分離裝置中，利用該裝置中油水兩相出口高度的不同而實現(xiàn)油相和水相的自動分離。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，亦適合于處理各類乳化含油廢水。
采用本發(fā)明對上述各類含水乳化油或者乳化含油廢水進行脫水或者除油處理，不僅具有破乳效果好的優(yōu)點，同時，本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、對油水乳狀液的處理量大、設(shè)備的制造成本低廉，整套設(shè)備在運行過程中可以不加或者少加化學(xué)破乳劑，因而具有設(shè)備投資小和運行成本低的優(yōu)點。


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)示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括進液管1、三個同軸的內(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切向狹縫。當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過泵2加壓以一定的壓力和流速進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的頂端開孔流入內(nèi)圓筒2，形成軸向射流，流體的其余部分通過中圓筒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外泄并進入緩沖槽5中時，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大而從連續(xù)相中析出。
如圖3、圖4所示，或者本發(fā)明包括進液管6、拋物面形錐體7、狹縫圓盤8、導(dǎo)流板9和噴嘴10。進液管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8上有多個沿圓周均勻?qū)ΨQ分布的徑向狹縫，導(dǎo)流板9于狹縫處固定在狹縫圓盤8上。當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水經(jīng)過泵2加壓以一定的壓力和流速從渦流空化器的進液管6流入拋物面形錐體7的頂部經(jīng)過狹縫圓盤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，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，渦流內(nèi)部的壓力進一步降低。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)流體流過渦流空化器的噴嘴10進入緩沖槽中時，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大而從連續(xù)相中析出。
如圖5所示，或者本發(fā)明包括進液管11、拋物面形外錐體12、漏斗形內(nèi)錐體13和噴嘴14，進液管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)過泵加壓以一定的壓力和流速從渦流空化器的進液管11流入拋物面形外錐體12的上半部再進入漏斗形內(nèi)錐體13到達其管徑細小的管狀出口端時，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的管狀出口端流過噴嘴14進入緩沖槽中時，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、管狀出口端固定在拋物面形外錐體(12)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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，包括進液管、拋物面形外錐體、漏斗形內(nèi)錐體和噴嘴，進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，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1/4～1/2倍外錐體高度的位置上，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。采用本發(fā)明對上述各類含水乳化油或者乳化含油廢水進行脫水或者除油處理，不僅具有破乳效果好的優(yōu)點，同時，本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、對油水乳狀液的處理量大、設(shè)備的制造成本低廉，整套設(shè)備在運行過程中可以不加或者少加化學(xué)破乳劑，因而具有設(shè)備投資小和運行成本低的優(yōu)點。
文檔編號B01D17/04GK1762529SQ20051009935
公開日2006年4月26日 申請日期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 申請人:上海交通大學(xué)