本發(fā)明涉及液液分離，具體為涉及一種離心式液液分相系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、液液分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的液液分離技術(shù)為重力分離法，利用不同液體間的密度差異，在重力作用下大密度的液體下沉，低密度的液體上浮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離。重力分離法，適用于密度差異較大且不互溶的液體混合物，例如水和油的分離，而且分離速度較慢，在實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離時(shí)往往需要配套龐大且復(fù)雜的分離系統(tǒng)，設(shè)備投資及占地面積較大。另外，因重力分離法利用密度差異實(shí)現(xiàn)分離，在進(jìn)料流量或進(jìn)料成分出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，往往存在嚴(yán)重的分相界面波動(dòng)問(wèn)題，導(dǎo)致分離純度較低甚至無(wú)法正常分相。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種離心式液液分相系統(tǒng)，當(dāng)兩相溶液進(jìn)入離心式液液分相系統(tǒng)時(shí)，螺旋式分相管道產(chǎn)生的離心力使得重相溶液在管道外側(cè)壁富集，通過(guò)重相采出管排出，輕相溶液因受到的離心力相對(duì)較小，其靠近螺旋式分相管道的內(nèi)緣壁流動(dòng)，通過(guò)輕相采出管排出，從而實(shí)現(xiàn)了重相溶液和輕相溶液的分離。本發(fā)明的離心式液液分相系統(tǒng)，通過(guò)重相溶液、輕相溶液所受到離心力大小的不同，實(shí)現(xiàn)重相溶液和輕相溶液的分離，相對(duì)于傳統(tǒng)的重力分離法，提高了分離速度和分離純度。為此，本發(fā)明還提供了一種離心式液液分相方法。

2、本發(fā)明的第一方面，提供一種離心式液液分相系統(tǒng)，包括原料罐、增壓泵、冷卻器、螺旋式分相管道、重相采出閥、重相采出傳感器、輕相采出閥、輕相采出傳感器和回流閥，

3、所述原料罐的出液口通過(guò)增壓泵連接冷卻器的進(jìn)液口，所述冷卻器用于對(duì)原料罐排出的溶液進(jìn)行降溫；

4、所述冷卻器的出液口連接螺旋式分相管道的進(jìn)液口，所述螺旋式分相管道為螺旋式多層管道，所述螺旋式分相管道于不同層管道的外側(cè)壁對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有重相采出口，所述重相采出口連接重相采出管，所述重相采出口處設(shè)置有重相采出傳感器和重相采出閥，

5、所述螺旋式分相管道的出液口并列連接有輕相采出管和回流管，所述輕相采出管和回流管上分別設(shè)置有輕相采出閥和回流閥，所述螺旋式分相管道的出液口處設(shè)置有輕相采出傳感器，所述輕相采出傳感器與輕相采出閥和回流閥連接，所述回流管連接原料罐的進(jìn)液口。

6、原料罐排出的兩相溶液，通過(guò)增壓泵進(jìn)入冷卻器，進(jìn)行降溫，以增加兩相溶液的密度差異；冷卻后的兩相溶液進(jìn)入螺旋式分相管道，因重相溶液密度較大，受到較大的離心力，其在螺旋式分相管道內(nèi)，遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心軸并貼著彎曲流道的外緣壁流動(dòng)；輕相溶液密度較小，受到的離心力相對(duì)較低，靠近彎曲流道的內(nèi)緣壁流動(dòng)。從而，實(shí)現(xiàn)了重相溶液和輕相溶液的分離。

7、作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的每層管道處于不同高度，所述螺旋式分相管道自進(jìn)液口至出液口每層管道的投影直徑依次遞減。

8、作為更為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的進(jìn)液口所在層的管道，其投影直徑是出液口所在層管道的3倍以上。

9、將出液口所在層管道的投影直徑設(shè)置為低于進(jìn)液口所在層管道的投影直徑，克服了出液口處因流量降低、流速降低，離心力降低的問(wèn)題，有助于提高出液口低流速條件下的分離效率和分離純度。

10、作為另一優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的每層管道位于同一平面，所述螺旋式分相管道的進(jìn)液口位于最外圈，所述螺旋式分相管道的出液口位于最里圈。

11、作為另一優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的每層管道處于不同高度，所述螺旋式分相管道的每層管道的投影直徑相同。

12、作為更為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的截面為橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸線處于水平方向。

13、將螺旋式分相管道的截面設(shè)置為橢圓形，并使得橢圓形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸方向與離心力方向一致，有利于降低管內(nèi)溶液旋流而產(chǎn)生的二次流及迪恩渦，提高了溶液的分離純度和分離效率。

14、作為另一優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道設(shè)置于分相器內(nèi)，所述螺旋式分相管道與分相器的內(nèi)壁圍設(shè)成溶液流通的管道。

15、作為更為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道隨著所在層高度的增加，相應(yīng)管道面積等比例縮小。

16、將螺旋式分相管道設(shè)置為漸縮截面的流道設(shè)計(jì)，能夠保證出液口處流道仍具有較高的流速及離心力，可適用于進(jìn)料量較大的兩相溶液的分離。

17、作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的側(cè)壁設(shè)置有防渦隔板。

18、防渦隔板的設(shè)置，有效地避免了溶液彎曲流動(dòng)時(shí)二次流及迪恩渦導(dǎo)致的分層溶液間的脈動(dòng)和返混。

19、作為更為優(yōu)選的實(shí)施例，所述防渦隔板水平設(shè)置于螺旋式分相管道的內(nèi)側(cè)壁，所述防渦隔板貫穿整個(gè)螺旋式分相管道。

20、防渦隔板可設(shè)置為一個(gè)，也可以設(shè)置為兩個(gè)，當(dāng)設(shè)置為一個(gè)時(shí)，防渦隔板可以與螺旋式分相管道其中一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁相連接，也可以與螺旋式分相管道兩側(cè)的內(nèi)側(cè)壁相連接。

21、作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述螺旋式分相管道的截面形狀為圓形、橢圓形、三角形、矩形或異形。

22、螺旋式分相管道的截面形狀可以為常見(jiàn)的形狀，如圓形、橢圓形、三角形、矩形，也可以為不規(guī)則的形狀，如異形。

23、本發(fā)明的第二方面，提供一種離心式液液分相方法，采用上述的離心式液液分相系統(tǒng)進(jìn)行分相，包括如下步驟：

24、s1、將原料罐中的兩相溶液經(jīng)增壓泵作用排入冷卻器，進(jìn)行降溫處理；

25、s2、降溫后的溶液進(jìn)入螺旋式分相管道，受離心力作用，兩相溶液被分離為重相溶液和輕相溶液，重相溶液自重相采出管排出，輕相溶液自輕相采出管排出，無(wú)法分離的兩相溶液自回流管回流至原料罐。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

27、（1）本發(fā)明離心式液液分相系統(tǒng)通過(guò)采用螺旋式分相管道產(chǎn)生的離心力，實(shí)現(xiàn)重相溶液和輕相溶液的分離，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、占地面積小。

28、（2）本發(fā)明離心式液液分相系統(tǒng)在兩相溶液進(jìn)入螺旋式分相管道前，先進(jìn)行降溫處理，以增大兩相溶液的密度差異，便于離心旋流時(shí)，流道截面能夠獲得更大的密度梯度，提高了重相溶液和輕相溶液的分離純度。

29、（3）本發(fā)明離心式液液分相系統(tǒng)，在螺旋式分相管道的外側(cè)壁設(shè)置多個(gè)重相采出口，實(shí)現(xiàn)重相溶液的逐步采出，避免一次性過(guò)度采出影響到重相溶液的純度。

30、（4）本發(fā)明離心式液液分相系統(tǒng)，利用兩相溶液的密度差異對(duì)離心力的影響，實(shí)現(xiàn)液液分離，分離過(guò)程具有連續(xù)、不受溶液比例、進(jìn)液流態(tài)、進(jìn)液流量、液面高度等因素影響，適用范圍更加廣泛。

31、以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，包括原料罐、增壓泵、冷卻器、螺旋式分相管道、重相采出閥、重相采出傳感器、輕相采出閥、輕相采出傳感器和回流閥，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道的每層管道處于不同高度，所述螺旋式分相管道自進(jìn)液口至出液口的每層管道的投影直徑依次遞減。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道進(jìn)液口所在層的管道，其投影直徑是出液口所在層管道的3倍以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道的每層管道位于同一平面，所述螺旋式分相管道的進(jìn)液口位于最外圈，所述螺旋式分相管道的出液口位于最里圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道的每層管道處于不同高度，所述螺旋式分相管道的每層管道的投影直徑相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道設(shè)置于分相器內(nèi)，所述螺旋式分相管道與分相器的內(nèi)壁圍設(shè)成溶液流通的管道。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道隨著所在層高度的增加，相應(yīng)管道面積等比例縮小。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋式分相管道的側(cè)壁設(shè)置有防渦隔板。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心式液液分相系統(tǒng)，其特征在于，所述防渦隔板水平設(shè)置于螺旋式分相管道的內(nèi)側(cè)壁，所述防渦隔板貫穿整個(gè)螺旋式分相管道。

10.一種離心式液液分相方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的離心式液液分相系統(tǒng)進(jìn)行分相，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種離心式液液分相系統(tǒng)及方法，該分相系統(tǒng)包括原料罐、增壓泵、冷卻器、螺旋式分相管道、重相采出閥、重相采出傳感器、輕相采出閥、輕相采出傳感器和回流閥，原料罐的出液口通過(guò)增壓泵連接冷卻器，冷卻器用于對(duì)原料罐排出的溶液進(jìn)行降溫；冷卻器的出液口連接螺旋式分相管道的進(jìn)液口，螺旋式分相管道于不同層管道的外側(cè)壁對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有重相采出口，重相采出口處設(shè)置有重相采出傳感器和重相采出閥，螺旋式分相管道的出液口并列連接有輕相采出管和回流管，回流管連接原料罐的進(jìn)液口。本發(fā)明離心式液液分相系統(tǒng)通過(guò)采用螺旋式分相管道產(chǎn)生的離心力，實(shí)現(xiàn)重相溶液和輕相溶液的分離，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、占地面積小。

技術(shù)研發(fā)人員：尹海蛟,夏君君,彭濤,全曉宇,于會(huì)滿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津樂(lè)科節(jié)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9