專(zhuān)利名稱(chēng)：用噴霧分離有毒污染物的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體混合物的分離，特別涉及一種用來(lái)分離擴(kuò)散在大量的具有較高沸點(diǎn)的液體中的少量的與其不相混溶的低沸點(diǎn)的液體的方法及設(shè)備。
在工業(yè)環(huán)境中很多領(lǐng)域里都需要有效地分離乳化溶液混合物。例如，氣體或空氣壓縮機(jī)等儀器中所用的潤(rùn)滑劑，在操作時(shí)會(huì)與大量的水相混，至使整個(gè)排出的液體都要廢棄。由于排出的液體里有少量的潤(rùn)滑劑，該排出體被認(rèn)為是有害的廢物。由于該排出體被認(rèn)為是有害的，這種具有將整個(gè)液體分離成為碳?xì)浠衔锛耙后w組成的能力，使得昂貴的廢物排除僅局限于排除分離出來(lái)的有害物的本身。此外，在凈化處理之前，對(duì)污染水進(jìn)行碳?xì)浠衔锏某跏挤蛛x的預(yù)處理，常能從中取得收益。能將分散在大量的不相混的液體中的少量的碳?xì)浠衔锓蛛x出來(lái)的技術(shù)相當(dāng)少。且目前具有這種分離作用之設(shè)備的有效性是局限的。根據(jù)王抗曝等人1990年第44屆普渡大學(xué)工業(yè)廢物大會(huì)會(huì)議錄第655-673頁(yè)，有三種常規(guī)的油-水分離的方法和設(shè)備(1)重力油-水分離器，(2)溶解空氣浮選，(3)化學(xué)處理。
例如，典型的重力油-水分離器，通常為油脂收集器，擋板，漂刮器，或精過(guò)濾器。因?yàn)檫@些操作過(guò)程都沒(méi)有涉及相轉(zhuǎn)變，這些系統(tǒng)都要求大量的能量來(lái)將游離的油從油-水混合物中分離出來(lái)。因此具體地說(shuō)它們都不能分離乳化混合物。
溶解空氣浮選常常用來(lái)進(jìn)一步把油從水經(jīng)過(guò)常規(guī)油-水分離器處理過(guò)的油-水混合物中分離出來(lái)?；瘜W(xué)品可用或可不用。
能夠?qū)θ榛旌衔镞M(jìn)行油-水分離的設(shè)備通常利用一種或多種破乳劑的化學(xué)品作化學(xué)處理，或者可用溶解空氣凈選，或者可用重力沉降處理來(lái)進(jìn)行澄清。通常，化學(xué)處理會(huì)產(chǎn)生廢物殘?jiān)?，從而引起具有固體廢物的廢棄問(wèn)題。與這些水中含油的系統(tǒng)有關(guān)的局限性的問(wèn)題是由于與其相應(yīng)的油和水的物理性質(zhì)所引起的。水的比熱常數(shù)和蒸發(fā)熱比那些包括油在類(lèi)的典型的有機(jī)化合物都高許多。然而，大多數(shù)的油的沸點(diǎn)又比水的沸點(diǎn)要高。因而，任何有賴(lài)于蒸鎦形式的系統(tǒng)都要求相當(dāng)?shù)哪芰枯斎?，用于提高混合物的溫度，以達(dá)到攝氏100度或者更高的溫度，這是因?yàn)榛旌衔镎w的比熱將接近于水。此外，必須加上更多的能量來(lái)引起水的沸騰。
相反地，設(shè)計(jì)用來(lái)從大量油中除去少量水的系統(tǒng)則要求相對(duì)少的能量;這是因?yàn)榛旌衔锞哂休^低的比熱(接近于油的比熱)，以及由于只要?dú)饣倭康乃?。此外，這樣系統(tǒng)的典型的操作是在比水中油的系統(tǒng)在更低的溫度下進(jìn)行，以便將與水在一起的有機(jī)化合物的沸開(kāi)降到最低的程度。這種沸騰現(xiàn)象在水中油的系統(tǒng)很少見(jiàn)。
揮發(fā)性的有機(jī)化合物，半發(fā)揮性的有機(jī)化合物，以及其它許多有害有機(jī)物經(jīng)常污染地表水和地下水的供水資源。表A列舉了部分有毒有機(jī)物及其對(duì)健康的影響，沸點(diǎn)，最高污染限度，及污染源。在水污染控制方面，收集任何含有這些有毒有機(jī)物的液體，以及適當(dāng)?shù)貜U除，是目前一項(xiàng)重要的環(huán)境工程任務(wù)。
本發(fā)明的設(shè)備可有效地用來(lái)把這些有毒有機(jī)物根據(jù)它們不同的沸點(diǎn)從污染的液體混合物中分離出來(lái)。例如，依照本發(fā)明所應(yīng)用的改良的熱傳導(dǎo)，霧化作用，凝結(jié)作用和熱泵技術(shù)，可容易的把氯化甲烷(沸點(diǎn)為攝氏40.1度)從氯化甲烷污染物中分離出來(lái)。液體的溫度控制為攝氏42度以揮發(fā)氯化甲烷而保持整個(gè)水呈液體狀態(tài)。
表A有機(jī)污染物污染物健康影響沸點(diǎn)最高污染限來(lái)源(攝氏溫度)毫克/升苯酚毒80.10.005燃料(漏桶),化工農(nóng)藥、顏料、塑料常用的溶劑四氯化碳可能毒76.740.005通常用于干洗劑,冷卻劑制造業(yè)的廢物P-二氯苯可能毒173.700.075用于殺蟲(chóng)劑、衛(wèi)生球、去臭劑1-2-二氯乙烷可能毒83.500.005用于殺蟲(chóng)劑、汽油1-1-二氯乙烷影響肝和腎47-490.007用于塑料、染料、可溶性有機(jī)化合物氯化甲烷吸入、食入及40.10用于除去顏料、噴塑料皮膚吸收中毒生產(chǎn)、溶劑萃取、塑料加工1-1-1-三氯甲影響神經(jīng)系統(tǒng)75.000.140用于食物包裝、人造纖烷維三氯乙烯可能毒86.700.005干洗劑所棄廢物漆、去(TEC)顏料劑氯乙烯中毒危險(xiǎn)-13.900.001聚氯乙烯(PVC)管自塑料、合成橡膠三鹵甲烷氯仿中毒危險(xiǎn)61.200.1主要產(chǎn)生于用鹵質(zhì)的地表水時(shí)。
溴仿151.200.1人們已造出一些系統(tǒng)能把在諸如油之類(lèi)的重的碳?xì)浠衔镏械纳倭克ァ?br> 1880年12月14日簽署給E.FOX的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)235，521的專(zhuān)利描述了一種能從酒精飲料中分離出水或其它不純物的方法。該方法是用一個(gè)熱液噴流向上噴射粗酒精，將酒精成為更輕的水汽，這樣促進(jìn)了它們的重力分離;把該液暴露在薄膜狀的一個(gè)大面積上，當(dāng)液體向下流動(dòng)時(shí)使酒汽分離開(kāi);并將這些分離開(kāi)的酒汽向上輸送到一凝結(jié)器。并來(lái)回進(jìn)行。FOX的發(fā)明(美國(guó)專(zhuān)利號(hào)235，521)也敘述了一個(gè)蒸鎦或矯正設(shè)備，它是這樣組成的一個(gè)位于上端部的容器、板或屏、一個(gè)粗酒供給管，幾個(gè)用來(lái)噴射熱液進(jìn)行粒子化液體及汽化酒液的垂直噴管、一個(gè)位于板或屏上方的過(guò)濾擴(kuò)張圖以及與前述相似的一個(gè)通向凝結(jié)器的管。
1971年9月28日簽署給R.W.West的美國(guó)專(zhuān)利3，608，279描述了一個(gè)能分離水汽中的脂肪酸鎦份的裝置。在能促進(jìn)分離的溫度和真空壓力的條件下，氣相混合物被導(dǎo)入一容器。
1980年4月8日簽署給A.Foster的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，197，190揭示了一個(gè)來(lái)使柏油瀝清和含有碳?xì)浠衔锏挠兔撍姆椒?。這些物品被噴射進(jìn)一盛接容器之前被加熱。設(shè)置分開(kāi)出口分別除去分離的組份，水組份在排放之前也經(jīng)洗滌器處理。
1988年12月6日簽署給Clare等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，689，461描述了一個(gè)系統(tǒng)，在那里含有水的重粗油被噴射到脫水過(guò)的熱油池上;與該池相接觸而蒸發(fā)的水通過(guò)通風(fēng)設(shè)備逸散走。
前述系統(tǒng)(美國(guó)專(zhuān)利號(hào)235，251，3，608，279，4，197，190和4，798，461)其本上是為從大量油中分離少量水而設(shè)計(jì)的。它們有一些缺點(diǎn)。如果把它們用在水中油的混合物，這些缺點(diǎn)就更突出。因?yàn)樗鼈兌疾惶峁┫到y(tǒng)內(nèi)保持溫度的機(jī)構(gòu)，大量的能量必須由外部設(shè)備引入，以保證混合物能維持在分離點(diǎn)的溫度，并能保持在或者高于蒸鎦的溫度;一個(gè)水中油的系統(tǒng)需要相當(dāng)大的能量輸入。上述所有四種系統(tǒng)都利用噴射嘴將混合物導(dǎo)入分離器。雖然噴射造成能裂開(kāi)表面的張力并且由此促進(jìn)成份分離，但是為此所引用的機(jī)械剪切力的大小是有限的，從而限制了該技術(shù)的應(yīng)用。再者，人們發(fā)現(xiàn)在水中油分離所需的溫度下應(yīng)用噴射嘴會(huì)造成燒灼現(xiàn)象;容器內(nèi)部會(huì)覆上一層固體物質(zhì)，成為一個(gè)不需要隔層并干擾熱的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明敘述了油-水分離或液-液分離。其應(yīng)用的技術(shù)主要是循環(huán)氯加熱、噴霧、高沸點(diǎn)液體重力分離、低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)作用、以及低沸點(diǎn)液體的凝結(jié)，并且能量能再循環(huán)和再利用。
處理碳?xì)浠衔镉瓦^(guò)程是由C.B.Forward在他的1916年6月27日簽署的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)1，189，083上揭示的。Forward的專(zhuān)利揭示了一種新的技術(shù)，包括在控制的壓力下，用一個(gè)加熱過(guò)的氣體通入一個(gè)內(nèi)部敞開(kāi)的室對(duì)油進(jìn)行粒子化;然后將混合的氣和未氣化的產(chǎn)品經(jīng)各通道從所述的室中驅(qū)出。所述的室必須嚴(yán)格地保持其內(nèi)部的氣體壓力在75磅，且方向向上，以及防止未氣化的產(chǎn)物變成氣體通過(guò)通道排出。Forward的發(fā)明也敘述了處理石油原油的過(guò)程，它涉及對(duì)油在控制壓力下，用一團(tuán)熱過(guò)的氣體壓入一室進(jìn)行霧，然后，保持至少約75磅的壓力在所述的室內(nèi)把揮發(fā)了的產(chǎn)品與未揮發(fā)的產(chǎn)品分離開(kāi)。具體地說(shuō)，用一個(gè)蒸氣鍋爐來(lái)產(chǎn)生受過(guò)熱的蒸氣，以及用一個(gè)油加熱器來(lái)加熱原油，加熱過(guò)的氣體和加熱過(guò)的原油通過(guò)一個(gè)粒子化器在一個(gè)分離器的內(nèi)部相遇。而本發(fā)明則不應(yīng)用蒸氣鍋爐或油加熱器來(lái)作油-水分離。具體地說(shuō)，當(dāng)本發(fā)明在油-水分離時(shí)，油-水混合物不用油加熱器預(yù)熱、而用惰性氣體來(lái)霧化(而不是粒子化)油-水混合物。在本發(fā)明的霧化過(guò)程中，那些在池液里被外加熱以及再循環(huán)熱所預(yù)熱的惰性氣體在霧化器內(nèi)對(duì)進(jìn)入的油-水混合物(原先未加熱過(guò)的)進(jìn)行混合、加熱、分配，形成一彌霧，從而把少量的油從大量水汽中分離。在Forward發(fā)明的粒子化過(guò)程里，蒸氣是由蒸氣鍋爐產(chǎn)生的，其所預(yù)熱的原油在粒子化器內(nèi)混合形成霧體，從而達(dá)到原油凈化。還有一點(diǎn)，在本發(fā)明中，水汽是待以分離的低沸點(diǎn)液體或者是待以從流出物中除去的液體。而在Forward的發(fā)明中，水汽是專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生來(lái)凈化高沸點(diǎn)原油。
沸點(diǎn)以下液體的蒸發(fā)方法和設(shè)備是由H.E.LaBour在他的1924年5月13日簽署的美國(guó)專(zhuān)利1，493，756中揭示的。具體地說(shuō)，LaBour的發(fā)明敘述了一個(gè)改良的方法和工具，用來(lái)造成在正常沸點(diǎn)之下的蒸發(fā)，并用來(lái)在相對(duì)低的溫度下(為不破壞啤酒)對(duì)啤酒去酒精。LaBour用來(lái)除去液體中揮發(fā)成份的液體處理過(guò)程包含有從一個(gè)具有固定的體積的閉合迂回路線中移去一確定的、恒定的輸入氣體;在迂回路線的一端，將待處理的液體射出、成為相當(dāng)完整的液體簾;把液體向下折射并離開(kāi)所述的液體簾;氣體向上通過(guò)所述的液體簾并從所述被折射的液體邊離開(kāi)，該氣體以氣相形態(tài)把揮發(fā)性成份取走;在迂回路線的另一端，冷卻該氣體使其揮發(fā)成份凝結(jié)出;在迂回路線的另一端，再加熱該氣體以致反復(fù)地通過(guò)所述的液體簾并向上運(yùn)行。在所述的冷卻點(diǎn)處保持相對(duì)低的壓力，以及在所述的加熱點(diǎn)處保持相對(duì)高的壓力，以至在它們之間傳遞一個(gè)推進(jìn)力給氣體。所述的迂回路線是完全閉合的，以保持氣體以不變的體積輸入，防止大氣或外部氣體進(jìn)入，而不與液體洗滌劑相接觸;而所述的液體的揮發(fā)成份仍保留在輸入氣中。LaBour的發(fā)明并不涉及到霧化作用，而這卻是本發(fā)明的核心。1927年6月21日給簽署R.H.Gartner的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)1，632，925上揭示了從商業(yè)三氮甲苯中除去四氮甲烷的方法。Gartner的發(fā)明包含了用一種非作用性的熱氣體流來(lái)粒子化商業(yè)三氮甲苯，由此產(chǎn)生熱的非作用性的熱氣體流。直到四氮甲烷揮發(fā)，然后使三氮甲苯成為冷作用性的熱氣體流，致使三氮甲苯被固化，然后從固化的三氮甲苯抽出熱氣。同樣地，Gartner的發(fā)明并不涉及到霧化作用，而這卻是本發(fā)明核心。
用來(lái)分離來(lái)自潤(rùn)滑油中如毛、棉絨及尼龍廢物之類(lèi)的細(xì)小分開(kāi)的動(dòng)物和植物纖維的方法由T.W.Potte等人在1929年4月16日簽署的美國(guó)專(zhuān)利1，709，230上揭示的。他們的發(fā)明有一特別的目的，就是用來(lái)更新使用過(guò)的軸頸箱廢料里的油。具體地說(shuō)，Potter等人用來(lái)從使用過(guò)的軸頸箱中分離出纖維及外來(lái)物的方法是預(yù)熱一定量的所述的油至蒸發(fā)出其中的水;把油傳送到一個(gè)與大氣隔絕并與一凝結(jié)器相通的桶;控制所述密封桶內(nèi)的壓力并應(yīng)用熱。
把其內(nèi)油加熱到基本上完全氣化而不裂解，并把所述纖維及外來(lái)物留在所述密封桶的底部，并使得氣化(汽化)的油在凝結(jié)器內(nèi)凝結(jié)。在操作時(shí)，不純油及蒸氣(蒸汽)注入到一預(yù)熱器，預(yù)熱的油和蒸氣的混合物從其中流到一加熱桶。在那里，另外再加入些蒸氣，以便完全蒸發(fā)。此完全蒸發(fā)的油由蒸氣帶到一凝結(jié)器，在那里凝結(jié)的油被凈化及收集，并把殘留水汽排出。而本發(fā)明不涉及應(yīng)用水汽來(lái)蒸發(fā)油。
1931年9月15日簽署給D.S.Belden的美國(guó)專(zhuān)利1，823，185敘述了如何處理使用過(guò)的曲軸箱油(特別是汽車(chē)上的)的方法，以便除去有色物質(zhì)及輕碳?xì)浠衔?，并提高粘度及降低含碳量。利用Belden的處理方法，人們可以在大幅度減低火災(zāi)的可能性的條件下完成這些目標(biāo)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Belden過(guò)程是把使用過(guò)的曲軸箱油與重量為1%-30%的細(xì)小粘土吸附劑(最好是酸活性型的)相混合，從混合物中蒸鎦出輕的成份，而用惰氣(如二氧化碳或氮?dú)?的流動(dòng)氣流產(chǎn)生的氣泡通過(guò)混合物，幫助蒸發(fā)，當(dāng)輕的成份除去后則停止蒸鎦，然后把殘留油從粘土中過(guò)濾出來(lái)。Belden凈化處理使用過(guò)的潤(rùn)滑油的操作的最好過(guò)程模式是把所述的油與粘土吸附劑相混合;把所述的混合物加熱到華氏600度，而用流動(dòng)的惰氣氣流產(chǎn)生氣泡;從所述的油中蒸鎦出更輕的成分，將它們?cè)诙铓獾沫h(huán)境下凝結(jié);把凝結(jié)物從惰氣中分離開(kāi)來(lái);在蒸鎦情況下，把惰氣最終送回到一批量的油和吸附劑中。本發(fā)明不涉及凈化碳?xì)浠衔锏挠?如蒸鎦曲軸箱油)、通過(guò)所述油的惰氣泡、凈化油的凝結(jié)。相反地，本發(fā)明涉及到用循環(huán)熱或外加熱能量來(lái)加熱氣體;用預(yù)熱過(guò)的氣體來(lái)霧化油-水混合物;形成煙霧;因重力高沸點(diǎn)油沉降;排放由低沸點(diǎn)液體產(chǎn)生的廢水氣。
凈化液體或者對(duì)非水質(zhì)液體(如礦物質(zhì)無(wú)水碳?xì)浠衔镉椭?lèi))除去溶解的氣體，揮發(fā)成份及揮發(fā)性碳?xì)浠锏南惹暗姆椒ê驮O(shè)備在1936年7月7日簽署給C.J.Rodman等人的美國(guó)專(zhuān)利2，047，157中描述過(guò)。Rodman等人從非水質(zhì)液體中除去水份及氣體的過(guò)程是引導(dǎo)一惰氣進(jìn)入液體，把液體及凝結(jié)氣體噴射在真空中呈微細(xì)分散的形式來(lái)分離水份及氣體;引入一種無(wú)水無(wú)氣的吸附劑到液體里，過(guò)濾，并加入惰氣到過(guò)濾過(guò)的液體中;該過(guò)程沒(méi)有與水及大氣氣體接觸。
Rodman等人處理非水質(zhì)、無(wú)水無(wú)氣的液體的過(guò)程是把液體輸入到一密封的系統(tǒng)中，迅速旋轉(zhuǎn)物的離心推動(dòng)造成近似一毫米厚的薄膜液，系統(tǒng)持續(xù)保持適當(dāng)?shù)恼婵?，本質(zhì)上造成水汽和氣體瞬時(shí)從液體中蒸發(fā)出來(lái)，而不包含來(lái)自系統(tǒng)的空氣和水氣。繼續(xù)地從系統(tǒng)中除去由液體釋放出的水份和氣體，基本上恢得無(wú)水無(wú)氣的液體。然而，本發(fā)明則是關(guān)于用循環(huán)熱或外加熱能量來(lái)加熱氣體;用改良的霧化器來(lái)霧化氣液混合物;重力沉降高沸點(diǎn)液體;氣化低沸點(diǎn)液體;等等，作液-液分離。
1967年6月20日簽署給A.E.Mock的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3，326，778描述了一個(gè)過(guò)程，在一個(gè)極高的溫度下用干燥的適用的氣體迅速通過(guò)一個(gè)封閉的表面，該表面暴露在相對(duì)高壓力氣體環(huán)境之下的不純液體。即使那迅速通過(guò)的氣體的溫度比所述的沸點(diǎn)高許多，所述不純水體的溫度維持在剛剛低于其在所述環(huán)境壓力條件下的沸點(diǎn)。在Mock的發(fā)明中，空氣為水氣所飽和，而水氣則可由凝結(jié)作用而抽出，加入不純的水，以及取出濃縮的，不純的水來(lái)保持該不純的水體的溫度低于其沸點(diǎn)。Mock的發(fā)明主要組成是一個(gè)沖洗蒸發(fā)器，一個(gè)空氣爐，一個(gè)水氣鍋爐，一個(gè)凝結(jié)器，和一個(gè)純水儲(chǔ)庫(kù)(其結(jié)合有可能從不純水(如海水)萃取純水)。而本發(fā)明則不涉及Mock所用的主要處理方法。
1981年9月15日簽署給W.Koehler的美國(guó)專(zhuān)利4，289，589描述了能從甲苯二脂的光作用的蒸鎦產(chǎn)物中分離出二異氰甲苯和/或更高沸點(diǎn)的溶劑的過(guò)程(方法)。該分離作用是在溶劑存在的情況下，在一個(gè)溫度為攝氏140-280度的流化床里進(jìn)行的。Koehler等人的發(fā)明揭示了一個(gè)液體與氣體的混合過(guò)程和蒸鎦過(guò)程。此處只是將這個(gè)先前工藝做了一個(gè)記錄而已，而本發(fā)明并不依靠它。本發(fā)明則主要涉及用霧化作用來(lái)作液-液分離。
1984年10月2日簽署給L.Asselineau等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，474，647揭示了一個(gè)過(guò)程，它用來(lái)凈化含二甲基乙醚和水不純物的含4個(gè)碳和/或5個(gè)碳的烯類(lèi)鎦份。具體地說(shuō)，含二甲基乙醚和水不純物的含4個(gè)碳和/或5個(gè)碳的烯類(lèi)鎦份(其中二甲基乙醚和水的最高相對(duì)比例為五比一)在一個(gè)蒸鎦帶里凈化。該蒸鎦帶設(shè)在一個(gè)中間部位，離頂或底有三個(gè)理論板的距離(可以設(shè)有也可以不設(shè)有脫吸氣)，從而把整個(gè)分成一個(gè)頂上部分和一個(gè)底下部分。頂上部分含有一水質(zhì)流體相和碳?xì)浠衔锪黧w相，至少能作局部再循環(huán)，再流入蒸鎦帶上部。底下部分由含4個(gè)碳和/或5個(gè)碳的烯類(lèi)鎦成份。他們發(fā)明的主要組成是一個(gè)蒸鎦柱，一個(gè)安息器和一個(gè)凝聚器。而本發(fā)明則不含有蒸鎦柱，安息器和凝聚器，主要是含有作液-液分離的霧化器。
另外還有一種用來(lái)把油從乳化水中分離出來(lái)的方法和設(shè)備，它是由H.B.Grow在他的1984年10月16日簽署的美國(guó)專(zhuān)利4，477，356中揭示的。Grow的發(fā)明涉及在低于水沸點(diǎn)的溫度下，將油水乳化物導(dǎo)入一長(zhǎng)室里;在沸點(diǎn)的溫度下(比油的凈化的溫度要低得多)從遠(yuǎn)離所述進(jìn)入端的室腔末端取走產(chǎn)品油;從空腔里把高于乳化油控制水位以上的水副產(chǎn)品以蒸汽形式取走;而產(chǎn)品和副產(chǎn)品所含的廢熱是保留的。本發(fā)明具有同樣的應(yīng)用，但是利用完全不同的操作原理和設(shè)備。
1987年5月19日簽署給C.K.Martin的美國(guó)專(zhuān)利4，666，587描述了一個(gè)從污染有水及相似物的原油或廢油中回收產(chǎn)品的方法。該方法是用火焰(可以是煤氣或油)來(lái)加熱桶里的廢油。在Martin的過(guò)程里，廢油被加熱直到變成包括輕端(lightends)的氣體從桶里的廢油中產(chǎn)生所需要的油產(chǎn)品。油氣體被導(dǎo)至加熱火焰，以至用它燃燒產(chǎn)生的附加熱來(lái)對(duì)桶里的廢油加熱。從廢油里回收的產(chǎn)品油，經(jīng)過(guò)一適當(dāng)?shù)某隹诠軓耐袄锱懦?。而本發(fā)明則是用液-液混合物的霧化來(lái)作相分離，因此與其不同。
用來(lái)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的副產(chǎn)品油作提煉的設(shè)備是由L.H.Sims在1988年1月5日簽署的美國(guó)專(zhuān)利4，717，474上揭示的。Sims的設(shè)備設(shè)有霧化噴嘴，把從固體污染物過(guò)濾元件流來(lái)的油壓縮到蒸發(fā)室。在那里，液體污染物得到蒸發(fā)。霧化噴嘴具有一壓縮口，其直徑應(yīng)足夠大以允許油循環(huán)到車(chē)引擘，但又應(yīng)足夠小以至從過(guò)濾元件流來(lái)的油進(jìn)入到蒸發(fā)室被霧化成煙霧。霧化油明顯地提高了液體污染物的蒸發(fā)和除去程度。而本發(fā)明則是用霧化作用來(lái)作液-液分離，而不是噴嘴霧化作用。
另外還有一種方法和設(shè)備，它應(yīng)用加熱廢氣流來(lái)蒸發(fā)液體溶液里揮發(fā)成份(如水或溶劑)。還在1988年3月29日簽署給T.F.Korenowski的美國(guó)專(zhuān)利4，734，159中提到了。Korenowski的發(fā)明含有一個(gè)暖氣道輸入從加熱氣體源來(lái)的氣體流;一個(gè)含有內(nèi)部室腔和外部室腔的容器，其內(nèi)部室腔用來(lái)容納液體及蒸發(fā)揮發(fā)成份，而外部室腔與煙道相通形成一氣道(基本包圍著內(nèi)部室腔，至少有一部分的氣流通過(guò)它流動(dòng)，以向內(nèi)部室腔提供熱并把液體溶液里揮發(fā)成份蒸發(fā)掉);一個(gè)入口把液體溶液輸入到內(nèi)部室腔;上下液體高度監(jiān)測(cè)器以建議一定的溶液高度，來(lái)控制輸入到內(nèi)部室腔的液體溶液量;一個(gè)噴灑器用來(lái)攪動(dòng)內(nèi)部室腔里的液體溶液;一個(gè)在容器之下并與暖氣道相通的集槽，用來(lái)接收來(lái)自氣體流的任何凝結(jié)物及從內(nèi)部室腔漏出的任何液體;一個(gè)出口來(lái)匯合，通風(fēng)，并排出蒸發(fā)了的揮發(fā)性成份及從外部室腔來(lái)的氣體流。雖然本發(fā)明的應(yīng)用也是蒸發(fā)液體混合物中如水之類(lèi)的低沸點(diǎn)液體，但本發(fā)明的方法及設(shè)備與之完全不同。
1990年8月簽署給Kroneld等人的美國(guó)專(zhuān)利4，946，559和1983年9月簽署給Stellacid等人的美國(guó)專(zhuān)利4，402，711是應(yīng)用與本發(fā)明有關(guān)的過(guò)程系統(tǒng)來(lái)分離液體成份的。其中也應(yīng)用了各種各樣的技術(shù)。如，維持溫度和控制氣體接觸室的壓力，與控制液體高度有關(guān)的泵送操作，以及以熱交換為目的而進(jìn)行的高沸點(diǎn)物的再循環(huán)。然而，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，946，559和4，402，711都沒(méi)有提出本發(fā)明所用的輸入氣的壓縮;美國(guó)專(zhuān)利4，402，711僅僅應(yīng)用燃料氣或過(guò)熱的水汽，美國(guó)專(zhuān)利4，946，559僅僅蒸發(fā)一部分所要分離的液體作為輸入氣。
1956年10月簽署給Fracis等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)2，765，917和1934年7月簽署給Novotney等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)1，968，614記載了混合室腔液體高度的控制，以及應(yīng)用與熱交換有關(guān)的分離成份再循環(huán)的熱過(guò)程。
雖然該先前工藝充滿著幾個(gè)專(zhuān)利所記載的應(yīng)用壓縮機(jī)從分離設(shè)備的蒸發(fā)產(chǎn)品來(lái)回收熱，但是1987年12月簽署給Robbins的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，713，089和1987年10月簽署給El-Allway的美國(guó)專(zhuān)利4，698，136在此文只是引錄而已。這些先前工藝一般只是氣提式或者是逆流蒸鎦系統(tǒng)，并沒(méi)有提出上述的應(yīng)用與預(yù)熱工具，霧化器，及凝結(jié)作用工具相配合的氣體壓縮作用。
一個(gè)與氣體混合物分離有關(guān)的美國(guó)發(fā)明，特別地是用來(lái)分散在大量與之不相混溶的低沸點(diǎn)液體(如水)中分離少量具有高沸點(diǎn)液體(如油)的方法和工具由巍柏(RolandE.Weber)，王抗曝(LawrenceK.Wang)和潘樂(lè)菲(JohnJ.Povlovich)于1991年10月18日提交(系列號(hào)為07/778，788)。本發(fā)明是巍柏等人1991年10月18日的發(fā)明(系列號(hào)07/778，788)的繼續(xù)部分。具體地說(shuō)，本發(fā)明敘述了液體混合物的分離，且特別對(duì)于分散在大量高沸點(diǎn)液體(如水)中的少量的與之不相混的低混點(diǎn)液體(如氯化甲烷)的分離方法及設(shè)備。
本發(fā)明提供了用來(lái)提供無(wú)化學(xué)品低耗費(fèi)、高效率的分離方法的一個(gè)方法和設(shè)備，它通過(guò)改善的熱交換、氮化、蒸發(fā)、凝結(jié)和熱泵作用，將含有一定量相對(duì)低沸點(diǎn)的液體(如有毒有機(jī)物)從與之不相混的大量的高沸點(diǎn)液體(如水)中分離開(kāi)來(lái)。本過(guò)程可以重復(fù)地進(jìn)行，分離含有兩種以上的液體混合物，估計(jì)也可以成功地操作在任何兩種沸點(diǎn)相差約一度以上的液體(或混合物)。
本發(fā)明過(guò)程的第一步是用供熱或用一改良的熱交換器對(duì)池液作熱循環(huán)來(lái)加熱氣體(如氮?dú)夂秃庵?lèi)的惰性氣體，或空氣混合物)。在溫度高于至少一個(gè)液體成份的沸點(diǎn)但又低于至少又一個(gè)液體成份的沸點(diǎn)下，該氣體不與液體混合物中的任何一種成份相反應(yīng)。然后，受熱的氣體與未受熱而待分離的液體相混合。混合的程度應(yīng)達(dá)到若用噴霧作用能產(chǎn)生煙霧。該液-氣混合體被導(dǎo)入一含有被池液加熱過(guò)的液體的容器，該液體至少有一個(gè)成份的沸點(diǎn)高于另外至少又一個(gè)成份的沸點(diǎn)。池液的溫度應(yīng)維持在高于其中至少一個(gè)成份的沸點(diǎn)。而又低于它本身的沸點(diǎn)。導(dǎo)入這種環(huán)境，高沸點(diǎn)的成份(或幾種組份)，與那些池液合并，而低沸點(diǎn)的組份(或幾種組份)則迅速氣化。而后，低沸點(diǎn)成份所形成的氣體部分被凝結(jié)并收集，池液周期性地排掉。(下文的液體混合物將表示含有高沸點(diǎn)成份及低沸點(diǎn)成份的液體混合物;應(yīng)該明確另外的附屬成份也可以存在，重復(fù)進(jìn)行該程序也許是必要的。)在較佳實(shí)施例中，用一個(gè)改良的固化器將液-氣混合體導(dǎo)入容器，產(chǎn)生煙霧，非反應(yīng)氣體用改良的熱交換器加熱。熱交換器的組成是一導(dǎo)熱氣筒，放在所述氣筒內(nèi)部的金屬毛以及所述氣筒外部的散熱片。該氣體的加熱是在與液體混合物合并之前利用加熱過(guò)的池液再循環(huán)加熱的。人們發(fā)現(xiàn)，用預(yù)熱過(guò)的氣體來(lái)霧化液體混合物可大大提高機(jī)械剪切力。盡可能把液體破成最小的滴，使其與可接受的推動(dòng)速度相適應(yīng)，產(chǎn)生了最大的表面積。這高表面積的產(chǎn)生是由于應(yīng)用熱池液的結(jié)果。而這一個(gè)主要特征則在那些先前工藝中找不到。該池液作為一恒溫窟，把熱能均勻有效地散布，因而空氣溫度可容易地保持在一高的溫度。當(dāng)液滴從霧化器排出時(shí)，這么高的溫度使它立即分離成液滴和氣體組份。霧化器將液-氣混合體導(dǎo)向池液，來(lái)防止高沸點(diǎn)的分散小滴與由低沸點(diǎn)液體產(chǎn)生的氣體組份一起被帶走。因?yàn)槌匾旱臏囟缺３衷诟哂诘头悬c(diǎn)液體的沸點(diǎn)以上，池液把高沸點(diǎn)液體的液滴捕集，但是阻抗不混溶的汽體。
當(dāng)高沸點(diǎn)液體是碳?xì)浠衔飼r(shí)，池液的另一種功能是防止燒灼。若熱源直接用在容器的外壁，部分碳?xì)浠衔飳⒏街趦?nèi)壁并遭受燒灼(如在先前工藝中所用的)。
本發(fā)明的方法也可用一個(gè)設(shè)備來(lái)履行。
本發(fā)明可用下段文章來(lái)總結(jié)本發(fā)明的設(shè)備可將分散在一種或幾種與之不混溶液體中的一定量的低沸點(diǎn)的一種組份或幾種成份液體分離開(kāi)來(lái)。一非作用性氣體(如空氣，氮?dú)?，氦氣，或其各種組合)由一個(gè)改良的熱交換工具把循環(huán)熱或由熱泵工具外加的能量進(jìn)行加熱，把溫度提高到高于至少一種液體的沸點(diǎn)，但又低于至少又一種液體的沸點(diǎn)，并流到所述設(shè)備之內(nèi)的霧化器。受熱的氣體與未受熱待分離的液體相混合、加熱，并由所述霧化器分配，并在所述的容器內(nèi)形成煙霧。該容器有一池液(液池液至少含有一種沸點(diǎn)比另外至少又一種液體的沸點(diǎn)要高的液體)。池液加熱到高其中至少一種液體的沸點(diǎn)，又低于池液本身的沸點(diǎn)。煙霧里的高沸點(diǎn)液體由于重力而沉降，與所述設(shè)備內(nèi)部底部的池液相匯合。煙霧里的低沸點(diǎn)液體的氣可用一凝結(jié)工具收集，并回收為一液體。每個(gè)成份的產(chǎn)物部分都分別收集。
總之，本發(fā)明的設(shè)備組成和方法步驟包括了分離至少兩種液體的液-液混合物。利用一改良的熱交換工具及一霧化器來(lái)加熱及霧化所輸入的氣體。該氣體與液-液混合物相混合。接著，氣化和凝結(jié)低沸點(diǎn)成份，并循環(huán)高混點(diǎn)成份來(lái)幫助加熱在霧化器的室腔內(nèi)的氣體;進(jìn)入氣體在被加熱之前及在被導(dǎo)入霧化器之前被壓縮。預(yù)熱工具和/或凝結(jié)工具可以空轉(zhuǎn)、或經(jīng)過(guò)、或斷開(kāi)。
從以下詳細(xì)的描述及其附圖，本發(fā)明的操作和結(jié)構(gòu)可以更清楚地了解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例為基礎(chǔ)的一個(gè)完整的液-液分離系統(tǒng)。
圖2表示分離器設(shè)備。
圖1和圖2分別表示一個(gè)完整的液-液分離系統(tǒng)及其組件一分離器設(shè)備。此分離器設(shè)備15由一個(gè)由隔溫層19包圍的主要室腔17組成。該室腔包含一池液21，其中含有一具有高沸點(diǎn)的液體。池液21由加熱器23加熱。它位于底板25的下方，最好與底板25接觸。最好的結(jié)構(gòu)是在加熱器23和隔溫層19的底部之間留一個(gè)小空隙27;這樣可提高隔溫的效果，以及保護(hù)它不直接與加熱器23接觸以免受其影響。加熱器可以有不同的設(shè)計(jì)，只要熱是均勻地送到池液21上方。一種的代替方案是在隔溫層19內(nèi)，圍繞室腔17鋪一個(gè)墊。局部加熱會(huì)對(duì)效率有不利的影響。
加熱器23是可調(diào)節(jié)的(手動(dòng)的或由測(cè)溫返饋迂回線路控制)，且必須調(diào)節(jié)好以保持池液21溫度介于混合物中的兩液體的沸點(diǎn)之間。池液21的溫度由溫度計(jì)探針30A監(jiān)測(cè)，它與一可見(jiàn)的讀數(shù)或返饋迂回線路相藕合;而室腔17的溫度與壓力分別由溫度計(jì)探針30B和壓力探針31所監(jiān)測(cè)。圖二所示的是安裝在室腔17上的頂部37。點(diǎn)33用來(lái)注射惰性氣體2(如空氣)。惰性氣體在低壓下導(dǎo)入到導(dǎo)熱的(如銅)筒38，其后導(dǎo)入霧化器34中。筒38內(nèi)部有一個(gè)導(dǎo)熱毛73，外部有導(dǎo)熱的散熱片71;筒38應(yīng)這樣安排，即通過(guò)池液且可允許氣體2被再循環(huán)的熱所加熱，基本上達(dá)到池液21的溫度。管38可以通過(guò)繞圈來(lái)增進(jìn)氣體2和池液21之間有足夠的接觸時(shí)間，且氣體2所導(dǎo)入的流速也必須足夠低，得以適當(dāng)加熱。然而，這種流速又不能太慢而阻礙霧化。一種用來(lái)完成大約每小時(shí)0.75磅的液-液混和物的分離的實(shí)施，其流速大約在每分鐘0.003立方英尺。管39附加的長(zhǎng)度是在霧化器34之前從管38中分枝來(lái)的，具有開(kāi)口的末端向下延伸(降)到池液21的表面之下。雖然附加管39對(duì)于操作來(lái)說(shuō)不是絕對(duì)必要的，然而，流過(guò)的氣體流使池液21的產(chǎn)生一微小的紋流，此紋流幫助了熱從加熱器23向池液21傳導(dǎo)，并從池液21向室腔17內(nèi)的大氣作熱傳導(dǎo)。
室腔17的頂部37(圖二)上也安裝有一個(gè)注射點(diǎn)32，用來(lái)注射待分離的液-液混合物1。未加熱的或預(yù)熱的液-液混合物1是立即導(dǎo)入物化器34的，與加熱的惰性氣體合并成一混合物。霧化器34把產(chǎn)生的液-氣混體向下引導(dǎo)通過(guò)外輸孔36，形成一個(gè)霧體，從而增進(jìn)氣體和池液21的接觸。
圖2所示的分離過(guò)程在霧化器34開(kāi)始，且當(dāng)水汽到達(dá)池液21時(shí)結(jié)束。高沸點(diǎn)液滴與池液21匯合，而低沸點(diǎn)成份則蒸發(fā)。后者成分在蒸發(fā)之后通過(guò)排出槽40(圖1和圖2)出口，且通過(guò)出口42排到一凝結(jié)工具14而收集，凝結(jié)以及可能再用。
圖2所示的池液21的池面應(yīng)保持一定的高度。但流入的液-液混合體使池液21的體積增加。通過(guò)圖一及圖二所示的導(dǎo)管44并經(jīng)出口48，周期性或持續(xù)性地將該液收集在收集桶96中，從而保持液面在相對(duì)穩(wěn)定的高度。所述的導(dǎo)管44裝有逆虹吸裝置45，其基本上是向大氣開(kāi)口的，它可防止池液21的高度因排放而低于出口50的高度。相反地，池液21的高度可由導(dǎo)管44的高度來(lái)較好地控制;而逆虹吸裝置45是用來(lái)聯(lián)系兩者的，并保一同樣的高度。一個(gè)代替的方法是用自動(dòng)抽液工具移去液體來(lái)控制池液21的高度。如果含有兩種以上的成份，在出口48處收集的液體可用另一分離設(shè)備15(圖中未示)或在第一期分離完成之后再用同一單元作進(jìn)一步分離。
圖2也示出霧化器34的中較佳設(shè)計(jì)。霧化器34產(chǎn)生的液滴必須在可接受的大小范圍內(nèi)，且也必須能阻抗堵塞。最優(yōu)的分離操作表現(xiàn)在當(dāng)液滴以那種在本領(lǐng)域中所熟知的成煙霧的形式而出現(xiàn)。如果以噴灑式出口(其液滴比霧滴大)，則分離效果不好。于此相反，若以煙霧狀出口(其液滴比霧滴小)，則不止一種成份從排氣的出口逃出。
圖2中的入口導(dǎo)管60用來(lái)接納待分離的液-液混合物進(jìn)入室腔68，它被抗腐蝕體62所環(huán)繞。抗腐蝕體62的一端與一導(dǎo)管38A(圖二)相藕合，容納預(yù)熱過(guò)的氣。抗腐蝕體62的另一端由固體栓66所蓋住。液-液混合物及預(yù)熱過(guò)的氣體在空腔68內(nèi)反應(yīng)并通過(guò)出口孔36排射出。出口孔36的直徑應(yīng)足夠大以不至集聚液體產(chǎn)物而造成堵塞，但又必須足夠小以限制排出的液滴在適當(dāng)?shù)拇笮》秶?br> 霧化器34(圖2)的直徑主要由所期望的流速所決定。已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)的操作是當(dāng)液-液混合物在低壓下且接近重力速度導(dǎo)入的情況。因而進(jìn)口導(dǎo)管60的橫面積必須足夠大而能適應(yīng)在此低壓所希望的流速。固體塞66的內(nèi)部邊緣70和進(jìn)口導(dǎo)管60接觸點(diǎn)之間的距離必須足夠長(zhǎng)，以允許液-液混合物在射入之前與預(yù)熱過(guò)的氣體相作用;然而，如果該距離太大，那么對(duì)于霧化作用來(lái)說(shuō)，所述的作用則不充分。
如果進(jìn)口導(dǎo)管60的內(nèi)徑平方大約是室腔68內(nèi)徑平方的三分之一至二分之一，且大約是出口孔36直徑的一半時(shí)，前述的霧化器34(圖二)的標(biāo)準(zhǔn)將滿意地達(dá)到。一個(gè)每小時(shí)四分之三加侖的分離系統(tǒng)的代表性的尺度是13/16英寸的距離72，一個(gè)直徑為1/8英寸的入口導(dǎo)管60，及一個(gè)直徑為1/4英寸的室腔68。
本發(fā)明也可與其它組件相結(jié)合以提供一種完整和方便的系統(tǒng)來(lái)分離乳化液混合物。圖一示出這樣一種系統(tǒng)。液-液混合物1的全體量可以通過(guò)進(jìn)口道82運(yùn)送到一個(gè)收集桶80。所述的收集桶80裝備有兩個(gè)電極84和86。它們具有不同的長(zhǎng)度。它們用作為雙極單程繼電器88的相接觸物，繼電器88控制泵90以及空氣螺旋管閥門(mén)和空氣泵組件92的操作。如果液-液混合物1的來(lái)源產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)臍怏w輸出，組件92的泵可以取消。壓縮器典型地以適當(dāng)?shù)膲毫Ψ懦鲎銐蛄康目諝?，使得空氣螺旋管閥門(mén)與壓縮器的出口直接相聯(lián)。
當(dāng)圖1所示的收集桶80的液面高度上升到較短的電極84時(shí)，螺旋管迂回線路是完整的(假定液體是可導(dǎo)的)，使得繼電器88關(guān)閉且驅(qū)動(dòng)泵90(其將液-液混合物1從桶80傳導(dǎo)到所述分離器設(shè)備15的進(jìn)口)及組件92。分離器設(shè)備15內(nèi)的已分離的液體21具相當(dāng)高的沸點(diǎn)，通過(guò)排出導(dǎo)體管44從出口開(kāi)口58流出(圖1，圖2)，流入到出口開(kāi)口48并儲(chǔ)存在另一個(gè)收集桶96內(nèi)(圖1)。所儲(chǔ)存的液體97具相當(dāng)高的沸點(diǎn)，并從那里取走，做進(jìn)一步液-液分離，或者當(dāng)裝滿時(shí)作最后排除。
液-液混合物1蒸發(fā)來(lái)的氣體具有相當(dāng)?shù)偷姆悬c(diǎn)，它通過(guò)排放槽40排到出口開(kāi)口42(圖1，圖2)，以便通過(guò)閥門(mén)13排放到所述的凝結(jié)工具20中進(jìn)行收集，凝結(jié)及可能再用。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的分離器15裝備有一個(gè)壓力計(jì)93和溫度計(jì)94及94B。
收集桶96裝備有一個(gè)外流排除閥以緊急時(shí)及時(shí)將過(guò)量的高沸點(diǎn)液體97排放到一個(gè)桶(圖中未標(biāo))中，以及有一個(gè)排除閥99和一個(gè)閥門(mén)18用以排泄液體97以便適當(dāng)?shù)刈罱K排氣。
另一種方法是把從液-液混合物1蒸發(fā)來(lái)的氣體(具有相當(dāng)?shù)偷姆悬c(diǎn))通過(guò)排放槽40排出到出口開(kāi)口42及一個(gè)閥門(mén)11(圖1和圖2)，以便排放到所述的收集桶80進(jìn)行預(yù)熱所述液-液混合物1。
在這種條件下，所述的收集桶80除了上述組件外還裝放有一預(yù)熱、凝結(jié)工具(組成一收集室16)，一個(gè)排泄管道10，一個(gè)閥9，一個(gè)觀察管4，一蒸氣入口100，一蒸氣出口101和一熱導(dǎo)管67(其內(nèi)含有熱導(dǎo)毛(未標(biāo))及在管外含有熱導(dǎo)槽5)。進(jìn)入所述的蒸氣入口100的一部分蒸氣開(kāi)始凝結(jié)出液體8，并儲(chǔ)存在所述的收集室16中，并可周期性地排掉;而進(jìn)入所述的蒸氣入口100的其余部分蒸氣通過(guò)蒸氣出口101出口，并排放到所述的凝結(jié)工具14以凝結(jié)。如果不希望有預(yù)熱和凝結(jié)時(shí)，所述收集桶80的預(yù)熱和凝結(jié)工具可以是空轉(zhuǎn)、旁路或斷路。
在凝結(jié)的液體8的液面上升或堵住所述蒸氣出口101的情況下，一個(gè)空氣釋放閥3(圖1)將自動(dòng)打開(kāi)，釋放出蒸氣壓力，并使得所述的蒸氣從旁路通過(guò)所述收集桶80，并直排放到所述的凝結(jié)工具14以便處理。所述的凝結(jié)工具14的組成是一個(gè)用來(lái)將所述蒸氣導(dǎo)入到所述的凝結(jié)工具14的入口管，一個(gè)絕熱墻20，一個(gè)絕熱頂蓋104、一個(gè)作收集凝結(jié)液體75用的收集室102、一個(gè)液體排泄設(shè)備74、一個(gè)排瀉閥73，和一個(gè)熱交換工具12(相似于商業(yè)上已有的熱泵)用以同時(shí)冷卻所述的凝結(jié)工具14(圖1)和通過(guò)所述加熱器23(圖2)來(lái)加熱所述分離設(shè)備15。
如果蒸發(fā)的低沸點(diǎn)組份是無(wú)毒的，所述的凝結(jié)工具14可以是空運(yùn)轉(zhuǎn)、旁路或斷路。
因而，本發(fā)明提供了一個(gè)液-液分離的方法和設(shè)備，其可以快速蒸發(fā)并有效地凝結(jié)低沸點(diǎn)液體及收集高沸點(diǎn)液體。本發(fā)明保存能量以預(yù)熱分離的液-液混合物，用池液中的循環(huán)熱來(lái)加熱汽體，及絕熱整個(gè)分離器，慢慢地混合池液和氣泡，以便更好地傳遞熱;用一改良的霧化器來(lái)有效地產(chǎn)生煙霧來(lái)作液-液相轉(zhuǎn)變及分離;重力沉降高沸點(diǎn)液體;蒸發(fā)和凝結(jié)低沸點(diǎn)液體以及可能再用;收集高沸點(diǎn)液體以適當(dāng)?shù)刈罱K排出。
如果池液含有一種以上的組份，本發(fā)明還可以進(jìn)一步重復(fù)上述步驟來(lái)處理殘留在所述池液中的液體。
霧化作用是本發(fā)明的核心。所述的氣體入口工具，內(nèi)部室腔及用來(lái)有效霧化的出口孔的橫截面積之間的關(guān)系要如此安排使得液體通過(guò)所述出口孔排射時(shí)產(chǎn)生一煙霧。
通常霧化器氣體進(jìn)口工具的橫截面積大約是內(nèi)部室腔橫截面積的三分之一至二分之一，且大約是出口孔橫截面積的一半。霧化器的空室腔從氣體和液體入口工具沿軸向延伸了一足夠長(zhǎng)的距離，以助長(zhǎng)霧化。所述的排出孔的橫載面積是足以緩解堵塞問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)典型應(yīng)用是油-TCE(三氯乙烯)的分離。在此處理情況下，非作用性氣體是氮?dú)猓徽舭l(fā)而后凝結(jié)的低沸點(diǎn)液體是TCE(圖A)，而高沸點(diǎn)液體則是油。
水-氯化甲烷的分離是本發(fā)明的另一個(gè)典型應(yīng)用。在此處理情況下，非作用性氣體是氮?dú)猓徽舭l(fā)而后在所述凝結(jié)器內(nèi)凝結(jié)的低沸點(diǎn)有機(jī)液體是氯化甲烷(攝氏40.1度，圖A)，而在所述分離器設(shè)備15之后在收集桶96中收集的高沸點(diǎn)液體(攝氏100度)則是水。
油-水分離是本發(fā)明的又一個(gè)典型例子。在此情況下，非作用性氣體是空氣，被蒸發(fā)和凝結(jié)的低沸點(diǎn)液體是水，而高沸點(diǎn)有機(jī)液體則是油。
總之，任何具有不同沸點(diǎn)的液體的混和物可用本發(fā)明的方法和設(shè)備來(lái)分離。
本發(fā)明只占有相對(duì)小的空間及較低的費(fèi)用，不要求調(diào)節(jié)分離器中池液的高度，即減少液-液混合物的體積，因而減少了污染物的體積。表A所列舉的具有不同沸點(diǎn)的有機(jī)液體以及其它液體(有機(jī)或無(wú)機(jī)的，有毒或無(wú)毒的)，如果這些液體是混合在一起成為液-液混合物，則可以用本發(fā)明的方法和設(shè)備來(lái)分離。
以上對(duì)本發(fā)明的描述是根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行描述的。必須清楚，可以由本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員作其它各種變化而不偏離本發(fā)明的范圍。因而，本發(fā)明包含來(lái)自發(fā)明的真正的精神和范圍的所有這樣的相同變換。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)從包含大量的一種或多種高沸點(diǎn)液體的液-液混合物里分離出與之不相混溶的少量的一種或多種具低沸點(diǎn)的液體的方法，其特征在于包括如下步驟(a)將所述的液-液混合物的整體輸送到第一收集桶以便儲(chǔ)存及預(yù)熱液-液混合物；(b)用電極監(jiān)測(cè)在所述的第一收集桶內(nèi)的液面的高度；(c)用繼電器來(lái)控制液泵、氣體壓縮器及氣體螺旋管閥門(mén)的操作；(d)當(dāng)所述的第一收集桶裝滿時(shí)，用液泵抽所述第一收集桶內(nèi)的液-液混合物到液-液分離器設(shè)備；(e)用所述的壓縮器來(lái)壓縮空氣，并使壓縮空氣經(jīng)過(guò)螺旋管閥門(mén)到所述的液-液分離器設(shè)備，該液-液分離器設(shè)備含有一個(gè)用以?xún)?chǔ)存池液的絕緣桶，一個(gè)加熱器，一個(gè)底板，幾個(gè)溫度計(jì)探針或測(cè)量?jī)x器，一個(gè)液體入口，一個(gè)氣體入口，一個(gè)熱傳導(dǎo)氣筒，一個(gè)熱傳導(dǎo)氣筒分枝，一個(gè)霧化器，一個(gè)池液外輸管，和一個(gè)氣體排放管；所述的加熱器具有熱交換器(或相當(dāng)于熱泵之熱交換器)用以加熱池液；接著，壓縮空氣被池液所加熱；(f)通過(guò)一具有內(nèi)部熱傳導(dǎo)毛和外部散熱片的熱傳導(dǎo)氣筒來(lái)傳導(dǎo)熱從而用池液來(lái)進(jìn)一步加熱上述氣體；(g)通過(guò)所述的熱傳導(dǎo)氣筒分枝，使氣體在池液中發(fā)泡以增進(jìn)熱傳導(dǎo)；(h)所述的加熱過(guò)的氣體和所述的液-液混合物被霧化器所霧化，形成彌霧；(i)至少一部分高沸點(diǎn)液體成分的液滴從煙霧里由重力沉降，沉降的液滴與所述池液匯合；(j)從煙霧里蒸發(fā)至少一部分低沸點(diǎn)液體成分并形成氣體；(k)從所述氣體排放管中排出氣體，進(jìn)入所述的第一收集桶以預(yù)熱進(jìn)入的液-液混合物，或進(jìn)凝結(jié)器以凝結(jié)該氣體成為濃縮的液體而再用，或二者兼之；(l)將過(guò)量的高沸點(diǎn)池液從所述的液體外排管送到第二收集桶；(m)周期性地將從所述的第二收集桶所收集到的高沸點(diǎn)液體排掉，以適當(dāng)?shù)刈詈笈懦?，以?n)周期性地將從所述的凝結(jié)器中的收集室和從所述的第一收集桶所收集到的低沸點(diǎn)液體排掉。
2.一種能夠分離至少含有兩種具有不同沸點(diǎn)的液-液混合物的液-液分離設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于它包括(a)一個(gè)使得液-液混合物進(jìn)入液-液分離設(shè)備系統(tǒng)的入口工具;(b)與所述的入口工具相連接的、用來(lái)接收、儲(chǔ)存并預(yù)熱液-液混合物的第一收集桶;(c)第一收集桶內(nèi)的由不同長(zhǎng)度電極組成的監(jiān)測(cè)第一收集桶內(nèi)的液面的高度的工具;(d)預(yù)熱和凝結(jié)工具;它由第一收集桶內(nèi)的一個(gè)氣體筒，熱傳導(dǎo)毛，散熱片，一個(gè)收集室，一個(gè)排放設(shè)備，一個(gè)氣體入口，一個(gè)氣體出口，和第一收集桶外的一個(gè)觀察筒組成，以便初步凝結(jié)氣體及預(yù)熱所述液-液混合物的預(yù)熱和凝結(jié)工具;(e)含有一個(gè)液體入口，一個(gè)底部液體排灌，及一個(gè)液體溢流排灌的第二收集桶;(f)一個(gè)熱隔絕的、裝滿池液的、安裝在所述的第二收集桶之上的用以液-液分離的分離器設(shè)備;(g)一個(gè)安裝在所述的第一收集桶之上的，用以將液-液混合物從所述的第一收集桶抽出液體并送到分離器設(shè)備的液泵;(h)一個(gè)含有閥和氣體導(dǎo)管，用以壓縮待以傳送到所述的分離器設(shè)備的氣泵組件;(i)一個(gè)與所述電極、液泵、氟泵組件，及至少一個(gè)螺圈管相連的并根據(jù)第一收集桶內(nèi)電極發(fā)來(lái)的信號(hào)控制泵抽和閥操作的繼電器;(j)用以將液-液混合物從所述的第一收集桶傳送到所述的分離器設(shè)備的工具;(k)用以將預(yù)熱過(guò)的非作用性氣氟體傳送到所述的分離器設(shè)備的工具;(l)一個(gè)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用以容納一霧化器以便液-液分離并且用以容納至少含有該液-液混合物中的第一種成分的沸點(diǎn)比另外至少第二種組分的沸點(diǎn)要低的池液的室腔工具;(m)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的加熱工具，它用來(lái)加熱所述的液-液混合物到一高于所述的至少第一種低沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)以上的溫度;(n)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的熱導(dǎo)工具，它用來(lái)加熱所述的非作用性氣體到一高于所述的至少第一種低沸點(diǎn)組份之沸點(diǎn)以上的溫度，該熱導(dǎo)工具是由熱導(dǎo)金屬毛、氣筒和散熱片組成的;(o)所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的用以對(duì)池液發(fā)氣泡以增進(jìn)熱傳導(dǎo)的工具;(p)所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的用以合并加熱過(guò)的氣體和液-液混合物，從而形成一彌霧的工具，該工具至少含有所述的霧化器工具;(q)所述的霧化器工具含有一個(gè)氣體入口工具，一個(gè)液體入口工具，一個(gè)位于所述的氣體入口工具和液體入口工具的旁邊的中空室腔以及一個(gè)出口洞;所述的氣體入口工具，中空室腔，及出口洞的橫截面之間的關(guān)系應(yīng)如此設(shè)計(jì)而使得當(dāng)液-氣混體通過(guò)出口洞噴射時(shí)能產(chǎn)生所述的煙霧;(r)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的用以氣化和收集所述煙霧中的至少第一種成份的工具;(s)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的用以重力沉淀所述的至少第二種成份的工具;該工具包含有一用來(lái)將所述的至少第二種成分中的至少一部分與所述的池液匯合的工具;(t)用來(lái)抽去分離設(shè)備之內(nèi)的至少第一種氣化的成分的氣體抽吸工具;(u)用來(lái)抽去分離器設(shè)備之內(nèi)的過(guò)剩的至少第二種的成分的液體抽吸工具;(v)用來(lái)測(cè)定和控制所述分離器設(shè)備之內(nèi)的池液溫度之工具;(w)用來(lái)測(cè)定和控制所述分離器設(shè)備之內(nèi)的中空腔室溫度和壓力的工具;(x)用來(lái)將所述的過(guò)剩的至少第二種的組份輸送到第二收集桶的工具;(y)用來(lái)將所述的過(guò)剩池液從所述的第二收集桶排放開(kāi)的工具;(z)一個(gè)與所述的分離器設(shè)備的氣體抽吸工具相連接，用來(lái)收集和凝結(jié)所述的分離器設(shè)備的氣化成分的凝結(jié)工具;所述的分離器設(shè)備由一個(gè)氣體入口管、一絕緣邊墻、一絕緣頂蓋、一絕緣底、一用來(lái)收集凝結(jié)液體的收集室、一用以周期性排灌所述的凝結(jié)了的低沸點(diǎn)之液體、幾個(gè)閥的液體排灌、及一個(gè)用來(lái)同時(shí)冷卻所述凝結(jié)工具及加熱所述的分離器設(shè)備內(nèi)的池液的熱交換工具。
3.一種能夠分離至少含有兩種具有不同沸點(diǎn)的液-液混合物的分離器設(shè)備，其特征在于它包括(a)一個(gè)使得液-液混合物進(jìn)入所述的分離器設(shè)備的入口工具;(b)一個(gè)使得非作用性氣體進(jìn)入所述的分離器設(shè)備的氣體入口工具;(c)一個(gè)將液-液混合物抽進(jìn)所述的分離器設(shè)備的液體泵工具;(d)一個(gè)當(dāng)非作用性氣體未進(jìn)入通過(guò)氣體入口工具之前，用以壓縮非作用性氣體的氣泵組件工具;(e)一個(gè)圍繞分離器設(shè)備的絕熱工具;(f)一個(gè)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用以容納一霧化器工具以便液-液分離、且用以容納至少含有該液-液混合物中的第一種成份的沸點(diǎn)比另外至少第二種成份的沸點(diǎn)要低的池液的室腔工具;(g)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用以加熱所述的室腔工具使其溫度要高于所述的至少第一種低沸點(diǎn)液體成分的沸點(diǎn)的加熱工具;(h)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用以加熱所述的非作用性氣體到一高于所述的至少第一種低沸點(diǎn)液體成份的沸點(diǎn)以上的溫度的熱導(dǎo)工具，該熱導(dǎo)工具由是熱導(dǎo)金屬毛、氣筒和散熱片組成的;(i)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)、用以對(duì)池液發(fā)氣泡以增進(jìn)熱傳導(dǎo)的工具;(j)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)、用以合并加熱過(guò)的氣體和液-液混合物從而形成一彌霧的工具;該工具至少含有所述的霧化器工具;(k)所述的霧化器工具含有一個(gè)氣體入口工具，一個(gè)液體入口工具，一個(gè)位于所述的氣體入口工具和液體入口工具的旁力的中空室腔，以及一個(gè)出口洞;所述的氣體入口工具，中空室腔，及出口洞的橫截面之間的關(guān)系應(yīng)如此設(shè)計(jì)使得當(dāng)液-氣混體通過(guò)出口洞噴射時(shí)能產(chǎn)生所述的煙霧;(l)在所述的分離器設(shè)備內(nèi)用以氣化和收集所述煙霧中的至少第一種成分的工具;(m)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用以重力沉淀所述的至少第二種成分的工具;(n)在所述的分離器設(shè)備之內(nèi)用來(lái)將所述的至少第二種成分中的至少一部分與所述的池液匯合的工具;(o)用來(lái)抽去分離器設(shè)備之內(nèi)的至少第一種氣化的成分的氣體抽吸工具;(p)用來(lái)抽去分離器設(shè)備之內(nèi)的過(guò)剩的至少第二種的成分的液體抽吸工具;(q)用來(lái)測(cè)定和控制所述分離器設(shè)備之內(nèi)的池液溫度的工具;(r)用來(lái)測(cè)定和控制所述分離器設(shè)備之內(nèi)的所述腔室溫度和壓力的工具;以及(s)一個(gè)同時(shí)用來(lái)加熱所述的分離器設(shè)備之內(nèi)的加熱工具以及向所述分離器設(shè)備外部輸送冷卻能量的熱交換工具。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果池液中的殘余的液體含有不止一種組份，那么還可重復(fù)步驟(a)至(m)，以進(jìn)一步處理所述的殘余的液體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述非作用性的氣體可以是空氣、氮?dú)?、氦氣，或其各種組合。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于非作用性氣體，可以是空氣、氮?dú)?、氦氣、或其各種組合。
7.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述的非作用性氣體，可以是空氣、氮?dú)?、氦氣，或其各種組合。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述的液-液混合物里的液體成分之一是水。
9.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的液-液混合物里的液體成分之一是水。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的液-液混合物里的液體成分之一是一種有機(jī)液體。
11.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的液-液混合物里的液體成分之一是一種有機(jī)液體。
12.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述的液-液混合物里的液體成分之一是一種有機(jī)液體。
13.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的霧化器中的氣體進(jìn)口工具的橫截面積大約是內(nèi)部室腔橫截面積的三分之一至二分之一，且大約是出口孔橫截面積的一半。
14.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述的霧化器中的氣體進(jìn)口工具的橫截面積大約是內(nèi)部室腔橫截面積的三分之一至二分之一，且大約是出口孔橫截面積的一半。
15.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于霧化器中的中空室腔從氣體和液體入口工具沿軸向延伸了一足夠長(zhǎng)的距離，以助長(zhǎng)霧化。
16.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述的霧化器中的中空室腔從氣體和液體入口工具沿軸向延伸了一足夠長(zhǎng)的距離，以助長(zhǎng)霧化。
17.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的霧化器中的排出孔的橫截面積是足以緩解堵塞問(wèn)題。
18.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述的霧化器中的排出孔的橫截面積是足以緩解堵塞問(wèn)題。
19.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的預(yù)熱和凝結(jié)工具可以選擇為空運(yùn)、旁路或斷路。
20.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的凝結(jié)工具可以選擇為空運(yùn)、旁路或斷路。
全文摘要
一種快速、有效的用來(lái)把分散在大量的一種或多種高沸點(diǎn)液體中的、與之不相混溶的少量的一種或多種具有低沸點(diǎn)的液體分離出來(lái)的方法。它包括用循環(huán)熱或供熱來(lái)加熱非作用性氣體，以保持溫度高于至少一種液體的沸點(diǎn)但又低于至少又一種液體的沸點(diǎn)；受熱的氣體與未受熱或預(yù)熱過(guò)的液-液混合物相合并，由一改良的熱交換器和霧化器將液-氣混合體混合、加熱及分配，并在一含有池液的容器內(nèi)形成煙霧。
文檔編號(hào)B01D17/035GK1081118SQ9310201
公開(kāi)日1994年1月26日 申請(qǐng)日期1993年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月10日
發(fā)明者王抗曝, 巍柏, 潘樂(lè)菲 申請(qǐng)人:王抗曝, 巍柏, 潘樂(lè)菲