一種油水分離法及油水分離機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本油水分離法及油水分離機(jī)涉及一種適用于環(huán)保工程和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里的油 水分離方法及最后主產(chǎn)品為脫水油的油水分離機(jī)即簡(jiǎn)稱脫水機(jī)和最后主產(chǎn)品為無油純水 的油水分離機(jī)即簡(jiǎn)稱脫油機(jī)，具體說是一種利用地球引力作用在油水混合原液中水珠與油 珠上的力不變，巧妙地保持油珠的受力大小和力學(xué)運(yùn)動(dòng)效果不變，以及保持水珠的受力不 變而放大水珠的力學(xué)運(yùn)動(dòng)效果η倍，即可在水珠和油珠受力不變的條件下，"強(qiáng)力地"將水 珠與油珠拉開，且只要保持被分離的液體具有足夠的流動(dòng)性即不需要外加任何人為的力去 分離油與水。具體操作是，欲將油水混合原液注入按本方法設(shè)計(jì)的脫水機(jī)或脫油機(jī)時(shí)，該類 機(jī)器，僅靠流入液體自身所具有的動(dòng)勢(shì)能即可實(shí)現(xiàn)油水混合原液中的油水自動(dòng)分離，并分 別自動(dòng)地從其排油口、排水口流出和自動(dòng)集中油渣。當(dāng)油水混合原液的擁有者需要得到"油 產(chǎn)品"時(shí)，可采用突出"油中少水"分離結(jié)果的脫水機(jī)；當(dāng)需要得到"水產(chǎn)品"時(shí)，可采用突出 "水中少油"分離結(jié)果的脫油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明的技術(shù)在環(huán)保工程領(lǐng)域里的運(yùn)用。隨著社會(huì)文明與進(jìn)步，人們的環(huán)境保護(hù) 與環(huán)境質(zhì)量的意識(shí)日益提高，尤其是人口相對(duì)密集、經(jīng)濟(jì)活躍而相對(duì)發(fā)達(dá)的城市里的人們 對(duì)居住環(huán)境、城市環(huán)境和生態(tài)狀況的環(huán)境質(zhì)量要求更是一天比一天高。在眾多環(huán)境污染種 類中，有一種環(huán)境污染源就是餐館、酒樓、食堂以及工礦企業(yè)機(jī)件除油清洗等油水污水源。 這些油水污水流入市政污水管網(wǎng)后，既會(huì)發(fā)酵、發(fā)臭、產(chǎn)生毒素，危害人們健康，還有可能堵 塞城市下水道管網(wǎng)，造成發(fā)臭的污水溢流滿地，同時(shí)也會(huì)對(duì)城市周邊的水系造成毒化污染， 不利于人們的居住環(huán)境，有害于人們的身體健康，乃至影響人類的生存。
[0003] 為了消除這一環(huán)境污染危害，長(zhǎng)期以來，人們不斷地努力，制成種種針對(duì)這種油水 混合液分離處理的裝置，但往往這些裝置的分離精度低，分離效率低，難以滿足當(dāng)前及今 后，人們對(duì)油水分離的環(huán)保品質(zhì)要求；有的裝置運(yùn)用浮力靜態(tài)分離法分離處理一些比重相 對(duì)水的比重小的油，但由于這些裝置的分離方式采用的是重力靜態(tài)分離法，通常處理時(shí)間 較長(zhǎng)的，即分離精度低，分離效率低；另外，這些裝置針對(duì)已經(jīng)分離出來的油，通常采用的回 收方法為：Α.人工g取法；Β.電動(dòng)液面直接刮取法；C.電動(dòng)離心法。這些方法都能回收 液體上層的浮油，且能耗高效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，尤其是有效準(zhǔn)確地將油層與水體剝離而收 集，以至于剝離出來的油中含水率高，或獲得的水體中含油量很大，不符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)可以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里許多行業(yè)里加以運(yùn)用，例如，將本發(fā)明的 技術(shù)運(yùn)用于采油后、煉油前過程中油水混合原液脫水生產(chǎn)工藝中，就要比現(xiàn)有油氣水分離 技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能低碳，運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
[0005] 在高含水期油礦的采油生產(chǎn)過程中，所采用的油水分離方法有自然沉降分離法、 熱沉降分離法、離心沉降分離法、化學(xué)破乳分離法、電破乳分離法（這類分離法中包括有直 流靜電場(chǎng)電破乳分離法、交變電場(chǎng)電破乳分離法、高頻脈沖電場(chǎng)電破乳分離法、微波輻射電 破乳分離法等）、潤(rùn)濕聚集分離法、超聲波分離法、生物脫水分離法等方法表明人們關(guān)注的 是如何將小油珠變成大油珠，進(jìn)而連成油層。成片的油層越大越利于油與水因密度不同而 在重力與浮力的合力作用下促使油層上浮而實(shí)現(xiàn)油水分離之目的，故稱無論是什么類型的 電破乳、無論是什么類型的化學(xué)破乳，還是其它類型的破乳法，油水分離的最終過程還是歸 到重力場(chǎng)中的大自然賦予油珠與水珠各自所受重力與浮力的合力之差來分離油與水的，但 是人們誤認(rèn)定油水分離的關(guān)鍵是破乳，花費(fèi)大量的人力物力與財(cái)力去研究如何破乳，以至 于當(dāng)前所獲得的油水分離之結(jié)果都是施加大量的化學(xué)破乳劑、耗費(fèi)巨大能量和金錢去破乳 才取得的，而沒有在如何利用免費(fèi)的地球引力將油珠從水體中"強(qiáng)力"地"拉出來"，來實(shí)現(xiàn) 油水自行分離之機(jī)理上下足工夫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)油水混合原液的分離速度、分離效率、分離精度和分離能 耗等方面的需求提供一種油水分離法以及按該法設(shè)計(jì)的最后主產(chǎn)品為油的脫水機(jī)和最后 主產(chǎn)品為水的脫油機(jī)。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明中制定的解決方案是一種由十個(gè)步驟構(gòu)成的油水分離 法，以及按該方法設(shè)計(jì)的油水分離機(jī)，實(shí)施該方法的步驟如下：
[0008] 步驟一，據(jù)實(shí)優(yōu)選原理法一一根據(jù)實(shí)情選用最適宜的原理實(shí)施油水分離，遵循密 度不同的液體密度小的上浮密度大的下沉之運(yùn)動(dòng)規(guī)律、油密度隨溫度變化而變化之運(yùn)動(dòng)規(guī) 律、同類物質(zhì)接觸過程中表面張力之運(yùn)動(dòng)規(guī)律、單位體積內(nèi)油珠個(gè)數(shù)的增加加速油珠的擴(kuò) 大之運(yùn)動(dòng)規(guī)律、油珠的加速擴(kuò)大即加速了油層的形成與增厚之運(yùn)動(dòng)規(guī)律、油層在水體中之 運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及不同密度的液體進(jìn)入不同管徑后在管中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)帶電熱坩堝 的能強(qiáng)制油珠與水體能作相背定向運(yùn)動(dòng)且其受力不變而其力學(xué)運(yùn)動(dòng)效果被放大η倍、使得 油珠快速擴(kuò)大、油層厚度快速增厚的主油水分離器；
[0009] 步驟二，運(yùn)動(dòng)規(guī)律物化法一一將所選定的原理與運(yùn)動(dòng)規(guī)律用機(jī)器的具體結(jié)構(gòu)體現(xiàn) 出來，將主油水分離器設(shè)計(jì)成一個(gè)殼體與上方的錐形罩和下方的錐形斗密封連接成一個(gè)梭 體，殼體的內(nèi)部設(shè)有具備電熱功能的、輸入的混合原液直接注入其中的坩堝，梭體的上、下 方錐頂開口處分別密封連通不同管徑的管子，與上方錐頂開口處連通的管子相對(duì)細(xì)一些， 是被分離出來的脫水油的出油通道；與下方錐頂開口處連通的管子相對(duì)粗一些，特別是下 方的管子延伸到油珠不可能到達(dá)的深度處再轉(zhuǎn)彎向上延伸，直至與一個(gè)直徑相對(duì)大得多的 調(diào)節(jié)水槽底部連通，調(diào)節(jié)水槽上部開口處是被分離出來的游離水的排水口，這些物件的連 通構(gòu)成了一個(gè)完整的主油水分離器系統(tǒng)，其物理實(shí)質(zhì)為一個(gè)兩支管管徑不同的異型U形 管，將密度小的油珠可靠地導(dǎo)入異型U形管的細(xì)管之中，將密度大的水體可靠地導(dǎo)入異型U 形管的粗管之中；
[0010] 步驟三，異型U形管的運(yùn)用方法一一將實(shí)為異型U形管的主油水分離器殼體的上 錐體錐口密封連通的管徑適當(dāng)?shù)募?xì)管設(shè)計(jì)為一根海拔提升管（此處的"海拔"概念不是地 理學(xué)中相對(duì)海平面的海拔概念，是指定本機(jī)器中調(diào)節(jié)水槽的水面為基準(zhǔn)水平面而建立的相 對(duì)高度的概念以及本領(lǐng)域內(nèi)的習(xí)慣稱呼），其下部與錐形斗斗頂口密封連接的細(xì)管向下延 伸到油珠無法到達(dá)的水體深處，通過機(jī)箱箱體與異型U形管底部蛇形隔板連通且構(gòu)成轉(zhuǎn)彎 處，轉(zhuǎn)彎后的細(xì)管向上延伸直至調(diào)節(jié)水槽的底板處并密封連通，調(diào)節(jié)水槽的上部與排水口 連通；該系統(tǒng)即可迫使油珠沿海拔提升管直接向上流動(dòng)，以及迫使游離水在主油水分離器 殼體下方管徑適當(dāng)?shù)墓艿览镒裱厍蛞?dǎo)致的"水往低處流"運(yùn)動(dòng)規(guī)律向下流動(dòng)，流過異 型U形管底部蛇形隔板構(gòu)成的轉(zhuǎn)彎處后水流即遵循"水往低處流"的"逆向"運(yùn)動(dòng)規(guī)律一一 在特定的和完全沒有人為施加的動(dòng)力的情況下，遵循"水往高處流"的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，迫使游離 水向上流向設(shè)置在主油水分離器殼體上方的粗管--調(diào)節(jié)水槽里之后再排出機(jī)外；
[0011] 步驟四，功能形成與性能確保法一一通過調(diào)節(jié)水槽排放水量的大小變化量來保持 槽內(nèi)水位不變的情況下，在主油水分離器殼體中的油珠在重力與浮力之合力的作用下克服 布朗運(yùn)動(dòng)的干擾作向上的定向運(yùn)動(dòng)，且獲得可靠穩(wěn)定的超出調(diào)節(jié)水槽水面許多的高油位排 油，從而完成了油液與水體的分離，當(dāng)主分離器系統(tǒng)一一即異型U形管不同管子里的不同液 體對(duì)異型U形管下方彎處的壓力達(dá)到平衡時(shí)，"管細(xì)輕液位高，管粗重液位低"的力學(xué)原理；
[0012] 步驟五，定向運(yùn)動(dòng)保護(hù)法一一設(shè)置混合原液分散緩沖器，減小混合原液進(jìn)入油水 分離腔時(shí)的流動(dòng)對(duì)油珠向上定向運(yùn)動(dòng)和水珠向下定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不良的影響；
[0013] 步驟六，基準(zhǔn)水平面穩(wěn)定法一一本發(fā)明的機(jī)器之基準(zhǔn)水平面是指定本機(jī)器的調(diào)節(jié) 水槽的水面，被指定為本機(jī)的海拔基準(zhǔn)面，其高度為〇m ;若能穩(wěn)定調(diào)節(jié)水槽內(nèi)的水面就能 穩(wěn)定海拔提升管上的排油海拔高度，若能穩(wěn)定排油海拔高度的就能穩(wěn)定地在高油位上排 油，若能穩(wěn)定排油的高油位就能穩(wěn)定地阻止水體混入所排油液之中；穩(wěn)定調(diào)節(jié)水槽內(nèi)的水 面設(shè)置水位調(diào)節(jié)器，取排放水道導(dǎo)流截面的改變量來控制排放水的流速，進(jìn)而調(diào)節(jié)和穩(wěn)定 調(diào)節(jié)水槽水面的動(dòng)態(tài)水位；
[0014] 步驟七，防止游離水串水法一一設(shè)置油位調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)排油軟管的高度來控 制海拔提升管對(duì)油液的提升高度，防止游離水混入脫水油中竄入下一級(jí)油水分離器里；
[0015] 步驟八，可選擇地采用電脫水法一一油液內(nèi)"油包水珠"脫水法和"倒電場(chǎng)"杜絕 法，即設(shè)置電極分布結(jié)構(gòu)、放電方式與安裝形態(tài)，發(fā)揮電場(chǎng)力脫水的效力和設(shè)置自動(dòng)排放經(jīng) 過電脫水過程后電脫水器內(nèi)的積水之裝置；
[0016] 步驟九，高效低耗的油液流動(dòng)性確保法一一在油必經(jīng)之路的狹窄流道處設(shè)置防爆 型加熱器，只對(duì)油加熱而不對(duì)水加熱，以最小的耗能代價(jià)確保油液的流動(dòng)性，特別是對(duì)于密 度大于1的超稠原油或?qū)τ诖娣艜r(shí)間較長(zhǎng)的老化油，采用在主油水分離器的下方設(shè)置具有 獨(dú)立加熱功能的電熱坩堝，使得超稠原油中的密度小于水的輕質(zhì)原油上浮而進(jìn)入主油水分 離器，使得超稠原油中的密度大于1的石子、砂粒以及盡可能地讓石蠟、瀝青從電熱坩堝下 方的排渣管排出；
[0017] 步驟十，自動(dòng)清渣法一一設(shè)置錐形的機(jī)箱底和濾渣箱聯(lián)用；
[0018] 按該方法所設(shè)計(jì)的一種油水分離機(jī)之特征是，在一個(gè)橫截面為任意形狀的直筒作 機(jī)箱的上端與蓋運(yùn)用法蘭盤密封螺栓連接，其下端與錐形的排渣斗的大口徑端法蘭盤密封 螺栓連接，排渣斗的小口徑端法蘭盤密封螺栓連接排渣閥門的進(jìn)水端法蘭盤密封螺栓連 接，排渣閥門的出水端通過管道從接近濾渣箱的底部進(jìn)入濾渣箱，濾渣箱的大小與幾何形 狀可根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)的空間條件來決定，濾渣箱內(nèi)部的上部設(shè)有平面形的過濾層，需要過濾 的帶渣的水從過濾層的下方流向過濾層的上方，經(jīng)過濾層過濾之后的上清水，經(jīng)排水口排 放，渣水中的渣靠其自重下沉而落入置于濾渣箱底部的渣袋之中，由人工打開濾渣箱的密 封蓋，移開過濾層，打開渣水排放孔，放干渣水之后，即可拎出渣袋，倒掉渣袋中的沉渣；在 機(jī)箱的主體段內(nèi)設(shè)有橫截面小于機(jī)箱橫截面的油水分離腔，油水分離腔的橫截面幾何形狀 沒有硬性工藝要求，其下端是開口的并在與脫油水排出管最近的一側(cè)邊配有大小適當(dāng)?shù)母?板，隔板的自由端與錐形的排渣斗壁板之間存在一條足夠?qū)挼牧魉ǖ?，油水分離腔的上 端固接一個(gè)錐形的止逆斗，止逆斗的錐頂部分設(shè)有若干作為油道的通孔，在止逆斗的上方 適當(dāng)距離處設(shè)有一個(gè)錐形集油罩，即在集油罩與止逆斗之間存在一個(gè)集油的空間，此空間 的下方是無漏洞的底，且在底部最低的位置上設(shè)有一個(gè)通孔，該通孔固定連接一根管道再 連接一個(gè)閥門；油位計(jì)的上端與電脫水器的最高油位線以上的通孔連通，油位計(jì)的下端與 設(shè)在機(jī)箱內(nèi)水體靜態(tài)水位處的通孔之導(dǎo)管相連接；在集油罩的側(cè)面外安裝一個(gè)幾何形狀相 一致的錐形的熱源且覆蓋整個(gè)集油罩的外側(cè)表面，熱源受下溫控器的控制，下溫控器安裝 在集油罩的錐頂處一根海拔提升油管的固定連接處，海拔提升油管外殼上設(shè)有幾何形狀一 致的管狀熱源，管狀熱源受上溫控器的控制，上溫控器安裝在海拔提升油管的上端與油位 調(diào)節(jié)器連接的彎頭處，油位調(diào)節(jié)器由油位調(diào)節(jié)螺母和油位調(diào)節(jié)螺栓所構(gòu)成，以油位調(diào)節(jié)螺 母和油位調(diào)節(jié)螺栓調(diào)定的高度來控制油位調(diào)節(jié)管的角度，油位調(diào)節(jié)管一端與海拔提升油管 輸出端連通，油位調(diào)節(jié)管的另一端與置于電脫水器內(nèi)的垂直輸油管輸入端連通，垂直輸油 管的輸出端連接混合原液布液管的輸入端，布液管置于電脫水器的下半部且在網(wǎng)狀電極組 之下，經(jīng)其分布出來的油液將在上浮過程中經(jīng)過電場(chǎng)區(qū)，接受電場(chǎng)電極化的作用將"油包 水"形式的水分分離出來，經(jīng)過電脫水之后的脫水油將從設(shè)置在電脫水器上方的脫水油排 出口排出，經(jīng)過電脫水之后的水將以設(shè)置在電脫水器底部最低處的排出管管內(nèi)的液體電導(dǎo) 傳感器之信號(hào)自動(dòng)控制上電磁閥和下電磁閥聯(lián)動(dòng)排放電脫水器內(nèi)的積水，最后由接在下電 磁閥的電脫水器積水排出口排出在上電磁閥和下電磁閥之間設(shè)置一段透明的積水監(jiān)視管； 由耐腐蝕的導(dǎo)電材料構(gòu)成的網(wǎng)狀電極組由高壓絕緣子按組分層固定在電脫水器內(nèi)，可以將 電極平面垂直于地面地安裝，也可以水平于地面地安裝，本案采取將電極平面與地面成一 個(gè)夾角的安裝方式安裝，且電極平面的低端靠近電脫水器的腔壁，網(wǎng)狀電極組的電場(chǎng)由其 連接的高壓電發(fā)生器之高壓電所建立；混合原液來液管由垂直段的兩端分別與上水平段和 下水平段連通而成，上水平段的入口為其輸入口，下水平段的出口為其輸出口，混合原液來 液管的輸出口連通混合原液分散緩沖器混合原液分散緩沖器設(shè)在止逆斗的正下方，混合原 液分散緩沖器構(gòu)成的工作平面與止逆斗的下方開口構(gòu)成的平面保持一致；在機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置 了直立于地面安裝的脫油水排出管，它下端的進(jìn)水口固定在集渣斗的下半部，它的上端由 一個(gè)彎頭連接一根水平管道通往機(jī)箱外，在水平管道上設(shè)置了水位調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器由 水位調(diào)節(jié)閘板、水位調(diào)節(jié)杠桿、浮