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油水分离方法(液液萃取技术)

编辑:管理员    发布时间:2016/7/6 11:26:50

油水分离方法

    含油污水除油的主要方法有机械分离方法和破除乳化作用的化学处理方法两种。机械分离方法主要有重力法、离心法、聚结法、过滤法、电场法等。

    (1)重力法

    重力法是最基本也是最重要的一种初级处理方法。由于油、水的相对密度不同,组份一定的油水混合物在一定的压力和温度下,当系统处于平衡时,就会形成一定比例的油、水相。当相对较重的组份处于层流状态时,较轻组份液滴按司托克斯公式的运动规律反方向沉降(上浮)。重力式油水分离设备即是依据这一基本原理进行设计的。如果将油滴看作小球,可以由司托克斯公式得知上浮速度与水中污油半径的平方成正比;与水、油的密度差成正比;与水的粘度成反比.根据这个关系式来衡量各个污水除油的难易程度,与生产现场的实际情况基本上是符合的。油滴半径越大、油水密度差越大、水的粘度越小,油水分离过程越容易进行。

    (2)离心分离法

    离心分离是利用两相密度的不同、使高速旋转的非均相体系产生不同的离心力,从而实现分离的一种方法。由于离心设备可以达到非常高的转速,产生高达几百倍重力的离心力,因此离心设备可以较为彻底地实现油水分离,并且只需很短的停留时间和较小的设备体积。

    水力旋流器是利用离心分离原理工作的一种主要设备,它可以实现连续相的液体与分散相的固体颗粒、液滴或者气泡的物理分离,具有分离效率高、处理量适应范围宽、结构简单、操作和维护方便、占地面积小、安装方便灵活、流程易于密闭等优点。分散相与连续相之间的密度差越大,分散相的颗粒直径越大,分离就越容易。水力旋流器除了要求两相介质之间存在着一定的密度差之外,还要求两相在强烈的旋转运动中不得产生任何物理或物理化学变化。

    (3)聚结法

聚结法是把聚结过程和重力分离过程结合于一个单元的加速重力分离方法,具有效率高、停留时间短、设备简单等优点。其机理是:分散相液滴在重力作用下沉降于聚结介质表面,并发生吸附、润湿、碰撞、聚结等过程,使分散相液滴长大形成大液滴或液膜,在重力和流体流动的作用下,液膜或大液滴从聚结介质表面脱除,从而实现分离。

国外研究现状

1904年,Hazea根据实践经验提出了“浅池理论”,即在重力沉降过程中,分散而非结绒颗粒的沉降效果是以颗粒的沉降速度与池子的面积为函数来衡量的,与池子深度、沉降时间无关.这一理论为高效快速分离设备的设计奠定了基础。在此基础上,美国某企业研制成第一台平行板捕集器,可去除水中最小为60μm的油滴。70年代Fram企业开发了V型板分离器,80年代CE-NATCa企业开发了商标为Performax的板式聚结器,这是一种错流式组合波纹板,经过不断开发,这种设备在油气分离、油水分离和含油污水的净化方面都得到了应用。

在较为深入地研究了油水分离机理的基础上,根据相应理论出现了一些高效脱水设备。采用一般重力沉降理论的如前苏联的油水联合装策:前苏联油气科学研究设计院研制的BAG-1-1 D4型全自动三相分离器采用堰板式内部结构,能够自动调节油水界面。应用“浅池理论”的如某企业的油水快速分离设备,其特点是采用卧式结构,油气水轴向流动,在轴向布置Performax金属聚结器,使油滴聚结沉降时间大为缩短,提高了分离效率。其共同特点是油水分离效率高,乳化液停留时间短,脱后原油及污水质量好,并且操作平稳。瑞典阿法拉法企业研制开发的蝶片式离心机,应用离心分离原理,可以分离水中3μm的油滴和0.55μm的固体颗粒,此装置重量轻、占地面积小、液体停留时间短(0.5分钟),可与其它分离设备随意组合,特别适合于海上平台。F.A. Kenawy等人在常规的重力式横向流式分离器基础之上进行了改进,在分离器上增加一机械装置,将分离板的静态设计改为动态设计,这种动态的工作方式优化了油/水分离的过程,挖掘了分离设备的潜在能力。

2国内研究现状

    我国也相继研究开发了一些高效脱水设备。大庆、大港、江汉、中原、河南等油田在大量试验的基础上,设计了以分离游离水和沉降为主的“合一装置”,对于简化工艺流程,提高设备效率具有很强的实用意义.目前,我国油田地面专用设备主要有如下四大系列:

    (1)某油田研制的三相分离器采用倒置浅箱式进料分配器,金属压延微孔填料作聚结材料,倒虹吸法双层隔板式的变油水界面控制,预脱气技术等措施,使其具有处理量大,分离质量好等优点,在来液温度为50℃,含水80%~85%,压力。0.3 ~0.35Mpa,加入10 X 10-6mg/L破乳剂,停留时间为7分钟时,脱水率达98%,综合指标已高于国外同类设备。

(2)陶粒脱水器:首创于大港。利用陶粒的亲水憎油特性使水滴不断聚集成更大的颗粒,然后在沉降分离室油水分离,当再增设斜板组时,更能强化粒化效果,含水原油停留时间为40分钟时,原油含水可由80%降至30%

    (3)某油田采用了以多功能处理器为中心的原油处理一体化流程,多功能处理器具有加热、油气分离、一段脱水、二段电脱水、液位调节、油水界面调节和水力清砂等七种功能。在集中处理站以多功能处理器和一台加热稳定器代替常规流程的分离器、脱水器、沉降罐及德定器等30多台设备,大大降低了投资。其主要特点是功能齐全一器多用;流程简单,测控点少:热能合理利用,节能效果突出。设备平面布置按工艺流程布置,节省占地面积64%。系统配用国产三通倒井阀、在线含水分析仪及容积式计计量分离器等,并引进少量仪表和计算机,实现了全油田自动化控制,达到先进的管理水平,创造了较好的经济效益。采用以多功能处理器为核心的一体化流程与常规流程相比,节约投资3940多万元,每年节约能耗和人工费200多万元,取得了良好的经济效益。

    (4)某油田设计院完成了利用微波脱水的可行性试验研究.用波长为0.122m0.327m的微波照射油水乳化液,使极性水分子高速旋转,摩擦生热,破坏油包水界面的Zeta电位,从而降低油一水界面膜强度,加速破乳,实验取得了很好的效果.

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