本发明专利技术公开了一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法和装置，所述方法包括以下步骤：油水混合物沿轴向进入旋流器，在起旋叶片的作用下进行旋流分离，在离心力作用下，较大粒径的油滴迁移至旋流器的轴心处形成油芯，从旋流器顶部的油相出口流出；旋流器内布置呈锥形扇面排布的亲油纤维束，所述亲油纤维可捕获小油滴，一方面借助亲油纤维的聚结作用，促进附着在亲油纤维上的小油滴聚并成大油滴，并在离心力作用下向轴心方向迁移；另一方面借助亲油纤维的导流作用，在水流曳力的作用下，诱导小油滴向油相出口方向迁移。本发明专利技术的方法和装置分离效果稳定、结构紧凑，强化了油水旋流分离过程，提高了油水分离效率及精度。提高了油水分离效率及精度。提高了油水分离效率及精度。
【技术实现步骤摘要】
一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法和装置
[0001]本专利技术属于石油化工和环保的油水分离的
，具体地讲，是涉及一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法和装置。
技术介绍
[0002]旋流分离技术设备作为一种成熟的非均相分离设备，因其体积小、重量轻、分离效率高、结构简单、易于维护等优点而被广泛应用于油水分离领域。
[0003]旋流分离器根据进料方式的不同分为切向进料式旋流分离器和轴流导叶式旋流分离器。切向入口进液的锥形旋流器是将油水混合液沿切向入口高速射入旋流器内，在高于重力场几百甚至上千倍的离心力场作用下，利用轻重两相的密度差，实现油水两相的快速分离，可广泛用于油水两相的预分离。
[0004]轴流导叶式旋流器采用轴向进料，依靠旋流叶片起旋，旋流叶片给油水混合物提供一个切向速度，离开导叶的混合物在离心力场和重力场的作用下，产生涡流运动。轴流导叶式旋流器通过旋流叶片产生旋转流，并且旋流叶片可以使流体均匀流动，能有效防止偏心。轴流式水力旋流器中旋流叶片外出口角度是影响流体在旋流腔中流场分布的重要结构参数，适当增大外出口角度有利于增大切向速度，减小轴向速度；但是角度过大会使旋流器内部形成较严重的湍流，导致压降损失剧增，同时带来液滴破碎的问题。轴流式水力旋流器中旋流叶片的设计，是决定其分离性能的关键因素之一。
[0005]然而油水混合物中油滴粒径呈多尺度分布，油滴尺寸越小，油水分离难度越大。油滴不同于固体颗粒分散相，油滴存在破碎聚并的情况，如果单纯地靠降低旋流器直径、提高切向速度产生更强的液相湍动，会导致油滴破碎，使分离难度增大，能耗增大。现有技术常用纤维聚结器进行油水混合物的高精度分离，但一般需要较为漫长的分离时间。对于只进行油水两相预分离的水力旋流器而言，若能将亲油纤维和旋流器有效耦合，利用亲油纤维的聚结导流作用强化旋流分离，在不提高占地面积的情况下将有效提高旋流器的油水分离效果。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法和装置，将介质聚结技术与旋流分离技术有机的结合于一体，一方面提供一种新型起旋叶片，通过渐变型过渡流道，降低流体经过导流叶片时湍流导致的液滴剪切破碎现象，增强油水两相的分离效果；另一方面利用呈锥形扇面形式排布的亲油纤维的聚结和导流作用，使处于旋流场外边缘的小油滴在极性作用下被亲油纤维捕获并完成聚结，强化旋流分离，提高油水分离的效率及精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法，包括如下步骤：
[0009](1)油水混合物沿轴向进入旋流器，在起旋叶片的导流作用下，混合物获得适当的
切向速度和轴向速度；在离心力作用下，粒径大的大油滴迁移至旋流器的轴心处形成油芯，并从旋流器顶部的油相出口流出，水相从旋流器侧壁的水相出口流出。
[0010](2)旋流器内布置呈锥形扇面排布的亲油纤维束，所述亲油纤维束的顶点布置于所述油相出口的下方，所述亲油纤维束的底面位于所述顶点的下方，可按需求布置于旋流器的任意横截面处；所述亲油纤维束的亲油纤维借助极性作用捕获因粒径小而处于外旋流部位的小油滴，一方面借助亲油纤维的聚结作用，促进附着在亲油纤维上的小油滴聚并成大油滴，并在离心力作用下向轴心方向迁移；另一方面借助亲油纤维的导流作用，在水流曳力的作用下，诱导小油滴向油相出口方向迁移；通过所述亲油纤维的聚结导流强化油水的旋流分离。
[0011]其中，油水混合物中的大油滴的平均粒径范围在50微米以上；小油滴的平均粒径范围为20
‑
50微米。
[0012]本专利技术进一步设置为，所述呈锥形扇面排布的亲油纤维束以多层结构排布，每层亲油纤维束的顶点位置相同，底面位于旋流器内的不同横截面处。
[0013]本专利技术进一步设置为，所述亲油纤维束的层数不低于2层，每层的亲油纤维根数不低于12根，沿圆周均匀分布，亲油纤维的直径不大于200微米，优选为20～50微米。
[0014]本专利技术进一步设置为，所述亲油纤维的材质选自但不限于：聚四氟乙烯，聚丙烯和聚氯乙烯等，优选为聚四氟乙烯。
[0015]本专利技术进一步设置为，所述起旋叶片的螺旋倾角逐渐增大，叶片出口处的螺旋倾角α为55
°
～65
°
，所述起旋叶片采用变螺旋倾角的圆弧段平滑连接的设计方式，形成渐变型过渡流道，使混合液进入旋流器后在流道内先经过稳流后再改变流动方向。
[0016]本专利技术进一步设置为，油水混合物通过所述起旋叶片后进入旋流器的稳旋段，所述稳旋段为与竖直平面具有小夹角的渐缩结构，一方面可以平稳地提高混合液的切向速度；另一方面，稳旋段适当的锥角可促进混合液中油滴的聚并，减少油滴破碎的机率。
[0017]本专利技术的第二个方面，在于提供了一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的装置，所述装置为旋流芯管结构，包括自下而上依次连接的起旋段、稳旋段、若干级纤维聚结段和分离段，其中：
[0018]所述起旋段为柱段结构，底部为进液口，内部设有起旋装置；
[0019]所述稳旋段为自下而上渐缩的管段；
[0020]所述纤维聚结段为柱段结构，若干级纤维聚结段从下至上依次连接，所述分离段的上端设有顶端固定器，每级所述纤维聚结段的下端设有底面固定器，所述顶端固定器与底面固定器之间均匀连接若干亲油纤维，所述亲油纤维形成的纤维束呈若干层锥形扇面排布；
[0021]所述分离段包括自下而上的渐缩段和设置于所述渐缩段外侧的外筒，所述渐缩段位于所述亲油纤维形成的纤维束的外侧，所述渐缩段的边壁上设有多个出水孔，所述渐缩段的顶端设有油相出口，所述外筒的外壁上设有水相出口。
[0022]本专利技术进一步设置为，所述纤维聚结段优选设置为1～5级，更优选为1～2级。
[0023]本专利技术进一步设置为，所述分离段的渐缩段内任意横截面位置设有底面固定器，与所述顶端固定器之间连接若干亲油纤维，形成呈锥形扇面排布的亲油纤维束；优选设置于所述渐缩段的下端。
[0024]本专利技术进一步设置为，所述稳旋段内任意横截面位置设有底面固定器，与所述顶端固定器之间连接若干亲油纤维，形成呈锥形扇面排布的亲油纤维束，使得小油滴的分离时间提前，分离更为迅速；优选设置于所述稳旋段的下端。
[0025]本专利技术进一步设置为，所述顶端固定器和底面固定器不局限于单一的形状结构和连接方式，包括但不限于设有穿孔的一字形纤维牵引器、十字形纤维牵引器、米字形纤维牵引器、环形纤维牵引器，以及设于旋流芯管内壁上的固定环、固定钩等，只要所述亲油纤维通过两端的所述顶端固定器和底面固定器固定，形成呈锥形扇面排布的纤维束即可。
[0026]本专利技术进一步设置为，所述起旋段的直径D1优选为15～35mm，长度L1为(3～5)D1。
[0027]本专利技术进一步设置为，所述起旋装置包括位于中心轴线的柱芯和围绕所述柱芯设置的若干起旋叶片，所述起旋叶片包括位于下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的方法，包括如下步骤：油水混合物沿轴向进入旋流器，在起旋叶片的导流作用下获得切向速度和轴向速度，在离心力作用下，大油滴迁移至旋流器的轴心处形成油芯，从旋流器顶部的油相出口流出，水相从旋流器侧壁的水相出口流出，其特征在于，旋流器内布置呈锥形扇面排布的亲油纤维束，所述亲油纤维束的顶点布置于所述油相出口的下方，所述亲油纤维束的底面位于所述顶点的下方；亲油纤维借助极性作用捕获因粒径小而处于外旋流部位的小油滴，一方面借助亲油纤维的聚结作用，促进附着在亲油纤维上的小油滴聚并成大油滴，并在离心力作用下向轴心方向迁移，另一方面借助亲油纤维的导流作用，在水流曳力的作用下，诱导小油滴向油相出口方向迁移，强化油水旋流分离。2.根据权利要求1所述的强化旋流除油的方法，其特征在于，所述呈锥形扇面排布的亲油纤维束以多层结构排布，每层亲油纤维束的顶点位置相同，底面位于旋流器内的不同横截面处。3.根据权利要求2所述的强化旋流除油的方法，其特征在于，所述亲油纤维束的层数不低于2层，每层的亲油纤维根数不低于12根，沿圆周均匀分布，亲油纤维的直径不大于200微米。4.根据权利要求1所述的强化旋流除油的方法，其特征在于，所述起旋叶片的螺旋倾角逐渐增大，叶片出口处的螺旋倾角α为55
°
～65
°
，所述起旋叶片采用变螺旋倾角的圆弧段平滑连接方式，形成渐变型过渡流道，使混合液进入旋流器后在流道内先经过稳流后再改变流动方向。5.根据权利要求1所述的强化旋流除油的方法，其特征在于，油水混合物通过所述起旋叶片后进入旋流器的稳旋段，所述稳旋段为与竖直平面具有小夹角的渐缩结构，有利于平稳地提高混合液的切向速度，同时促进混合液中油滴的聚并，减少油滴破碎的机率。6.一种内置纤维诱导聚并强化旋流除油的装置，其特征在于，包括自下而上依次连接的起旋段、稳旋段、若干级纤维聚结段和分离段，其中：所述起旋段为柱段结构，底部为进液口，内部设有起旋装置；所述稳旋段为自下而上渐缩的管段；所述纤维聚结段为柱段结构，若干级纤维聚结段从下至上依次连接，所述分离段的上端设有顶端固定器，每级所述纤维聚结段的下端设有底面固定器，所述顶端固定器与底面固定器之间均匀...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，刘奇龙，卢浩，刘懿谦，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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