旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010789062.0 (22)申请日 2020.08.07 (71)申请人 青岛科技大学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 99号 申请人 青岛科大隆腾科技发展有限公司 (72)发明人 董纪鹏范军领周艳霞李建隆 陈光辉 (74)专利代理机构 山东重诺律师事务所 37228 代理人 孙玮 (51)Int.Cl. B01D 17/038(2006.01) (54)发明名称 一种旋流与相分耦合的高效液-液两相分离 器 (57)摘要 本发明公开了一种旋流与相分耦合的高。

2、效 液液两相分离器， 包括罐体， 在所述罐体内部在 竖直方向上由内至外依次设置旋流器、 孔板式分 布箱和聚结分离内件， 所述罐体上设置有进液 管、 轻液出口和重液出口。 本发明将旋流器和重 力式聚结分离内件进行耦合， 利用旋流器进行快 速粗分， 再通过聚结内件进行二次分离， 以提高 分离精度， 最终提供一种液液两相分离装置， 该 技术方案可在一个装置内实现不同液相组分的 快速、 高效分离， 具有分离精度高、 操作稳定性 好、 占地面积小、 能耗低等一系列优点。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 112107888 A 2020.12.22 CN 112107888 A 1.一种旋流与。

3、相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 包括罐体， 在所述罐体 内部在竖直方向上由内至外依次设置旋流器、 孔板式分布箱和聚结分离内件， 所述罐体上 设置有进液管、 轻液出口和重液出口。 2.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述罐体沿竖直方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱； 所述旋流器设于所述稳流柱中部， 与所述罐体之间留有空隙。 3.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 进液管设于所述罐体的中部且与所述旋流器的中上部连接； 所述轻液出口设于所述罐体的 顶部； 所述重液出口设于所述罐体的底部， 所述罐体的。

4、底部为锥形封头， 锥角在30 -150 之 间。 4.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 旋流器为圆筒或圆锥结构， 由进液口、 溢流口和底流口组成， 其中心轴位置设置贯通所述旋 流器的所述稳流柱， 所述溢流口设于所述旋流器的顶部， 所述底流口设于所述旋流器的底 部， 所述进液口设于所述旋流器的中上部且与所述进液管连通。 5.根据权利要求4所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 旋流器的底部出口设有倒锥结构， 其顶面设有所述溢流口， 其侧壁上设有所述进液口， 其底 面设有所述底流口。 6.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高。

5、效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 旋流器的外表面套设有一油水分布箱， 所述孔板式分布箱环绕包裹所述油水分布箱的外表 面设置。 7.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 孔板式分布箱由中间隔板分隔为上分离区和下分离区， 其中所述上分离区与所述轻液出口 相连通， 所述下分离区与所述重液出口相连通。 8.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 孔板式分布箱的顶部由一挡板密封， 所述孔板式分布箱的侧面和/或底部设有开孔。 9.根据权利要求1所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 所述 孔板式分。

6、布箱设有若干聚结分离层， 每一聚结分离层设有两个或两个以上聚结分离内件， 所述聚结分离内件采用小于等于0.5mm的钢板或塑料板冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W 型， 倾斜角度在15 -75 之间。 10.根据权利要求9所述的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 其特征在于， 在两 层所述聚结分离层之间还设有支撑板。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112107888 A 2 一种旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器 0001 技术领域 0002 本发明涉及石油化工分离技术领域， 具体涉及一种应用于石油、 化工生产过程的 非均相分离装置， 尤其涉及一种液-液两相分离装置。 背景技术 00。

7、03 工业生产过程中， 对于常见的液-液两相体系 （多为油水混合物） ， 主要有以下三种 分离方法。 0004 第一种是离心式分离方法， 利用离心力和液相中不同组分的密度差进行分离， 密 度大的液相受离心力大向外聚居形成外环， 密度轻的液相则靠中心聚集形成内环， 最终实 现液液组分的分离； 如常见的旋流器和离心机均是离心式分离装置， 离心式分离方法的优 点是不同组分分离的速度快， 所需时间短， 设备紧凑， 缺点是旋流器的分离效率较低， 而离 心机的能耗和故障率高。 0005 第二种是重力式分离方法， 利用液相组分之间的密度差， 靠重力沉降实现分离。 为 强化分离效果， 一般借鉴浅池原理在设备内。

8、部铺设斜板聚集内件。 水平流动的液液两相流， 通过斜板后轻相液滴因浮力作用开始上升， 最后到达斜板开始润湿斜板， 形成大的液滴， 最 后形成流动液膜。 轻相液滴与沿着斜板流动的液膜汇聚为一体， 完成聚结过程， 最后由轻相 出口排出。 重相组分在重力作用下沉降， 由斜板底部流出， 最后实现两相分离。 此种方法的 优点是分离效果较好， 操作费用低； 主要缺陷是分离所需停留时间长， 液相流速低， 导致设 备外形尺寸大， 设备占地和投资大。 0006 第三种是膜分离方法， 利用膜过滤方法进行不同液相组分的分离， 其优点是分离 效率高， 但设备的压降高， 且该技术仍处于发展阶段， 技术成熟度低， 如对于。

9、腐蚀介质的处 理亦存在很多局限。 0007 发明内容 0008 本发明的目的在于提供一种液-液两相分离装置， 将旋流器和重力式聚结分离内 件进行耦合， 利用旋流器进行快速粗分， 再通过聚结内件进行二次分离， 用于解决现有旋流 与相分耦合的高效液-液两相分离器尺寸大、 分离效率较低、 能耗和故障率高的技术问题。 0009 为实现上述目的， 本发明提供一种液-液两相分离装置， 包括罐体， 在所述罐体内 部在竖直方向上由内至外依次设置旋流器、 孔板式分布箱和聚结分离内件， 所述罐体上设 置有进液管、 轻液出口和重液出口。 0010 进一步地， 所述罐体沿竖直方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱； 所述。

10、旋流器设于 所述稳流柱中部， 与所述罐体之间留有空隙。 0011 进一步地， 所述进液管设于所述罐体的中部且与所述旋流器的中上部连接； 所述 说明书 1/5 页 3 CN 112107888 A 3 轻液出口设于所述罐体的顶部； 所述重液出口设于所述罐体的底部， 所述罐体的底部为锥 形封头， 锥角在30 -150 之间。 0012 进一步地， 所述旋流器为圆筒或圆锥结构， 由进液口、 溢流口和底流口组成， 其中 心轴位置设置贯通所述旋流器的所述稳流柱， 所述溢流口设于所述旋流器的顶部， 所述底 流口设于所述旋流器的底部， 所述进液口设于所述旋流器的中上部且与所述进液管连通。 0013 进一步地。

11、， 所述旋流器的底部出口设有倒锥结构， 其顶面设有所述溢流口， 其侧壁 上设有所述进液口， 其底面设有所述底流口。 0014 进一步地， 所述旋流器的外表面套设有一油水分布箱， 所述孔板式分布箱环绕包 裹所述油水分布箱的外表面设置。 0015 进一步地， 所述孔板式分布箱由中间隔板分隔为上分离区和下分离区， 其中所述 上分离区与所述轻液出口相连通， 所述下分离区与所述重液出口相连通。 0016 进一步地， 所述孔板式分布箱的顶部由一挡板密封， 所述孔板式分布箱的侧面和/ 或底部设有开孔。 0017 进一步地， 所述孔板式分布箱设有若干聚结分离层， 每一聚结分离层设有两个或 两个以上聚结分离内件。

12、， 所述聚结分离内件采用小于等于0.5mm的钢板或塑料板冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间。 0018 进一步地， 在两层所述聚结分离层之间还设有支撑板。 0019 本发明的有益效果在于， 提供一种液-液两相分离装置， 将旋流器和重力式聚结分 离内件进行耦合， 利用旋流器进行快速粗分， 再通过聚结内件进行二次分离， 以提高分离精 度， 最终提供一种旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 该技术方案可在一个装置内实 现不同液相组分的快速、 高效分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小、 能耗低等 一系列优点。 0020 更具体的， 本申请液-液两相。

13、分离装置的优点包括以下三方面： 1） 将离心旋流分离所需停留时间短和聚结分离内件分离效率高的优点耦合在一个装 置内， 实现油水两相混合物中的快速、 高效净化、 分离； 2） 与常规卧式相分离器相比较， 油水界面的调控更加灵活方便， 操作稳定性高， 且设备 紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 该装置亦可用于液-固和油-水-固三相分离体系， 技术的适用性广。 0021 附图说明 0022 下面结合附图， 通过对本申请的具体实施方式详细描述， 将使本申请的技术方案 及其它有益效果显而易见。 0023 图1为本申请实施例提供的旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器的结构示意 图。 0024 附图中。

14、的标识如下： N1-进液管， N2-轻液出口， N3-重液出口； 1-罐体， 2-重相分离空间， 3-环隙， 4-稳流柱， 5-油水分布箱， 6-旋流器， 7-支撑板， 8-聚 结分离内件， 9-中间隔板， 10-孔板式分布箱， 11-挡板； 说明书 2/5 页 4 CN 112107888 A 4 61-进液口， 62-溢流口， 63-底流口。 0025 具体实施方式 0026 下面将结合本申请实施例中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述。 显然， 所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本申请中的实施例， 本领域技术人员在没有作出创造性。

15、劳动前提下所获得的所有其他实施 例， 都属于本申请保护的范围。 0027 在本申请的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“长度” 、“宽度” 、 “厚度” 、“上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” 、“内” 、“外” 、“顺时 针” 、“逆时针” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于 描述本申请和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特 定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本申请的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于 描述目。

16、的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 “第一” 、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。 在 本申请的描述中，“多个” 的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。 0028 在本申请的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接或可以相互通讯； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间 接相连， 可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。 。

17、对于本领域的普通技术 人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 0029 如图1所示， 本发明提供一种旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 包括罐体 1， 在所述罐体1内部在竖直方向上由内至外依次设置旋流器6、 孔板式分布箱10和聚结分离 内件8， 所述罐体1上设置有进液管N1、 轻液出口N2和重液出口N3。 所述进液管N1设于所述罐 体1的中部且与所述旋流器6的中上部连接； 所述轻液出口N2设于所述罐体1的顶部； 所述重 液出口N3设于所述罐体1的底部， 所述罐体1的底部为锥形封头， 锥角在30 -150 之间。 0030 如图1所示， 本实施例中， 所述罐体1沿竖直。

18、方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱4； 所述旋流器6设于所述稳流柱4中部， 与所述罐体1之间留有空隙， 空隙在底部形成重相分离 空间2， 空隙在侧部形成环隙3。 0031 如图1所示， 本实施例中， 所述旋流器6为圆筒或圆锥结构， 由进液口61、 溢流口62 和底流口63组成， 其中心轴位置设置贯通所述旋流器6的所述稳流柱4， 所述6的溢流口62设 于所述旋流器6的顶部， 所述底流口63设于所述旋流器6的底部， 所述进液口61设于所述旋 流器6的中上部且与所述进液管N1连通。 0032 如图1所示， 本实施例中， 所述旋流器6的底部出口设有倒锥结构， 其顶面设有所述 6的溢流口62， 其侧壁上。

19、设有所述进液口61， 其底面设有所述底流口63。 0033 如图1所示， 本实施例中， 所述旋流器的外表面套设有一油水分布箱5， 所述孔板式 分布箱10环绕包裹所述油水分布箱5的外表面设置。 0034 如图1所示， 本实施例中， 所述孔板式分布箱10由中间隔板9分隔为上分离区和下 分离区， 其中所述上分离区与所述轻液出口N2相连通， 所述下分离区与所述重液出口N3相 说明书 3/5 页 5 CN 112107888 A 5 连通。 其中所述中间隔板9与所述油水分布箱5的表面固定连接， 将所述油水分布箱5分割为 上下两部分， 分别构成上油水分布箱和下油水分布箱。 0035 如图1所示， 本实施例。

20、中， 所述孔板式分布箱10的顶部由一挡板11密封， 所述孔板 式分布箱10的侧面和/或底部设有开孔。 0036 如图1所示， 本实施例中， 所述孔板式分布箱10设有若干聚结分离层， 每一聚结分 离层设有两个或两个以上聚结分离内件8， 所述聚结分离内件8采用小于等于0.5mm的钢板 或塑料板冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间。 0037 如图1所示， 本实施例中， 在两层所述聚结分离层之间还设有支撑板7。 0038 本发明提供的所述旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 将旋流器6和重力式 聚结分离内件8进行耦合， 利用旋流器6进行快速粗分， 再通过聚结内件进。

21、行二次分离， 以提 高分离精度， 最终提供一种旋流与相分耦合的高效液-液两相分离器， 该技术方案可在一个 装置内实现不同液相组分的快速、 高效分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小、 能耗低等一系列优点。 0039 更具体的， 本申请液-液两相分离装置的优点包括以下三方面： 1） 将离心旋流分离 所需停留时间短和聚结分离内件分离效率高的优点耦合在一个装置内， 实现油水两相混合 物中的快速、 高效净化、 分离； 2） 与常规卧式相分离器相比较， 油水界面的调控更加灵活方 便， 操作稳定性高， 且设备紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 该装置亦可用于液-固和油- 水-固三相分离。

22、体系， 技术的适用性广。 0040 本申请上文所述液-液两相分离装置的使用方法包括以下步骤： .进液管N1与旋流器6相连， 利用离心分离对轻重两相进行一次粗分， 大部分轻相和少 部分重相组分由旋流器6顶部6的溢流口62进入上部分离区， 底部底流口63所含重相及少量 轻相进入下部分离区； .旋流器外部包裹一孔板式分布箱10， 该分布箱由中间隔板9将分布箱和整个装置分 为上下两个分离区域， 其中上分离区与旋流器6的溢流口62相连接， 下分离区则与底流口63 相连接； 由于旋流器6已对轻重两相进行初步快速分离， 因此， 上分离区主要进一步提高轻 相组分的含量， 降低重相组分， 下分离区的功能则正好与。

23、之相反； .旋流器6的溢流口62、 底流口63液体分别进入上下两个油水分布箱， 经分布箱侧面 的开孔分布后均匀进入聚结分离内件8， 利用密度差和浅池原理， 在聚结分离内件8表面进 行轻重两相的二次分离， 其中聚结分离内件8底部汇集的重相可由聚结分离内件8之间的环 隙3向下运动， 由底部重液出口N3离开设备； 聚结分离内件8顶部聚集的轻相则一直上浮， 最 后由顶部清液出口N2离开设备， 最终实现轻重两相组分的分离； .上 （或下） 分离区逐渐长大的重 （或轻） 组分液滴或液膜则可以通过聚结分离内件8 和罐体1之间的环隙3分别进入下 （或上） 分离区， 实现轻重组分的二次分离。 0041 其中， 。

24、所述的旋流器6为圆筒、 圆锥结构， 由进液口61、 溢流口62和底流口63组成， 中心设置贯通旋流器6的稳流柱4， 具有强化旋转增加分离效果和对旋流器6进行支撑固定 的双重作用； 在旋流器6的底流口63设置倒锥结构， 倒锥底面圆直径大于底流口63直径， 倒 锥结构可有效抑制底流口63附近重组分的回流， 提高旋流器6分离效率， 同时底流口63内可 设置固定装置， 固定稳流柱4。 0042 所述的孔板式分布箱10由中间隔板9分为上下两部分， 其顶部密封， 下分布箱底部 说明书 4/5 页 6 CN 112107888 A 6 和上、 下分布箱中与聚结分离内件8相连接的侧面均开孔， 底部开孔可确保旋。

25、流器6的底流 口63分离下来的重相进入底部分离空间2， 侧面开孔则是对孔板式分布箱10内的流体进行 分布， 以均匀流入聚结分离内件8， 提高分离效率； 底部和侧面开孔区的开孔直径、 开孔率和 开孔形式可以相同也可以不同。 0043 为降低设备重量和降低加工难度， 所述聚结分离内件8采用薄钢板 （0.5mm） 或塑 料薄板 （0.5mm） 冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间， 轴向上上 下两层聚结内件首尾相连， 即在纵向方向上由两层聚结内件构成， 轻相液滴可沿聚结分离 内件8板面缓慢上升， 并在上升过程聚集， 逐渐成为大液滴， 理想效果为最终在聚结分离内 件8。

26、板面成油膜； 径向上聚结分离内件8之间留有空隙， 可确保轻重液滴满足上升、 下降的要 求， 实现分离。 0044 所述聚结分离内件8与罐体1之间留有空隙。 空隙内由聚结分离内件8长大的轻相 液滴缓慢上升进入上分离区， 上分离区分离下来的重相液滴则依靠自身重力下沉至底部重 相分离空间2， 以提高装置的分离效率。 0045 所述上分离区聚结分离内件8顶部设置挡板11。 具有两个作用： 一是作为支撑对于 旋流器6和聚结分离内件8起到加固作用， 亦可在设备检修过程中作为检修平台使用； 二是 防止上分离区分离下来的重相液滴二次进入聚结分离内件8分离区， 影响分离效率。 0046 所述底部重相分离空间设有。

27、锥形封头， 锥角在30 -150 之间， 有利于重相液滴沿 锥面滑落， 便与分离。 0047 本发明提供的所述液-液两相分离装置， 具有的优点包括以下三方面： 1） 将离心旋流分离所需停留时间短和聚结分离内件分离效率高的优点耦合在一个装 置内， 实现油水两相混合物中的快速、 高效净化、 分离； 2） 与常规卧式相分离器相比较， 油水界面的调控更加灵活方便， 操作稳定性高， 且设备 紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 该装置亦可用于液-固和油-水-固三相分离体系， 技术的适用性广。 0048 在上述实施例中， 对各个实施例的描述都各有侧重， 某个实施例中没有详述的部 分， 可以参见其他实施例的相关描述。 0049 以上对本申请实施例所提供的一种液-液两相分离装置进行了详细介绍， 本文中 应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助 理解本申请的技术方案及其核心思想； 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些 修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。 说明书 5/5 页 7 CN 112107888 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 112107888 A 8 。