一種超聲波聚結氣浮除油裝置的製作方法
2023-05-26 13:16:01 1
專利名稱：一種超聲波聚結氣浮除油裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了ー種超聲波聚結氣浮除油裝置，適用於煉油汙水等各種含油廢水的油水分離領域。
背景技術：
含油廢水的來源很廣，在石油エ業的採油、煉油、貯油、運輸過程及石油化學エ業的生產過程中都會產生大量含油廢水。而在油田採油過程中產生含油廢水量較大，這是由於目前大多數油田採油基本採用注水開採方式，隨著油田進入高含水後期，採出水量也大幅度增長，也勢必導致含油廢水量的増大。含油廢水的處理方法按原理可分為四大類物理法(重力分離、離心分離、粗粒化、過濾、膜分離等)；物理化學法(浮選、吸附、電解等)；化學法(凝聚、鹽析、化學氧化等)；生物化學法(活性汙泥、生物濾池等)。近年來，針對含聚合物汙水特點，以沉降、聚結及浮選等處理技術為重點，開發出了一系列高效含聚合物汙水處理工藝。為了適應日益嚴格的汙水排放標準，小型高效多功能一體化汙水處理設備將成為研究重點。超聲波是ー種高頻機械波，其頻率一般在2X IO4 5X IO8 Hz之間，具有能量集中、穿透力強等特點。超聲波在水中可以發生凝聚效應、空穴或空化效應。當超聲波通過含油汙水時，造成微小油滴與水一起振動。但由於大小不同的粒子具有不同的相對振動速度、油滴將會相互碰撞、粘合，使油滴的體積増大。隨後，由於粒子已變大，不能隨聲波振動，只能作無規則運動。最後水中小油滴凝聚並上浮，油水分離效果良好。聚結填料利用它的聚結性能，使細小的油粒在其表面聚結成較大油粒，在浮力和水流衝擊下，粒徑増大的油粒脫離粗粒化材料表面而上浮。浮選法是在水中通入空氣或其他氣體產生微細氣泡，使水中的ー些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，使浮力増大而隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣，然後使用適當的除油設備將油除去。主要用來處理含油廢水中靠重力分離難以去除的分散油、乳化油和細小的懸浮固體物。CN2672039Y公開了ー種聚結氣浮除油器，該除油器集填料除油技木、氣浮選除油技術組合到ー個壓カ臥式容器中，代替了傳統的自然沉降儲油罐、混凝沉降除油罐、混凝斜板除油罐、橫向流含油汙水除油器、氣浮選除油器，實現了設備的組裝化、一體化、簡化了エ藝流程、減小了設備體積及總佔地面積。但由於氣浮分離油滴粒徑與聚結元件相似甚至更小，因此該除油器氣浮選後的聚結元件除油效果不明顯。CN101829439A提出了一種超聲波聚結式三相分離器，利用超聲波技術對三採原油增強原油破乳聚結效果。其結構簡單，操作方便，有效提高破乳劑的破乳效率，減少破乳劑用量，降低運行成本。但該分離器中的兩組斜板組完全相同，其聚結油珠能力完全一致，因此，第二斜板組效果不明顯，不能看作ニ級聚結，除油效果相對較差。崔月嶺(決策管理，2007年第23卷，52)報到了 「聚結式溶氣氣浮エ藝用於油田含聚汙水除油效果分析」，含油汙水進入聚結氣浮裝置時，先進行油水預分離，同時通入定量的氣液混合物，進入浮選室後，氣液混合物中的氣體膨脹形成大量微小的氣泡，攜帯部分油滴及懸浮物上浮到水面，剰餘的油和懸浮物隨汙水向下進人聚結填料床，小油滴聚結上浮，進而被收集送至集油池中。處理過程中不需要投加化學藥劑，設備佔地小，處理效果好。但該裝置只經ー級聚結後便進入氣浮區，聚結區除油效果相對較差，給氣浮除油帶來較大負擔。發明內容針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種超聲波聚結氣浮除油裝置。與現有技術相比，本實用新型將聚結和氣浮原理結合，並將超聲波技術引入分離器中。利用超聲波破乳聚結作用，並結合聚結填料的聚結功能，増大油滴的聚結能力，提高油水分離速度。再利用氣液多相溶氣泵產生的含微小氣泡的溶氣水對微小油滴進行進一歩的浮選分離。一種超聲波聚結氣浮除油裝置，包括池體，池體的一端設置進水ロ，與進水口相對的另一端設置出水ロ，其特徵在幹沿水流方向在池體內依次設置超聲波脈衝系統、聚結填料區和氣浮系統。本實用新型中，進水口處設有均布板。本實用新型中，氣浮系統包括氣浮分離區，氣浮分離區底部設置多個均勻分布的出水ロ。本實用新型中，超聲波脈衝系統包括超聲波換能器和超聲波脈衝發生器，連接在超聲波換能器上的翅片管設置在均布板之後；超聲波脈衝發生器發出的脈衝信號經換能器轉換後產生超聲波脈衝震蕩，通過連接管傳給翅片管，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場。本實用新型中，超聲波脈衝系統下部設置錐形集泥鬥和排泥ロ。本實用新型中，聚結填料區由多個親油性聚丙烯複合材料穿孔管以管組方式垂直排列安裝，管組底部設置錐形集泥鬥。本實用新型中，聚結填料區上部和下部採用密封式間隔板。本實用新型中，超聲波脈衝系統發出的超聲波頻率為2(T30 kHz ;超聲波脈衝系統發出的超聲波功率密度為4(T80W/m3 ;超聲波脈衝系統進行的超聲破乳處理時間為2(T40min0本實用新型中，聚結填料區的聚丙烯複合材料穿孔豎管直徑為3(T80 mm，管上穿孔直徑為10 15 mm。本實用新型中，氣浮系統採用氣液多相溶氣泵作為回流泵。本實用新型中，氣浮系統採用氣液多相溶氣泵作為回流泵，氣體在泵進ロ管道直接吸入，利用氣液多相溶氣泵特殊的葉輪結構，在泵內建立壓カ的過程中產生氣液二相充分的混合併達到飽和，高速旋轉的多級葉輪將吸入的空氣多次切割成小氣泡，並將切割後的小氣泡在泵內的高壓環境中瞬間溶解於回流汙水中，水中的ー些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣，從而完成油水分離。在聚結填料區和氣浮區設置間隔板，間隔板上端高於液位，間隔板下端與池體底部具有一定間隙，使水可以流過。間隔板右側(右側即沿水流方向的下遊)設置折流板，折流板與池體底部無間隙，折流板上端低於間隔板。溶氣水進ロ最好設置在間隔板和折流板之間。本實用新型具有的有益效果是該除油裝置集超聲波除油技術、填料除油技術與氣浮選除油技術組合在一起，代替了傳統的自然沉降除油罐、聚結除油器、氣浮選除油器，實現了設備的組裝化、一體化，結構簡單，操作方便，提高了除油效率，簡化工藝流程，減少佔地面積。與現有技術相比，本實用新型將聚結和氣浮原理結合，並將超聲波技術引入分離器中。利用超聲波破乳聚結作用，並結合聚結填料的聚結功能，増大油滴的聚結能力，提高油水分離速度。再利用氣液多相溶氣泵產生的含微小氣泡的溶氣水對微小油滴進行進一歩的浮選分離。
圖I是ー種超聲波聚結氣浮除油裝置結構示意圖；圖2是ー種超聲波聚結氣浮除油裝置的俯視結構示意圖；圖3是聚結填料區結構示意圖。其中1_池體，2-超聲區，3-聚結區，4-氣浮區，5-進水口，6-排水ロ，7-集泥鬥，
8-排泥ロ，9-溶氣水進ロ，10-翅片管，11-連接管，12-超聲波換能器，13-超聲波脈衝發生器，14-均布板，15-聚結填料組，16-收渣槽，17-排油ロ，18-擋板，19-出水ロ，20-排渣ロ，21-間隔板，22-聚結區排泥ロ，23-折流擋板，24-聚結區集泥鬥。
具體實施方式
本實用新型超聲波聚結氣浮裝置包括池體，池體的一端設置進水ロ，與進水口相對的另一端設置出水ロ，沿水流方向在池體內依次設置超聲波脈衝系統、聚結填料區和氣浮系統。本實用新型中，進水口處設有均布板，液體分布均勻，出水採用在氣浮分離區底部設置多個均勻分布的出水ロ排水。本實用新型中，連接在超聲波換能器上的翅片管設置在進水均布板之後，超聲波脈衝發生器發出的脈衝信號經換能器轉換後產生超聲波脈衝震蕩，通過連接管傳給翅片管，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場。超聲波脈衝系統下部設置錐形集泥鬥和排泥□。本實用新型中，聚結區由多個親油性聚丙烯複合材料穿孔管以管組方式垂直排列安裝，管組底部設置錐形集泥鬥。聚結填料區具有三維立體垂直固定孔道，水流方向與油滴浮升方向及汙泥沉降方向均垂直。管材表面的親油性及圓形管道的界面效應都大大加快了油滴上浮速度，同時汙泥及固體顆粒向聚結填料的底部移動，最終落入錐形集泥鬥並由排泥ロ排出。聚結填料組上部和下部採用密封式間隔板。聚結填料區後還有一定的分離空間。本實用新型中，超聲波頻率為2(T30 kHz ;超聲波功率密度為4(T80W/m3 ;超聲破乳處理時間為20 40 min。本實用新型中，聚結區聚丙烯穿孔豎管直徑為3(T80 mm，最佳50 mm，管上穿孔直徑為10 15 mm,最佳為12 mm。超聲波除油機理是當超聲波通過含油汙水時，造成微小油滴與水一起振動。但由於大小不同的粒子具有不同的相對振動速度、油滴將會相互碰撞、粘合，使油滴的體積增大。隨後，由於粒子已變大，不能隨聲波振動，只能作無規則運動。最後水中小油滴凝聚並上浮。聚結除油機理是分散在連續相水中的油滴通過聚結填料吋，經聚結填料表面吸附、潤溼、碰撞和聚結等作用形成油膜，從水中分離出來。氣浮區通過氣液多相溶氣泵向水中釋放溶氣水，使水中的ー些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面形成浮洛，從而完成油水分離。如圖I所示，超聲波聚結氣浮除油裝置的池體I內包括超聲區2、聚結區3、氣浮區4;池體上設有進水口 5、排水ロ 6、排油ロ 17、排渣ロ 20。含油汙水由進水口 5進入池內，汙水粘度為2 mPa S，初始含油量為1864 mg/L。含油汙水經均布板14進入超聲區，在超聲區內，超聲波脈衝發生器13發出脈衝信號，經超聲波換能器12轉換後產生超聲波脈衝震蕩波，通過連接管11傳至翅片管10中，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場。使用超聲波頻率為25 kHz，功率800 W，超聲破乳處理時間為30 min。在超聲波作用下，油滴相互碰撞、粘合、聚結成大油滴，加速了油水分離。固體顆粒落入超聲區底部設置的錐形集泥鬥7中，由排泥ロ 8排出。汙水流進聚結區3，聚結區上部和下部設置封閉式間隔板21，以防止水流短路。聚結填料組15由多個親油性聚丙烯複合材料穿孔管以管組方式垂直排列安裝在油水分離器中，具有三維立體垂直固定孔道，水流方向與油滴浮升方向及汙泥沉降方向 均垂直。管材表面的親油性及圓形管道的界面效應都大大加快了油滴上浮速度，油滴向上部移動，由排油ロ 17排出，同時汙泥及固體顆粒向聚結填料的底部移動，最終落入聚結區錐形集泥鬥24並由聚結區排泥ロ 22排出。此後汙水經擋板18和折流擋板23流入氣浮區
4。氣浮系統採用氣液多相溶氣泵作為回流泵，氣體在泵進ロ管道直接吸入，利用氣液多相溶氣泵特殊的葉輪結構，在泵內建立壓カ的過程中產生氣液二相充分的混合併達到飽和，高速旋轉的多級葉輪將吸入的空氣多次切割成小氣泡，並將切割後的小氣泡在泵內的高壓環境中瞬間溶解於回流汙水中，由溶氣水進ロ 9進入到氣浮區內。水中的一些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣，從而完成固、液分離。浮渣流入收渣槽16由排渣管20排出。出水管6設置在氣浮區4的底部，出水管6的位於氣浮區4下部的部分包括多個均勻分布的出水ロ 19。
權利要求1.一種超聲波聚結氣浮除油裝置，包括池體，池體的一端設置進水ロ，與進水口相対的另一端設置出水口，其特徵在幹沿水流方向在池體內依次設置超聲波脈衝系統、聚結填料區和氣浮系統。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於進水口處設有均布板。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於氣浮系統包括氣浮分離區，氣浮分離區底部設置多個均勻分布的出水ロ。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於超聲波脈衝系統包括超聲波換能器和超聲波脈衝發生器，連接在超聲波換能器上的翅片管設置在均布板之後；超聲波脈衝發生器發出的脈衝信號經換能器轉換後產生超聲波脈衝震蕩，通過連接管傳給翅片管，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場。
5.根據權利要求I或4所述的裝置，其特徵在於超聲波脈衝系統下部設置錐形集泥鬥和排泥ロ。
6.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於聚結填料區由多個親油性聚丙烯複合材料穿孔管以管組方式垂直排列安裝，管組底部設置錐形集泥鬥。
7.根據權利要求I或6所述的裝置，其特徵在於聚結填料區上部和下部採用密封式間隔板。
8.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於超聲波脈衝系統發出的超聲波頻率為2(T30 kHz ;超聲波脈衝系統發出的超聲波功率密度為4(T80W/m3 ;超聲波脈衝系統進行的超聲破乳處理時間為2(T40 min。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於聚結填料區的聚丙烯複合材料穿孔豎管直徑為30 80 mm，管上穿孔直徑為10 15 mm。
10.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於氣浮系統採用氣液多相溶氣泵作為回流慄。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波聚結氣浮除油裝置，主要由超聲波脈衝破乳區、聚結填料區、氣浮區三部分組成，其特徵在於將聚結和氣浮原理結合，並將超聲波技術引入分離器中。連接在超聲波換能器上的翅片管設置在進水均布板後，超聲波脈衝發生器發出的脈衝信號經換能器轉換後產生超聲波脈衝震蕩，通過連接管傳給翅片管，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場。利用超聲波破乳聚結作用，並結合聚結填料的聚結功能，增大油滴的聚結能力，提高油水分離效率。此後再利用氣液多相溶氣泵產生的含微小氣泡的溶氣水對粒徑更細小的油滴進行進一步的浮選分離。本裝置結構合理，處理含油汙水效果顯著。
文檔編號C02F1/24GK202400923SQ20112044218
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者劉春陽, 吳巍, 回軍, 楊麗, 袁寶貴 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院