油/水/生物催化剂的三相分离方法技术

本发明专利技术涉水／有机物／固体乳液的分离设备和方法，其中的固体包括尺寸约５０微米长或更小的颗粒。所述的方法包括的步骤为：（１）引导水／有机物／固体乳液从其来源通过第一旋液分离器；（２）将来自第一旋液分离器的乳液溢流转换；（３）将溢流的乳液通过随后的一系列安排的旋液分离器中的一个或一个以上；以及（４）收集液相和有机相。固体可以是生物催化剂，例如，完整的细菌，真菌或酵母细胞。有机相是液体物质，含有碳，并且基本不与水相混溶，例如，石油。本发明专利技术的设备包括系列旋液分离器，由两个或两个以上的旋液分离器连接组成，其中第一个旋液分离器的进料管通过管道与乳液源连接；以及使乳液转换的装置，安排在旋液分离器系列中。旋液分离器系列可以包括一个或一个以上的脱油旋液分离器，一个或一个以上脱水旋液分离器或它们的组合。对乳液的转换装置可以是任何足以搅拌乳液的装置。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
油/水/生物催化剂的三相分离方法本专利技术的相关技术燃烧含硫矿物燃料造成很多问题，包括腐蚀管道，泵和提炼设备，以及污染催化剂。此外，含硫的燃烧产物，例如，二氧化硫，对造成酸雨作用很大。因此，从燃油中去除硫是对油进行提炼的重要步骤，而且随着低硫储备的降低和环保规则的提高变得更为重要。原油中的硫主要以两种方式存在：无机硫，主要是硫酸盐和亚硫酸盐，以及有机硫，其中硫原子存在于有机化合物中。这些化合物包括硫醚，以及含硫的杂环芳香化合物。标准的原油脱硫方法是氢化脱硫法(HDS)，其中，碳-硫键在有异源催化剂如二硫亚钼存在下以高温和高压条件与氢进行反应而还原裂解[Gary et a1.,Petroleum Refining:Technology and Economics,Marcel Dekker,Inc.,New York,114-120(1975)；Speight,The Desulfurization ofHeavy Oilsand Residue,Marcel Dekker,Inc.,New York,119-127(1981)]。在这些HDS方法中有一些固有的问题。例如，因为该方法需要生产氢，所以需要高温和高压，使得该方法需要大量的能量。此外，该方法的主要含硫产物二硫化氢，它是毒性很高的气体，能够毒化催化剂，因此，必须从反应器中不断地去除。但是，在一般的HDS条件下，有些石油中的含硫化合物不发生反应，而且，如果发生反应，其反应也很慢。因此，甚至经过HDS处理的燃料也经常需要在燃烧后去除含硫的燃烧产物。-->HDS方法所带有的问题促使着生物脱硫(BDS)的发展。生物脱硫法是一种被广泛描述为利用适宜的细菌的代谢过程来去除有机分子中的硫的方法[Monticello et a1.，Ann.Rev.Microbil.39:371-389(1985)]。因此，生物脱硫方法是在比较温和的条件下进行的，使用的催化剂是自身可以更新的。生物脱硫方法已经发展到可以对那些HDS难以处理的化合物进行脱硫。生物脱硫方法使用异源体系，包括，油，水和生物催化剂。生物催化剂一般是完整的细菌细胞。该方法的产物一般包括纯的油相，含有生物催化剂水相，以及一种含有油/水/生物催化剂三相的乳液，是由生物脱硫反应器中的强烈的剪切力造成的。生物脱硫方法的实际应用需要非常有效和廉价的回收在乳液中的油为基本纯净的产物，这一点正是迄今为止的类似方法所没有完全达到的一种技术性挑战。所以，就需要一种从BDS过程中的油/水/生物催化剂三相乳液中分离出基本纯净的油的方法和设备。本专利技术概述本专利技术的基础是意外地发现在旋液分离器中分离包括乳液和细微固体的混合物时，例如，分离生物脱硫方法中的产物时，固体可以同非连续相的乳液分离。这个发现可以通过决定或调整乳液的连续或非连续相来调整固体将要迁移去往的相。本专利技术涉及一种分离与水混溶/与水不混溶/固体三相乳液的方法和设备，其中的固体包括细微颗粒，例如至少在一个方向上小于约50微米的颗粒，并处于与水混溶或与水混溶的相中。与固体分离的相可以通过调整乳液的不连续相来调整。-->在一个实施方案中，所述的方法包括下述步骤：(1)将水混溶/与水不混溶/固体三相乳液通过第一旋液分离器；(2)将来自第一旋液分离器的乳液转换(即将连续相和不连续相互换)；(3)将溢流的乳液通过按照系列安排的旋液分离器中的一个或一个以上；已经(4)收集与水混溶相或水相，以及与水不混溶相或有机相。固体可以与乳液的不连续相一起收集。固体可以是细微的有机或无机颗粒，例如，在至少一个方向上尺寸小于约50微米的颗粒，优选小于约30微米，更优选小于约10微米。在特别的优选实施方案中，所述的固体是生物催化剂或生物质，例如，完整的细菌、真菌、或酵母细胞。与水不混溶的油相或有机相可以是任何非极性液体，例如，液体矿物燃料、如石油或石油馏出液，合成油、如硅油，烃或混合烃，或脂肪，或脂肪混合物，例如，植物油或动物油。在步骤(2)中的乳液的各相可以通过用足够的剪切力来搅动乳液使其转换。可以通过例如将乳液通过混合器，如静电在线混合器来完成，或通过将乳液通过足够大的降落来完成。本专利技术的设备包括一个旋液分离器系列，包括两个或两个以上的旋液分离器连接在一起，其中的第一旋液分离器的进料管道通过管线与乳液源连接；以及插入在旋液分离器系列中的乳液各相转换装置。该旋液分离器系列可以包括一个或一个以上的“脱油”旋液分离器和/或一个或一个以上的“脱水”旋液分离器。可以通过任何对乳液产生足够搅拌的装置如静态在线混合器将乳液从水连续相转换为油连续相。在本专利技术的其它的实施方案中还进一步包括额外的因素。例如，系统中可以包括一个或一个以上的插入在旋液分离器系列中的泵，度系统-->中某一个具体点的乳液加压。另一个实施方案中，进一步包括脱水装置或单位，例如，静电沉淀单位，安排在系列中最后一个脱水旋液分离器的后面的位置。该设备还可以包括从旋液分离器底流通往生物脱硫反应器的管线，以及通过管线连接到最后一个脱水旋液分离器的底流的离心机，将生物催化剂与水分离。本专利技术提供了众多的优点。可以高产率地将高纯度的油从水连续油/水/生物催化剂的乳液中分离出来，例如，从生物脱硫的产物中分离出来。本专利技术还将从乳液分离的水和生物催化剂在循环到生物脱硫反应器中，使本系统更为有效。最后，本专利技术的设备是相对简单的设备，只有少量的移动部分，因而，本专利技术的设备造价低并且易于维护。附图的简要说明附图是根据本专利技术的用于分离油/水/生物催化剂三相的成分的设备的图示说明。本专利技术的详细描述本专利技术涉及分离水/有机相/固体乳液的方法和设备，其中的固体包括细微颗粒。在一个实施方案中，本专利技术提供了从水连续的油/水/生物催化剂乳液中将基本纯净的油分离出来的方法。该方法从可以生物脱硫反应器产生的乳液中回收占水和细胞体积少至约0.1％的油被回收。本文中使用的术语“溢流”指的是从旋液分离器的顶部的出料口或宽端溢出的相。以旋液分离器方式进行的分离的原则要求这个相是密度比较低的相。本文中使用的术语“底流”指的是从旋液分离器底端的出料口或窄端流出的相，该相是旋液分离器分离的密度比较高的相。-->本文中使用的术语“系列”指的是各种部件的集合，例如，旋液分离器、泵和阀门由适宜将乳液从一个部件按顺序输送到另一个部件的管线按顺序连接。在旋液分离器序列中，第一个旋液分离器的底流端由管线与序列中下一个旋液分离器的进料端相连接。在两个旋液分离器的连接管线中还可以插入其它的部件。在这样的实施方案中，第一个脱油旋液分离器的底流是通往第二个脱油旋液分离器的。第二个脱油旋液分离器的溢流可以通往一个或一个以上的脱水旋液分离器，例如后面所述。从第二个脱油旋液分离器来的溢流可以被回收。此外，可以平行地连接一个或一个以上的旋液分离器或其它的部件。理想的是，例如，将一个或一个以上的旋液分离器与一个或一个以上的上述旋液分离器平行安置来提高设备的体积。本文中使用的术语“生物催化剂”指的是任何生物来源的固体或非溶解性催化物质。也就是说，生物催化剂以固体形式存在于乳液中。生物催化剂可以是同源的或异源的，可以是细胞性生物催化剂，例如，完整的细胞，如细菌细胞、真菌细胞、或酵母细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将包括水混溶相、水不混溶相、微固体颗粒的乳液分离为水混溶相和水不混溶相的方法，该方法包括：（ａ）将该乳液通过第一旋液分离器，在其中乳液被分离为溢流乳液和底流乳液；（ｂ）对溢流乳液进行相的转化；（ｃ）将溢流乳液通过一个或一个以 上的安排在旋液分离器系列中的随后的旋液分离器；以及（ｄ）收集水混溶相和水不混溶相，其中的固体颗粒收集在步骤（ｃ）的溢流乳液的不连续相中。

【技术特征摘要】
US 1996-4-30 08/640,1291．一种将包括水混溶相、水不混溶相、微固体颗粒的乳液分离为水混溶相和水不混溶相的方法，该方法包括：(a)将该乳液通过第一旋液分离器，在其中乳液被分离为溢流乳液和底流乳液；(b)对溢流乳液进行相的转化；(c)将溢流乳液通过一个或一个以上的安排在旋液分离器系列中的随后的旋液分离器；以及(d)收集水混溶相和水不混溶相，其中的固体颗粒收集在步骤(c)的溢流乳液的不连续相中。2．根据权利要求1所述的方法，其中所述的固体颗粒在至少一个尺度上小于约50微米。3．根据权利要求2所述的方法，其中所述的固体颗粒是生物催化剂颗粒。4．根据权利要求3所述的方法，其中所述的乳液是水连续的。5．根据权利要求4所述的方法，其中所述的步骤(a)的溢流乳液被通过在线混合器将所述的溢流乳液转化。6．根据权利要求5所述的方法，其中所述的在线混合器是静态混合器。7．根据权利要求4所述的方法，其中所述的步骤(a)的溢流乳液被第一旋液分离器的压力降低转化。8．根据权利要求5所述的方法，进一步包括在将所述的溢流乳液送到步骤(c)的旋液分离器之前，对步骤(b)的溢流乳液进行加压的步骤。9．根据权利要求8所述的方法，其中步骤(c)包括将溢流乳液通过两个或更多个脱水旋液分离器。10．一种将包括水连续/油/细胞生物催化剂乳液分离为水性的含有细胞生物催化剂和基本纯净的油相的方法，该方法包括：(a)将该水/油/细胞生物催化剂乳液从乳液源通过脱油旋液分离器；(b)将来自脱油旋液分离器的富含油的溢流乳液从水连续转化为油连续；(c)将富含油的乳液通过一个或一个以上的安排在旋液分离器系列中的脱水旋液分离器；以及(d)收基本纯净的油。11．根据权利要求10所述的方法，其中所述的细胞生物催化剂包括细菌细胞。12．根据权利要求11所述的方法，其中所述的细菌细胞是红球菌细胞(Rhodococcus)。13．根据权利要求10所述的方法，其中所述的乳液源是生物脱硫反应器。14．根据权利要求10所述的方法，进一步包括在将油/水/细胞生物催化剂乳液通过脱油旋液分离器之前对该油/水/细胞生物催化剂的乳液进行加压的步骤。15．根据权利要求14所述的方法，其中所述的油/水/细胞生物催化剂乳液的压力被加到至少约120psi。16．根据权利要求10所述的方法，进一步包括在将乳液提供给脱水旋液分离器之前对步骤(c)的油连续乳液与约1-10％体积的微小水滴混合的步骤。17．根据权利要求16所述的方法，其中步骤(c)的油连续乳液与微小水滴在将该乳液提供给最后脱水旋液分离器之前进行混合。18．根据权利要求10所述的方法，进一步包括将步骤(c)的基本纯净的油溢流通过去水装置，从而在收集油之前，将该基本纯净的油进一步纯化。19．根据权利要求18所述的方法，其中所述的去水装置是静电沉淀装置，澄清罐，交叉流过滤器，离心机或...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立群，托德A麦耶，布莱恩R福尔索姆，
申请(专利权)人：能量生物系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]