第一种液体从第二种液体中分离的方法技术

本发明专利技术涉及一种使第一液体从第二液体中分离的方法，其中一种液体不溶于另一种液体，第一液体呈液滴形式包含在第二液体之中以及两种液体的比重不同，该方法包括下列三个步骤：１．为使液滴产生聚结，液体混合物在第一时期内呈湍流流过内部构件（１１０，１１３）－具体而言流过采用填料体的填料柱或一种静态混合器。２．为使聚结继续进行，液流在第二个时期内保持较低的速度以及３．最后液流在更低的速度下与重力同向或反向流动，其间下降的或上升的大液滴（１２２）汇集并分离出，而小液滴（１２３）则被第二液体继续夹带。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使，特别是从油中分离出水滴或相反从水中分离出油滴。来自矿床中的油，即石油或所谓凝析油通常均含水，这是由于地质过程、海水侵入油田或气田或采油时为保持油田压力而注入高压水等原因造成。凝析油是一种由重烃组成的液体，它在采气过程中作为伴生物质出现，而又要与气体分离。后面的油和石油的概念也包括凝析油。作为炼油原料的油中只容许少量水存在，这是由于输油船或输油管的腐蚀、由于无价值水的运输费用、由于大多数炼油厂的分馏过程只能在无水条件下进行。用油船运输的油所含的水一般不超过1％。一种众所周知的设备(“Performax聚结器”)由卧式圆柱型容器组成，这种设备将混合物进行分相，该混合物由气、油和微滴水等三相组成。平均直径约为10-30μm的水滴是在高压阀(“节流阀”)压力下降时产生的，而且压力下降可达数百巴。水滴直径的数值围绕平均值有较大的波动。气和油/水混合物从该设备的上部或其下部从进口区流到出口区，水和油籍助于比重差相互分离；在出口区形成其含水量只有0.5-1％的油层，而在其下为被油沾污的水层。这种水应进行后续处理(例如用离心沉降器)，使其质量达到环境容许的水平。在三相分离设备的入口区内可设置填料，其目的如下如果设备的应用场所为船或悬浮钻台(“海上装置”)，则应防止由于摆动而引起的三相返混；此外还应促进细水滴的聚结。第一个目的毫无疑问能够达到，而第二个目的却似乎有问题，因为大多数小液滴在流经填料时未与其表面发生接触，从而促进聚结的作用是弱的。这种三相分离设备的体积非常大，这对于海上装置是一个缺点。油的停留时间约需3-10分钟，流动相在设备中的速度量级约为每秒数毫米。水/油过滤器是众所周知的，其聚结基于过滤作用，而不是基于流动作用或重力作用。这种过滤器只适用于含水量小的情况，其范围为1％到10ppm，因为在含水量大的情况下，过滤器被水饱和，从而失效。除了从油中分离水之外，还应可能从水中分离油，例如油船失事之后海水被污染的情况所要求的。本专利技术之目的在于提供一种方法，该方法能在尽可能小的装置中和/或在装置中尽可能短的停留时间条件下进行两种液体的分离，其中一种液体以液滴形式包含在另一种液体之中。此目的可通过权利要求1所定义的方法以及独立权利要求7或8中之一的装置来达到。本专利技术之方法的目的在于将第一种液体从第二种液体中分离出来，其中一种液体在另一种液体中是不溶的，第一种液体以小液滴形式包含在第二种液体之中，并且两种液体具有不同的比重。该方法包括下面三个步骤1．为使液滴聚结，液体混合物在第一时期内呈湍流通过内部构件，具体而言流过填料塔中所采用的填料体或一种静态混合器。2．为使聚结继续进行，物流在第二个时期内保持较低的速度。3．最后物流在更低的速度下与重力同向或反向流动，其间下降的或上升的大液滴汇集并分离出，而小液滴则被第二种液体继续带走。与先前所知的方法相比，本专利技术方法大大缩短油在装置中的停留时间，其原因在于液滴增大是在三个步骤中进行的，而且每一个步骤选择了适宜的流动速度。在第一个步骤中借助内部构件和较高的流速形成湍流，正如实验证明的那样，这使所有的小液滴处于一种使小液滴与大液滴汇合的流动状态，由此促进聚结。在第二个步骤中两相流动恢复平静，而聚结继续进行，最后在第三个步骤中，借助比重差进行相的分离，此时大液滴沉降出来，而小液滴继续悬浮在第二液体之中。在最后一个步骤中进行的小水滴沉降可籍助于填料加以改进。根据本专利技术的方法，油的纯度较高(在所进行的试验中含水为0.05％而不是0.5-1％)。在先前已知的分离设备中，在液体混合物与气相共存的条件下是不能完成该分离的，因而该分离基本上与应用区的可能摆动无关。根据本专利技术进行的另一些实验得到了特别好的结果油中含水为0.1-0.2％，排出的水中含油为20ppm。(因为排放入海水中的水中油含量不容许超过40ppm，根据这个实验结果，水无需进行再净化)。方法从属权利要求2-5和装置权利要求7-11与本专利技术优选实施方案有关。权利要求6的内容是本专利技术的一种应用。众所周知，籍助于静态混合器将第一种液体分散在第二种液体之中，从而产生一种液体混合物，其中一种呈小液滴形式的液体悬浮在另一种液体之中(参见F.Streiff“静态混合器在联机分散中的应用”，MM Maschinenmarkt(机器市场)，1977,p289)。本专利技术的方法是与这种分散方法相反，但可部分采用类似的手段，即内部构件，其结构与静态混合器的结构相同。用静态混合器研究分散过程时发现，形成的小滴的直径不能达到任意小，而只能达到一个稳定状态，这种稳定状态在流经另一些静态混合器时保持不变。这种稳定状态与混合器结构和流速有关。可以设想，在稳定状态下新的小滴的产生与已有小滴的聚结处于平衡。本专利技术的基本思路在于，适当改变操作条件，使这种平衡发生转移，以使聚结过程占优势。其结果可能使含小滴的液体混合物在适宜的操作条件下在静态混合器中产生一种与分散相反的作用，即使小滴的平均直径增大。实验证实了这种设想，从而表明本专利技术的第一个步骤真的是一种促进聚结的措施。本专利技术的第一个步骤的湍流应该这样形成，它应使尽量少的大液滴分解和尽量多的小液滴汇结。湍流的作用应只在于，在内部构件空间的每一个位置上都具足够强的环流作用，以防止由于比重差引起的相分离。亦可采用不显示静态混合的其它内部构件形成湍流，例如采用填料塔用的填料体。EP-B0418338(=p.6332)公布了一种所谓的湍流填料，该填料适用于实施本专利技术的第一步骤。下面根据附图说明本专利技术。图1表示实施本专利技术方法的三相分离设备，图2表示实施静态混合的内部构件，图3表示另一例内部构件的元件，图4a-5表示本专利技术装置的横剖面图，图6表示本专利技术装置的纵剖面，图7表示图6装置的填入件，图8表示本专利技术装置的另一实施例，图9表示图1设备的一种变型，图10表示一种从水中除去油的装置。图1表示一种三相分离设备A，该设备包括本专利技术的装置1，其作用是分离两相液体混合物10，具体而言是从油中分离小水滴。通过阀门B将一种除两种液相之外还含有气相的三相混合物送入设备A，在该设备中将气从两相混合物10中分离出，并经管接头C从设备A导出。在两相混合物10中，第一液体呈小液滴状包含在第二液体之中，在所示例子中，第一液体(水)的比重大于第二液体(油)的比重。混合物10在装置1中按本专利技术之方法尽可能分为两种液体本方法的第一步骤在部件11中进行，该部件含内部构件110，例如图2所示的静态混合器。由于内部构件110中的湍流而产生聚结，在这个过程中大液滴通过捕集小液滴而增大。湍流的平均速度在100-1000mm/s之间。在位于部件11下面的空间12中聚结继续进行(第二步骤)。流速降低(50-100mm/s)可使大液滴112沉降。它们在设备1的集液槽形成基本上由第一液体组成的液相140，并具有界面14，该界面具有分界性质界面14是由一种乳液状过渡区组成，其中液滴122逐渐汇合为连续相140。第一液相140可通过管接头141从设备A导出。比重较低的第二液体从空间12向上移动，其中夹带较重液体的小液滴123。在其上部空间13第二液体流动较慢(10-100mm/s；第三步骤)，这样可使更多的液滴122发生沉降。内部构件132可促进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离由第一液体和第二液体组成的液体混合物（１０）的方法，其中一种液体不溶于另一种液体，第一液体呈液滴形式包含在第二液体之中，以及两种液体的比重不同，该方法包括下列三个步骤：１．为使液滴产生聚结，液体混合物在第一时期内呈湍流流过内部构件（１１０，１１３）－具体而言流过采用填料体的填料柱或一种静态混合器。２．为使聚结继续进行，液流在第二个时期内保持较低的速度以及３．最后液流在更低的速度下与重力同向或反向流动，其间下降的或上升的大液滴（１２２）汇集并分离出，而小液滴（１２３）则被第二液体继续夹带。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C茫德里，H拉克斯图赫，
申请(专利权)人：苏舍化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]