一种水溶性聚合物快速溶解系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于水溶性聚合物在水中的溶解的技术领域，具体是一种水溶性聚合物快速溶解系统及其方法，实现了水溶性聚合物快速、均匀溶解。水溶性聚合物快速溶解系统，包括预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线，聚合物溶解系统采用两级或多级旋转填料床串联。所述方法，聚合物分子量是200万~2000万，聚合物水溶液配置浓度为500~15000mg/L。本发明专利技术可制备溶解均匀的聚合物水溶液，以减小设备体积和数量，降低投资，减少占地面积，缩短溶解时间；实现了溶解过程的连续化操作，制备浓度均一稳定的聚合物水溶液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水溶性聚合物在水中的溶解的
，具体是。
技术介绍
在石油的三次采油过程中，为了提高采收率，常用高分子聚合物水溶液作为驱油剂，所用聚合物一般为部分水解的聚丙烯酰胺，该聚合物商品为粉末状或固体小颗粒状，而在应用时是以水溶液的形式使用。在制备聚合物水溶液时，由于高分子聚合物的溶解特点是溶解过程缓慢，往往需经过预分散一溶胀一溶解等过程，因而，在溶解过程中需要数量众多的、体积庞大的溶解槽和较长的溶解时间，一般视聚合物水溶液用量的不同，溶解槽的体积为50nT80m3，完全溶解聚合物需要2tT3h。因而工业化制备聚合物水溶液时，需要的设备体积庞大、笨重，数量众多，造成溶解配制站占地面积大、投资费用高、安装维修不便等。针对上述问题，客观上要求用较小的设备、较低的投资和运行费用缩短聚合物溶解时间。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种水溶性聚合物快速、均匀溶解的方法及装置，通过该方法及装置可制备溶解均匀的聚合物水溶液，以减小设备体积和数量，降低投资，减少占地面积，缩短溶解时间。该专利技术的另一个目的是实现溶解过程的连续化操作，制备浓度均一稳定的聚合物水溶液。本专利技术采取以下技术方案水溶性聚合物快速溶解系统，包括预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线，所述的预分散系统包括干粉储存器、计量下料器、螺旋输送器、下料斗、文丘里引射器、 水粉混合器和预分散罐，其中干粉储存器安装于螺旋输送器上部，下料斗位于螺旋输送器的斜下方，安装于文丘里引射器的正上方，文丘里引射器的入口接鼓风机，文丘里引射器的出口连接提升管道，提升管道再连接水粉混合器，水粉混合器安装于预分散罐上部，预分散罐上部安装有电机，电机带动罐内的搅拌装置，所述的聚合物溶解系统采用两级或多级旋转填料床串联，预分散罐下部连接出料管， 出料管管路中安装有阀门和输送泵，输送泵与一级旋转填料床的进液口用管线相连，一级旋转填料床的出液口与二级旋转填料床的进液口用管线相连，所连管路上安装有阀门和输送泵，二级旋转填料床与后续的旋转填料床连接至末级旋转填料床，末级旋转填料床的出液口与聚合物水溶液的外输管线相连。所述二级旋转填料床所用填料的比表面积小于一级旋转填料床，孔隙率大于一级旋转填料床，后续级数的旋转填料床与二级旋转填料床的结构 相同。一级旋转填料床的填料层采用单层、同一种填料。二级旋转填料床填料层采用两层填料，内层填料厚度Dl与外层填料 厚度D2之比为O. 8^1. 5，内层填料的比表面积大于外层填料的比表面，内层填料的孔隙率小于外层填料的孔隙率。填料为花环填料、旋转球填料、阶梯环填料或者矩鞍环填料。填料的材质为金属或塑料。各级旋转填料床的填料层直径为300 mm 3000mm,填料层高度为50臟 800臟。—种水溶性聚合物快速溶解方法,基于上述水溶性聚合物快速溶解系统完成,步骤如下首先将聚合物粉体送入干粉储料器中，从储料器下部经过计量下料器计量后进入螺旋输送器，输送出的干粉物料进入下料斗，鼓风机从文丘里引射器侧部鼓入空气，干粉在气流的作用下沿输送管线输送到预分散罐顶部的水粉混合器，经计量的水同时进入混合器，在混合器聚合物粉末与水旋流接触混合并进入预分散罐，在螺带式搅拌器的搅拌作用下，固体粉末状物料在预分散罐内分散为均匀的悬浮液；从预分散罐底部出料口出来的聚合物悬浮液经螺杆泵输送至一级旋转填料床的进液管，调节转子转速为300 rpm 1000 rpm,连续进入进液管的聚合物悬浮液通过下部的液体分布器进入旋转的填料层，聚合物悬浮液在旋转的填料层由内到外被多次切割、分散，最后被甩到旋转填料床内壁，在重力作用下沿内壁流至旋转填料床底部，经出液口流出，进入二级旋转填料床，二级旋转填料床转速范围为100 rpm、00rpm,经两级或多级串联的旋转填料床所输出的聚合物水溶液呈完全均匀溶解状态，可连续输入外输管道。所述一级旋转填料床转速范围300 rpm ^600 rpm ;二级旋转填料床转速范围为 100 rpm 300 rpm。所述聚合物分子量是200万 2000万，为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺或两性聚丙烯酰胺，聚合物水溶液配置浓度为50(Tl5(KK)mg/L。本专利技术具有以下优点1、本专利技术采用两级旋转填料床串联作为聚合物溶解核心装置，代替了现有工业化数量众多、体积庞大的熟化罐，一台直径为1. 2m，高度1. 5m的旋转填料床可以取代4飞个体积为70nT80m3的熟化罐，减少了设备体积和数量，节省了投资，节约了占地面积。2、本装置利用旋转填料床中旋转填料的多次切割、分散与混合，在2s 15s 的停留时间内将聚合物均匀溶解，大大缩短了聚合物的溶解时间，从现有的2h 3h缩短至 15s以内。3、本装置采用两级或多级旋转填料床切割和分散，提高了聚合物溶解速率和生产效率。4、本专利技术将聚合物溶解流程实现了连续化，设备结构紧凑，操作简单，开停车方便，有利于推广和使用。5、本专利技术可配置50(Tl5000mg/L的聚合物水溶液,配置的聚合物溶液浓度范围宽，可适用于不同驱油浓度的需求。6、本专利技术的两级或多级旋转填料床可分别采用不同转速控制，一级可采用较高的转速，后续的二、三级可采用较低的转速，避免了聚合物在溶解过程中发生的聚合物分子断链引起驱油效果的降低。附图说明图1是本专利技术的结构示意图，图2是旋转填料床结构简图，图3是一级旋转填料床填料层俯视图，图4是二级旋转填料床填料层俯视图。图中1-1干粉储存器；1_2计量下料器；1-3螺旋输送器；1_4下料斗；1_5鼓风机；1-6文丘里引射器；1-7水粉混合器；1_8搅拌装置； 1-9预分散罐；1-10输送泵I， 1-11 一级旋转填料床，1-12-输送泵II ；1-13 二级旋转填料床，I进液管；2壳体；3轴承套；4出料口；5支撑架；6电机；7转子；8填料；9液体分布器； Dl内层填料厚度，D2外层填料厚度。具体实施方式结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。如图1所示,水溶性聚合物快速溶解装置,包括一个预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线等。聚合物预分散系统包括干粉储料器1-1、计量下料器1-2、螺旋输送器1-3、下料斗 1-4、鼓风机1-5、文丘里引射器1-6、水粉混合器1-7、搅拌装置1-8、预分散罐1_9以及连接各装置的管线和阀门等。其中干粉储存器1-1安装于螺旋输送器1-3上部，下料斗1-4 位于螺旋输送器的斜下方，安装于文丘里引射器1-6的正上方，鼓风机1-5接文丘里引射器 1-6的入口，文丘里引射器1-6的出口连接提升管道，提升管道再连接水粉混合器1-7，水粉混合器1-7安装于预分散罐1-9上部，预分散罐1-9上部安装有电机，电机带动罐内的搅拌装置，搅拌采用多层三叶桨式搅拌器或螺带式搅拌器等。储料器内的聚合物干粉经过安装在干粉储料器1-1出口的计量下料器1-2进入螺旋输送器1-3,输送出的物料进入下料斗1-4,同时鼓风机1-5从文丘里引射器1-6侧部鼓入空气，将物料用气流输送到预分散罐1-9顶部的水粉混合器1-7，经计量的水同时进入水粉混合器1-7，在水粉混合器1-7中聚合物粉体与水充分混合，在螺带式搅拌器的搅拌作用下，固体粉末状物料在预分散罐1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于包括预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线，所述的预分散系统包括干粉储存器（1?1）、计量下料器（1?2）、螺旋输送器（1?3）、下料斗（1?4）、文丘里引射器（1?6）、水粉混合器（1?7）和预分散罐（1?9），其中干粉储存器（1?1）安装于螺旋输送器（1?3）上部，下料斗（1?4）位于螺旋输送器（1?3）的斜下方，安装于文丘里引射器（1?6）的正上方，文丘里引射器（1?6）的入口接鼓风机（1?5），文丘里引射器（1?6）的出口连接提升管道，提升管道再连接水粉混合器（1?7），水粉混合器（1?7）安装于预分散罐（1?9）上部，预分散罐（1?9）上部安装有电机，电机带动罐内的搅拌装置（1?8），所述的聚合物溶解系统采用两级或多级旋转填料床串联，预分散罐（1?9）下部连接出料管，出料管管路中安装有阀门和输送泵，输送泵与一级旋转填料床（1?11）的进液口用管线相连，一级旋转填料床（1?11）的出液口与二级旋转填料床（1?12）的进液口用管线相连，所连管路上安装有阀门和输送泵，二级旋转填料床（1?12）与后续的旋转填料床连接至末级旋转填料床，末级旋转填料床的出液口与聚合物水溶液的外输管线相连。...

【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于包括预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线，所述的预分散系统包括干粉储存器(1-1)、计量下料器(1-2)、螺旋输送器(1-3)、下料斗(1-4)、文丘里引射器(1-6)、水粉混合器(1-7)和预分散罐(1-9)，其中干粉储存器(1-1) 安装于螺旋输送器(1-3)上部，下料斗(1-4)位于螺旋输送器(1-3)的斜下方，安装于文丘里引射器(1-6)的正上方，文丘里引射器(1-6)的入口接鼓风机(1-5)，文丘里引射器(1-6) 的出口连接提升管道，提升管道再连接水粉混合器(1-7)，水粉混合器(1-7)安装于预分散罐(1-9)上部，预分散罐(1-9)上部安装有电机，电机带动罐内的搅拌装置(1-8)，所述的聚合物溶解系统采用两级或多级旋转填料床串联，预分散罐(1-9)下部连接出料管，出料管管路中安装有阀门和输送泵，输送泵与一级旋转填料床(1-11)的进液口用管线相连，一级旋转填料床(1-11)的出液口与二级旋转填料床(1-12)的进液口用管线相连， 所连管路上安装有阀门和输送泵，二级旋转填料床(1-12)与后续的旋转填料床连接至末级旋转填料床，末级旋转填料床的出液口与聚合物水溶液的外输管线相连。2.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于二级旋转填料床(1-12)所用填料的比表面积小于一级旋转填料床(1-11)，孔隙率大于一级旋转填料床， 后续级数的旋转填料床与二级旋转填料床(1-12)的结构相同。3.根据权利要求2所述的一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于一级旋转填料床(1-11)的填料层采用单层、同一种填料。4.根据权利要求2所述的一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于二级旋转填料床填料层采用两层填料，内层填料厚度Dl与外层填料厚度D2之比为O. 8^1. 5，内层填料的比表面积大于外层填料的比表面，内层填料的孔隙率小于外层填料的孔隙率。5.根据权利要求2所述的一种水溶性聚合物快速溶解系统，其特征在于填料为花环填料、旋转球填料、阶梯环填料或者矩鞍环填料。6.根据权利要求1或2或3或4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，张巧玲，袁志国，祁贵生，栗秀萍，申红艳，焦纬洲，王建伟，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：