一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块和设备

技术领域

本发明涉及多相分离技术领域，具体涉及一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块和设备。

背景技术

石油化工生产过程中，通常会产生含有悬浮物、油类、水和固体颗粒杂质的多相体系的污水。在污水的处理过程中，首先需要对污水进行预处理，在预处理过程中需尽量脱除污水中的悬浮物、油类和固体颗粒杂质，以保证后续污水深度处理系统的稳定运行。快速高效的预处理技术不仅能降低污水处理成本，减少设备的占地面积，还能对有利用价值的物料进行回收，避免资源浪费。

目前基于“浅池沉降”原理的强化重力场下多相快速分离的技术主要有波纹式填料、平行板结构和斜板结构。其中，波纹式填料由于其凹凸结构以及在波峰和波谷处的开孔，使得流体在运行过程中具有更大的接触面积和碰撞概率，但同时也存在层间的返混现象，因此，亦有工程人员将波纹式填料应用于两相混合。

而平行板结构和斜板结构均为最简单且最直接的“浅池沉降”原理的体现，其能够缩短液滴的沉降时间，且因其加工制作简单、成本低而被大量应用在重力沉降器的优化上。但平行板结构中缺少上升和下降的通道，无法使聚并长大后的液滴快速上浮或下沉，并且平行板上会发生杂质的沉积。而斜板结构虽在一定程度上改善了平行板结构的不足，但其结构特性也导致了流体截面利用率的降低，使其在强化重力沉降过程中的效果受限。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块和设备。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面，在于提供了一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块，所述聚结导流模块由第一聚结板和第二聚结板分别向内倾斜一定角度组成的“八”字型聚结单元沿水平方向和竖直方向平移叠加而成，所述聚结导流模块中相邻的第一聚结板和第二聚结板在竖直方向上留有间隙；

所述第一聚结板和第二聚结板上均开设有若干个通孔，竖直方向上相邻的第一聚结板或第二聚结板通过若干个平行的支撑柱穿过对应的通孔固定连接；

所述聚结单元内的第一聚结板和第二聚结板通过连接板穿过相邻的两个支撑柱固定连接；

所述聚结单元内的间隙在竖直方向上形成上升通道，所述相邻聚结单元间的间隙在竖直方向上形成下沉通道。

进一步地，所述聚结导流模块还包括若干个内部中空的定距块，所述定距块的上下端面平行且倾斜一定角度；所述定距块通过套设在支撑柱上安装在上下两个第一聚结板或第二聚结板之间，且其上下端面与上下两侧的第一聚结板或第二聚结板贴合；其中，所述定距块上下端面的倾斜角度γ为30～60°，优选为45°。

进一步地，所述定距块还包括中部截断的上下两段式结构，所述定距块的上下两段分别通过套设在支撑柱上，安装在所述连接板的上下两侧。

进一步地，所述第一聚结板向内倾斜的角度α为30～60°，优选为45°；所述第二聚结板向内倾斜的角度β为30～60°，优选为45°。

进一步地，所述聚结单元中的第一聚结板的上端与第二聚结板的上端的竖直距离H

进一步地，所述聚结单元内的第一聚结板在上侧时，竖直方向上相邻的聚结单元中，上侧聚结单元的第二聚结板上端到下侧聚结单元的第一聚结板上端的竖直距离H

进一步地，所述聚结单元内的第二聚结板在上侧时，竖直方向上相邻的聚结单元中，上侧聚结单元的第一聚结板上端到下侧聚结单元的第二聚结板上端的竖直距离H

进一步地，所述第一聚结板和第二聚结板采用经过表面改性后一面具有亲水性、另一面具有疏水性的金属板或非金属板；或采用由具有亲水性的平板和疏水性的平板叠加而成的双层板，所述平板采用不锈钢板或聚四氟乙烯板。

进一步地，所述第一聚结板和第二聚结板中具有亲水性的一面朝上，具有疏水性的一面朝下。

本发明的第二个方面，在于提供了一种采用上述聚结导流模块的用于强化多相快速分离的设备，所述设备包括卧式罐体、聚结导流模块，以及位于所述罐体左端的多相介质入口，位于罐体右端上下两侧的轻相介质出口和重相介质出口；所述聚结导流模块安装在所述罐体的内部且靠近多相介质入口的一侧。

本发明的第三个方面，在于提供了一种采用上述的用于强化多相快速分离的聚结导流模块的设备的分离方法，包括以下步骤：

多相介质经多相介质入口进入罐体内部，流经聚结导流模块时，多相介质中的轻相介质快速上浮至第一聚结板或第二聚结板的下表面，多相介质中的重相介质快速下沉至第一聚结板或第二聚结板的上表面；

所述重相介质和轻相介质在流动过程中分别在第一聚结板和第二聚结板的上下表面聚并长大，聚并长大后的轻相介质经上升通道快速上浮至罐体内的最上层，再经油相出口排出；聚并长大后的重相介质经下沉通道快速下沉至所述罐体的底部，再经水相出口排出。

本发明的第四个方面，在于提供了一种采用上述的用于强化多相快速分离的聚结导流模块的设备的应用，用于强化多相快速分离。

本发明具有的有益效果如下：

本发明的用于强化多相快速分离的聚结导流模块和设备利用浅池原理减小了液滴上浮或下沉所需的时间，同时利用第一聚结板和第二聚结板的材料表面的亲水性和疏水性，提高了液滴聚结效率，液滴在流经聚结导流模块时，能够快速接触到聚结板，并在聚结板上聚结长大。并且在不降低流通截面使用率的情况下，最大限度地发挥板结构的优势，通过倾斜聚结板形成完全隔开、互不干涉的上升通道和下沉通道，聚结长大后的轻相液滴、重相液滴分别通过上升通道、下沉通道快速到达罐体的的上层和下层。本发明可以实现多相互不干涉的快速分离，具有流动阻力小、聚结效果好和不易返混的优点。

附图说明

图1是本发明的聚结导流模块的结构示意图(图中A处为定距块的局部剖视图)。

图2是本发明的第一聚结板和第二聚结板连接关系的俯视图。

图3是图1中B处的局部放大图。

图4是轻相介质和重相介质流经聚结导流模块的运动方向示意图(黑色圆圈表示轻相介质，白色圆圈表示重相介质)。

图5是本发明的定距块的结构示意图。

图6是本发明的聚结导流模块的结构参数示意图(聚结单元内第一聚结板在上侧)。

图7是本发明的聚结导流模块的结构参数示意图(聚结单元内第二聚结板在上侧)。

图8是本发明的用于强化多相快速分离的设备的结构示意图。

图9是聚结导流模块在罐体内部的截面示意图。

图中：100-聚结导流模块；101-第一聚结板；102-第二聚结模块；103-定距块；104-支撑柱；105-连接板；106-通孔；200-罐体；201-多相介质入口；202-重相介质出口；203-轻相介质入口；301-上升通道；302-下沉通道；401-重相介质流动路径；402-轻相介质流动路径。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，应理解，以下实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1、一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块和设备

如图1所示，一种用于强化多相快速分离的聚结导流模块100由第一聚结板101和第二聚结板102分别向内倾斜一定角度组成的“八”字型聚结单元沿水平方向和竖直方向平移叠加而成，所述聚结导流模块100中的相邻的第一聚结板101和第二聚结板102在竖直方向上留有间隙；

结合图2所示所述第一聚结板101和第二聚结板102上均开设有若干个通孔106，竖直方向上相邻的第一聚结板101或第二聚结板102通过若干个平行的支撑柱104穿过对应的通孔106固定连接；

结合图2和图3所示，聚结单元内的第一聚结板101和第二聚结板102通过连接板105穿过相邻的两个支撑柱104固定连接；

结合图4所示，所述聚结单元内的间隙在竖直方向上形成上升通道301，所述相邻聚结单元间的间隙在竖直方向上形成下沉通道302。

进一步地，结合图5所示，所述聚结导流模块100还包括若干个内部中空的定距块103，所述定距块103的上下端面平行且倾斜一定角度。回到图1中，所述定距块103通过套设在支撑柱104上，安装在上下两个第一聚结板101或第二聚结板102之间，且其上下端面与上下两侧的第一聚结板101或第二聚结板102贴合，用以确定所述聚结导流模块100中第一聚结板101和第二聚结板102在竖直方向上的间距。

其中，所述定距块103上下端面的倾斜角度γ为30～60°，优选为45°。

进一步地，如图1和图3所示，所述定距块103还包括中部截断的上下两段式结构，所述定距块103的上下两段分别通过套设在支撑柱104上，安装在所述连接板105的上下两侧。

进一步地，如图6和图7所示，所述第一聚结板101向内倾斜的角度α为30～60°，优选为45°；所述第二聚结板102向内倾斜的角度β为30～60°，优选为45°。

进一步地，所述聚结单元中的第一聚结板101的上端与第二聚结板102的上端的竖直距离H

所述聚结单元内的第一聚结板101在上侧时(如图6所示)，竖直方向上相邻的聚结单元中，上侧聚结单元的第二聚结板102上端到下侧聚结单元的第一聚结板101上端的竖直距离H

所述聚结单元内的第二聚结板102在上侧时(如图7所示)，竖直方向上相邻的聚结单元中，上侧聚结单元的第一聚结板101上端到下侧聚结单元的第二聚结板102上端的竖直距离H

进一步地，所述第一聚结板101和第二聚结板102的长度D

进一步地，所述第一聚结板101和第二聚结板102采用经过表面改性后一面具有亲水性、另一面具有疏水性的金属板或非金属板，或采用具有亲水性的平板和疏水性的平板叠加而成的双层板，所述平板采用不锈钢板或聚四氟乙烯板。

进一步地，所述第一聚结板101和第二聚结板102中具有亲水性的一面朝上，具有疏水性的一面朝下。

如图8和图9所示，采用上述聚结导流模块100的用于强化多相快速分离的设备，包括卧式罐体200、聚结导流模块100，以及位于所述罐体200左端的多相介质入口201，位于罐体200右端上下两侧的轻相介质出口203和重相介质出口202；所述聚结导流模块100安装在所述罐体200的内部且靠近多相介质入口201的一侧。

进一步地，所述多相介质是指重力场中具有密度差的混合介质，包括重相介质和轻相介质，所述图8中的401为重相介质流动路径，402为轻相介质流动路径。

结合图4和图8所示，以强化油水混合的多相介质快速分离为例，阐述本发明的工作原理：

多相介质经多相介质入口201进入罐体200内部，流经聚结导流模块100时，多相介质中较轻的油滴快速上浮至第一聚结板101或第二聚结板102的疏水性的下表面，较重的水滴快速下沉至第一聚结板101或第二聚结板102的亲水性的上表面，所述油滴和水滴在流动过程中分别在第一聚结板101和第二聚结板102的上下表面聚并长大，聚并长大后的油滴经上升通道301快速上浮至罐体200内的最上层，再经油相出口203排出；聚并长大后的水滴经下沉通道302快速下沉至所述罐体300的底部，再经水相出口202排出。

实施例2

某炼厂焦化装置产生的含硫污水中夹带有石油类、悬浮物等非溶解性物质，且存在严重乳化的情况，在进行深度处理前，需进行预处理分离。采用实施例1所述的采用强化多相快速分离的聚结导流模块和设备进行预处理分离，处理量为20吨/小时，停留时间为4分钟，其中聚结导流模块100的结构参数如下表1所示：

表1、聚结导流模块的结构参数

经处理后，污水中石油类含量由20000mg/L降低至2000mg/L，悬浮物含量由200mg/L降低至120mg/L，且乳化油脱除效率达到80％以上。本发明的装置在预处理快速分离过程中，表现出了极佳的处理性能。在达到同样处理效果的前提下，相比于常规强化快速分离的技术手段的处理时间缩短了40％以上，显著提高了处理效率，并且未增加设备占地、运行能耗和成本，更加适用于应用推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。