油、水、固三相混合物中油相的分离净化装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010790066.0 (22)申请日 2020.08.07 (71)申请人 青岛科技大学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 99号 (72)发明人 陈光辉张攀董纪鹏王伟文 李建隆 (74)专利代理机构 山东重诺律师事务所 37228 代理人 孙玮 (51)Int.Cl. B01D 17/02(2006.01) B01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净 化装置 (57)摘要 本发明公开了一种油、 水、 。

2、固三相混合物中 油相的分离净化装置， 用于将油、 水、 固三相混合 物中油相的分离净化， 其包括罐体， 在所述罐体 内部在竖直方向上由上至下依次设置油相渗透 单元、 超重力分离单元、 油水分布箱和沉降分离 单元， 所述罐体上设置有进液管、 清液管和浊液 管， 所述清液管用于排出分离净化后的油， 所述 浊液管用于排出水和固体颗粒。 本发明可在一个 装置内实现油相与水相和固体颗粒的彻底分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小等 一系列优点。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 112107886 A 2020.12.22 CN 112107886 A 1.一种油、 水、 固三相。

3、混合物中油相的分离净化装置， 用于将油、 水、 固三相混合物中油 相分离净化， 其特征在于， 包括罐体， 在所述罐体内部在竖直方向上由上至下依次设置油相 渗透单元、 超重力分离单元、 油水分布箱和沉降分离单元， 所述罐体上设置有进液管、 清液 管和浊液管， 所述清液管用于排出分离净化后的油， 所述浊液管用于排出水和固体颗粒。 2.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述油相渗透单元包括： 水平管板， 固定于所述罐体的上部； 以及 膜分离组件， 呈管状垂直固定于所述水平管板的下表面， 且所述膜分离组件的出口在 所述水平管板的上表面， 所述膜分离组件。

4、的微孔直径1 m。 3.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述油相渗透单元与所述罐体的顶部之间设有一竖向隔板， 用于将所述罐体的顶部分为两个 独立的空间， 每一个空间对应一个所述清液管。 4.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所述罐体沿竖直方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱； 所述超重力分离单元设于所述稳流柱中部， 与所述罐体之间留有空隙。 5.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述进液管设于所述罐体的中部且与所述超重力分离单元的中上部连接； 所述。

5、清液管设于所 述罐体的顶部； 所述浊液管设于所述罐体的底部， 所述罐体的底部为锥形封头， 锥角在30 - 150 之间。 6.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述超重力分离单元为圆筒或圆锥结构， 由进液口、 顶部出口和底部出口组成， 其中心轴位置 设置贯通所述超重力分离单元的所述稳流柱， 所述顶部出口设于所述超重力分离单元的顶 部， 所述底部出口设于所述超重力分离单元的底部， 所述进液口设于所述超重力分离单元 的中上部且与所述进液管连通； 其中所述超重力分离单元底部出口设有倒锥结构， 其顶面 设有所述顶部出口， 其侧壁上设有所述进液口， 其底。

6、面设有所述底部出口。 7.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述超重力分离单元的中下部外表面套设所述油水分布箱， 所述沉降分离单元环绕包裹所述 油水分布箱的外表面设置。 8.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述沉降分离单元的顶部由一挡板密封， 所述沉降分离单元的侧面和/或底部设有开孔。 9.根据权利要求1所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 所 述沉降分离单元设有若干油水沉降分离层， 每一油水沉降分离层设有两个或两个以上油水 沉降分离组件， 所述油水沉降分离组件采。

7、用小于等于0.5mm的钢板或塑料板冲压制作， 形状 为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间。 10.根据权利要求9所述的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 其特征在于， 在两层所述油水沉降分离层之间还设有支撑板。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112107886 A 2 一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置 0001 技术领域 0002 本发明涉及石油化工分离技术领域， 具体涉及一种分离装置， 具体涉及一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置。 0003 背景技术 0004 石油化工生产过程中， 容易出现油、 水、 固三相混合物的组分， 如环。

8、己酮肟生产过 程中， 在分子筛催化剂存在的条件下， 以环己酮、 双氧水和氨为原料， 以环己烷或甲苯为反 应溶剂进行液液固催化反应， 反应产物的萃取、 提纯、 溶剂回收等过程都涉及油、 水、 固三相 混合物的分离。 对于分离精度要求不高的领域， 如石油污水的处理， 分离只需达到一定的环 保要求即可， 但对于化工连续生产工艺而言， 为保障装置的长周期连续运行， 必须对油相或 水相中固体颗粒的含量进行严格控制， 以满足精馏、 反应等单元操作的要求。 由于水相的粘 度小， 其与固体颗粒的分离难度较油相与固体颗粒分离容易得多， 一般通过重力、 离心等过 程可实现， 但对于油相而言， 由于其粘度大， 流动。

9、性差， 对于固体颗粒的裹挟和夹带严重， 特 别是对于超细颗粒而言， 容易形成类似乳浊液的难分离物系， 分离难度大。 在实际生产过程 中， 采用单一分离技术难以实现， 通常将多种分离技术组合使用， 分离工序长， 设备台数多， 装置投资、 运行费用大； 且由于油-固分离难度大， 分离效果不佳， 易造成设备、 管道堵塞， 影 响装置的长周期运行。 0005 前人开展了一些对于油水固三相混合物分离装置的研究， 如中国发明专利 ZL201910969260.2采用 “水力旋液分离元件+粗粒化聚合元件+波纹板聚合元件+浮油自动 收集排油元件” 相结合的方式进行油水固三相的分离； 中国发明专利ZL20161。

10、0534564.2则 是采用 “三相旋液分离浮油收集排油调节罐+旋液粗粒化聚合油水分离器+溶气气浮装置” 进行三相分离； 实用新型专利CN202625893U则是将旋流器与斜板沉降组合进行液固分离； 实用新型专利CN2647403Y则采用旋流器与T型分离器和集油器组合后进行液固分离。 上述 专利技术中， 常存在顶部溢流口出去的流体中依然带有固体颗粒和水相， 底流口流体中则 含有少许油相， 油、 水、 固三相分离不彻底， 无法满足连续化工业生产的需求。 0006 发明内容 0007 本发明的目的在于提供一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 用于解 决现有技术中将多台不同类型分离设备。

11、组合进行分离， 分离工序长， 设备台数多， 装置投 资、 运行费用高； 且由于油-固分离难度大， 分离效果不佳， 还存在设备、 管道易堵塞， 影响装 置的长周期运行； 油、 水、 固三相分离不彻底， 无法满足连续化工业生产的需求的技术问题。 0008 为实现上述目的， 本发明提供一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 在一台设备内实现油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化， 其包括罐体， 在所述罐体内部 说明书 1/6 页 3 CN 112107886 A 3 在竖直方向上由上至下依次设置油相渗透单元、 超重力分离单元、 油水分布箱和沉降分离 单元， 所述罐体上设置有进液管、 清。

12、液管和浊液管， 所述清液管用于排出被分离净化后的 油， 所述浊液管用于排出水和固体颗粒。 0009 进一步地， 所述油相渗透单元包括水平管板以及膜分离组件； 所述水平管板固定 于所述罐体的上部； 所述膜分离组件呈管状垂直固定于所述水平管板的下表面， 且所述膜 分离组件的出口在所述水平管板的上表面， 所述膜分离组件的微孔直径1 m。 0010 进一步地， 所述油相渗透单元与所述罐体的顶部之间设有一竖向隔板， 用于将所 述罐体的顶部分为两个独立的空间， 每一个空间对应一个所述清液管。 0011 进一步地， 所述罐体沿竖直方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱； 所述超重力分离 单元设于所述稳流柱中部，。

13、 与所述罐体之间留有空隙。 0012 进一步地， 所述进液管设于所述罐体的中部且与所述超重力分离单元的中上部连 接； 所述清液管设于所述罐体的顶部； 所述浊液管设于所述罐体的底部， 所述罐体的底部为 锥形封头， 锥角在30 -150 之间。 0013 进一步地， 所述超重力分离单元为圆筒或圆锥结构， 由进液口、 顶部出口和底部出 口组成， 其中心轴位置设置贯通所述超重力分离单元的所述稳流柱， 所述顶部出口设于所 述超重力分离单元的顶部， 所述底部出口设于所述超重力分离单元的底部， 所述进液口设 于所述超重力分离单元的中上部且与所述进液管连通； 其中所述超重力分离单元底部出口 设有倒锥结构， 其。

14、顶面设有所述顶部出口， 其侧壁上设有所述进液口， 其底面设有所述底部 出口。 0014 进一步地， 所述超重力分离单元的中下部外表面套设所述油水分布箱， 所述沉降 分离单元环绕包裹所述油水分布箱的外表面设置。 0015 进一步地， 所述沉降分离单元的顶部由一挡板密封， 所述沉降分离单元的侧面和/ 或底部设有开孔。 0016 进一步地， 所述沉降分离单元设有若干油水沉降分离层， 每一油水沉降分离层设 有两个或两个以上油水沉降分离组件， 所述油水沉降分离组件采用小于等于0.5mm的钢板 或塑料板冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间。 0017 进一步地， 在两层所。

15、述油水沉降分离层之间还设有支撑板。 0018 本发明的有益效果在于， 提供一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 用于将油、 水、 固三相混合物中油相分离净化， 该技术方案可在一个装置内实现油相与水相 和固体颗粒的彻底分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小等一系列优点。 0019 更具体的， 本申请油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置的优点包括以下三 方面： 1） 将超重力分离单元、 油水沉降分离组件和膜分离三种分离方式耦合在一个装置内， 实现油、 水、 固三相混合物中油相的高效净化、 分离； 2） 设备紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 不仅可用于油、。

16、 水、 固三相分离， 也可用于液固两相分离体系， 实现液相和固体的彻 底分离， 技术适用性广。 说明书 2/6 页 4 CN 112107886 A 4 0020 附图说明 0021 下面结合附图， 通过对本申请的具体实施方式详细描述， 将使本申请的技术方案 及其它有益效果显而易见。 0022 图1为本申请实施例提供的油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置的结构示 意图。 0023 附图中的标识如下： N1-进液管， N2-清液管， N3-浊液管； 1-罐体， 2-重相分离空间， 3-环隙， 4-稳流柱， 5-油水分布箱， 6-超重力分离单元， 7-支 撑板， 8-油水沉降分离组件， 9。

17、-中间隔板， 10-二次分离空间， 11-膜分离组件， 12-水平管板， 13-竖直隔板， 20-沉降分离单元， 30-油相渗透单元； 61-进液口， 62-顶部出口， 63-底部出口。 0024 具体实施方式 0025 下面将结合本申请实施例中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述。 显然， 所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本申请中的实施例， 本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例， 都属于本申请保护的范围。 0026 在本申请的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“长度” 。

18、、“宽度” 、 “厚度” 、“上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” 、“内” 、“外” 、“顺时 针” 、“逆时针” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于 描述本申请和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特 定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本申请的限制。 0027 在本申请的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接。

19、， 也可以是电连接或可以相互通讯； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间 接相连， 可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。 对于本领域的普通技术 人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 0028 如图1所示， 本发明提供一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 用于将 油、 水、 固三相混合物中油相分离净化， 其包括罐体1， 在所述罐体1内部在竖直方向上由上 至下依次设置油相渗透单元30、 超重力分离单元6、 油水分布箱5和沉降分离单元20， 所述罐 体1上设置有进液管N1、 清液管N2和浊液管N3， 所述清液管N2用于排出分离净化后的油， 所 。

20、述浊液管N3用于排出水和固体颗粒。 所述进液管N1设于所述罐体1的中部且与所述超重力 分离单元6的中上部连接； 所述清液管N2设于所述罐体1的顶部； 所述浊液管N3设于所述罐 体1的底部， 所述罐体1的底部为锥形封头， 锥角在30 -150 之间。 0029 如图1所示， 本实施例中， 所述油相渗透单元30包括水平管板12以及膜分离组件 11， 形成膜分离区； 所述水平管板12固定于所述罐体1的上部； 所述膜分离组件11呈管状垂 说明书 3/6 页 5 CN 112107886 A 5 直固定于所述水平管板12的下表面， 且所述膜分离组件11的出口在所述水平管板12的上表 面， 所述膜分离组件。

21、11的微孔直径1 m。 0030 如图1所示， 本实施例中， 所述油相渗透单元30与所述罐体1的顶部之间设有一竖 向隔板13， 用于将所述罐体1的顶部分为两个独立的空间， 每一个空间对应一个所述清液管 N2。 亦即在所述罐体1的顶部设置两个清液管N2， 开一备一， 备用清液管N2一侧的所述膜分 离组件11可在装置正常运行时， 拆下后进行清洗， 清洗后备用； 在设备检修期间时， 工作人 员可同时在独立的操作空间， 拆除使用过的所述膜分离组件11， 缩短检修时间。 0031 如图1所示， 本实施例中， 所述罐体1沿竖直方向设置， 其中心轴位置设有稳流柱4； 所述超重力分离单元6设于所述稳流柱4中部。

22、， 与所述罐体1之间留有空隙， 空隙在底部形成 重相分离空间2， 空隙在侧部形成环隙3。 所述超重力分离单元6与所述油相渗透单元30之间 留有空隙， 该间隙形成二次分离空间10。 0032 如图1所示， 本实施例中， 所述超重力分离单元6为圆筒或圆锥结构， 由进液口61、 顶部出口62和底部出口63组成， 其中心轴位置设置贯通所述超重力分离单元6的所述稳流 柱4， 所述6的顶部出口62设于所述超重力分离单元6的顶部， 所述底部出口63设于所述超重 力分离单元6的底部， 所述进液口61设于所述超重力分离单元6的中上部且与所述进液管N1 连通。 0033 如图1所示， 本实施例中， 所述超重力分离。

23、单元6底部出口设有倒锥结构， 其顶面设 有所述6的顶部出口62， 其侧壁上设有所述进液口61， 其底面设有所述底部出口63。 0034 如图1所示， 本实施例中， 所述超重力分离单元6的中下部外表面套设有所述油水 分布箱5， 所述沉降分离单元20环绕包裹所述油水分布箱5的外表面设置。 0035 如图1所示， 本实施例中， 所述沉降分离单元20的顶部由一挡板9密封， 所述沉降分 离单元20的侧面和/或底部设有开孔。 0036 如图1所示， 本实施例中， 所述沉降分离单元20设有若干油水沉降分离层， 每一油 水沉降分离层设有两个或两个以上油水沉降分离组件8， 所述油水沉降分离组件8采用小于 等于0。

24、.5mm的钢板或塑料板冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间。 0037 如图1所示， 本实施例中， 在两层所述油水沉降分离层之间还设有支撑板7。 0038 本发明提供的所述油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 用于将油、 水、 固 三相混合物中油相分离净化， 该技术方案可在一个装置内实现油相与水相和固体颗粒的彻 底分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小等一系列优点。 0039 更具体的， 本发明提供的所述油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 具有 的优点包括以下三方面： 1） 将超重力分离单元、 油水沉降分离组件和膜分离三种分。

25、离方式耦合在一个装置内， 实现油、 水、 固三相混合物中油相的高效净化、 分离； 2） 设备紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 不仅可用于油、 水、 固三相分离， 也可用于液固两相分离体系， 实现液相和固体的彻 底分离， 技术适用性广。 0040 本申请上文所述油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置的使用方法包括以 下步骤： .进液管N1与超重力分离单元6的进液口61相连接， 利用超重力分离对油、 水、 固三相 说明书 4/6 页 6 CN 112107886 A 6 进行一次分离， 大部分油相和少部分水及细颗粒由超重力分离单元6顶部出口62直接进入 膜分离区的所述油相渗透单元30。

26、内， 底部出口63所含水及少量油相、 大颗粒进入底部油水 沉降分离区； .膜分离区油、 水、 固三相在上升过程中由于密度差进行二次分离， 油相及微量超细 颗粒上升， 水相携带细颗粒向下沉积， 上升的油相和超细颗粒由膜分离组件进行三次分离， 最终油相穿过分离膜， 去除超细颗粒后由装置顶部清液管N2离开设备； .超重力分离单元6底部出口63的油、 水、 固三相先进入油水分布箱5， 大颗粒由油水 分布箱5底部开孔直接进入底部重相分离空间2， 油水及其夹带的细颗粒经油水分布箱5侧 面的开孔分布后均匀进入油水沉降分离组件8， 在油水沉降分离组件8表面进行二次分离， 油水沉降分离组件8底部汇集的水相和颗粒。

27、依靠自身重力由油水沉降分离组件8之间的环 隙3落入底部重相分离空间2， 由底部浊液管N3离开设备； 油水沉降分离组件8顶部聚集的油 相由油水沉降分离组件8之间的空隙或由油水沉降分离组件8与外壳之间的环隙3通道上浮 进入膜分离区， 经膜分离去除超细颗粒后由装置顶部清液管N2离开设备， 最终实现油相和 细颗粒、 水相的分离； .顶部膜分离区分离下来的水相和细颗粒由于油水沉降分离组件8顶部水平管板12 的导流和阻挡作用， 进入油水沉降分离组件8与壳体之间的环隙3空间， 依靠自身重力下沉 至底部重相分离空间2， 随底部流体由浊液管N3离开设备。 0041 其中， 所述的超重力分离单元6为圆筒、 圆锥结。

28、构， 由进液口61、 顶部出口62和底部 出口63组成， 中心设置贯通超重力分离单元6的稳流柱4， 具有强化旋转增加分离效果和对 超重力分离单元6进行支撑固定的双重作用； 在超重力分离单元6的底部出口63设置倒锥结 构， 倒锥底面圆直径大于底部出口63直径， 倒锥结构可有效抑制底部出口63附近固体颗粒 的回流， 提高超重力分离单元6分离效率， 同时底部出口63内可设置固定装置， 提高稳流柱4 的稳定性。 0042 所述的沉降分离单元20由挡板9分为上下两部分， 其顶部密封， 下分布箱底部和 上、 下分布箱中与油水沉降分离组件8相连接的侧面均开孔， 底部开孔可确保超重力分离单 元6的底部出口63。

29、分离下来的重相进入底部分离空间， 侧面开孔则是对分布箱内的流体进 行分布， 以均匀流入油水沉降分离组件8， 提高分离效率； 底部和侧面开孔区的开孔直径、 开 孔率和开孔形式可以相同也可以不同。 0043 为降低设备重量和降低加工难度， 所述油水沉降分离组件8采用薄钢板 （0.5mm） 或塑料薄板 （0.5mm） 冲压制作， 形状为斜板型、 V型或W型， 倾斜角度在15 -75 之间， 轴向 上上下两层聚结内件首尾相连， 即在纵向方向上由两层聚结内件构成， 轻相液滴可沿油水 沉降分离组件8缓慢上升， 并在上升过程聚集， 逐渐成为大液滴， 理想效果为最终在油水沉 降分离组件8板面成油膜； 径向上油。

30、水沉降分离组件8之间留有空隙， 可确保油水沉降分离 组件8底部长大的油滴和底部汇集的水相及固体颗粒均有分离空间， 油滴上升、 水相和固体 颗粒下沉， 实现分离。 0044 所述油水沉降分离组件8与装置外壳之间留有空隙。 空隙内由油水沉降分离组件8 长大的轻相液滴缓慢上升进入上分离区， 上分离区分离下来的重相液滴则依靠自身重力下 沉至底部重相分离空间2， 以提高装置的分离效率。 0045 所述上分离区油水沉降分离组件8顶部设置挡板9。 具有两个作用： 一是作为支撑 说明书 5/6 页 7 CN 112107886 A 7 对于超重力分离单元6和油水沉降分离组件8起到加固作用， 亦可在设备检修过程。

31、中作为检 修平台使用； 二是防止上分离区分离下来的重相液滴二次进入油水沉降分离组件8分离区， 影响分离效率。 0046 所述底部重相分离空间2设有锥形封头， 锥角在30 -150 之间， 可将沉积的固体颗 粒沿锥形封头壁面滑下， 防止固体颗粒的堆积和堵塞。 0047 本发明提供的所述油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 用于将油、 水、 固 三相混合物中油相分离净化， 该技术方案可在一个装置内实现油相与水相和固体颗粒的彻 底分离， 具有分离精度高、 操作稳定性好、 占地面积小等一系列优点。 0048 本发明提供的所述油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置， 具有的优点包括 以下。

32、三方面： 1） 将超重力分离单元、 油水沉降分离组件和膜分离三种分离方式耦合在一个装置内， 实现油、 水、 固三相混合物中油相的高效净化、 分离； 2） 设备紧凑， 装置投资少， 占地面积小； 3） 不仅可用于油、 水、 固三相分离， 也可用于液固两相分离体系， 实现液相和固体的彻 底分离， 技术适用性广。 0049 以上对本申请实施例所提供的一种油、 水、 固三相混合物中油相的分离净化装置 进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述， 以上实 施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想； 本领域的普通技术人员应 当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特 征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例 的技术方案的范围。 说明书 6/6 页 8 CN 112107886 A 8 图1 说明书附图 1/1 页 9 CN 112107886 A 9 。