[发明专利]用于分离多相流体的方法和设备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于预分离液-液相和/或液-气相和/或气-液相的多相流体的方法和设备，其中这些相中的一个或多个相悬浮于水中，水中具有尺寸在亚微米级和微米级范围内的气泡/液滴/颗粒，和/或细小的特定有机物或无机物存在于这些相的一个或多个相中，并且一装置被放置在旋流器或浮选槽中或与旋流器或浮选槽连接。

本发明还涉及该设备的应用。

更具体地，本发明涉及一种一体装置，该一体装置用于聚集小液滴，由此通过改变多相流的净重而增大液体的液滴尺寸，以及以同样的方式聚集小气体气泡，由此增大在气-液流或液-气流中气体气泡的尺寸。

本发明还涉及一种注入微气泡尺寸的空气/气体或者空气/气体压力饱和的液体或者上述的组合的方法，以便在液流使空气气体依附于污染物，其中所述方法在用于处理连续液流的浮选或旋流工艺过程中或之前预分离所添加的微气泡及贴附的污染物。

本发明还涉及结合于普通的旋流器或者浮选工艺过程中或之前或者它们的组合的装置的应用，这通过随后的独立和从属权利要求而显而易见。

本发明涉及与分离多相流有关的技术，其中，不同相具有不同的重量。特别地，本发明涉及从来自石油工业的采出水中分离出油、水和气体，而且本发明还涉及以同样的方式从通常的污水和饮用水中分离出有机污染物或无机污染物。

本发明还涉及将多相的液-液流中的相同相的小液体滴聚合成相同相的大滴。

本发明还涉及将液相中的微米级或亚微米级气体气泡聚合成较大的气体气泡，并且其中亚微米级和微米级气泡已贴附于液相中的颗粒和/或疏水的和/或疏油的污染物。

术语“微米”级气泡是指等于或大于1微米(即，大于1μm)尺寸范围内的气泡和颗粒，特别是在1-1000微米的范围内，而术语“亚微米级”级表示粒子尺寸低于1微米的气泡和颗粒。

背景技术

现今，有许多不同的水力旋流器用于分离具有不同比重的组分。最大的共同特征在于：多相液体沿切向进入旋流器的圆形腔中进行处理，在圆形腔室中，在中心处开口的圆筒有助于多相液体的高旋转速度，以使得离心力将具有最高比重的颗粒或液体分离到腔的外壁，而较轻的液体/气体被牵拉到圆筒中心。

在圆筒下方形成涡流，在该处，具有低重量的相积聚并且被牵拉到圆筒中，而较重的相沿着外壁并被处理到旋流器底部处的出口中。聚集在中心圆筒下方的涡流中的轻相在圆筒内部上升，并且如果该相要被分离出则作为放弃物(reject)而排出。如果例如比所保持的净重大的颗粒或液体是污染物，则放弃物停留于旋流器的底部出口，而干净的相在旋流器的入口腔中的中心圆筒中上升。

已知的是，由于净重差，ΔSG(Delta比重)，多相流中分离的适用性在离心力的影响下与被分离的不同相中的一个相的液滴尺寸大约呈对数比例。对于相等效率的分离来说，ΔSG越小，所必需的液滴尺寸越大。

在相反的情况下，当流中的不同相具有较大的ΔSG时，较小的颗粒/液滴可利用相同的离心力进行分离。

因此，对于浮选，期望亚微米级空气/气体气泡用于将这些气泡附加到液体中的污染物上，以使得污染物可达到低的净重。已知的是，通过使空气/气体在压力作用下在液体(水)中饱和，氧气/气体将随着压力的释放而膨胀为亚微米级尺寸的氧气/空气的气泡。这还可通过使用多相泵来实现，其中在泵的压力侧具有4-8bar压力以及在抽吸侧喷射气体/空气。还已知的是，这些泵将空气挤压到大约30微米的气泡尺寸，以及压力和挤压的组合产生所谓的白色水(white water)，其中亚微米级气体气泡在液体中饱和，通过压力释放，在液体中饱和的气体气泡典型地膨胀到尺寸为1-5微米的气体气泡。

已知的是，在浮选旋流器中气体气泡贴附于污染物以便实现净重差的情况下，浮选旋流器中的有效分离取决于气泡尺寸。较大量的较小气泡具有较大的碰撞污染物的机会，并且随后贴附于污染物上。如果工艺过程为其提供足够的时间，小的气泡分离得较慢，但具有较大的碰撞污染物的机会。

已知的是，气体气泡可通过附着而结合至油滴，其中相对弱地结合至油滴，或如果油滴包裹气体气泡，则这种结合明显较强。

已知的是，附着是已知的浮选工艺中占最主要地位，然后，气体气泡将移除具有其自身大小的油滴或较大的油滴。