[发明专利]用于在多相流中分离各相的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在多相流束中对不同的各相进行改进分离的装置，如它在如下权利要求1的引言部分中所述的那样。

更具体地说，本发明涉及在液体-液体流束、液体-气体流束、或在其中细颗粒固体物质也可能是流束的一部分并且这种固体物质要被分离的这些流束中不同的相的分离。更具体地说，本发明涉及一种用来在浮选旋流器的出口处收集小油滴和气泡的集成装置，从而这些小油滴和气泡可以作为大气泡和大油滴而在浮选旋流器的净水侧的出口处随液体流束释放，这些大气泡和大油滴可在另一个浮选旋流器中非常容易地分离，该另一个浮选旋流器串联连接在液体流束中，或者串联连接在另一个适当的分离装置中。

此外，本发明涉及在浮选旋流器中吸附剂的投配，所述装置集成在该浮选旋流器处。

本发明也涉及在常规旋流器或浮选过程中集成的装置的使用、或这些的组合解决方案，如它在如下独立和从属权利要求中所述的那样。

本发明涉及与分离多相流束有关的技术，其中不同的流束具有不同的净重。它特别涉及从来自石油工业的采油污水(produced water)中分离油、水及气体，但它也涉及以相同方式从一般废水以及饮用水中分离有机和无机污染物，其中，可使所需要的分离的材料的净重比主液体相的净重低。

在从岩层到生产厂涌现的碳氢化合物(油/气)中，也有水和固体颗粒。在制炼厂中早期分离的水相叫做采油污水，并且释放到海洋中。然而它包含呈细分形式的一些油，并因此代表了海洋的污染物。因此，在采油污水被释放之前，它应该被清除掉所述碳氢化合物。

本发明也涉及将在多相液体-液体流束中的同相的小液滴聚结成不同相的大液滴。

本发明也涉及将在液体相中的微米和亚微米气泡聚结成较大气泡，其中，这些作为亚微米和微型的气泡已经附着到在液体相中的颗粒和/或疏水的、和/或亲油的污染物上。微米是指μm的尺寸，而亚微米是指小于1μm的尺寸。

本发明也涉及在浮选旋流器中的非常轻的吸附剂的投配，以便使其与在液体相中的污染物相接触，从而在液体相中的吸附污染物的净重显著地较轻，从而显著地更容易在浮选旋流器中发生分离。

背景技术

目前存在用于不同净重成分的分离的不同水力旋流器的几种变型。

最普通的特征是，将多相液体切向地处理到旋流器的圆形腔室中，在该处，居中敞开的圆筒促进多相液体的高旋转速度。离心力将具有最高比密度的颗粒或液体向腔室的外壁分离出，而较轻液体/气体被抽吸到在中心处的圆筒。

涡流形成在圆筒下方，在该处，低净重的相被收集，并且在圆筒中被向上拉，而较重的相跟随外壁，并被处理成穿过在旋流器的底部处的开口离开。

在居中圆筒下方在涡流中收集的轻的相将在圆筒内向上升，并且如果这个相要被分离，则作为废弃物穿过出口离开。如果比如具有比要保持的净重大的颗粒或液体是污物(污染物)，则废弃物将停留在旋流器的底部出口处，而干净的相将在旋流器的进口腔室中的居中圆筒中升高。

由于在离心力的影响下净重差(ΔSG(Δ比重))，在多相流束中的分离适用性已知与待被分离的各相之一的液滴尺寸成近似对数比例。ΔSG越小，对于相等效率分离需要的液滴尺寸越大。在相反情况下，对于在流束中不同相的大的ΔSG，用相同的离心力可分离较小颗粒/液滴。

因此对于浮选，需要亚微米空气/气体气泡，以便将它们附着到液体中的污染物上，从而污染物可实现低净重。

已知的是，通过在压力下使在液体(水)中的空气/气体饱和，氧气/气体将作为亚微米尺寸的氧气/气体气泡而随压力减小而膨胀。还已知的是，在石油工业中的采油污水从油层在比较高压力下被处理。在油/水/气体的进一步表面分离期间，在释放到海洋或重新注入水之前，在不同的分离步骤中释放压力。已知的是，气泡则将按低到几微米的尺寸被释放，并且气泡也小于1微米。也已知的是，在水中最难以分离的油中的一些处于5微米到低于1微米的尺寸量级上。

也已知的是，气体既可以在浮选旋流器之前添加，又可以在浮选旋流器中再循环，以便将油从采油污水中除去。

已知的是，在浮选旋流器中(在该处气泡附着到污染物上以便实现净重差)用于高效分离的成功标准取决于气泡尺寸。较大量的较小气泡具有通过随后附着而与污染物相连接的更好机会。小的气泡分离得较慢，并且具有碰到污染物的较好机会(如果该过程为此提供足够时间的话)。

已知的是，气泡可通过借助于对油滴的比较弱约束的粘附、或通过包封气泡的油滴(其中这种约束惊人地较强)而约束油滴。