[发明专利]一种实现溶液空化分离的旋流分离器及分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋流分离器及旋流分离方法，特别是涉及一种实现溶液空化并浓度分离的旋流分离器及溶液空化分离的旋流分离方法，更具体的涉及一种海水空化分离生成淡盐水和浓盐水的旋流分离器和分离方法。

背景技术

旋流分离器，也叫旋液分离器，以其体积小、结构简单及较大的处理能力，在众多领域得到了广泛的应用。如图1所示，图1所示的旋流分离器1是现有技术中最典型的一款，其主要包括入口2、圆柱形5和圆锥形6组成的柱-锥形分离腔和两个出口3、4组成。入口2可以是一个或多个，但以单入口和双入口最为常用，入口一般采用切向入口和渐开线入口两种。分离腔一般有圆柱形、圆锥形和柱-锥形等三种基本形式，柱-锥形又有单锥和双锥两种形式。出口一般为两个，而且多为轴向出口，分布在旋流分离器的两端，靠近进口端的为溢流口3，远离进料端的为底流口4。

如图2所示，互不相溶、且具有密度差的混合物以较高的速度沿切向从入口2进入旋流分离器1，液体在旋流分离器内绕中心轴线高速旋转产生离心力场，在离心力场的作用下，密度大的相被甩向四周，形成外漩涡8，并顺页着壁面向下运动，作为底流排出；密度小的相向中间迁移，形成内漩涡7，并向上运动，最后作为溢流排出。这样底流口4获得密度大的相，溢流口3获得密度小的相，实现了液-液分离的目的。

现有的旋流分离器，对处理的物料要求比较苛刻，只能是互不相溶且具有密度差的混合物。典型的应用包括固液分离、液气分离、固固分离(分选)、液液分离以及液气固三相同时分离等，其中液液分离也要求混合物料互不相溶且具有密度差。对于互溶的液体，只有对物料进行预处理以使互溶液体分离为互不相溶的两相后，才能进行旋流分离处理。

现有技术中对互溶液体的分离，技术方式较多，比较典型的工艺有：蒸馏处理、萃取处理和膜分离等。

蒸馏处理，例如常压蒸馏或减压蒸馏，其采用加热设备比如加热炉将物料加热，进而在精馏塔或蒸馏釜中产生气液两相，然后利用物料冷凝温度的不同将其分离开来。该工艺所需设备庞大，需要将物料加热并冷凝，这就导致投资大、能耗较高，其无法分离高温分解或产生共沸点的液液混合物。

另一种处理工艺为萃取分离，其在互溶物中添加溶剂(也称萃取剂)，利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中，并形成互不相溶的两相，然后采用溶剂回收工艺将溶剂回收，并获得相应产品。在该工艺的基础上，发展出了超临界萃取、pH梯度萃取等工艺。但所述萃取工艺的普遍缺陷是，首先对溶剂要求较高，溶剂必须与互溶液体的溶剂不互溶，并且对目标物质溶解度要比互溶溶剂的溶解度大，这就导致溶剂的选择面较窄；其次，其必须要经过混合-反萃(溶剂回收)工序，整个工艺过程能耗较大。

膜分离技术也是一项常用的技术，其在海水淡化领域应用较广，该技术根据生物膜对物质选择性通透的原理，对包含不同组分的混合物进行分离。分离中使用的膜是根据需要设计合成的高分子聚合物，根据孔径大小可以分为：微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等，膜分离都采用错流过滤方式。该工艺的普遍缺陷是对所用半透膜的要求较高，这就导致成本较高，另外受限与半透膜的性能，膜分离的处理量普遍较小。

因此，如何利用现有的性能可靠和处理量大的旋流分离器，处理并分离互溶物，是本领域面对的技术难题。本发明利用空化效应，改进现有旋流分离器，实现了互溶物的分离。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种旋流分离器，该旋流分离器能够处理并分离现有旋流分离器无法分离的互溶物。该旋流分离器主体结构与现有技术相同或类似，其主要包括入口、分离腔和两个出口。入口可以是一个或多个，优选单入口和双入口，优选采用切向入口和渐开线入口。分离腔可以为圆柱形、圆锥形和柱-锥形三种基本形式，优选采用柱-锥形，更优选采用单锥或双锥。出口为轴向出口，分布在旋流分离器的两端，分别为靠近进口端的出口和远离进口端的出口，其对现有技术的改进在于：其设置有使两个出口处实现低压环境(真空环境)的设备，其中，使远离进口端的出口实现低压环境的设备优选水泵或其他抽吸设备，使靠近进口端的出口实现低压环境的设备优选低压管道、真空泵或水泵。

此外，本发明对现有技术的改进还在于：该旋流分离器不仅可以竖直轴向放置，也可以水平轴向放置。