[发明专利]双效传热降膜真空油水分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种双效传热降膜真空油水分离装置，属于矿物油脱水净化装置，具体是一种真空罐体内采用由多层人字形元件组成的油膜扩展单元和双效传热器的高效真空蒸发水分的净化分离装置。应用在含水润滑油品的真空分离，或在大宗含水废润滑油的残余水分进行深度分离领域中。

 

背景技术

矿物油作为一种基础能源产品,中国需求远未达到顶峰， 2020年和2030年将分别达到6-8亿吨。工程实际中油品被水污染是不可避免的，当水分超过0.03%时,将严重影响用油设备的正常工作。例如液压传动系统中，即使液压油中只有少量水份存在也将使运动单元在工作中出现爬行现象，严重影响设备的精度；在电力系统中，变压器油中的水分会导致绝缘强度下降，产生高压放电、线间短路、爆炸等安全隐患；在机械设备中润滑油进水会导致油液乳化，轻者导致设备润滑不良、锈蚀、降低使用寿命，重者导致设备卡涩、甚至闷车。

目前对矿物油的脱水常见的利用真空净化方法，专利（ 90101897.X）公布了一种低真空油水混合液分离方法和改进的油水分离油净化装置，在真空容器内的油水混合液中连续引入充分分散的净化气化，使液体产生密集的微细气泡，将液体变为气液二相混合状态，增加了油水混合液一定的表面积，加快了油水分离一定的速度。专利（88108092.6）采用负压聚结，利用可燃性粉末状物质做为聚结材料，用循环预涂的方法使之形成聚结层，利用薄层聚结－重力分离相串联的油水分离装置实现了脱水效果。这些都不同程度地存在以下问题：

在含水润滑油品的真空分离，或在大宗含水废润滑油的再炼制工艺中，当对油品中残余水分进行深度分离时，通常由于混合液在真空环境中的停留时间过短、蒸发面积有限、加热温度衰减等因素影响，导致分离效果不够理想，降低了真空分离装置的工作效率，即使通过多次反复循环净化处理，仍然无法满足工程实际中油水深度分离的需要。

发明内容

为了克服现有真空油水分离装置中混合液在真空环境中的停留时间过短、蒸发面积有限、加热温度衰减等不足之处，本发明提出一种双效传热降膜真空油水分离装置，主要由进油口、粗滤器、双效传热器、雾化分配器、真空罐体、油膜扩展单元、消沫器、凝液器、真空泵和出油口等组成。其特征是，在真空罐体的上部的雾化分配器下面装有多层人字形元件组成的油膜扩展单元，油膜扩展单元下部是净化后的油液以及出油口，在油膜扩展单元中间安装有双效传热器，雾化分配器与油膜扩展单元之间的真空罐体侧面安装消沫器、凝液器和真空泵等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用在真空罐体内油膜扩展单元中间安装有双效传热器，传热器设置一个进口和一个出口，待净化油液经过双效传热器进口初次加热后从出口进入雾化分配器雾化成均匀液滴，喷射在油膜扩展单元。由于在真空分离室中油膜扩展单元采用了由多层人字形元件组成，人字形元件由布满微孔的金属薄板制成，折叠成众多的波纹状，展开面积比平板状大幅提高，从而使有限的分离空间内形成的蒸发表面积扩大数百倍，其油水混合液被大面积暴露于真空环境中，沸点低于油的水分在真空中很容易被蒸发掉；由于人字形元件每一个波纹的斜面倾角设计远大于油膜沿金属面下滑的自锁角6⁰，为35⁰～75⁰，以免角度小于35⁰时，油膜沿波纹斜面不能实现有效地翻滚，角度大于75⁰时，油膜沿波纹斜面流速太快，致使油膜在波纹斜面停留时间过短，达到不断更新水分蒸发表面的目的，以便充分蒸发油液内部的残余水分，达到提高分离效率之目的；油液自上而下在油膜扩展单元内以膜状下降过程中，路径被曲折的分离元件大大延长，从而延长了油液以油膜形态在真空中的流动时间，积累了单元时间内的汽体蒸发总量，也就是水分被大幅度移除。

当油膜在真空罐体内下降过程中，随着路径的延长和上部强劲的真空抽气排热缘故，下降中的油膜存在一个温度被降低的过程，即真空罐体内的油膜自上而下温度呈递减的梯度分布趋势，到油膜扩展单元下部时的油膜温度达到最低，此处水分蒸发效率出现最差。本发明利用双效传热器表面温度与塔内降温后的油膜所形成的温度差，对势能下降同时温度也下降的油膜流，在不额外增加加热系统和功耗的情况下，通过安装于油膜扩展单元中部的双效传热器，对向下推移的降膜进行二次加热，使呈衰减趋势的水分蒸发过程，被重新激活增效，有效提高油水的分离效率。