[发明专利]液-固微旋流器组的分离性能改善方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种提高液-固微旋流器组分离液体中微细固体颗粒性能的方法。具体地说，本发明涉及液-固微旋流器组的分离性能改善方法及装置。

背景技术

超细粉体在国民经济各领域有着广泛的应用，起着及其重要的作用，材料经超细化后尤其是处于亚微米及纳米状态时，具有一系列优异的物理、化学及表面与界面性质，在使用时可取得超常的效果。例如，在化工领域，催化剂超细化后可使石油的裂解速度提高1-5倍。而另一方面，这些超细粉体又作为微细固体颗粒污染物对环境和人体危害极大，它们十分细小、比表面积较大，通常富集各种有毒有机物和贵金属元素，这些多为有毒物质、致癌物质和基因毒性诱变物质，已被美国等发达国家纳入环境污染物清单中加以严格控制。联合国的调查表明，全世界每年排放的污水达4000多亿吨，造成5万多亿吨水体被污染，微细固体颗粒物就是造成水体污染的一个重要原因。例如，在许多工业生产装置中，会有超细粉体类的副产物产生。例如，燃煤电站的燃煤锅炉排放的颗粒物经除尘器脱除后空气动力学直径集中在0.1-10μm范围；MTO（甲醇制烯烃）工艺中，从再生烟气出来的产品气中携带少量平均粒度为2-3μm的多孔催化剂固粒；同样在炼油工业中，催化裂化(FCC)装置再生烟气含有大量的颗粒物、SOx、NOx和CO等污染物；而在矿业生产中，我国仅矿山就形成了400多个尾矿库，成为重要的微细颗粒污染源等。这些微细固体颗粒通过不同渠道最终进入水体中，造成水体的污染。因此，水中微细固体颗粒分离的优劣不但直接关系到生产的经济效益，而且对环保也会产生深远的影响。目前对于微细颗粒的分离方法很多，主要有静电分离、磁分离、膜分离、高速离心等，但这些方法都因为各自的缺点（如高成本，特殊要求，不易维护等）难以取得令人满意的效果。在旋流分离场中，旋流离心分离因素（离心加速度与重力加速度之比）在1000-5000g范围内，微旋流器产生的强大离心力使其具有分离亚微米级微细颗粒物的潜力，同时由于其结构简单，安装方便，处理量大，易于清洗，易于实现自动控制，成本低等优点正逐步得到广泛应用，成为目前旋流分离技术的研究热点。

中国发明专利申请CN101352621A公开了一种MTO急冷水和水洗水微旋流脱固方法与装置，对含细微催化剂颗粒的急冷水、水洗水进行旋流分离，对分离后的净化水换热冷却，以实现急冷水、水洗水的循环利用。

中国发明专利申请CN101352620A公开了一种MTO急冷水、水洗水细微催化剂微旋流浓缩的方法与装置，对含细微催化剂颗粒的急冷水、水洗水进行旋流分离，对含有催化剂相进行浓缩处理，回收催化剂的同时净化急冷水、水洗水。

中国发明专利申请CN101732968A公开了一种催化裂化烟气洗涤脱硫工艺中微旋流脱固方法与装置，中国发明专利申请CN101445744A公开了一种脱除原料油中焦粉的方法与装置，中国发明专利申请CN102319523A公开了一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法与装置。

以上专利申请的思想都是采用微旋流分离技术对液体中夹带的固体颗粒进行回收，以实现液体的净化和回用。在实际工业应用过程中，单根微旋流分离芯管的处理量小，一般采用多根微旋流分离芯管并联的方法来克服处理量和分离精度的矛盾。随着微旋流分离芯管数量的增加，会出现流量、压力降分布不均等“放大效应”，如处理MTO装置240m³/h急冷水处理就需要300根公称直径25mm的液-固微旋流分离芯管，微旋流分离芯管放大过程中出现的流量、压力降分布不均匀，不能保证每一根液-固微旋流分离芯管都处在高效工作区。

微旋流分离芯管在工作过程中会在内核形成空气柱，空气柱的存在有利于分离的进行，在上述专利申请所述的分离过程中，微旋流分离芯管都处于液相空间中，对空气柱存在干扰，进而影响微旋流分离芯管内的流场，导致微旋流器组的分离性能下降。

因此，本领域迫切需要在旋流器的工程放大过程中，通过结构优化、系统调控等手段来克服上述问题，保证每根微旋流分离芯管都处于较高效的工作区。

发明内容

本发明提供了一种新颖的液-固微旋流器组的分离性能改善方法与装置，通过结构优化、系统调控等手段强化了液-固微旋流分离器组的分离过程，进而达到了改善分离性能的目的，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种液-固微旋流器组的分离性能改善方法，该方法包括：