由于油、氣、水的相對密度不同,組分一定的油水混合物在一定的壓力和溫度下,當系統處于平衡時就會形成一定比例的油、氣、水相。當相對較輕的組分處于層流狀態時,較重組分液滴根據斯托克斯公式的運動規律沉降，重力式沉降分離設備即根據這一基本原理進行設計。
由斯托克斯公式可知,沉降速度與油中水分半徑的平方成正比，與水油的密度差成正比,與油的粘度成反比。通過增大水分密度,擴大油水密度差,減小油液粘度可以提高沉降分離速度,從而提高分離效率。
經過進一步的探索,1904年Hazen根據實踐經驗提出了"淺池理論",即在重力沉降過程中,分散而非結絨顆粒的沉降效果以顆粒的沉降速度與池面積為函數衡量,與池深、沉降時間無關,也即提高沉降池的處理能力有兩個途徑:
一是擴大沉降面積,
二是提高水分沉降速度。提高水分沉降速度的措施可以通過斯托克斯公式得出,擴大沉降面積的措施是在容器內設置多層水平隔板。以這一理論為基礎,1950年美國殼牌公司[3]研制成功**臺平行板捕集器,其可去除水中*小為60μm的油滴。上世紀70年代Fram公司開發了V型板分離器,上世紀80年代CENATCO公司開發了板式聚結器,
這是一種錯流式組合波紋板,經過不斷改進,這種設備在油氣分離、油水分離和含油污水凈化方面都得到了應用。
在較為深入研究油水分離機理的基礎上,根據相應理論研制出了高效蒸發設備,其按分離過程大體分為預分離室、沉降分離室以及油室和水室3部分。
預分離室內一般設有蝶形轉向器和均質布液板,其原理是通過多次改變油水乳化液的運行方向和流速,強化機械破乳作用,從而進一步加快油水分離速度。通過活性水洗滌可以大大降低乳狀液界面膜強度,由于乳化液與水層間的剪切和摩擦作用,使其界面膜破裂,從而促進液滴聚并,使其粒徑變大,加速油水分離。沉降分離室主要起進一步分離凈化的作用,油水分離器是設計的關鍵。 |
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