[发明专利]用于从液体中去除颗粒物质的装置

说明书

本发明公开一种介电泳分离器，所述介电泳分离器具有分离器容器，所述分离器容器具有在第一侧处的流体入口和在第二侧处的流体出口、电极，所述电极连接到电源并且沿着所述中心轴放置在所述容器内、多个高介电常数介质杆，所述高介电常数介质杆放置于容器内平行于所述电极周围，其中，所述电极具有第一极性，并且所述容器具有第二极性，使得在所述电极和所述容器之间产生电磁场。执行分离循环的方法具有以下步骤：i)容器内的电极通电，使得所述电极和容器具有相反的极性，其中，多个高介电常数介电杆容纳在所述容器内，ii)所述流体通过所述高介电常数介质杆之间的通道，iii)所述流体内的所述固体颗粒通过电场被所述高介电常数介质杆吸附。

技术领域

本发明涉及从流体中分离固体颗粒物质，尤其是对于具有高电阻率的流体中(例如油)的介电泳分离的领域。

背景技术

在工业界中，将液体中混合的固体形式的杂质分离出来，对于工业中的各种应用都是非常重要的。通常，在这些应用中，五种最常用的固液分离方法是重力沉淀、机械过滤分离、离心分离、静电分离和化学辅助分离。任何分离方法的有效性与正在分离的固体颗粒的尺寸和它们从其中分离的液固混合物的物理和化学性质是密切相关的。固液分离的有效性直接影响到制造和环境的成本，因此合适的分离方法的选择通常基于技术可行性、成本评价和效益评价以及环境影响的考虑。

原油在当今世界发挥着显著作用，其炼化的产品，如汽油、柴油对于当今的工业界和人们的生活至关重要。原油精炼产品的质量，如喷气燃料中的颗粒和钒化合物，对于喷气发动机的健康操作和寿命也是至关紧要的。

此外，燃烧带有污染物的燃料将引起严重的环境污染。在如美国和英国这样的发达国家，燃料油必需满足固体含量浓度120ppm的标准。因此，需要有效的低运行成本技术来满足这种应用需求。本发明的目标是提高炼油工业需要的固体颗粒去除效率。

最具挑战性的应用之一是从催化裂化(FCC)的重循环油和油浆副产品中去除催化剂颗粒。FCC是被广泛用于将石油原油的高沸点、高分子量烃馏分转化为包括更有价值的汽油、烯烃气体和其它产品的更小的分子链。FCC的原料通常是原油在常压下具有340℃或更高的初沸点和平均分子量范围约为200到600或更高的部分。FCC方法通过在高温和中等压力下使原料与流化的粉末状催化剂接触，将高沸点烃油的长链分子蒸发并断裂成更短的分子。

催化剂是通过流入到FCC的热蒸汽和油制成流体的固体砂状材料。通常，催化剂颗粒的尺寸范围为0.5到80微米，其中大部分在10微米以下。最常见的FCC催化剂是堆积密度为0.80到0.96g/cm3的固体砂状细粉末，其通过流入到FCC的热蒸气和油制成流体。鲜的FCC催化剂细粉通常具有范围为10到150μm的粒度分布和50到100μm的平均粒度。FCC单元的设计和操作在很大程度上取决于催化剂的化学性质和物理性质。通过接触流体状催化剂粉末，大部分长链FCC烃原料的长链分子被断裂成更短的分子，而小部分约2％-9％不可断裂的长链烃原料油，则沉留在FCC处理分馏器的底部，被称为FCC油浆或残油。这些FCC残油或油浆含有高浓度的FCC催化剂，从1000ppm到10,000ppm。

催化剂颗粒虽然可用于“裂化”和减少烃的长度，但在对于将油浆转换为更有添加价值的原料应用中却是有害的。传统上，将含有催化剂的油浆传送到油浆沉降器，其中，在沉降之后，底部油含有大部分催化剂颗粒并且被循环到原料中或者以澄清的形式用作重油燃料。未能去除催化剂颗粒经常导致油浆被用作货物船队的较低级别的重油燃料，其除了效率较低之外，还存在空气污染。

直径小于20微米的固体颗粒需要长时间沉降，通常需要几天的时间，这使得炼油厂在大规模生产环境中采用重力沉淀法是不现实的。机械过滤对于这种小尺寸粒子也是无效的，因为金属网和粉末烧结过滤器具有较差的孔径均匀性，过滤后油浆中的固含量浓度仍在几百ppm的范围内。静电分离方法在工业应用中显示出其高效的固含量去除率，但却有许多缺点，包含操作成本高、其方法对油浆原料的物理性质方面高度选择性和除固率不稳定的性能。而且，当油浆中的固含量超过6000ppm时，静电分离是无效的。