[其他]两种密度不同的不相溶液体如油和水的分离器

说明书

本发明属于机械领域，与旋液分离器有关。

旋液分离器作为一种分离装置，长期以来主要被用来分离悬浮液。用于液固系统的旋液分离器，也可以分离两种互不相溶的密度不同的液体，如油和水，但是只能得到一个纯相，另一个则为混合相。

据由上海科学技术出版社1980年4月出版的“基础化学工程”一书介绍，旋液分离器的上部为一圆筒部分，下部为一较长的倒圆锥部分。料液从与圆筒部分呈切向连接的进料管引入，在分离器内作双螺旋运动。重组分（或沉降的粒子）随螺旋流下降到出口处，从倒圆锥下顶部的底流孔排出，而轻组分则折而向上流动，从溢流管排出器外。

鉴于上述原理分析，以前的旋液分离器都是由下列几部分构成：①圆筒部分，即涡流发生腔;②与圆筒部分连通的较长的倒圆锥部分，即涡流加速腔;③从圆筒顶部的中央或倒锥体下顶部插入一根轻组分溢流管;④在倒锥体下顶部开设底流孔;⑤在圆筒部分开有一个或几个切向进料口。详细描述如下：

切向进料口的位置必须与圆筒部分顶部的顶盖下缘相齐，以减少由于溢流管而造成的旋流“死区”的短路环流，防止较多的重组分混入溢流，提高流出的轻组分纯度。进料口的直径为圆筒直径的1/5～1/3.3。减少到1/7.5以后，分离效率降低。

溢流管直径设计为圆筒直径的1/3.5～1/6，增大到1/2.4以上时，分离效率降低。其从筒部分的顶部中央或从倒锥体下顶部的底流孔插入分离器的深度，也将较大程度地影响轻组分的纯度，插入深度为圆筒直径的1/3～1/1.9。

重组分是从开设在倒锥体下顶部的底流孔排出的，底流孔的大小决定了底流的性能和浓度。当溢流管从倒锥体的下顶部插入器内时，重组分则从溢流管与底流孔之间的环形孔隙中流出。底流孔的直径设计为圆筒直径的1/3.8左右，下降到1/5.5时分离效率会下降。

据了解，目前国内外用来分离液-液相的旋液分离器都是根据上述原理和构思设计的。Derek等在英国专利1，583，730、1，583，742、美国专利4，237，006、欧洲专利GB2，102，310A、2，102，311A中提供了一种长直柱形分离器，加速腔的轴长与直径比很大，溢流管径很细，底流管径较粗。Robert等在美国专利4，411，112中提供了一种旋液分离器。它是由涡流发生部分和涡流加速部分组成。加速部分呈倒圆锥状，在倒锥体的下顶部开设有底流孔。可调的弹性溢流定位管从底流孔中插入器内，将轻组分引出。溢流定位管的外径是底流孔径的50%～75%。在加速部分的下顶部侧壁，开有漏孔，使大部分重组分从定位管与底流孔的环形孔隙中流出，小部分从漏孔中流入重组分收集腔。

由以上设计构思制造的旋液分离器一般只适用于分离悬浮液，对于分离两种不同密度的不相溶液体，其效果不够理想，只能得到一个较纯的液相。

为了在分离两种不同密度不相溶液体如油和水时，得到两种较高的纯相，并达到较高的分离效率，本发明提供了一种新型的适用于液-液分离的分离器。发明人认为，混合液体在分离器内产生的双螺旋运动是不利于液液分离的，因此，本发明的基本构思就是避免混合液体在分离器内产生双螺旋运动，如在结构上，改变切向进料口的位置和大小，取消溢流定位管和底流孔等。

本发明提供的液液分离器是一种垂直配置的分离器（如图1所示），由一个带有切向进料口的圆柱状涡流发生腔（图1中符号6所示）、一个下顶部封闭，侧壁开有许多通孔的倒圆锥状涡流加速腔（图1中符号9所示）、一个设有排出孔的低密度液体收集腔（图1中符号7所示），一个设有排出孔的高密度液体收集腔（图1中符号11所示）组成。详细描述如下：

低密度液体收集腔位于涡流发生腔的上部，与涡流加速腔相对，三腔同轴连成通体。低密度液体收集腔可以是圆柱状的，与涡流发生腔直径相等，也可以是帽形的（图1中符号m所示），帽形直径与涡流发生腔直径之比为1.5～1。低密度液体收集腔的顶部可以是平顶的，最好呈拱形（图1中符号n所示）。

涡流发生腔是圆柱状的，其高度，即进料口中线以下的圆筒部分轴向长度，与其直径的比以1/2～1之间为宜。其直径范围最好在5～100cm之间，当进料速度为0.003m³/min左右时，可选择在10～25cm之间。