[其他]静电混合器/分离器

说明书

本发明涉及在较无极性的流体中分散或混合较有极性的流体的方法和设备。更详细地说，本发明涉及有效混合和分离上述流体用的经调制的静电场。

有许多生产过程要求剪切极性流体并把极性流体全面分散到与极性流体不能互溶的非极性流体中，接着，通过顺次凝聚以分离极性和非极性流体。油田中的水是分散在非极性有机流体（石油）中的极性流体。要萃取分散在石油中固有的卤水，必须加入含盐量比固有卤水少的水，并把加入的水剪切成可与固有卤水结合的大小。迄今为止，剪切的方法是在所加入的新鲜水、卤水和石油组成的混合物中造成压降，使之形成由卤水和经剪切的新鲜水混合和结合而成的水滴。

在现有工艺中，详细介绍了许多用静电场从石油中凝聚和分离卤水的方法。该方法具有代表性的工艺是布列斯特里奇在美国专利3，772，180号和3，847，775号中公开的工艺。该工艺，简单地说，是使含水石油通过静电场使分散在石油中的水凝聚成更大的水滴。凝聚的水滴大到这样的程度以致一经从流过静电场的石油中分离出来之后就借重力沉积下来。油通过靠近容器顶部的出口卸除，水凝聚成水滴后收集在容器底部卸除。

沃润等人在美国专利4，161，439号和4，204，934号中公开了生成混合极性和非极性流体用的静电场的一些初步研究成果。这种装置采用改变电极间距的方法，或采用成套独立电极，由独立电源供电。这样做是为了先后生成具有一定强度足以分散和混合流体用的静电场和强度较小凝聚和分离用的静电场。然而采用这种装置，混合区中的持续高场强使电极间聚集和维持导电的极性相。这样，聚集在高场强（混合）区的水不可避免地形成具有一定导电性的通路足以使电极间短路，从而限制了装置的工作能力。因此有必要减少或制止这种短路现象并对该装置采取改良措施，进一步减少其中一个流体中的杂质。

本发明提出了调制电源输出的方法。该电源用以供电给至少一对电极，该对电极用以建立静电场，该静电场则用以在静电场中先混合后分离不能互溶的流体。这种调制方法对解决上述短路问题极为有效，应用它可以在预定持续时间内削弱高强度的电场，因而减少不断聚集在电极间某一定位置的极性流体并降低该极性流体不断增加的浓度，从而解决上述沃润等人的装置产生的短路问题。调制还可以在很短的时间内在极高场强的作用下在非极性流体中剪切和分散不能与非极性流体互溶的极性流体。这个过程之后，接着是有节制地降低静电场的场强，使极性流体凝聚，借重力从非极性流体中分离出来。此先后进行混合和分离的工序，其目的是把杂质从一种流体转移到另一种流体。该工序与流体的化学性质有关。

通过本发明说明书、权利要求书和附图可以更清楚地了解本发明的其它目的、优点和特点。

图1A是本发明实施例的电路方框图。

图1B和1C是装有电极的由图1A电路馈电的容器的部分纵剖面图。

图2A是图1A电路更详细的方框图。

图2B是电路中某一特定位置上的电压波形。

图3是图1B容器的等角剖面透视图。

图4是加到电极上的电压/时间关系曲线。

应该理解，本发明主要是在一种或多种较无极性流体和一种或多种较有极性流体之间转移其中存在的杂质，而该极性流体和非极性流体是不能互溶的。这些杂质至少包括固体氯化钠（盐）、金属离子等。下面公开的本发明的装置，其具体用途是把原来存在于非极性流体中的杂质转移到极性流体中。

本发明包括应用静电场混合和分离不能互溶的两种流体的一种经改进的新方法和装置。在图1A-4的最佳实施例中，分散的极性流体与较无极性流体中的杂质接触、结合，然后该杂质与极性流体结合形成的液滴凝聚，以便从较无极性的流体中清除出去。虽然过去已有人介绍过应用静电场可以在不能与极性流体互溶的非极性流体中混合和/或分离极性流体（4，204，934和4，308，127号专利），但该应用静电场进行混合的作法是在实验室密切控制的试验条件下进行的，具有一定局限性。静电混合工艺由于受该工艺顺利进行时工艺条件的限制，迄今未能商品化。限制这种装置实现商品化的主要问题在于：加到电极上的电压足以使混合过程圆满进行时，极性流体就会聚集在混合区中，最后形成导电通路使电极之间产生电弧放电或短路。本发明解决这个问题的方法是调制静电场的强度。通过场强调制以减少或制止飞弧的产生，使凝聚的极性液滴有充分时间借重力离开混合区，从而消除使电极之间产生飞弧的导电通路。