探究基于聚结分离技术的油水分离研究

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1、郑州轻工业学院硕士学位论文基于聚结分离技术的油水分离研究姓名：吴山东申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：戚俊清2007-06基于聚结分离技术的油水分离研究摘要在日常生活中，所生产的各种油产品中经常会遇到水包油乳化液（O/W）和油包水乳化液（W/O），许多年来，从油包水乳化液中有效地分离水液滴一直是一个很有挑战性的技术问题。本文针对油品中溶解水、乳化水的脱除，采用金属纤维聚结床处理装置，尝试从油包水乳化液中分离分散的水液滴，研究了纤维聚结床中油水乳化液的聚结现象，并采用聚乙烯醇对金属纤维表面进行了改性。其中采用Carman-Kozeny方程成功建立了预测单相流体通过聚结床的压

2、力降模型，并根据几何形状计算方法估算了Kozeny常数，最后进行了实验验证，结果实验值与预测值基本一致。本文中对Sherony和Kintner模型进行了修饰改进，推导出了纤维床总聚结效率的数学模型，通过聚结器出口与进口分散相液滴的数密度之比来评价纤维床的聚结性能，并经过理论推导，建立了计算分散相液滴在纤维表面覆盖度的方法，最后也进行了定量实验验证，结果与定性实验结果非常一致。在研究影响聚结床聚结性能的参数中，本文还定性实验研究了聚结床中填料的表面性质、填料尺寸、床厚度、表面流速及不同聚结填料对聚结分离效率的影响。实验研究的内容和结果如下：1.采用质量分数为1.5％的聚乙烯醇对金属

3、纤维表面进行改性，纤维表面对水的接触角由111.5°变为62.0°，使纤维表面对水的润湿性大为改善。实验结果显示，改性的金属纤维比未改性的纤维聚结分离效率提高了29％左右。2.假设油水乳化液在纤维聚结床中流过的路线为三角路线，则根据几何方法，计算出的Kozeny常数为9.4900，而实验验证值为9.3800，误差仅为1.2％，比较吻合。3.对于纤维直径为4μm的聚结床，当流速在1.83～2.29mm/s的范围时，具有较佳的分离效果，最高分离效率可达85.20％。4.纤维聚结床具有一个最佳床层厚度，超过此厚度，则聚结效率不再增大，但压力降却不断增高，且不同纤维尺寸的聚结床，其最佳厚

4、度也不一样。本实验中，4μm直径纤维的聚结床最佳厚度为10cm左右，6μm直径的为15cm左右，而8μm直径的为17cm左右。IV5.初始水含量较小时，影响聚结性能，但随着浓度的增大，影响也越来越小。6.在操作条件相似的情况下，金属纤维填料的聚结性能高于金属滤芯和θ环。7.根据推导的聚结床总聚结效率模型，定量验证了纤维填料尺寸、聚结床厚度和分散相浓度的影响，实验结果与定性实验结果很一致。总之，这篇研究论文对流过纤维聚结床的油包水乳化液发生的聚结现象获得了更深的理解，为今后设计更有效的纤维聚结床提供了一些有价值的参考。关键词：油水分离，油品脱水，聚结，纤维床，压力降，聚结效率VRe

5、searchofOil-WaterSeparationBasedonCoalescenceSeparationTechnologyABSTRACTInthedailyoilproductions,theoil-in-water(O/W)orwater-in-oil(W/O)emulsionsareoftenencounteredintheproducedoils.IthasbeenachallengingtechnicalproblemtoeffectivelyseparatewaterfromtheW/Oemulsionsformanyyears.Inthisstudy,the

6、metalfibrouscoalescenceequipmentswereintroducedtoremovewaterinoilproductions,inwhichwaterexistsindissolutionandemulsion.Thedispersivewaterdropletsweretriedtoseparatefromwater-in-oilemulsions,andthecoalescencephenomenawereinvestigatedbetweentheoil-wateremulsionsandthefibrouscoalescingbed.Thesu

7、rfaceofmetalfiberswasmodifiedwithPVA.Morespecifically,thepressuredropacrossthecoalescingbedwassuccessfullypredictedbyusingtheCarman-Kozenyequationforsingle-phaseflow.AgeometricmethodandanexperimentalmethodwereusedtocalculatetheKozenyconstantf