CN103952853B - 一种适用于油水分离的x型纤维编织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，将亲水疏油纤维与亲油疏水纤维采用X型编织方式，通过调节亲水疏油纤维与亲油疏水纤维的角度进而满足对不同油水分离过程的要求。该编织方法简单，能适用于不同场合的油品脱水或者污水除油的要求，可广泛应用于各个行业的油水分离过程。
Description
技术领域
本发明属于石油化工、环保领域的油水分离技术，具体涉及一种适用于油水分离的纤维编织方法。
背景技术
石油化工、环保、煤化工等领域存在大量的油水分离过程，目前油水分离的物理技术主要有重力沉降、旋流分离、聚结过滤、膜分离等方法。对于重力沉降来说，主要能去除污水中的浮油或者油品中的游离态水，即粒径大于100μm的游离油滴或者水滴，对100μm以下的分散油滴(水滴)不能有效分离去除；旋流分离技术适用于含大量(油)水的快速去除过程，对15μm以下油滴(水滴)及乳化水滴不能有效分离，因需将势能转化为旋转动能进行分离，能耗相对较高；聚结过滤通过渗透性进行分离，适应范围较窄，工厂应用过程存在使用寿命短的问题，同样膜分离也存在易污染、使用寿命不长的问题，各个技术仅适用于特定的过程。
因此本领域迫切需要开发成本低、操作简单、能耗低且效率高的油水分离技术，以丰富油水分离过程的技术选择。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，具体技术方案如下：
一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，所述纤维包括亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维，所述X型纤维编织方法如下：
(1)将所述亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维进行X型交错编织；
(2)当应用于污水除油过程时，所述亲水疏油性纤维的编织方向与所述油水的流动方向一致；
当所述污水中的油滴粒径为0.1～15μm时，所述亲油疏水性纤维与亲水疏油性纤维的编织夹角为沿逆时针方向15度至40度，此时所述污水的线速度小于等于0.02m/s；
当所述污水中的油滴粒径为15～50μm时，所述亲油疏水性纤维与亲水疏油性纤维的编织夹角为沿逆时针方向40度至70度，此时所述污水的线速度小于等于0.05m/s。
本发明人经长期研究发现，当亲油疏水性纤维与水平线夹角为15度至40度(逆时针)，且污水流动的线速度不大于0.02m/s时，对污水中粒径为0.1～15μm油滴有着高效的分离效率，因亲油疏水性纤维与水平的亲水疏油性纤维夹角较小，粒径为0.1～15μm的较小油滴运动到两根纤维的节点处，受亲油疏水及亲水疏油极性作用力，油滴受到亲油疏水纤维的拖拽力，而角度较小时在水平运动距离相等时油滴受力过程较长，更容易被分离，反之，如果角度大或者污水流动线速度过快时，油滴因受力过程短，而不易分离，如图1所示；而当亲油疏水性纤维与水平线夹角为40度至70度且污水流动的线速度不大于0.05m/s，对15～50μm分散油滴的快速分离有着较好的作用，因水平角度大，水平运动时油滴更能快速顺着亲油纤维上升被分离。
所述污水的流动方向为水平0度。
当所述污水中油含量为50～1000mg/L时，相邻两根亲水疏油性纤维间距a是相邻两根亲油疏水性纤维的间距b的1～3倍；当所述污水中油含量为1000～10000mg/L时，相邻两根亲水疏油性纤维间距a为相邻两根亲油疏水性纤维的间距b的3～6倍。
由于污水中油含量较小，较低含量的油滴以微小颗粒状附着在水滴上，因此较多的亲油性纤维与亲水纤维接触点对捕获小油滴的概率也越大，因此，如上述，a：b的比例控制在1～3倍时效果最好，超过3被时的效率未见明显提高，再增加亲油性纤维比例的话成本较大且无意义；而对于水中油含量较大时，油滴的粒径也较大，需较多的亲油性纤维捕获且快速导流聚结、长大而使油滴分离，经长期研究发现水中油含量为1000～10000mg/L时，如上述，a：b的比例控制在3～6倍时分离效果最好。
一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，所述纤维包括亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维，所述X型纤维编织方法如下：
(1)将所述亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维进行X型交错编织；
(2)当应用于油品脱水过程时，所述亲油疏水性纤维的编织方向与所述油水的流动方向一致；
当所述油品中的水滴粒径为0.1～15μm时，所述亲水疏油性纤维与亲油疏水性纤维的编织夹角为沿顺时针方向15度至40度，此时所述油品的线速度小于等于0.015m/s；
当所述油品中的水滴粒径为15～50μm时，所述亲水疏油性纤维与亲油疏水性纤维的编织夹角为沿顺时针方向40度至70度，此时所述油品的线速度小于等于0.04m/s。
本发明人经长期研究发现，当亲水疏油性纤维与水平线(亲油疏水纤维)夹角为15度至25度且油品流动的线速度不大于0.015m/s时，对粒径为0.1～15μm的水滴(乳化水滴)有着高效的分离效率，这是因为亲水疏油性纤维与水平的亲油疏水性纤维夹角较小时，小水滴一般附着在较大油滴上或者呈油包水的状态运动到两根纤维的节点处，受亲水疏油及亲油疏水极性作用力，水滴受到亲水疏油纤维的拖拽力，而角度较小时在水平运动距离相等时水滴受力过程较长，更容易被分离，反之，如果角度大时，水滴因受力过程短，而不易被分离下，参见图2所示；而当亲水疏油性纤维与水平线夹角为45度至70度之间时，对分散水滴的快速分离有着较好的作用，因水平角度大，水平运动时水滴更能快速顺着亲水性纤维向下运动而被快速分离。
当所述油品中水含量为50～1000mg/L时，相邻两根亲油疏水性纤维间距a为相邻两根亲水疏油性纤维的间距b的1～4倍；当所述油品中水含量为1000～10000mg/L时，相邻两根亲油疏水性纤维间距a为相邻两根亲水疏油性纤维的间距b的4～8倍。此过程与污水除油过程相反，但由于水滴与油滴的粘度与表面张力不同，因而达到高效油脱水时不同纤维比例略有差异。
附图说明
图1是X型纤维编织方法中编织夹角对污水除油分离效果的影响示意图；
图2是X型纤维编织方法中编织夹角对油品脱水分离效果的影响示意图；
图3是应用于污水除油过程中X形纤维编织方法示意图；
图4是应用于油品脱水过程中X形纤维编织方法示意图；
图5是污水除油过程中油滴在X形纤维层上的分离示意图；
图6是油品脱水过程中水滴在X形纤维层上的分离示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
某石化公司加氢装置的含油污水采用本发明的编织方法进行除油，含油污水中含油约2000mg/L，其中约30％为0.1～15μm的乳化油滴，70％为15～30μm的悬浮油滴，操作温度40℃，要求污水除油后含油量小于100mg/L。
方案选择：本方案中柴油含水量较低，含油污水中含油约2000mg/L，其中约30％为0.1～15μm的乳化油滴，70％为15～30μm的悬浮油滴，因此拟采用三段式X型编织纤维层对含油废水进行分离，因含较多的乳化油滴，因此含油废水流速控制为0.015m/s，
第一段X型纤维编织层的相邻两根亲油疏水性纤维的间距b与相邻两根亲水疏油性纤纤维的间距a之比为b:a＝3，θ＝50°(如图3所示)，设计功能为首先将70％的粒径为15～30μm的悬浮油去除；第一段纤维层的长度为300mm，即污水在此段纤维层停留大约20s。
第二段X形纤维编织层的b:a＝1.5(b、a的定义同上)，θ＝20°，设计功能为首先将30％的粒径为0.1～15μm的乳化油滴进行破乳长大以及部分的去除；第二段纤维层的长度为450mm，即污水在此段纤维层停留大约30s。
第三段X形纤维编织层的b:a＝3(b、a的定义同上)，θ＝60°，设计功能为首先将经第二段聚结长大的油滴和第一段未分离的油滴进行快速补集去除，第三段纤维层的长度为300mm，即污水在此段纤维层停留大约20s。
污水除油过程中油滴在X形纤维层上的分离过程如图5所示。
实施效果：经X型编织纤维处理后含油污水中油含量降低为60～8565mg/L，达到了设计指标稳定小于100mg/L的分离要求，满足设计运行条件。
实施例2
某石化公司加氢装置的柴油采用本发明的编织方法进行脱水，柴油含水约约800mg/L，其中约15％为0.1～15μm的乳化水滴，85％为15～30μm的分散水滴，操作温度50℃，要求柴油脱水后含油量小于200mg/L。
方案选择：本方案中柴油含水量较低，柴油含水约约800mg/L，其中约15％为0.1～15μm的乳化水滴，85％为15～30μm的分散水滴，，因此拟采用两段式X型编织纤维层进行柴油脱水处理，因含较多的乳化油滴，柴油流速控制为0.012m/s，
第一段X型纤维编织层的相邻两根亲水疏油性纤的间距b与相邻两根亲油疏水性纤维的间距a之比为b:a＝1:2，θ＝50°(如图4所示)，设计功能为首先将85％的粒径为15～30μm的分散水滴去除，同时去除微量的乳化水滴，第一段纤维层的长度为360mm，即油品在此段纤维层停留大约30s进行脱水。
第二段X形纤维编织层的b:a＝1:3(b、a的定义同上本实施例2的定义)，θ＝25°，设计功能为首先将15％的粒径为0.1～15μm的乳化水滴进行破乳长大及分离，第一段纤维层的长度也为360mm，即油品在此段纤维层停留大约30s进行脱水。
油品脱水过程中油滴在X形纤维层上的分离过程如图6所示。
实施效果：经X型编织纤维处理后柴油中水含量降低为120～150mg/L，达到了设计指标稳定小于200mg/L的分离要求，满足设计运行条件。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限制本发明的实施范围。及凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (5)
1.一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，所述纤维包括亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维，其特征在于，所述X型纤维编织方法如下：
(1)将所述亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维进行X型交错编织；
(2)当应用于污水除油过程时，所述亲水疏油性纤维的编织方向与所述污水的流动方向一致；
当所述污水中的油滴粒径为0.1～15μm时，所述亲油疏水性纤维与亲水疏油性纤维的编织夹角为沿逆时针方向15度至40度，此时所述污水的线速度小于等于0.02m/s；
当所述污水中的油滴粒径为15～50μm时，所述亲油疏水性纤维与亲水疏油性纤维的编织夹角为沿逆时针方向40度至70度，此时所述污水的线速度小于等于0.05m/s。
2.如权利要求1所述的X型纤维编织方法，其特征在于，所述污水的流动方向为水平0度。
3.如权利要求1所述的X型纤维编织方法，其特征在于，当所述污水中油含量为50～1000mg/L时，相邻两根亲水疏油性纤维的间距a是相邻两根亲油疏水性纤维的间距b的1～3倍；当所述污水中油含量为1000～10000mg/L时，相邻两根亲水疏油性纤维间距a为相邻两根亲油疏水性纤维的间距b的3～6倍。
4.一种适用于油水分离的X型纤维编织方法，所述纤维包括亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维，其特征在于，所述X型纤维编织方法如下：
(1)将所述亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维进行X型编织；
(2)当应用于油品脱水过程时，所述亲油疏水性纤维的编织方向与所述油品的流动方向一致；
当所述油品中的水滴粒径为0.1～15μm时，所述亲水疏油性纤维与亲油疏水性纤维的编织夹角为沿顺时针方向15度至40度，此时所述油品的线速度小于等于0.015m/s；
当所述油品中的水滴粒径为15～50μm时，所述亲水疏油性纤维与亲油疏水性纤维的编织夹角为沿顺时针方向40度至70度，此时所述油品的线速度小于等于0.04m/s。
5.如权利要求4所述的X型纤维编织方法，其特征在于，当所述油品中水含量为50～1000mg/L时，相邻两根亲油疏水性纤维的间距a为相邻两根亲水疏油性纤维的间距b的1～4倍；当所述油品中水含量为1000～10000mg/L时，相邻两根亲油疏水性纤维的间距a为相邻两根亲水疏油性纤维的间距b的4～8倍。
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