探究基于聚結(jié)分離技術(shù)的油水分離研究

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1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文基于聚結(jié)分離技術(shù)的油水分離研究姓名：吳山東申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：戚俊清2007-06基于聚結(jié)分離技術(shù)的油水分離研究摘要在日常生活中，所生產(chǎn)的各種油產(chǎn)品中經(jīng)常會遇到水包油乳化液（O/W）和油包水乳化液（W/O），許多年來，從油包水乳化液中有效地分離水液滴一直是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題。本文針對油品中溶解水、乳化水的脫除，采用金屬纖維聚結(jié)床處理裝置，嘗試從油包水乳化液中分離分散的水液滴，研究了纖維聚結(jié)床中油水乳化液的聚結(jié)現(xiàn)象，并采用聚乙烯醇對金屬纖維表面進(jìn)行了改性。其中采用Carman-Kozeny方程成功建立了預(yù)測單相流體通過聚結(jié)床的壓

2、力降模型，并根據(jù)幾何形狀計(jì)算方法估算了Kozeny常數(shù)，最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測值基本一致。本文中對Sherony和Kintner模型進(jìn)行了修飾改進(jìn)，推導(dǎo)出了纖維床總聚結(jié)效率的數(shù)學(xué)模型，通過聚結(jié)器出口與進(jìn)口分散相液滴的數(shù)密度之比來評價(jià)纖維床的聚結(jié)性能，并經(jīng)過理論推導(dǎo)，建立了計(jì)算分散相液滴在纖維表面覆蓋度的方法，最后也進(jìn)行了定量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果與定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。在研究影響聚結(jié)床聚結(jié)性能的參數(shù)中，本文還定性實(shí)驗(yàn)研究了聚結(jié)床中填料的表面性質(zhì)、填料尺寸、床厚度、表面流速及不同聚結(jié)填料對聚結(jié)分離效率的影響。實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容和結(jié)果如下：1.采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％的聚乙烯醇對金屬

3、纖維表面進(jìn)行改性，纖維表面對水的接觸角由111.5°變?yōu)?2.0°，使纖維表面對水的潤濕性大為改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，改性的金屬纖維比未改性的纖維聚結(jié)分離效率提高了29％左右。2.假設(shè)油水乳化液在纖維聚結(jié)床中流過的路線為三角路線，則根據(jù)幾何方法，計(jì)算出的Kozeny常數(shù)為9.4900，而實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證值為9.3800，誤差僅為1.2％，比較吻合。3.對于纖維直徑為4μm的聚結(jié)床，當(dāng)流速在1.83～2.29mm/s的范圍時(shí)，具有較佳的分離效果，最高分離效率可達(dá)85.20％。4.纖維聚結(jié)床具有一個(gè)最佳床層厚度，超過此厚度，則聚結(jié)效率不再增大，但壓力降卻不斷增高，且不同纖維尺寸的聚結(jié)床，其最佳厚

4、度也不一樣。本實(shí)驗(yàn)中，4μm直徑纖維的聚結(jié)床最佳厚度為10cm左右，6μm直徑的為15cm左右，而8μm直徑的為17cm左右。IV5.初始水含量較小時(shí)，影響聚結(jié)性能，但隨著濃度的增大，影響也越來越小。6.在操作條件相似的情況下，金屬纖維填料的聚結(jié)性能高于金屬濾芯和θ環(huán)。7.根據(jù)推導(dǎo)的聚結(jié)床總聚結(jié)效率模型，定量驗(yàn)證了纖維填料尺寸、聚結(jié)床厚度和分散相濃度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果很一致?？傊@篇研究論文對流過纖維聚結(jié)床的油包水乳化液發(fā)生的聚結(jié)現(xiàn)象獲得了更深的理解，為今后設(shè)計(jì)更有效的纖維聚結(jié)床提供了一些有價(jià)值的參考。關(guān)鍵詞：油水分離，油品脫水，聚結(jié)，纖維床，壓力降，聚結(jié)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