[發(fā)明專利]微型油水分離裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310563198.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN103721440A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭凱;張鍇;涂善東;歐陽(yáng)平凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D17/025
• 分類號(hào): B01D17/025
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微型油水分離裝置，屬于特種化工機(jī)械領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

目前使用較為廣泛的連續(xù)油水分離裝置普遍采用連續(xù)離心分離裝置，處理量雖大但對(duì)于很多反應(yīng)，無(wú)法在分離過程中提供熱量或者移走反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，使得反應(yīng)得以進(jìn)行。有些設(shè)備或采用對(duì)油性和水性吸附力不同的材料進(jìn)行強(qiáng)力吸附，需要外界提供較大能量輸出壓力，并且因?yàn)槲讲牧夏蜏厥芟薜脑?，也不具換熱功能。因此有必要研發(fā)一種具有換熱功能的油水分離設(shè)備，用于較強(qiáng)的吸熱、放熱產(chǎn)生水相的反應(yīng)中，并可抵抗反應(yīng)介質(zhì)的腐蝕性，在反應(yīng)的同時(shí)，分離出水相。故該裝置在化工領(lǐng)域內(nèi)有較大應(yīng)用前景。此外該設(shè)備屬于微型化工機(jī)械范疇，可廣泛的應(yīng)用在微流體領(lǐng)域，使得整個(gè)裝備小型化，微型化，也可在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域，從事工業(yè)規(guī)模放大，而無(wú)傳統(tǒng)的放大效應(yīng)。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種小型化，微型化工業(yè)規(guī)模的可換熱微型油水分離裝置。?

技術(shù)方案：本發(fā)明的微型油水分離裝置為多層結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在豎直平面內(nèi)的封板層、微通道換熱層、油水分離層；油水分離層設(shè)置有油水分離空腔結(jié)構(gòu)，微通道換熱層設(shè)置有微通道換熱管路結(jié)構(gòu)；封板層設(shè)置有貫通封板層的油水混合入口、油相出口、水相出口、換熱流體入口和換熱流體出口；微通道換熱層及油水分離層上同樣設(shè)置有貫通該層的油水混合入口、油相出口、水相出口、換熱流體入口和換熱流體出口，且上述出口、入口的位置與封板層上出口、入口的位置相對(duì)應(yīng)；其中，油相出口位置高于水相出口；其中，油水分離層上的油水混合入口、油相出口和水相出口的位置在油水分離空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；油水分離層上的換熱流體入口和換熱流體出口的位置在油水分離空腔結(jié)構(gòu)外；微通道換熱層上的換熱流體入口、換熱流體出口與該層微通道換熱管路結(jié)構(gòu)的相連通；微通道換熱層上的油水混合入口、油相出口和水相出口的位置在該層微通道換熱管路結(jié)構(gòu)外。如此，利用疊合的貫通層的相應(yīng)出入口作為管路，簡(jiǎn)化了管路接口的設(shè)置，提高了管路接口的集成程度，便于管理和維護(hù)。?

進(jìn)一步的，本發(fā)明的微型油水分離裝置還包括設(shè)置在微通道換熱層與油水分離層之間的隔板層，該隔板層上同樣設(shè)置有貫通該層的油水混合入口、油相出口、水相出口、換熱流體入口和換熱流體出口，且上述出口、入口的位置與封板層上出口、入口的位置相對(duì)應(yīng)。隔板層可以起到多種作用，比如起到隔離油水分離層的作用，和／或采用導(dǎo)熱性好的材料制造來起到促進(jìn)熱量沿著平行于平面方向均勻傳播的作用。但只有當(dāng)相鄰的油水分離空腔結(jié)構(gòu)和換熱通道換熱通道都暴露在他們兩層的相鄰層表面，沒有隔離層會(huì)導(dǎo)致兩層流體的混合時(shí)，隔離層隔離兩層的作用才是必須的。?

油水分離層上的油水混合入口位于該層左側(cè)或右側(cè)靠近邊緣處；油相出口與水相出口分別位于對(duì)側(cè)靠近上邊緣處與對(duì)側(cè)靠近下邊緣處。?

油水分離空腔結(jié)構(gòu)形狀的一種實(shí)施方式為：該油水分離空腔結(jié)構(gòu)與油水分離層平行的豎直截面為凹四邊形；凹四邊形的相鄰的三個(gè)頂點(diǎn)分別位于油水混合入口、油相出口和水相出口，凹四邊形內(nèi)凹的第四個(gè)頂點(diǎn)位于油水混合入口與水相出口之間。優(yōu)選地，凹四邊形水相出口處頂點(diǎn)角度為25-35度，油相出口處頂點(diǎn)角度為60-75度。?

進(jìn)一步地，油水分離層上的油水混合入口位于該層左側(cè)或右側(cè)靠近邊緣處；油相出口與水相出口分別位于對(duì)側(cè)靠近上邊緣處與對(duì)側(cè)靠近下邊緣處；油水分離空腔結(jié)構(gòu)與油水分離層平行的豎直截面為曲直凹四邊形。?

曲直凹四邊形的形狀和與油水混合入口、油相出口、水相出口的位置關(guān)系如圖1所示。?

優(yōu)選油水分離層厚度為0.4-4mm，油水分離空腔結(jié)構(gòu)厚度為0.1-4mm，微通道換熱層上的微通道直徑為0.2-0.6mm。?

微通道換熱層可以為不銹鋼、鈦、透明PVC、聚四氟乙烯或碳纖維板材質(zhì)制成。?

具體微型油水分離裝置各層之間的連接方式為真空擴(kuò)散焊接、釬焊或外加機(jī)械緊固連接。?

進(jìn)一步的，在封板層的水相出口處設(shè)置有第一調(diào)速閥門，封板層的油相出口處設(shè)置有第二調(diào)速閥門。?

本發(fā)明中的封板層、換熱通道層、油水分離層可以根據(jù)產(chǎn)量和工藝的需要自?由組合結(jié)合成適應(yīng)各種生產(chǎn)需求的微型油水分離裝置。如圖2所示可具體依次順序設(shè)置為封板層、微通道換熱層、隔板層、油水分離層、隔板層、微通道換熱層。?

本發(fā)明適用于化工過程系統(tǒng)中，可在線使用，串聯(lián)在任何一個(gè)需要進(jìn)行油水分離的過程中?？朔讼惹霸O(shè)備的一些弊端，選用不銹鋼、鈦、透明PVC、PTFE(聚四氟乙烯)、聚醚醚酮、碳纖維板或其他耐腐蝕材料制備?？蓱?yīng)用在一些反應(yīng)體系對(duì)設(shè)備材料有一定特殊要求的場(chǎng)合。?