一種油水分離法及油水分離機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本油水分離法及油水分離機涉及一種適用于環保工程和工農業生產領域里的油 水分離方法及最后主產品為脫水油的油水分離機即簡稱脫水機和最后主產品為無油純水 的油水分離機即簡稱脫油機，具體說是一種利用地球引力作用在油水混合原液中水珠與油 珠上的力不變，巧妙地保持油珠的受力大小和力學運動效果不變，以及保持水珠的受力不 變而放大水珠的力學運動效果η倍，即可在水珠和油珠受力不變的條件下，"強力地"將水 珠與油珠拉開，且只要保持被分離的液體具有足夠的流動性即不需要外加任何人為的力去 分離油與水。具體操作是，欲將油水混合原液注入按本方法設計的脫水機或脫油機時，該類 機器，僅靠流入液體自身所具有的動勢能即可實現油水混合原液中的油水自動分離，并分 別自動地從其排油口、排水口流出和自動集中油渣。當油水混合原液的擁有者需要得到"油 產品"時，可采用突出"油中少水"分離結果的脫水機；當需要得到"水產品"時，可采用突出 "水中少油"分離結果的脫油機。
【背景技術】
[0002] 本發明的技術在環保工程領域里的運用。隨著社會文明與進步，人們的環境保護 與環境質量的意識日益提高，尤其是人口相對密集、經濟活躍而相對發達的城市里的人們 對居住環境、城市環境和生態狀況的環境質量要求更是一天比一天高。在眾多環境污染種 類中，有一種環境污染源就是餐館、酒樓、食堂以及工礦企業機件除油清洗等油水污水源。 這些油水污水流入市政污水管網后，既會發酵、發臭、產生毒素，危害人們健康，還有可能堵 塞城市下水道管網，造成發臭的污水溢流滿地，同時也會對城市周邊的水系造成毒化污染， 不利于人們的居住環境，有害于人們的身體健康，乃至影響人類的生存。
[0003] 為了消除這一環境污染危害，長期以來，人們不斷地努力，制成種種針對這種油水 混合液分離處理的裝置，但往往這些裝置的分離精度低，分離效率低，難以滿足當前及今 后，人們對油水分離的環保品質要求；有的裝置運用浮力靜態分離法分離處理一些比重相 對水的比重小的油，但由于這些裝置的分離方式采用的是重力靜態分離法，通常處理時間 較長的，即分離精度低，分離效率低；另外，這些裝置針對已經分離出來的油，通常采用的回 收方法為：Α.人工g取法；Β.電動液面直接刮取法；C.電動離心法。這些方法都能回收 液體上層的浮油，且能耗高效率低，勞動強度大，尤其是有效準確地將油層與水體剝離而收 集，以至于剝離出來的油中含水率高，或獲得的水體中含油量很大，不符合環保排放標準。
[0004] 本發明的技術可以在工農業生產領域里許多行業里加以運用，例如，將本發明的 技術運用于采油后、煉油前過程中油水混合原液脫水生產工藝中，就要比現有油氣水分離 技術先進，節能低碳，運行成本低等諸多優點和優勢。
[0005] 在高含水期油礦的采油生產過程中，所采用的油水分離方法有自然沉降分離法、 熱沉降分離法、離心沉降分離法、化學破乳分離法、電破乳分離法（這類分離法中包括有直 流靜電場電破乳分離法、交變電場電破乳分離法、高頻脈沖電場電破乳分離法、微波輻射電 破乳分離法等）、潤濕聚集分離法、超聲波分離法、生物脫水分離法等方法表明人們關注的 是如何將小油珠變成大油珠，進而連成油層。成片的油層越大越利于油與水因密度不同而 在重力與浮力的合力作用下促使油層上浮而實現油水分離之目的，故稱無論是什么類型的 電破乳、無論是什么類型的化學破乳，還是其它類型的破乳法，油水分離的最終過程還是歸 到重力場中的大自然賦予油珠與水珠各自所受重力與浮力的合力之差來分離油與水的，但 是人們誤認定油水分離的關鍵是破乳，花費大量的人力物力與財力去研究如何破乳，以至 于當前所獲得的油水分離之結果都是施加大量的化學破乳劑、耗費巨大能量和金錢去破乳 才取得的，而沒有在如何利用免費的地球引力將油珠從水體中"強力"地"拉出來"，來實現 油水自行分離之機理上下足工夫。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于針對油水混合原液的分離速度、分離效率、分離精度和分離能 耗等方面的需求提供一種油水分離法以及按該法設計的最后主產品為油的脫水機和最后 主產品為水的脫油機。
[0007] 為了達到上述目的，本發明中制定的解決方案是一種由十個步驟構成的油水分離 法，以及按該方法設計的油水分離機，實施該方法的步驟如下：
[0008] 步驟一，據實優選原理法一一根據實情選用最適宜的原理實施油水分離，遵循密 度不同的液體密度小的上浮密度大的下沉之運動規律、油密度隨溫度變化而變化之運動規 律、同類物質接觸過程中表面張力之運動規律、單位體積內油珠個數的增加加速油珠的擴 大之運動規律、油珠的加速擴大即加速了油層的形成與增厚之運動規律、油層在水體中之 運動規律，以及不同密度的液體進入不同管徑后在管中的運動規律，設計一個帶電熱坩堝 的能強制油珠與水體能作相背定向運動且其受力不變而其力學運動效果被放大η倍、使得 油珠快速擴大、油層厚度快速增厚的主油水分離器；
[0009] 步驟二，運動規律物化法一一將所選定的原理與運動規律用機器的具體結構體現 出來，將主油水分離器設計成一個殼體與上方的錐形罩和下方的錐形斗密封連接成一個梭 體，殼體的內部設有具備電熱功能的、輸入的混合原液直接注入其中的坩堝，梭體的上、下 方錐頂開口處分別密封連通不同管徑的管子，與上方錐頂開口處連通的管子相對細一些， 是被分離出來的脫水油的出油通道；與下方錐頂開口處連通的管子相對粗一些，特別是下 方的管子延伸到油珠不可能到達的深度處再轉彎向上延伸，直至與一個直徑相對大得多的 調節水槽底部連通，調節水槽上部開口處是被分離出來的游離水的排水口，這些物件的連 通構成了一個完整的主油水分離器系統，其物理實質為一個兩支管管徑不同的異型U形 管，將密度小的油珠可靠地導入異型U形管的細管之中，將密度大的水體可靠地導入異型U 形管的粗管之中；
[0010] 步驟三，異型U形管的運用方法一一將實為異型U形管的主油水分離器殼體的上 錐體錐口密封連通的管徑適當的細管設計為一根海拔提升管（此處的"海拔"概念不是地 理學中相對海平面的海拔概念，是指定本機器中調節水槽的水面為基準水平面而建立的相 對高度的概念以及本領域內的習慣稱呼），其下部與錐形斗斗頂口密封連接的細管向下延 伸到油珠無法到達的水體深處，通過機箱箱體與異型U形管底部蛇形隔板連通且構成轉彎 處，轉彎后的細管向上延伸直至調節水槽的底板處并密封連通，調節水槽的上部與排水口 連通；該系統即可迫使油珠沿海拔提升管直接向上流動，以及迫使游離水在主油水分離器 殼體下方管徑適當的管道里遵循地球引力導致的"水往低處流"運動規律向下流動，流過異 型U形管底部蛇形隔板構成的轉彎處后水流即遵循"水往低處流"的"逆向"運動規律一一 在特定的和完全沒有人為施加的動力的情況下，遵循"水往高處流"的運動規律，迫使游離 水向上流向設置在主油水分離器殼體上方的粗管--調節水槽里之后再排出機外；
[0011] 步驟四，功能形成與性能確保法一一通過調節水槽排放水量的大小變化量來保持 槽內水位不變的情況下，在主油水分離器殼體中的油珠在重力與浮力之合力的作用下克服 布朗運動的干擾作向上的定向運動，且獲得可靠穩定的超出調節水槽水面許多的高油位排 油，從而完成了油液與水體的分離，當主分離器系統一一即異型U形管不同管子里的不同液 體對異型U形管下方彎處的壓力達到平衡時，"管細輕液位高，管粗重液位低"的力學原理；
[0012] 步驟五，定向運動保護法一一設置混合原液分散緩沖器，減小混合原液進入油水 分離腔時的流動對油珠向上定向運動和水珠向下定向運動產生不良的影響；
[0013] 步驟六，基準水平面穩定法一一本發明的機器之基準水平面是指定本機器的調節 水槽的水面，被指定為本機的海拔基準面，其高度為〇m ;若能穩定調節水槽內的水面就能 穩定海拔提升管上的排油海拔高度，若能穩定排油海拔高度的就能穩定地在高油位上排 油，若能穩定排油的高油位就能穩定地阻止水體混入所排油液之中；穩定調節水槽內的水 面設置水位調節器，取排放水道導流截面的改變量來控制排放水的流速，進而調節和穩定 調節水槽水面的動態水位；
[0014] 步驟七，防止游離水串水法一一設置油位調節器，通過調節排油軟管的高度來控 制海拔提升管對油液的提升高度，防止游離水混入脫水油中竄入下一級油水分離器里；
[0015] 步驟八，可選擇地采用電脫水法一一油液內"油包水珠"脫水法和"倒電場"杜絕 法，即設置電極分布結構、放電方式與安裝形態，發揮電場力脫水的效力和設置自動排放經 過電脫水過程后電脫水器內的積水之裝置；
[0016] 步驟九，高效低耗的油液流動性確保法一一在油必經之路的狹窄流道處設置防爆 型加熱器，只對油加熱而不對水加熱，以最小的耗能代價確保油液的流動性，特別是對于密 度大于1的超稠原油或對于存放時間較長的老化油，采用在主油水分離器的下方設置具有 獨立加熱功能的電熱坩堝，使得超稠原油中的密度小于水的輕質原油上浮而進入主油水分 離器，使得超稠原油中的密度大于1的石子、砂粒以及盡可能地讓石蠟、瀝青從電熱坩堝下 方的排渣管排出；
[0017] 步驟十，自動清渣法一一設置錐形的機箱底和濾渣箱聯用；
[0018] 按該方法所設計的一種油水分離機之特征是，在一個橫截面為任意形狀的直筒作 機箱的上端與蓋運用法蘭盤密封螺栓連接，其下端與錐形的排渣斗的大口徑端法蘭盤密封 螺栓連接，排渣斗的小口徑端法蘭盤密封螺栓連接排渣閥門的進水端法蘭盤密封螺栓連 接，排渣閥門的出水端通過管道從接近濾渣箱的底部進入濾渣箱，濾渣箱的大小與幾何形 狀可根據安裝現場的空間條件來決定，濾渣箱內部的上部設有平面形的過濾層，需要過濾 的帶渣的水從過濾層的下方流向過濾層的上方，經過濾層過濾之后的上清水，經排水口排 放，渣水中的渣靠其自重下沉而落入置于濾渣箱底部的渣袋之中，由人工打開濾渣箱的密 封蓋，移開過濾層，打開渣水排放孔，放干渣水之后，即可拎出渣袋，倒掉渣袋中的沉渣；在 機箱的主體段內設有橫截面小于機箱橫截面的油水分離腔，油水分離腔的橫截面幾何形狀 沒有硬性工藝要求，其下端是開口的并在與脫油水排出管最近的一側邊配有大小適當的隔 板，隔板的自由端與錐形的排渣斗壁板之間存在一條足夠寬的流水通道，油水分離腔的上 端固接一個錐形的止逆斗，止逆斗的錐頂部分設有若干作為油道的通孔，在止逆斗的上方 適當距離處設有一個錐形集油罩，即在集油罩與止逆斗之間存在一個集油的空間，此空間 的下方是無漏洞的底，且在底部最低的位置上設有一個通孔，該通孔固定連接一根管道再 連接一個閥門；油位計的上端與電脫水器的最高油位線以上的通孔連通，油位計的下端與 設在機箱內水體靜態水位處的通孔之導管相連接；在集油罩的側面外安裝一個幾何形狀相 一致的錐形的熱源且覆蓋整個集油罩的外側表面，熱源受下溫控器的控制，下溫控器安裝 在集油罩的錐頂處一根海拔提升油管的固定連接處，海拔提升油管外殼上設有幾何形狀一 致的管狀熱源，管狀熱源受上溫控器的控制，上溫控器安裝在海拔提升油管的上端與油位 調節器連接的彎頭處，油位調節器由油位調節螺母和油位調節螺栓所構成，以油位調節螺 母和油位調節螺栓調定的高度來控制油位調節管的角度，油位調節管一端與海拔提升油管 輸出端連通，油位調節管的另一端與置于電脫水器內的垂直輸油管輸入端連通，垂直輸油 管的輸出端連接混合原液布液管的輸入端，布液管置于電脫水器的下半部且在網狀電極組 之下，經其分布出來的油液將在上浮過程中經過電場區，接受電場電極化的作用將"油包 水"形式的水分分離出來，經過電脫水之后的脫水油將從設置在電脫水器上方的脫水油排 出口排出，經過電脫水之后的水將以設置在電脫水器底部最低處的排出管管內的液體電導 傳感器之信號自動控制上電磁閥和下電磁閥聯動排放電脫水器內的積水，最后由接在下電 磁閥的電脫水器積水排出口排出在上電磁閥和下電磁閥之間設置一段透明的積水監視管； 由耐腐蝕的導電材料構成的網狀電極組由高壓絕緣子按組分層固定在電脫水器內，可以將 電極平面垂直于地面地安裝，也可以水平于地面地安裝，本案采取將電極平面與地面成一 個夾角的安裝方式安裝，且電極平面的低端靠近電脫水器的腔壁，網狀電極組的電場由其 連接的高壓電發生器之高壓電所建立；混合原液來液管由垂直段的兩端分別與上水平段和 下水平段連通而成，上水平段的入口為其輸入口，下水平段的出口為其輸出口，混合原液來 液管的輸出口連通混合原液分散緩沖器混合原液分散緩沖器設在止逆斗的正下方，混合原 液分散緩沖器構成的工作平面與止逆斗的下方開口構成的平面保持一致；在機箱內還設置 了直立于地面安裝的脫油水排出管，它下端的進水口固定在集渣斗的下半部，它的上端由 一個彎頭連接一根水平管道通往機箱外，在水平管道上設置了水位調節器，水位調節器由 水位調節閘板、水位調節杠桿、浮