專利名稱：靜電分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電分離器，用于不同的介電常數(shù)的液體的混合物的液相系統(tǒng)的分離。具體地，該靜電分離器包含一容器，該容器內(nèi)懸掛有藉助于外部電壓源供能的電極系統(tǒng)或電極組。
由于本發(fā)明具體地可應(yīng)用到用于分離油和水的乳狀液中的油和水的靜電分離器，本發(fā)明將參照這樣的應(yīng)用進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)看到，本發(fā)明也可應(yīng)用到用于液相系統(tǒng)的分離的所有種類的靜電分離器應(yīng)用。
背景技術(shù)：
液相系統(tǒng)的靜電分離通常被使用于化學(xué)工業(yè)，特別是石油工業(yè)。這樣的分離包含藉助于被浸入到要進(jìn)行分離處理的液體環(huán)境中的電極生成的電場力的使用。存在的已知的解決方案，其中電極由DC和AC電流供電。
通常已知的分離器是各種形狀的容器，其中灌滿要進(jìn)行分離處理的液體。當(dāng)被連接到電壓源時(shí)，這些被浸入到液體中的電極造成電場的形成。由于與電場存在相聯(lián)系的許多處理過程(諸如，極化和偶極子交互作用或電泳)的結(jié)果，發(fā)生相分離。對于油中的水的乳狀液，其中分散相(dispersed phase)是水，分散相的小水滴凝聚以形成更大的水滴，它們由于重力的作用沉到箱底。混合物的分離相通過位于容器的適當(dāng)位置的出口從箱中被取出。分離器容器可被分成多個(gè)空腔，其中，根據(jù)要被分離成它的組成成分或相的混合物的百分?jǐn)?shù)組成成分應(yīng)用不同的分離技術(shù)?；旌衔锓蛛x利用由導(dǎo)電元件制成的電極，通過位于容器外部的變壓器將外部高電壓源連接到該電極。如果電極被提供以直流電流，則電源系統(tǒng)包含整流器。由于電極之間的電弧的危險(xiǎn)，電源單元常常配備有限制電流的保護(hù)系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)例如，從US 3,674,677，獲知一種用于水與油的乳狀液分離的設(shè)備。該設(shè)備包含圓柱形的、水平放置的容器，在容器的一端具有位于某個(gè)高度的乳狀液入口開孔；在容器的另一個(gè)端的、位于容器的底部的出油孔；以及位于容器底部的排水孔。在容器里面，垂直地放置一組被提供以高電壓的電極，以及另一組接到容器里面接地的電極。這兩組電極都具有導(dǎo)電板的形狀，相對容器的縱軸向同心地彎曲。高壓電極被放置在地電極與容器的接地內(nèi)壁之間。垂直高壓電極板被附著到水平板上，它藉助于許多絕緣掛鉤從容器的上部的壁被懸掛，以及通過絕緣的饋電器被耦合到外部高壓源。接地電極的垂直板被附著到容器的內(nèi)部金屬部分。
從US 4,702,815獲知一種用于藉助于靜電分離處理過程使得油脫鹽和脫水的設(shè)備。該設(shè)備包含容器，配備有用于油和稀釋水的適當(dāng)?shù)娜肟陂_孔，和用于分離的產(chǎn)品的出口開孔。用于生成電場的電極系統(tǒng)通過絕緣掛鉤被垂直懸掛在容器的上部和被附著到所述容器，該系統(tǒng)由多個(gè)互相平行放置的復(fù)合板組成，以及這些板包含導(dǎo)電部件，其中心位于不導(dǎo)通電流的另一個(gè)部件的框架中。從外部交流電源把電壓加到導(dǎo)電部件，由此位于容器外部的變壓器的高壓繞組被連接到電極，以使得相鄰的板被提供以相反的電荷，或電源電壓被饋送到另外的板，而每個(gè)未供電的板被接地。
現(xiàn)有技術(shù)的給出的解決方案基本上顯示兩種類型的靜電分離設(shè)備。一種類型在US 3,674,677中給出，代表具有電極裝置的分離器，它通常由DC源供電，以及另一種類型在US 4,702,815中給出，代表具有絕緣電極系統(tǒng)的分離器，它通常由交流供電，還有一些已知的解決方案，它們把兩種類型的電極裝置放置在一個(gè)容器中，例如從US4,308,127獲知的解決方案。
在所有以上提到的解決方案中，高壓電源被放置在靜電分離器容器外面，以及用于附著容器里面的電極系統(tǒng)的元件需要使用在饋電變壓器的高壓繞組與各個(gè)電極之間的專門的絕緣連接器，它們被放置在分離器容器壁上。因此，現(xiàn)有技術(shù)靜電分離器顯示復(fù)雜的和體積很大的結(jié)構(gòu)，以及也很難維護(hù)。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是給出一種包含容器的靜電分離器，該分離器具有比起現(xiàn)有技術(shù)分離器大大簡化的和更緊湊的結(jié)構(gòu)。該靜電分離器也將是工作可靠的和容易維護(hù)的。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的可藉助于包含容器(諸如重力分離器箱)的靜電分離器達(dá)到，在容器里懸掛藉助于外部電壓源供電的電極系統(tǒng)或電極組，其特征在于，電極系統(tǒng)包括至少一對導(dǎo)電板，該導(dǎo)電板被附著到安排在容器內(nèi)的支撐框架，并被連接到位于支撐框架的饋電變壓器的高壓繞組。
優(yōu)選地，支撐框架具有由絕緣材料制成的鑄件的形式。
優(yōu)選地，支撐框架鑄件由環(huán)氧樹脂制成。
優(yōu)選地，電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板通過電容性電連接被連接到饋電變壓器繞組。
優(yōu)選地，電容性電連接具有在支撐框架內(nèi)絕緣的導(dǎo)電元件的形式，以及電極系統(tǒng)導(dǎo)電板的末端被放置在靠近導(dǎo)電元件。
優(yōu)選地，電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板被覆蓋以絕緣材料層。
優(yōu)選地，饋電變壓器的工作頻率高于50Hz。
本發(fā)明的分離器的優(yōu)點(diǎn)是可構(gòu)建一種設(shè)備，在該設(shè)備中所有的高壓元件在支撐框架內(nèi)完全絕緣的，以及來自外部供電電源的、通過分離器容器壁被傳遞到饋電變壓器的供電是低壓電源。饋電變壓器在支撐框架(特別是由絕緣材料制成的框架)中的放置，以及電極系統(tǒng)在這個(gè)框架中的位置，大大地簡化分離器的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的靜電分離器的以下的詳細(xì)說明中給出本發(fā)明的另外的特性和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡述下面，參照附圖更詳細(xì)地描述按照本發(fā)明的靜電分離器的優(yōu)選實(shí)施例中，其中

圖1示意地顯示本發(fā)明的分離器的第一實(shí)施例的縱向截面圖，圖2顯示按照圖1的A-A線的截面，圖3示意地顯示圖2上的“a”的展開的細(xì)節(jié)，圖4示意地顯示本發(fā)明的分離器的第二實(shí)施例的截面圖，以及圖5示意地顯示圖4上的“b”的展開的細(xì)節(jié)。
發(fā)明詳細(xì)描述圖1是顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的靜電分離器的示意圖。靜電分離器包含容器，它是金屬的、圓柱形的、水平取向的箱，其中灌滿水與油的乳狀液2。容器1的充灌是通過位于容器的上部的入口3完成的。通常，分離器容器藉助于適當(dāng)?shù)母舭灞环殖蓭讉€(gè)空腔或隔艙，在其中實(shí)現(xiàn)接連的分離階段。在圖上的示例的實(shí)施例中顯示一個(gè)隔板4，以及容器被分成兩個(gè)隔艙。在第一隔艙中，包含用于乳狀液2的入口3和排水孔5，它被使用來從容器1取出水位相6，支撐框架7藉助于支撐結(jié)構(gòu)(圖上未示出)附著到容器1的上部內(nèi)壁。在容器1的、位于隔板4后面的第二隔艙中(正如通過容器1沿主流動(dòng)方向看到的)，有用于分離的純石油的排油孔15。在支撐框架7上附著有電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板，它們被連接到位于容器1的外面的外部電壓源。支撐框架7是由絕緣材料(優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂)制成的鑄件，其里邊安裝有變壓器9。變壓器9在外面是完全絕緣的，以及它的低壓繞組10的末端從框架7引出，并被連接到被安排在容器外邊的低壓端子11。導(dǎo)電板或電極8通常從支撐框架7垂直地懸掛，以及互相以固定的距離平行地排列，以便基本上覆蓋容器的橫截面積，具體地水與油乳狀液的橫截面積。導(dǎo)電板在容器的長度方向還具有一定的延伸，例如取決于特定的分離條件。
正如從圖2和3更詳細(xì)地看到的，按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，變壓器9的低壓繞組的一個(gè)末端被連接到外部低壓端子11，而另一個(gè)末端與容器壁相連接。
變壓器9的高壓繞組的末端通過電壓匯流條13(被嵌入在框架7的材料中的)與由平通道條制成的導(dǎo)電元件14相連接，通道背面與適當(dāng)?shù)目偩€進(jìn)行電連接。在每個(gè)導(dǎo)電元件14(位于框架7的絕緣材料中)中，在通道條的凸緣之間形成的縫隙中和在位于框架7的溝槽中，電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板直接放置在通道的縫隙下面。在這個(gè)導(dǎo)電板的外表面與導(dǎo)電元件14的內(nèi)表面之間有框架7的絕緣層，它的厚度相應(yīng)于在框架7中制作的溝槽的寬度之間的橫向尺寸的差值，相應(yīng)于在導(dǎo)電元件14中通道段的凸緣之間的距離。在電極系統(tǒng)中，每個(gè)電極由導(dǎo)電材料制成，具有非絕緣的導(dǎo)電板8的形式，或這個(gè)板可以由絕緣層8a連續(xù)地覆蓋。在導(dǎo)電元件14與導(dǎo)電板8之間，或在導(dǎo)電元件14與具有絕緣層8a的導(dǎo)電板之間的電連接，在兩種情形下都是電容性電連接。高壓繞組12的末端與電極系統(tǒng)的板被連接成使得相鄰的板被提供以相反符號的高壓，如圖3所示。在設(shè)備運(yùn)行條件下，任何數(shù)目的導(dǎo)電板8被做成為具有絕緣層8a的導(dǎo)電板。導(dǎo)電板8和具有絕緣層8a的導(dǎo)電板可被安裝在被固定在框架7上的相同的電極系統(tǒng)中。電極類型的選擇取決于供電電源的方式和供電電壓電平。支撐框架7的外形被調(diào)節(jié)成適配于分離器容器1。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖4和5所示，電極系統(tǒng)或電極組被固定在框架7中的導(dǎo)電元件14中，這些電極系統(tǒng)以相同符號的高壓被供電。高壓繞組2的一個(gè)末端通過匯流條13和導(dǎo)電元件14被連接到導(dǎo)電板8或具有絕緣層8a的導(dǎo)電板，而第二末端被連接到位于框架7的里面、靠近容器壁附近的耦合單元16，這樣，在耦合單元16與容器1的內(nèi)壁之間的電容大于在由導(dǎo)電板8或具有絕緣層8a的導(dǎo)電板形成的電極系統(tǒng)的一對電極板8與地電極17之間的電容。具有基本上垂直排列的板或片的形式的地電極17位于導(dǎo)電板8或電源電極之間，以及它們通過連接器18與容器壁相連接，例如，如圖4示意地顯示的。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖2和3示意地顯示的，在導(dǎo)電板8或具有絕緣層8a的導(dǎo)電板之間的水和油的乳狀液2中生成的電場需要對于板加上從AC電壓源供電的功率。電壓是通過以下方式的電容耦合以非接觸方式加到導(dǎo)電板8或具有絕緣層8a的導(dǎo)電板上的。導(dǎo)電板8被放置在支撐框架7的溝槽中。這些導(dǎo)電板都是由導(dǎo)電材料制成的，或它們可以具有導(dǎo)電的芯子，外面包圍以絕緣層8a。支撐框架7是絕緣材料的鑄件，它的里面被嵌入導(dǎo)電元件14，導(dǎo)電元件位于非常接近于帶有板8的溝槽的位置。導(dǎo)電元件14藉助于匯流條13交替地連接到饋電變壓器9的高壓次級繞組12的末端。導(dǎo)電元件14以電容性方式被耦合到導(dǎo)電板8或涂敷以絕緣層8a的板的導(dǎo)電層，這使得在變壓器9的次級繞組12中生成的電壓以非接觸方式，也是以交替的方式，加到導(dǎo)電板8。饋電變壓器9的初級繞組10的一個(gè)末端被連接到容器1的鑄件，以及初級繞組10的另一個(gè)末端被連接到低壓端子11。饋電變壓器9的工作頻率高于50Hz，這允許減小變壓器9的尺寸。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖4和5示意地顯示的，在容器1里面，放置有兩組電極系統(tǒng)。在一組電極系統(tǒng)中，每個(gè)導(dǎo)電板8或具有絕緣層8a的導(dǎo)電板被放置在支撐框架7的溝槽中。支撐框架7是絕緣材料的鑄件，它的里面被嵌入導(dǎo)電元件14，導(dǎo)電元件位于溝槽與板8的中間相鄰的位置。導(dǎo)電元件14藉助于匯流條13被連接到饋電變壓器9的高壓次級繞組12的一個(gè)末端。導(dǎo)電元件14以電容性方式被耦合到導(dǎo)電板8或被包圍在絕緣層8a中的板的導(dǎo)電層，這使得在變壓器9的次級繞組12中生成的電壓以非接觸方式加到導(dǎo)電板8。在導(dǎo)電板8之間安排有第二電極組的金屬板17，它們被互相連接，并通過連接器18連接到容器1鑄件。次級繞組的另一個(gè)末端被連接到耦合單元16，被放置在支撐框架7的里面緊密地靠近容器壁，因此保證與容器壁的電容耦合，容器壁的電位是參考電位。饋電變壓器9的初級繞組10的一個(gè)末端被連接到容器1的鑄件，以及初級繞組10的第二個(gè)末端被連接到低壓端子11。饋電變壓器9的工作頻率高于50Hz，這允許減小變壓器9的尺寸。
應(yīng)當(dāng)看到，本發(fā)明的以上的說明是作為例子給出的，替換的實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。然而，權(quán)利要求的保護(hù)范圍在由本說明與附圖支持的專利權(quán)利要求中規(guī)定。
圖上使用的標(biāo)號表1.容器2.油與水的乳狀液3.入口4.隔板5.排水口6.水相7.支撐框架8.導(dǎo)電板，8a-具有絕緣層的導(dǎo)電板9.饋電變壓器10.低壓繞組11.低壓端子12.高壓繞組13.電壓總線條
14.導(dǎo)電元件15.出油口16.耦合單元17.接地電極18.連接器
權(quán)利要求
1.靜電分離器，包含容器，容器內(nèi)懸掛有從外部電壓源供電的電極系統(tǒng)，其特征在于，電極系統(tǒng)包括至少一對導(dǎo)電板(8)，該導(dǎo)電板被附著到被安置在容器內(nèi)的支撐框架(7)上，以及與被放置在支撐框架中的饋電變壓器(9)的高壓繞組相連接。
2.按照權(quán)利要求1的分離器，其特征在于，支撐框架(7)是絕緣材料的鑄件。
3.按照權(quán)利要求2的分離器，其特征在于，支撐框架(7)鑄件由環(huán)氧樹脂制成。
4.按照權(quán)利要求1的分離器，其特征在于，電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板(8)通過電容性電連接與饋電變壓器(9)的繞組相連接。
5.按照權(quán)利要求4的分離器，其特征在于，電容性電連接具有在支撐框架(7)內(nèi)絕緣的導(dǎo)電元件(14)的形式，以及電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板(8)的末端放置在導(dǎo)電元件(14)附近。
6.按照權(quán)利要求1的分離器，其特征在于，電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板(8)被涂覆以絕緣材料層(8a)。
7.按照權(quán)利要求1的分離器，其特征在于，饋電變壓器(9)的工作頻率高于50Hz。
全文摘要
靜電分離器，用于分離由不同的介電常數(shù)的液體的混合物組成的液相系統(tǒng)。具體地，該靜電分離器用于分離油和水的乳狀液。靜電分離器，包含一容器，該容器內(nèi)懸掛有從外部電壓源供能的電極系統(tǒng)。該電極系統(tǒng)包括至少一對導(dǎo)電板(8)，該導(dǎo)電板被附著到支撐框架(7)以及與被放置在支撐框架(7)中的饋電變壓器(9)的高壓繞組進(jìn)行電連接。該支撐框架(7)優(yōu)選地是絕緣材料的鑄件。電極系統(tǒng)的導(dǎo)電板(8)優(yōu)選地通過電容性電連接與饋電變壓器(9)繞組相連接。
文檔編號B01D17/02GK1604808SQ02825027
公開日2005年4月6日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者P·J·尼爾森, W·皮亞塞基 申請人:Abb離岸系統(tǒng)股份有限公司