专利名称：在离心分离器中分离油中悬浮的颗粒而提纯污染油的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过液体分离助剂将油中悬浮的颗粒分离出去而提纯污染油的方法，所述液体分离助剂的密度大于油的密度。该分离助剂分散在污染油中，以便使颗粒更易于从油中分离出来。所述污染油和液体分离助剂被供给进入旋转离心转筒(rotor)的分离室。所述液体分离助剂和颗粒借助离心力从油中分离出来。所述经过提纯的油通过中央轻相出口从分离室中排出。该被分离出的颗粒和液体分离助剂通过沿径向位于轻相出口外侧的重相出口从分离室中排出。
具有或没有添加剂的矿物油(也可为半合成和全合成矿物油)以及动物油、植物油被广泛用于多种用途，例如润滑、冷却和绝缘，的应用中。在这些应用中，油通常会受到不同种类颗粒的污染。根据组成和特定用途，采用不同的方法再生污染油。
长期以来，一直是通过含有粘土、漂白土或硅藻土的滤床对污染油进行过滤。
分离出悬浮颗粒而对矿物油进行的提纯例如如美国专利4094770所述。根据该专利，通过加入以丙酮和2-丁酮的混合物的形式存在的结块助剂而除去未被滤除的颗粒。结块的颗粒沉淀下来并且可从油中除去。最后的蒸馏步骤是必要的，以便从结块助剂中提纯出油。
美国专利4491515描述了在车辆中所使用的润滑油的提纯。其内可含有多种污染物的所述油通过加入混有含水电解质，例如无机酸或有机酸，的含有羰基(酮)的化合物而进行提纯。当该酸已被加入到所述油中时，相对较快速地得到了可通过沉淀或离心作用而被除去的颗粒污染物的结块。在蒸馏步骤中，酮得到回收。
美国专利4519899描述了已被材料颗粒污染的轧辊油的提纯，所述材料颗粒在轧制操作中得到处理。凝结剂，例如含水苏打溶液，以精细受控的量与油混合。所述颗粒凝结并存在于水相中，其可通过沉淀或借助离心分离器而被除去。
在SE 512750中，描述了一种用于重力分离被颗粒和/或水污染的油的方法。根据所述方法，不溶于油中的聚集聚合物或聚合物混合物被加入污染油中并与其进行混合，其后，进行油和聚集聚合物的分离。该聚集聚合物和主要部分的污染物形成下部相，而油形成上部相。除去具有聚集聚合物和污染物的下部相。根据该公开内容，可通过离心作用进行所述分离过程。
以颗粒形式存在的要从油中除去的污染物在许多情况下可以是非常小的并且难于从油中除去。颗粒量还可以是较少的。必须添加的分离助剂的量因此可相对较少。如果一种液相仅少量存在，那么在离心分离器中将具有不同密度的两种液相相互间分开会产生问题。
本发明提供了该问题的一种解决方案。
根据本发明，使用最初定义的方法，离心转筒的分离室被预先充入一定量的初始液体，使得初始液体层在离心转筒中形成液封，覆盖住所述重相出口，所述初始液体比油重并且不溶于油中。仅在预先充注所述分离室之后，污染油和液体分离助剂才被供给至分离室，至少部分初始液体连同从油中分离出的液体分离助剂和颗粒一起，通过所述重相出口被排出所述分离室。
本发明可有利地以这样一种方式进行实施，即一定量的液体分离助剂被用作所述初始液体。这样，仅一种辅助液体不得不被使用。另一方面，可适于使用一种不同类型的初始液体以形成液封，以便限制所需的液体分离助剂的量。这种不同类型的初始液体例如可以是水。
在可采用所建议的方法进行清洗的各种油中，可以是所提到的在变压器和抽头变换器中用于绝缘用途的油、轧辊油、液压油和润滑油。
液体分离助剂的选择取决于要进行提纯的油。上述油可以是纯的矿物油，半合成或全合成的油，或者具有或没有使油具有所需性质的添加剂的动物油或植物油。分离助剂的选择还取决于要从油中滤除的污染物颗粒的种类。根据以上现有技术可以理解，分离助剂可进行不同的组合。液体分离助剂可以含有或者可以不含水或在水中可溶。然而，所使用的分离助剂在油中应该是不溶的。根据污染颗粒的量，应加入更多或更少量的分离助剂。
所述分离助剂中可含有致使颗粒发生絮凝作用的物质，这使得更重的颗粒更易于通过离心分离而被去除。所述分离助剂还可通过化学键或表面化学键吸引或结合所述颗粒。
通过在开始进行油的提纯前使用所述初始液体例如液体分离助剂充注前述转筒中的径向外层空间，可立即实现有效的提纯。若代替的是，混有液体分离助剂的污染油从一开始已被供给至旋转转筒，那么在转筒中通过从污染油中分离出的液体分离助剂已形成覆盖该出口的液封之前，大量的油将通过分离室重相出口被排出。
当离心转筒包括改善分离效果的分离盘时，在稳态过程中，油和分离助剂之间的界面高度被保持在分离盘的外边缘附近。
根据本发明，连续加入液体分离助剂和油。如果认为合适，液体分离助剂和油可在进行提纯前在连接至离心分离器入口的一些种类的混合装置内或在单独的混合操作中进行混合。在后面一种所述情况中，在进行提纯前可获得用于液体分离助剂和油的混合物的所需保持时间(holding time)。
根据本发明所述的方法可被有利地用于含有在预期应用中为所述油提供所需特性的添加剂的矿物油或合成油的提纯，在40℃的条件下，所述油的密度为0.85-1.05克/立方厘米。
根据本发明所述的方法可被有利地用于已被非常细的颗粒污染的矿物油，所述非常细的颗粒例如可以是浮在油中并且由此不沉淀的非常细小的灰粒或金属颗粒。在40℃的条件下，矿物油的密度通常为0.85-0.90克/立方厘米。早期，对含有这种类型的污染物的油进行提纯的唯一可能性是使用硅藻土或漂白土过滤器，其中滤料比较昂贵并且会产生与所使用的滤床的沉积作用相关的问题。
若矿物油已被用作变压器或抽头变换器中的绝缘剂并且除了必要的氧化抑制剂外，不含其它添加剂，那么该分离助剂可有利地是液体聚合物，所述液体聚合物使存在于油中的所述小灰粒结合在一起。同样，也可以采用这种方式清洗被非常细小的金属颗粒污染的轧辊油以及氯-石蜡油。
要进行提纯的油还可以是被较小的分散颗粒污染的柴油机用润滑油，所述分离助剂是液体聚合物。
提纯这些种类的油的适用的液体聚合物的一个实例为多羟基烷氧基化合物，在40℃的条件下，其密度通常为1.0-1.1克/立方厘米。
实例1在抽头变换器中已被用作绝缘剂并且受到烟灰(soot)颗粒污染的矿物油应将该烟灰颗粒滤除。抽头变换器中油的量可为200-1500升。使用阿尔法拉瓦尔股份有限公司(Alfa Laval AB)的MIB303S-13型可移动离心分离器进行提纯。根据连续提纯操作之间的时间间隔，所述油中含有1-10％的烟灰。离心分离器的转筒启动并全速进行旋转。以液体聚合物的形式存在的分离助剂以0.7升的量加入到转筒中。聚合物受到离心力的作用流至转筒分离室的外部，在此它形成随转筒一起旋转的液层并覆盖分离室的重相出口。形成液层所需要的聚合物的量取决于离心分离器的尺寸和结构。当已形成所述层时，要进行提纯的油被供给，油已与聚合物混合在一起。在所供给的混合物中的聚合物的量为约4％。用于提纯的聚合物包括多羟基烷氧基化合物。
实例2包括氯-石蜡油的轧辊油应采用根据本发明所述的方法进行提纯。可含有1-17％污泥的所述油与液体聚合物，多羟基烷氧基化合物混合。使用如实例1中所使用的相同类型的可移动离心分离器进行提纯。在分离器已启动形成旋转的液层时，将聚合物加到离心分离器中。要进行提纯的油的量可在3-15立方米之间。先前，污染油不得不以非常高的成本进行沉淀。因此，根据现在建议使用的技术进行的提纯具有重要优势。
实例3应根据本发明对用于润滑柴油机的润滑油进行提纯。所述油中含有大量添加剂，以便为所述油提供所需特性。
所述油中污染了0.1-5％的主要包括烟灰、燃烧剩余物和来自所述油的一些添加剂的反应产物的颗粒。大部分污染物以在离心分离器或过滤器中不可能被去除的胶体或亚微颗粒的形式存在。
50升被污染的润滑油通过搅拌与约4％的液体聚合物，多羟基烷氧基化合物进行混合。该混合物被加热至95℃。为了分离出夹带有污染物的聚合物，使用如实例1中所使用的相同类型的离心转筒，在向其内供给油/聚合物混合物之前，所述离心转筒中预先充有聚合物层。
通过在对正-戊烷中的不溶物质(ASTM D 893-892)进行提纯前和提纯后对油进行分析从而对提取结果进行测量。
所述油中的污染物的量已减少了82％，即不溶物质从0.96％减少至0.18％。
下面，进一步结合附图对根据本发明所述的方法进行描述。
图1示出了适于实施本发明方法的离心分离器。
如图所示的离心分离器具有固定不动的外壳1，其中布置有围绕中心垂直轴线R可旋转的离心转筒2。转筒2被安装在与驱动装置(未示出)相连接的垂直驱动轴3的顶部。外壳1带有的连接装置4其中包括从上方延伸进入转筒2中并且形成通向转筒中的中央进口空间的进口通道的垂直的进口管道5。所述进口通道在其上端与连接装置4的进口5a相连通。
转筒2形成分离室6和从转筒中的所述中央进口空间通向分离室6的相应进口8的多条进口通道7。转筒2还形成距中心轴线R相对较近的分离室6的中央轻相出口9，和距中心轴线R相对较远的分离室6的多个重相出口10。
所述轻相出口9以通向转筒6上部中的出口室11的满溢出口的形式存在。在该出口室11中布置有配水盘(paring disc)12，其受到连接装置4的支承并且具有至少一条与连接装置出口14相连通的配水通道(paring channel)13。
分离室的重相出口10通过通道15与通向转筒2下面外壳1中的空间17的转筒的满溢出口16相连通。
在分离室6内有一堆锥形的分离盘18，所述分离盘18布置与中心轴线R同轴并且在其间界定出较薄的通道，用于在转筒中进行处理时的液体通流。
在用于借助以液体形式存在的分离助剂，例如液体聚合物，从油中清洗出悬浮于其中的小颗粒时，附图中的离心分离器按照下面的方式进行操作。所述分离助剂不溶于要进行清洗的油中并且其密度大于所述油的密度。
或是在所述转筒已围绕中心轴线R发生旋转之前，或是在所述转筒已围绕中心轴线R发生旋转之后，一定量的分离助剂或另一种比要进行清洗的油重的初始液体通过转筒进口被供应进入分离室6中。在转筒旋转时，该初始液体形成液层，所述液层位于分离室的沿径向最外面的部分并且覆盖其重相出口10。
在分离室6已被预先充注所述量的初始液体后，要进行清洗的油的混合物和所述液体分离助剂以任意预定速度，优选连续地，被供应到分离室中。混合物通过其进口8进入分离室并且沿轴向通过分离盘18中的对齐的分配孔流入所述盘之间的各种间隙中。在这些间隙，或者流动通路中，混合物中的油的部分向内朝向中心轴线R流动，而分散开的分离助剂与污染所述油的颗粒一起向外远离中心轴线R移动。
其中已没有颗粒和分离助剂的油通过其中央轻相出口9离开分离室6并且进一步经出口室11和通过配水盘12，通过连接装置4的出口14流出。所述分散开的分离助剂和颗粒向外移动进入前述初始液体层，所述初始液体层也可以是液体分离助剂。至少部分的初始液体连同从所述油中分离出的分离助剂和颗粒一起，从分离室6的外部通过其重相出口10离开分离室，并且进一步流动通过出口通道15，流至转筒2的满溢出口16并流出，流至转筒下面的空间17。
在所述初始液体已被供应进入分离室6中时，但是在要进行清洗的任何油已被供给之前，初始液体层在分离室中的第一径向高度处形成内圆柱形液层。然后，在供给要进行清洗的油时，初始液体的圆柱形表面沿径向向外移动至第二高度处。该第二高度处应位于重相出口10径向向内的地方。因此，必须准确地确定要供给的初始液体量，以使该液体在分离过程的初始阶段中可在转筒中形成液封，防止油通过出口10发生泄露。
在稳态分离过程中，总是存在在油和已从油中分离出来的分离助剂之间形成的界面层，所述界面层被保持在重相出口10径向内侧的高度处。
图中的离心转筒2具有环绕分离室6的实心壁部。然而，可能有时也需要使用具有在转筒工作过程中适于间歇打开的周部污泥出口的转筒，使得通过重相出口10离开的从油中分离出来但是未被液体分离助剂夹带的颗粒在转筒工作过程中可被间歇地排出。
权利要求
1.一种借助液体分离助剂将油中悬浮的颗粒分离出去而提纯污染油的方法，所述液体分离助剂的密度大于油的密度且所述分离助剂分散在污染油中，以便使颗粒更易于从油中分离出来，所述方法包括以下步骤向旋转离心转筒的分离室中提供所述污染油和所述液体分离助剂，在所述分离室中利用离心力将颗粒和液体分离助剂从油中分离出来，将经过提纯的油通过分离室的中央轻相出口从分离室中排出，以及该被分离出的颗粒和被分离出的液体分离助剂通过沿径向位于所述中央轻相出口外侧的分离室的重相出口从分离室中排出，其特征在于，在向其中供给大量污染油之前，向分离室中预先充注一定量的初始液体，使得初始液体层在离心转筒中形成液封，覆盖住所述重相出口，所述初始液体比油重并且不溶于油中，此后，供给所述污染油和所述液体分离助剂进入分离室，以及至少部分所述初始液体和颗粒连同从油中分离出的液体分离助剂一起，通过所述重相出口被排出所述分离室。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一定量的所述液体分离助剂用作所述初始液体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油为含有在预期应用中为所述油提供所需特性的添加剂的矿物油或合成油，在40℃的条件下，所述油的密度为0.85-1.05克/立方厘米。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述油为在40℃的条件下密度为0.85-0.90克/立方厘米的纯矿物油。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述矿物油为已被用作变压器或抽头变换器中的绝缘剂，除了必要的氧化抑制剂外，不含添加剂，并且被非常细小的烟灰颗粒污染的一种油，所述分离助剂为液体聚合物。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述油为已被用作柴油机润滑油并且被细小的分散颗粒污染的一种油，所述分离助剂为液体聚合物。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述聚合物为在40℃的条件下，密度为1.0-1.1克/立方厘米的多羟基烷氧基化合物。
全文摘要
为了通过离心分离器将油中悬浮的颗粒分离出去而提纯污染油，使用一种液体分离助剂，所述液体分离助剂的密度大于油的密度。所述液体分离助剂吸引/结合所述污染颗粒。向旋转离心转筒的分离室中提供所述污染油。将经过提纯的油通过分离室的中央轻相出口排出，且液体分离助剂和该被分离出的颗粒通过沿径向位于所述中央轻相出口外侧的分离室的重相出口排出。根据本发明，按照如下方式进行提纯，即向分离室中预先充入一定量的初始液体，使得初始液体层在旋转离心转筒中形成液封，覆盖住所述重相出口，所述初始液体比油重并且不溶于油中。仅在这之后，供给所述污染油和所述液体分离助剂进入分离室。在经过提纯的油通过所述轻相出口离开分离室时，至少部分所述初始液体和液体分离助剂连同从油中分离出的颗粒一起，通过所述重相出口被排出。
文档编号C10M175/02GK1726273SQ200380105846
公开日2006年1月25日 申请日期2003年12月10日 优先权日2002年12月12日
发明者C·瓦斯 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司