一种基于石墨烯膜的油水分离装置的制作方法

本实用新型涉及油水分离技术领域，具体涉及一种基于石墨烯膜的油水分离装置。

背景技术：

油包水乳化物广泛存在于石油、化工等工业生产过程中，对原油进行脱水是石油行业必须经过的关键环节，在实际生产中，油水混合物的有效分离仍然是一个难题，通常采用化学和物理方法加速水滴界面膜的薄化和破裂从而提高聚结效率。

中国专利cn208372535u公开了一种油水分离装置。它包括罐体，罐体通过分离滚轴分为上方的油水混合腔和下方的油水分离腔，分离滚轴上设有分离滚齿，油水分离腔上部设有高于混合腔的凸台结构；油水混合腔的上方设有挡水板，油水分离腔底部安装有加热器，油水分离腔的侧壁设有温度传感器和压力传感器，油水分离腔的底部安装有电容式密度传感器，油水分离腔的侧部连接有压力泵。该分离装置，借助加热器对罐体进行加热，水蒸发形成蒸汽而石油因重力自动沉降，从而实现油水分离。且在加热过程中可通过温度传感器和压力传感器分别调控罐内温度和压力，使罐体内部保持恒定的温度和压力，避免空烧和内部分离不稳定的情况发生，极大提高了油水分离效率。

但是其存在以下问题：

（1）上述油水分离装置在工作时，通过油水分离腔底部的加热器和电热带对罐体内部进行加热，只能对分布在罐体外层以及下层的油水进行加热，内外层的油水混合物受热不均匀，油水分离效果受影响；

（2）余热没有进行回收再利用，资源浪费严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种油水分离效果好并同时进行余热再利用的基于石墨烯膜的油水分离装置。

本实用新型的技术方案是：

一种基于石墨烯膜的油水分离装置，包括筒体、旋转托盘、旋转动力机构以及预热装置，所述筒体包括内筒和外筒，所述内筒为上粗下细的筒状，所述内筒下端座封在所述旋转托盘上，所述旋转托盘通过一立杆与所述旋转动力机构传动连接；

所述内筒包括从内到外依次设置的不锈钢织网、亲油疏水石墨烯膜以及不锈钢支撑管，所述石墨烯膜涂覆在所述不锈钢织网上，所述不锈钢织网与所述不锈钢支撑管可拆卸连接在一起，所述不锈钢支撑管管身设有多个溢流孔；所述不锈钢支撑管管口处设有盖板，所述盖板上设有多个通气口，所述不锈钢支撑管上端盖设有一端盖，所述端盖与所述盖板之间形成容纳气体的第一容置腔，所述盖板与所述旋转托盘之间形成容纳原油的第二容置腔；所述外筒套接在所述内筒上，所述内筒与所述外筒之间形成容纳油的第三容置腔；所述预热装置通过第一管路与所述第三容置腔下端一侧相接，所述第三容置腔上端通过第二管路与所述预热装置回连。

进一步的，所述旋转托盘上设有容纳所述内筒下端的圆环形凹槽，所述旋转托盘中心处还设有圆柱形凸块，所述圆柱形凸块的外径略小于所述内筒下端的内径。

进一步的，所述预热装置为壳体内设有加热带的储油罐。

进一步的，所述第二容置腔下部设有出油口。

进一步的，原油输入管路通过第三管路，穿过所述端盖和盖板上的通孔接入所述第二容置腔底部。

进一步的，所述第三管路外径略小于所述通孔的直径。

进一步的，所述第三容置腔下端另一侧通过第四管路与所述第三管路接通。

进一步的，所述第一容置腔上端设有水蒸气出口，所述水蒸气出口通过管道接一倒置的u型管，所述u型管靠近所述筒体的一端高于远离所述筒体的一端。

进一步的，所述旋转动力机构为电机。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

（1）通过电机带动旋转托盘以及内筒旋转，原油经亲油疏水石墨烯膜初步过滤，利用初步过滤后的油再反过来对原油进行预热，充分利用现有物料，无需引入外来加热介质，同时油水混合物受热均匀，油水分离效果好；

（2）经预热处理后的油直接进入下一道石油蒸馏工序，实现余热回收再利用，节约能源。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图；

图2为本实用新型a部放大图；

图3为本实用新型b部放大图；

图中：1、筒体，2、旋转托盘，3、电机，4、预热装置，5、内筒，6、外筒，7、立杆，8、第一容置腔，9、水蒸气出口，10、u型管，11、第二容置腔，12、第三管路,13、通孔,14、出油口,15、第三容置腔,16、第一管路,17、第二管路,18、加热带,19、第四管路,20、控制阀，21、油泵，22、圆环形凹槽，23、圆柱形凸块，51、不锈钢织网，52、亲油疏水石墨烯膜，53、不锈钢支撑管，54、溢流孔，55、盖板，56、凸台，57、端盖。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

参照图1至图3，一种基于石墨烯膜的油水分离装置，包括筒体1、旋转托盘2、电机3以及预热装置4，筒体1包括内筒5和外筒6，内筒5为上粗下细的筒状，内筒5下端座封在旋转托盘2上，旋转托盘2通过一立杆7与电机3可拆卸连接，电机3输出轴通过联轴器与立杆7可拆卸连接，立杆7与旋转托盘2通过螺栓螺母连接；内筒5包括从内到外依次设置的不锈钢织网51、亲油疏水石墨烯膜52以及不锈钢支撑管53，亲油疏水石墨烯膜52涂覆在不锈钢织网51上，不锈钢织网51与不锈钢支撑管53通过螺栓螺母可拆卸连接在一起，不锈钢支撑管53管身设有多个溢流孔54；不锈钢支撑管53管口处设有盖板55，盖板55可以焊接在不锈钢支撑管53的管口上，也可以通过在不锈钢支撑管53管口内侧焊接一环形凸台56，盖板55直接搭设在凸台56上，盖板55上设有多个通气口；不锈钢支撑管53上端盖设有一端盖57，不锈钢支撑管53上端与端盖57内侧螺纹连接，端盖57与盖板55之间形成容纳气体的第一容置腔8，第一容置腔8上端设有水蒸气出口9，水蒸气出口9通过管道接一倒置的u型管10，u型管10呈左高右低的走势（靠近筒体1的一侧高，远离筒体1的一侧低），水蒸气遇到冷的u型管管壁时，沿管壁流向远离筒体一端；盖板55与旋转托盘2之间形成容纳原油的第二容置腔11，原油输入管路通过第三管路12穿过端盖57和盖板55上的通孔13接入第二容置腔11底部，第三管路12外径略小于通孔13的直径；第二容置腔11下部设有出油口14，为了更好的提高油水分离效果，出油口14处也可以设置亲油疏水石墨烯膜，出油口14只允许油通过；外筒6套接在内筒5上，内筒5与外筒6之间形成容纳油的第三容置腔15；预热装置4通过第一管路16与第三容置腔15下端一侧相接，第三容置腔15上端通过第二管路17与预热装置4回连，预热装置4为壳体内设有加热带18的储油罐，预热装置4设有温度控制开关；第三容置腔15下端另一侧通过第四管路19与第三管路12接通。各个管路上均设有控制阀20和油泵21。

实施例2，

一种基于石墨烯膜的油水分离装置，在实施例1结构的基础上，为了使内筒5更稳固的放置在旋转托盘2上，旋转托盘2上设有容纳内筒5下端的圆环形凹槽22，旋转托盘中心处还设有圆柱形凸块23，圆柱形凸块23的外径略小于内筒5下端的内径；装配好后，内筒5的下底面外缘位于圆环形凹槽22内，内缘与圆柱形凸块23相接触，更好的固定内筒5，避免其窜动。

工作原理：启动原油输入管路上的油泵，待处理的原油经第三管路进入盖板和旋转托盘之间的第二容置腔，启动电机，带动旋转托盘旋转，从而内筒开始旋转，一部分油包水混合物在离心力的作用下，透过亲油疏水石墨烯膜，经过亲油疏水筛选后的油，通过不锈钢支撑管上的溢流孔进入内筒和外筒之间的第三容置腔，这时第三容置腔中经过初步过滤的油中还含有一部分难以分离出去的水，打开第二管路的控制阀，启动第二管路上的油泵，初步过滤后的油进入预热装置加热（注意控制加热带的温度，油温不能过高，避免油分解，高于水蒸发的温度即可），关闭第二管路和第三管路控制阀，打开第一管路控制阀，启动第一管路上的油泵，加热后的油重新回到第三容置腔中，对第二容置腔中的原油进行加热，第二容置腔中的原油在离心力和加热的同时作用下，其中的水分加速蒸发，水蒸气进入第一容置腔，从水蒸气出口进入到倒置的u型管中，遇到冷的u型管管壁，凝华成水，顺着u型管远离筒体的一端流下，收集后做后续处理；为进一步提高分离效果，关闭原油输出管路的控制阀，打开第四管路和第三管路的控制阀，同时开启管路上相应的油泵，经一次过滤后的油可重新回到第二容置腔中进行二次过滤，如此，可根据需要进行多次循环。最终过滤完成后的油，通过第二容置腔下部的出油口(打开外筒上的塞子，另接管道)，直接进入到下一道石油蒸馏工序，实现余热回收再利用，节约能源。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。