聚結除油技術：從機理到應用的全面解析

1、聚結除油器的機理

目前關于聚結除油的機理研究仍處于探討階段，聚結分離技術的應用對象主要為氣 -液體系或液-液體系，無論在何種體系內聚結均是使離散相介質由小變大的過程。對于 油水聚結分離而言，按照聚結機理的不同可以將其分為濕潤聚結和碰撞聚結，如圖 1 所示。濕潤聚結理論是建立在材料聚結技術的基礎上，是發生在液體與固體表面的一種現象。對于水中除油而言濕潤聚結發生在親油疏水材料上，其分離機理為：

油水兩相 介質流經親油疏水材料時，水相通過材料而油滴則會附著在材料上，后續的油滴會與材 料上先吸附的油滴不斷發生碰撞聚結，致使材料表面吸附的油滴粒徑逐漸增大，當粒徑增大到某一臨界值時，流體曳力作用大于材料對油滴的附著力致使油滴脫離材料表面，連續的濕潤吸附、碰撞、聚結、脫離使得連續相與離散相介質分層，從而達到油水分離的目的。濕潤聚結過程中要求油滴與固體材料分子間的作用力大于油滴與油滴間的相互作用力，所以除油效果取決于聚結材料的表面性質。碰撞聚結主要建立在材料聚結與水力聚結基礎上，是指在親水疏油材料孔道內或連續相介質帶動下，兩油滴或多個油滴間由于存在運動速度差致使相互碰撞，當流場內致使油滴間發生聚結的合力大于油滴與連續相間的界面張力時兩油滴發生聚結。

圖1 潤濕聚結和碰撞聚結

2、聚結除油器分類

目前工業工藝中常用的聚結分離器根據分離元件的不同及流體在內部流場的 不同，主要分為板式聚結分離器、填料式聚結分離器和濾芯式聚結分離器這三種。

（1）板式聚結分離器

板式聚結分離器是利用聚結板作為分離元件的一種聚結分離器，其使用了兩塊不同親疏水性的分離板。其主要原理為連續相水相和分散相油相在流動過程中會由于重力作用，水相不斷下沉而油相緩慢上升，油相會接觸到上部聚結板的下表面，該表面一般具有親油疏水的特性，油相會在其表面不斷聚結，逐漸形成大油滴和油膜，最后在板表面移動和脫落。同理，下部聚結板上表面一般有親水疏油性，保證了油滴不會在其表面吸附和聚結，阻止了油滴與水相在流動過程中混合。板式聚結分離器利用了重力沉降的原理，對于分散相液滴較大的油水混合物有較高的分離效率，且排污能力較強，但在精細分離方面效率較低。

圖2 親油型波紋板

（2）填料式聚結分離器

填料式聚結分離器為在聚結器殼體內部設置聚結床，在聚結床中進行分離材料的充填，油水混合物通過聚結介質后，其中分散相進行聚結長大，在下游依靠重力作用進行輕相和重相的分離過程。填料式聚結分離器按照聚結床中的填料方式可分為規整填料和散裝填料兩種方式，其中散裝填料包含了顆粒聚結床和纖維聚結床兩種。常用的規整填充材料有格柵填料、脈沖填料、波紋填料及泡沫填料，其中應用最多的為泡沫填料。

圖3 填料式聚結分離器

（3）濾芯式聚結分離器

濾芯式聚結分離器為工業工藝中廣泛應用的分離方法，相比于板式聚結和填料式聚結，其處理精度更高，處理量較大，液滴在濾芯內部和濾芯表面都會發生聚結，因此聚結效率也更高。但由于其材料較為精細，因此需在使用過程中進行多級過濾，目前工業實際中的聚結分離器一般分為兩級過濾，上游首先設置液固過濾裝置作為一級過濾，在液體進入聚結分離器前除去其中較大的固體顆粒及雜質，二級過濾裝置為主要功能部件，一般由聚結分離器殼體及其內部聚結濾芯和分離濾芯組成，根據處理量的不同，濾芯個數也不同。

圖4 濾芯式聚結分離器

3、內部填料選擇

油水聚結分離材料為聚結分離器的核心部件，一般聚結分離材料按材料來源分為天然材料和人工合成材料兩類，人工合成材料又包括人工合成有機材料和無機材料。天然材料一般為氧化鋁、石英砂、無煙煤、磁礦石等，這些材料獲取途徑廣泛、價格便宜，但作為聚結材料應用于工業工藝中需進行進一步加工。人工合成材料有金屬纖維、活性炭、玻璃纖維、金屬不銹鋼、改性纖維材料等。人工材料多種多樣，可根據不同的加工工藝制備成不同形狀。不同的材料其相應的物理化學特性，包括耐熱性、化學穩定性、機械強度及熔點等也不同，可根據實際應用時的乳狀液及實際工況合理選用相應材料。纖維材料具有較大比表面積、較大的孔隙率，因而被廣泛應用于過濾分離領域，常用的有機纖維材料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚砜（PSP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯腈（PAN） 和玻璃纖維等，其中具有親水性的玻璃纖維和親油性的聚丙烯纖維為工業中最常用的油水分離材料。

4、科力邇高效聚結除油器

科力邇高效聚結壓力除油裝置是我們在吸收國外先進技術的基礎上，結合Stokes原理與粗?；夹g，經過優化改進而推出的專利產品。

該裝置采用創新的雙向流動設計，并運用CFD（計算流體動力學）技術對內部流場進行優化，確保流場布局合理，顯著提升分離效率，同時大幅度減小容器體積。通過高效聚結組件，增大油滴尺寸，縮短油滴停留時間，不僅實現了高效的油水分離，還使得設備結構更為緊湊。此外，全自動控制和封閉式壓力除油技術的應用，確保了裝置運行平穩、安全可靠，且操作簡便，能夠適應各種復雜工況。

產品特點概述：

• 全流場CFD優化設計：利用CFD模擬技術，優化分離器內部流場，確保流態穩定，避免短路流和循環流，合理設置油水分界面，實現快速油水分離，防止分離油混入水相。

• 特殊入口裝置設計：入口旋流分離，利用離心力快速分離分散油，加速大油滴聚結，減輕下游組件負擔。

• 動能消減與流場均勻化，確保內部流態快速穩定。

• 旋流除沙功能，有效分離泥沙等雜質，防止組件堵塞。

• 高效聚結組件：特殊設計的聚結內件，提高除油效率。

• 沖沙系統：根據泥沙情況設計的沖沙系統，定期沖洗，防止堵塞，保持處理效果。

• 界面與液面自動控制：通過高精度液液界位計或氣液液位計，實現對液液界位的精確控制，確保油出口含水率低。

技術優勢：

• 雙向流動設計與CFD優化，使設備結構緊湊，占地面積僅為傳統的50%。

• 高效聚結組件，能夠處理更小的粒徑，停留時間僅為傳統分離器的30%，除油效率高達90%以上。

• 內件采用不銹鋼或強化PP材料，強度高，耐用性好。

• 特殊結構與填料設計，有效防止沙粒聚集和堵塞。

• 全封閉式自動運行，確保運行平穩、安全可靠。

應用領域：

?石油、煉化含油污水處理

?陸地油田或海上油井生產水處理

?電廠各類含油廢水處理

?油庫含油廢水處理（儲油罐切出水等）

?其它含油廢水處理（鋼廠冷卻水、清洗廢水等）

應用案例：