[发明专利]一种深度脱除油中水分的膜组件、装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于油水分离领域，具体涉及一种深度脱除油中水分的膜组件、包含该膜组件的装置和深度脱除油中水分的方法。

背景技术

目前，去除油中的水分主要用吸水性冻胶法、吸附剂法以及真空法和聚结分离法。吸水冻胶法的效率比较低，需要好的吸水元件，很难实现含水率低于0.01%的结果。而真空法则是可以去除100%的游离水和乳化水及80%左右的溶解水，但真空除水耗能大，不能在线除水。聚结分离法则是对于黏度比较低的油液具有很好的除水效果，但是对于高粘度和含有各种添加剂的油液，效果则是比较差的。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种深度脱除油中水分的膜组件，可用于深度脱除油中水分。

一种深度脱除油中水分的膜组件，其特征在于，所述膜组件的外形为圆柱状，包括中心管、围绕在中心管周围的中空纤维膜丝及包裹在膜丝外部的壳体；中空纤维膜丝与中心管平行排布，膜丝两端固定在膜丝盘上，膜丝盘外端设有封头；中心管从上封头穿过膜组件，上端与上封头密封连接，下端固定在下膜丝盘上，且中心管下端端口密封，顶端为气体进口；中心管的下部管壁上设有气孔；下封头顶部设有液体进口，上封头上设有液体出口；上膜丝盘下部的壳体上设有气体出口。

进一步地，所述中心管下部设有气孔的管段不超过中空纤维膜丝高度的1/3。

所述气体出口距离上膜丝盘0~20cm。

本发明中的中空纤维膜丝内壁有凹凸结构，相邻的凹凸结构之间的距离小于油分子的直径，使油不直接和膜丝内壁接触，防止极性较强的油附着在膜丝内壁上，确保水分子高效与膜丝内壁接触，保证膜组件实现稳定高效脱水的效果。沿中心管平行排布的中空纤维膜丝之间采用线编织固定，以保持中空纤维膜丝之间的距离，避免膜丝黏贴在一起。

中空纤维膜丝采用亲水性有机膜为基底，外表面涂有疏油亲水性材料。

所述亲水性有机膜是用再生纤维素、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚丙烯腈、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、聚砜材料中的一种或几种制作而成。

所述疏油亲水性材料是聚乙二醇二丙烯酸酯或聚丙烯酸二甲（二乙）氨基乙酯中的一种或几种。

本发明的膜组件，使用亲水性有机膜作为透水材料，外表面涂有疏油亲水性材料，这样既能够促进膜的透水，又能够避免油的渗漏问题，极大的提高了水的脱除效果。另外，中空纤维膜丝和中心管的排布方式科学合理，新颖独特，干燥空气通过中心管底部均匀分布的气孔进入膜丝，使空气的流向与油的流向相同，达到了良好的水分带出效果。

本发明还提供了一种深度脱除油中水分的装置，其特征在于，主要包括空气干燥器、膜分离器、储油池和油回收罐，其中膜分离器包括一个或多个上述膜组件；储油池的出口与膜分离器的液体进口连通，膜分离器的液体出口分别与油回收罐和储油池的进口连通；膜分离器的气体进口与空气干燥器的气体出口连通，膜分离器的气体出口与干燥器的气体进口连通或与大气直接连通。

进一步地，储油池的出口与膜分离器的液体进口之间还设有循环泵和流量计；储油池设有温度计和搅拌器。

作为优选，所述的膜分离器的气体出口与真空泵连接。

本发明装置在能耗较小的情况下，可以实现在线或者间歇处理，处理的含油量能达到100ppm以下。

本发明还提供了一种深度脱除油中水分的方法，采用上述深度脱除油中水分的装置对含水油进行处理，包括以下步骤：

（1）空气经过空气干燥器干燥后，泵入膜分离器，从膜组件的中心管进入，从中心管管壁的气孔进入中空纤维膜丝外部空腔；

（2）含水油从储油池经过循环泵打入到膜分离器，从膜组件的液体进口进入，通过下膜丝盘布液，进入中空纤维膜丝内；

（3）进入中空纤维膜丝内的含水油中的水从膜丝管内壁渗透到膜丝管外壁，被干燥空气带走，含水空气在空腔内向上运动，通过上部的气体出口流出膜组件，直接排放至大气中，或进入空气干燥器循环利用；

（4）步骤（3）中脱除水的油通过中空纤维膜丝流动至液体出口，流出膜组件；

（5）步骤（4）中流出膜组件的油经检测若含水率达标则流入油回收罐，如含水率超标则流入储油池循环脱水。

作为优选，含水油进入膜分离器之前加热至40~60℃。