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润滑油多场联合净化装备设计,润滑油,联合,净化,装备,设计
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文献综述题 目 润滑油多场联合净化净化装备设计 学生姓名 边少卿专业班级 109040205班学 号 10904020502院 (系) 机械工程学院指导教师 完成时间 一、 前言随着世界工业的不断发展，润滑油在机械、电力、运输和化工方面等诸多领域里边的运用越来越广泛，在全民经济的发展中占有着不可取代的地位。润滑油在设备的运行过程中主要起着对设备的润滑、散热等作用，是工业日常生产中的不可或缺的一种石油产品，是用量仅次于燃油的第二大石油产品1，据统计，世界品均每年对润滑油的使用量高达4000万吨。众所周知，润滑油的原材料也是石油，属于不可再生资源，且其原材料也比较稀缺，只有少部分石油可以提炼为润滑油2。还有就是它的加工过程费用也不较高，进而使得润滑油的整体成本就比较高。由于润滑油在运输、使用及加工的过程中又会收到雨水、潮湿等不利因素的影响，造成润滑油被水污染，破坏其使用性能，同时也会使得使用的设备受到影响，不能正常工作，使得工业经济蒙受巨大的损失。可见，对润滑油的脱水处理问题是刻不容缓的，我们必须找到合适的方法去对其进行脱水净化，这样不仅可以延长润滑油的使用寿命、恢复其该有的理化性能，而且也可以避免被润滑设备遭受混入润滑油中的水的破坏。 本设计即是基于日渐成熟的真空脱水净油技术、旋流脱水净油技术以及不但发展的电场破乳脱水净油技术，针对目前车各种净油法大度使用具有缺陷的情况，结合目前科学技术对油液脱水净化领域里面最新研究技术成果，设计了一个集合上述三种净油技术并且补充各自缺陷的比较合理的多场联合净油设备。这样不但提高了设备的脱水效率、而且也使得脱水的质量得到保证，同时也减小了脱水设备的体积，充分发挥了目前几种净油技术的优势。本文主要根据目前国内外学者润滑油脱水净化技术的研究成果，借鉴他们的理论和原理，将它们运用在润滑油多长联合净化装备设计上。这些文献为本文提供了本文很大的参考价值，本文主要查阅了近几年中外有关于润滑油脱水净化方面的的书籍，论文和文献期刊。二、润滑油脱水净化原理润滑油的破乳脱水有很多，它们采用的原理主要是利用水与润滑油之间的化学性质、物理性质的差异来对混入油液中的水进行去除的，因而脱水方法又可大致分为物理方法和化学方法。化学方法主要是采用加入化学试剂达到消耗水产生其他容易从油液中除去进而达到脱水目的的方法；物理方法主要是利用润滑油和水之间物理性质的差异，利用物理中的场、加热等方法来达到脱水目的的方法。化学破乳法。化学破如法主要是化学破乳剂法，由于化学破乳剂作用的局限性以及对环境的危害比较大，同时具有不稳定性极有可能导致润滑油理化性能完全丧失致使润滑油失效，适用性不强，故而目前应用的比较少。物理破乳法。乳化液的分离机理是分散相液滴的聚集和沉降，目前使用的物理破乳法大致概括为提供外力或是能量给乳液从而使得相液滴的界面破坏而重新聚集成大液滴进而促使沉降脱落，达到脱水目的，目前常用的脱水方法及其优缺点表-1 常见的润滑油物理破乳脱水方法方 法溶解水乳化水自由水成本低成本适中成本高沉降法离心法真空法吸附法聚结法此外近几年还出现了微波法、超声波法等新型乳化油破乳方法，但目前还都处于研究阶段，没有用于实际的工业生产。三、当前润滑油脱水方法及其缺陷当前润滑油脱水净化处理，常采用的是真空减压加热达到油水分离目的的的方法，使用滤油机 来进行润滑油脱水使其恢复使用性能，它的工作原理主要是根据水和润滑油之间挥发度攒在差异在，同时在高真空度的条件下水的沸点会大大降低的真空干燥原理，并结合精密过滤等其他技术是它能达到净油目的。图1真空滤油机的主要主要优势是能够充分脱去混在有野种极微量的水分，故而在对变压器油液惊醒脱水时能够达到很好的净化效果，但是由于它具有能耗高和效率低等显著缺陷使得它净化含水量较多的透平油时效果就比较差，不能使得混入透平油中的水充分去除而达到恢复透平油本身理化性能的目的。为此我们提出了使用多场来达到脱去含数量较高的润滑油中的水也就是多长联合对润滑油脱水净化。四、目前多场净化脱水技术研究的现状1、旋流脱水由于油和水密度不同，故而当油水混合液旋转时，它们将受到不同的离心力作用，在离心力的作用下，油和水会比较彻底的分离开来，而且只需要短暂的停留时间和较小体积的设备，采用这一原理进行油水分离的主要设备是水力旋流器。旋流脱水原理：液体混合物从入口处沿切向以高速进入入口段后，产生高速旋转，由于混混合物各组分的密度不同，受到离心力的作用后，密度比较大的组分会向旋流器回转壁处移动，最后在避免附近聚集，随着旋转的进行，逐渐从出口流出旋流器；与之刚好相反的是，密度比较小的组分将向相反方向及旋流器的中心处运动，形成中心核，流入入口处，最终逐渐溢出，通过这一过程实现轻重组分的分离13。从20世纪60年代末开始，在英国南安浦东大学Martin 教授的带领下，多向流与机械分离室就开始了对水中去油旋流器的研究，经过长达15年时间的研究，发明了双锥双入口型液液旋流器。随后，Young G A B等人设计出的与双锥型具有相同的分离性能，但处理能力比单锥型旋流器高出一倍,经过几何优化设计，Conoco公司提出了K型旋流器，对于直径小于10m油滴分离性能提高更加明显。1989年以来，国内一些科研院所开始在仿制的基础上进行研究，包括影响旋流脱油性能的参数、速度场、计算机模拟等。但是，一方面由于旋流器内流场(三维不对称湍流多相流流动)的复杂性，另一方面由于国内研究起步晚、起点低，缺乏系统性的研究，旋流脱油技术还没有全面推广。近两年，国外的旋流分离器技术发展比较快。Tadeusz Kudra等人设计出的人设计研制出一种新型三相旋流分离器。用于分离固-油-水混合乳化油，系统研究了入口进料量对分离效率的影响，在节约能耗方面优势突出，取得了比较好的效果。1. Cylindrical involute 2. First tapered section 3. Second tapered section 4. Tubular barrel 5. Water collection tube 6. Feed supply ports 7. Rotatable plate 8. Power unit 9. Overflow orifice10.Separation gap 11. Annular chamber 12.Heating jacket图2三相旋流分离器O.V.Matvienko等人就乳化油中分散相的入口速度、进出口压力差及密度对旋流器分离效率的影响，通过数学模拟的方法研究了为进一步开发高效旋流脱水设备提供理论依据。Chih-Yuan Hsu等人人研究表明旋流器溢流管深度为圆柱段长度的一半时，脱水效果最佳。可见，关于旋流器现有的理论及设备研究主要围绕其结构参数及系统条件对脱水效率的影响与优化展开的，但是旋流器的结构型式的变化不大。2、脉冲电场脱水电破乳法是20世纪80年代发展起来的一种破乳方法，脉冲电场脱水是在常规电场脱水基础上发展起来的一种新型的脱水方法，它是利用电流产生高频振荡电磁场具有的位移效应、热效应和电中和作用来改变乳状液的性质，使乳状液滴在电场中被极化，产生电聚结力，以克服乳状液滴之间的排斥力作用，使液滴产生絮凝、聚结、凝并，进而使油水分离实现破乳，具有破乳速度快、结构简单及能耗低等特点。P.J. Bailes教授最先提出脉冲电场破乳理论，也是脉冲电场破乳理论研究的奠基人。他认为只有水颗粒被完全极化高压脉冲DC电场中分散相水颗粒之间才会发生聚结，且存在一个使破乳效果达到最佳状态的频率最优脉冲频率。1991年前后，Bailes在英国石油公司(BP)的资助下做了一个课题组开展了对wo型原油乳化液的高压脉冲DC电场破乳研究，他在有效容积为180200 mL的静电聚结器上进行连续流动实验，分别对含水率、工作温度、电场停留时间、破乳剂含量等因素对脱水性能的影响进行了试验分析，结果表明高压脉冲DC电场能够较好地处理含水率高达5O 的原油乳化液。为了适应更大处理量的要求，Natco集团又研制开发了多流道静电预聚结器（如图），该装置使用圆柱状同心电极，交替带电和接地，电极组件采用在导电体上带丝状缠绕绝缘层的技术。 图3多流道静电预聚结器3、 真空加热脱水真空脱水法装置是将油液在负压条件，加热到一定温度，油和水根据它们不同的沸点，通过真空蒸馏分离。真空脱水法可以去除自由水、乳化水和溶解水。目前普遍采用真空减压处理的方法进行油与水的分离处理，利用真空净油设备（原理图如图）恢复油液的使用性能 ，但因真空处理过程中水分蒸发过程的复杂性，国内外尚无非常成熟的真空脱水理论和定量的说明方法，在一定程度上影响了该领域的发展。污染油液经过粗滤器，由输油泵输送到加热器加热后，再经过精滤器进入真空室进行脱水处理。脱水净化后的油液聚集在真空室的底部，并由排油泵排出。真空室的水蒸气被真空泵抽出，经过冷凝器凝结成水，收集在贮水器中。同时，为了能使含水的油液以较大的界面面积与空气接触较长的时间，在真空室中加分散网，使喷淋下来的油液分散在分离材料的表面形成很薄的薄膜，增大油液的表面积。实验证明在不隔绝空气的条件下，将油液加热到8O 以上时，油液氧化的速度大大加快，其中的一部分添加剂也会很快分解或消耗。因此，在真空脱水过程中，要尽量降低脱水温度，提高真空度。五、结束语综上所诉，随着工业经济的不断高速发展，润滑油的需求量越来越大，润滑油的浪费问题日益严峻，石油资源日渐枯竭，因而对润滑油净化的净化也日趋重要。我们既要提高润滑油的利用效率，又要研究出更加优化的储存、运输润滑油的方法，减少它被水污染的几率，同时也要不断探究出更加优化的净化润滑油的方法，是它能够重复使用，进而延长润滑油的使用寿面，提高润滑油的使用效率这样可以跟好的为工业经济的发展提供更加持久的资源。参考文献1 徐高洋, 陆明. 船用废润滑油的再生J. 中国资源综合利用, 2003, 12: 14-16. 2 刘先斌, 廖兰. 废润滑油再生资源产业化问题的研究J. 资源科学, 2006, 28(2):186-189. 3 李廷朝, 程素萍. 润滑油聚结脱水技术J. 液压与气动, 2003, 1:41-42. 4 谷庆宝, 王禹, 高丰等. 废润滑油再生利用的现状与面临的问题J. 中国资源综合利用, 2003, 7:11-16. 5 曲飞宇. 中国废润滑油市场状况及其利用分析J. 新材料产业，2008，3:8-9. 6 王建忠. 液压油过滤脱水的研究J. 黑龙江矿业学院学报. 2000, 10(1):15-19. 7 刘先斌, 廖兰, 黄菊. 重庆市废润滑油的污染现状及改善策略的研究J. 环境科学与技术, 2007, 31(1): 44-46. 8 柳志宏. 变废为宝的新思路新型废油再生技术J. 科技创新与品牌, 2008, 12:50-51. 9 戴钧樑. 废润滑油再生M. 北京:中国石化出版社, 1999, 83-84. 10 贾玉梅,张贤明,任宏飞.真空滤油机油中水分真空蒸发初探J.重庆工商大学学报(自然科学版),2007,27(4):411-414.11 袁惠新. 旋流分离技术的现状与应用前景J.化工机械,2002,29(6):359-362.12 Thew M T，Smyth I CDevelopment and Performance of Oil Water Hydrocyclone Separators a ReviewJLondon：The Institution of Mining and Metallurgy, 1998:77-83.13 刘志军，张大为，石杰等旋液式油水分离器性能研究J石油化工设备，1998,2：2731.14 丁艺，陈家庆. 高压脉冲DC电场破乳技术研究J.北京石油化工学院学报，2010,18（2）：27-34.15 吴山东，刘亚莉等. 润滑油脱水工艺及检测方法J.润滑油，2007,22（4）：61-64.16 龚海峰, 宋世远, 彭烨. 乳化油液中椭球形液滴间电场力的理论计算. 化工学报, 2009, 60(7): 1719-1724. （EI收录号：20093112227888）.17 龚海峰,涂亚庆,宋世远,彭烨. 电场作用下乳化液中乳胶粒子的稳态变形力学模型.石油学报（石油加工），2010，26(4):600-604. （EI收录号：20104113283184）.18 龚海峰，史永刚和梅林. 电场作用下W/O型乳状液液滴的极化模型及计算. 后勤工程学院学报, 2009, 25(3): 44-47.19 黄福盛，涂建山. 提高真空滤油机脱水效率的措施J. 过滤与分离,2008,18(4):40-42.2
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