Водоотталкивающая перегородка для фильтров-сепараторов

 

ВОДООТТАЛКИВАКЩАЯ ПЕРЕГОЮДКА ДЛЯ ФИЛЬТРОВ-СЕПАРАТОРОВ, содержащая пористую основу с открытьоми порами, покрытую гидрофобным слоем, отличающаяся тем,, что, с целью обеспечения работоспособности с сохранением высоких сепарируиндйх свойств при скоростях потока эмульсий типа вода-масло,превышающих 7 см/с, она содержит в качестве гидрофобного слоя водный раатвор/ содержащий фторопластовую суспензию и этилцеллозольв при следующих соотношениях компонентов, мае. %-: Фторопластовая суспензия , 40-46 € Этилцеллозольв 7,0-9,5 ВодаОстальное с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

У .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) ВОДООТТАЛКИВАИЦАЯ ПЕРЕГОРОДКА ДЛЯ ФИЛЬТРОВ-CEIIAPATOPOB, содержащая пористую основу с пря)жми открытыми порами, пок1)ытую гидрофобным слоем, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работоспособности с сохранением высоких сепарирующнх свойств при скоростях потока эмульсий типа вода-масло,пре вышающих 7 см/с, она содержит в качестве гидрофобного слоя водный раатвор; содержащий фторопластоцую суспензию и этилцеллозольв при сле дующих соотношениях компонентов, мас. Ъ-:

Фторопластовая суспензия . 40-46

Этилцеллозольв 7, 0-9,5

Вода Ост аль ное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3453183/23-26 (22) 11.06.82 (46) 30.12.83. Бюл.94 8 (72) Е.Н. Жулдыбин, Л.Е. Любимцев

В.П. Коваленко, и Ю.А. Жаворонкин (53) 628.33(088,8) (56) 1. Жулдыбин Е.Н. и др. Очистка светлых нефтепродуктов от механических примесей и свободной воды.—

"Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья", M., 1980, 94 с. 28-33.

2. Жулдыбин Е.Н. и др. Фильтры сепараторы за рубежом". "Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья", M. 1981, 92 с.37-39.

3151) В 01 D 39/00;В 01 D 37/02

С:

ФС

CO

Cb

СО

4:ь

4й

1063441

Изобретение относится к устройствам для очистки углеводородных жидкостей, преимуцественно топлив, от свободной воды и глеханических примесей методом фильтрования и может применяться во всех областях 5 народного хозяйства, где необходима очистка углеводородных жидкостей от загрязнений данного типа.

Известен фильтрующий водоотделяющий элемент, в котором в качестве водоотталкивающей перегородки применяется нетканый материал, пропитанный раствором кремнийорганической жидкости в толуоле (1 ).

Недостаток водоотталкиваюцей пе- 15 регородки — невысокое сепарирующее свойство при высоких скоростях потока, в результате чего через них при скорости потока 6,94 см/с продавливаются капли воды размером 0,71,0 мм, что приводит к резкому снижению эффективности обезвоживания топлив

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаеглому является водоотталкивающая перегородка, применяемая в фильтрах-сепараторах и представляющая собой пористую основу с прямыми открытыми порами, покрытую гидрофобным слоем.В качестве пористой основы применяется металлическая сетка со стороной квадрата 60 мкм, а в качестве гидрофобного слоя тефлон (2 1.

Ф

Недостатком известной водоотталки- 35 вающей перегородки является проскок капель воды размером 0,1 мм при скорости потока топлива 1,71 см/с и размером О, 5 мм пр и скорости 3, 786, 94 см/с вследствие невысоких гид- 40 рофобных свойств тефлоновой пленки.

Цель изобретения — обеспечение работоспособности водоотталкиваюцей перегородки с сохранением высоких сепарирующих свойств при скоростях потока топлива, превышающих 7 см/с.

Указанная цель достигается тем, что водоотталкивающая перегородка для фильтров-сепараторов, содержащая пористую основу с прямыми открытыми порами, покрытую гидрофобным слоем, содержит в качестве гидрофобного слоя водный раствор, содержа,щий фторопластовую суспензию и этилцеллозольв при следуюцих соотноше55 ниях компонентов, мас.Ъ:

Фторопластовая суспензия 40-46

Этилцеллозольв 7,0-9,5

Вода Остальное .Пористый фторопластовый слой на пористой основе с прямыми открытыми порами изготовляют следующим образом.

С поглощью распыляющего устройства .На пористую основу наносят равномер- 65 ный слои раствора, состоящего из смеси приведенного состава. Для получения равномерного слоя пористая основа или распыляюцее устройство должно двигаться с постоянной скоростью в направлении, перпендикулярном Оси выходного канала распыляющего устрой- ства. Скорость движения дол>хна устанавливаться в зависимости от производительности распыляющего устройства, которая в свою очередь может регулироваться давлением сжатого воздуха на входе в распыляюцее устройство.

Так, например, при давлении сжатого воздуха на входе в обычный пульверизатор, равном 1,5 кгс/см, на металZ лической сетке со стороной квадрата 70 мкм образуется слой фторопласта толщиною 4 мкм, т.е. сторона квадрата пор сетки уменьшается до 62 мкм.

После напыления пленки сетка остается на воздухе при комнатной температуре до полного высыхания. Эатем сетку помещают в термастат и выдерживают в печи при 355-365 С в течение 3040 мин. Температурный режим обработки пленки, нанесенной на пористую основу, объясняется физическими свойствами фторопласта. Процесс спекания частиц фторопласта происходит при

355-465 С. При более высоких температурах начинается процесс деструкции, который при 420 С принимает интенсиво, ный характер, сопровождаемый выделением фосгена. Без термообработки фторопластовая пленка быстро смывается с сетки потоком топлива. При нагрео ве пленки ниже 355 С процесс спекания частиц фторопласта не заканчивается, в результате чего силы адгезионного сцепления между сеткой и фторопластом уменьшаются, что приводит при контакте с топливом к отслаиванию пленки с поверхности сетки.

Смесь для гидрофобного слоя готовят следующим образом.

Берут водную суспензию фторопласта и в нее добавляют соответствующее количество этилцеллозольва и воды.

Полученную смесь помещают в емкость и обрабатывают с целью получения равномерной и стойкой суспензии в течение заданного времени (около

1 чг ультразвуком. В качестве суспензии фторопласта могут применяться водные фторопластовые суспензии марок Ф-4Д, Ф-4ДВ, Ф-4ДП (ТУ 6-05-1246-76), тонкодисперсный фторопласт Ф-4, который в свою очередь является полимером тетрафторэтилена CF>- CF2, т.е. полностью фторированного этилена.

Эти фторопласты обладают низким критическим поверхностным натяжением (18,3 дН/см), что обуславливает их слабую смачиваемость Во дой, а следовательно, высокие водооттталкивающие свойства.

1063441

Нромь>шленностью в соответствии с ТУ 6-05-1246-76 "Суспензии фторопластовые" выпускаются водные фторопластовые суспензии, содержащие

55-65 мас.% твердого (сухого I фторопласта, 7-10 мас.Ъ поверхностно-ак- 5 тивных веществ типа ОП-7, остальное вода.

Приготовленная таким образом смесь сразу же наносится (напыпяется>: на пористую основу, Для нанесения на сетку более толстой пленки или уменьшения размера пор процесс напыления фторопластовой суспензии может повторяться несколько раз.

В табл.1 приведены пять композиций смесей фторопластовой суспензии, использованных для получения водоотталкивающего слоя на стальной сетке .с прямыми открытыми порами со стороной квадрата 70 мкм, а также характеристика полученных слоев. Пленки получены методом распыления раствора с помощью пульверизатора на равномерно движущуюся со скоростью

0,02 м/с вертикально установленную

Таблица 1

Состав, мас,Ъ: нзия Этил

Перегородка

Водная суспе целлозольв Вода фторопласта Ф-4D > 1

50

50,5

9 5

49,5

8,5

47,0.7,0

74

Продолжение табл. 1

Внешний вид водоотталкивающей перегородки

Перегородка

Сплошной слой: почти все поры закрыты фторопластом

Равномерный слой с порами одинакового размера, сторона квадрата

58 мкм

Равномерный слой с порами одинакового размера, сторона квадрата 50 мкм

Равномерный слой с порами одинакового размера. сторона квадрата 48 мкм

Неравномерный слой: поры полностью закрыты фторопластом в водную фтороп. астовую суспензию.

60 В табл.2 приведены результаты сравнительных испытаний сепаративных свойств водоотталкивающих перегородок, применяемых в промышленных образцах фильтров-сепараторов, 65 а также перегородки РЗ(табл.1) .. Увеличение концентрации фторопласта выше 46 мас.Ъ приводит к забивке пор сеток.

Дополнительно были проведены эксперименты по нанесению слоя фторопласта на сетки без введения этилцеллозольва (перегородка 95) сетку при давлении с><атого воздуха на входе в пульверизатор, равном

2 кгс/см .

Таким образом, равномерный слой фторопласта наносят на сетку при следующих предельных значениях, составляющих смесь компонентов, мас.Ъ:

Водная суспензия фторопласта Ф-4Д 40-46

Этилцеллозольва 7,0-9,5

Вода Ост аль ное

Введение этилцеллозольва в водную суспензию фторопласта оказывает положительное влияние на равномерное распределение жидкой фазы на поверхность сеток. При этом минимальное его содержание в смеси не должно быть меньше 7,0 мас.Ъ. В противном случае поры сеток покрываются почти сплошным слоем фторопласта (перегородка Р1) . Увеличение содержания в смеси этилцеллозольва больше

9,5 мас.В улучшает распыление фторопласта, однако это неэкономно, так как ведет к увеличению расхода этилцеллозольва.

1063441

Т а б л и ц а 2

Водоотталкивающая перегородка

Размер пор, . мкм (1 71 ( (3,78

0,53

2,81 отс.»

0 4

0 5 с

1,4 10

0 1 с

2 10 с

9,10-4 отс. отс3-10 4 отс.

3 .1P-4

7,7 «10

-0 1 с -»--—

0 2 с

0 3 с отс.

104

8,5 10

10,5. 10

4,5 ° 10

0 1 с

0 2 0 4 с с

10.10 1,7 «10 отс. бтс«»"

5,1 ° 10 +

Продолжение табл, 2

9,47 10,92 12,22

Водоотталкивающая перегородка

8,17

5 21 6,94

0 5 0 5 с с

1,8 -10 5,5-10

Сетка с тефлоновым покрытием (водботталкивающий элемент фирмы "Фауди", ФРГ ) по прототипу отс.

oTc ° Ос1

Сетка с предлагаемым фторопластовым покрытием, образец

РЗ отс. отс. отс.

1,5 .10 3,1.10 8,1 10

8,3 104

9,6 -10 1,1 -10

Капрон, пропитанный раствором кремнийорганической жидкости ГКЖ-94 в толуоле

1 0

0 б

13,1 -13 16,1 10

0 5

0 7

4 3 10 3 б 6 10 в числителе приведен размер капель воды в миллиметрах, продавливаемых потоком топлива ТС-1 через водоотталкивающие перегородки, в знаменателе— содержание свободной (эмульсионной) воды в потоке топлива после водоотталкивающих перегородок, мас.Ъ:

" + в соответствии с рекомендациями ИКАО и HTAO содержание свободной воды в топливе, заправляемом в реактивные самолеты, не должны быть более

3 10 мас.Ъ, по бнецификации на фильтры-сепараторы АР1-1581 содержание свободной воды в топливе после. фильтрации сепаратора не доЛжно быть больша

1,5 ° 10Г мас. Ъ и по военной спецификации И1 — 8901В- не более 5-10 4мас.Ъ, Сетка с тефлоновым покрытием (во- 60 доотталкивающий элемент фирмы .,"Фауци", ФРГ) .ио прототипу

:Сетка с предлагае- 50 мым фторопластовым покрытием, образец РЗ

Капрон, пропитан- 30 ный раствором кремнийорганической жидкости

ГКЖ-94 в толуоле

Нетканый материал 50

ДРКВ| пропитанный раствором кремнийорганической жидкости

ГКЖ-94 в толуоле (фильтрующий водоотделяющий элемент типа ФВЭ-601

Нетканый материал

ДРКБ-, пропитанный раствором кремнийорганической жидкости

ГКЖ-94 в толуоле (фильтрующий водо,отделяющий элемент типа ФВЭ-60 ) Содержание свободной воды после водоотталкивающей перегородки при скорости потока, см/с

1063441

15

25

Составитель Л. Бузмакова

Редактор A. Курах Техред И.Метелева КорректорМ .Демчик

Заказ 10326/8 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В качестве коагулирующей перегородки в модельном фильтре-сепараторе применяют стекловолокнистую перегородку, используемую в фильтрующем водоотделяющем элементе типа

ФВЭ-60 с дополнительной установкой на внешней по потоку стороне перегородки слоя открытопористого поролона. Испытания проводят на топливе

ТС- 1, содержавшем 0,1 мас.Ъ свободной воды. Водотопливную эмульсию готовят,с помощью высокооборотного центробежного насоса. Водоотталкивающие свойства перегородок оценивают по, количеству свободной воды, содержавшейся в .пробах топлива, отбираемых после испытуемой водоотталкивающей перегородки при различных скоростях потока, а также максимальному размеру капель воды, про-, давливаемых гидродинамическими силами потока через перегородку.

Размер капель воды определяют фотографированием с использованием широкоугольного объектива.

Из данных табл. 2 видно, что пропитка пористых .материалов кремнийорганическими составами малоэффективна (паже при скорости

8 потока 0,53 см/с перегородки начинают пропускать капли воды размером 0,1 мм, эффективно тефлоновое покрытие, применяемое в водоотталкивающем элементе фильтров-сепараторов фирмы "Фауди" (ФРГ!, но и оно при скерости потока 1,71 см/с начинает пропускать капли воды размером 0,1 мм. Наиболее высокими водоотталкивающими свойствами обладает предлагаемая перегородка, в которой продавливание капель воды размером

0,1 мм начинается лишь при скорости потока 12,22 см/с. При этом перегородка обладает высокими гидравлическими характеристиками. Так, при скорости потока топлива TC-1, равной

10,92 см/с, гидравлические потери составляют 0,032 кгс/см2.

Таким образом, применение изобретения позволит увеличить скорость потока топлива через водоотталкивающую перегородку в, 3-4 раза, с одновременным повышением эффективности обезвоживания топлив. Кроме того, использование предлагаемой перегородки позволит снизить габаритные размеры, а следовательно, и массу фильтров-сепараторов.