Способ мембранной очистки вязких жидкостей и установка для его осуществления

 

Сущность изобретения: способ очистки заключается в циркуляции под давлением жидкости по трубчатым мембранным фильтрам с периодической промывкой последних путем реверсирования потока очищаемой жидкости при одновременном создании поочередно перепада давления с двух сторон мембраны. Устройство содержит блок мембранных фильтров и насосную установку с гидрораспределителем, подключенным через исполнительный механизм к таймеру или микропроцессору. 2 с. и 5 з.п.ф-лы. 7 ил. Ё ющие из пор и залипшие к поверхности мембраны; частицы, скрытые в порах, не удаляются; на фиг.2 - процесс промывки мембраны по предлагаемому способу - дополнительное реверсирование жидкости через поры мембраны позволяет удалить частицы из пор. П ри м.е р 1. По предлагаемому способу очищаемая жидкость циркулирует по замкнутому контуру между баком для очищаемой жидкости и мембранными фильтрами, при 00 ю с Оч N3

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 0 63/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888995/26 (22) 20.08,90 (46) 07.06.93, Бюл. М 21 (71) Целинный филиал Государственного всесоюзного научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (72) В,Я.Трибус, А.Ж.Аннакулов, И.В,Карасев и В.А.Жох (56) Рекомендации по очистке моющих растворов. М., ГОСНИТИ, 1986, 33 с.

Беляков С.В., Двояшов К.В„Романов

В.Н. и др. Исследование мембранных микрофильтров тонкой очистки дизельного топлива. Тракторы и сельхозмашины. N 1, 1986, с.20...23, Регенерация отработанных масел и их повторное использование. Обзор. информация /Госагропром СССР, АгроНИИТЭИИТО; Сост. К,В,Рыбаков, В.П. Коваленко. М..

1989, с,22-23.

Очистка отработанных масел мембранами. Информ. листок, Целиноградский

ЦНТИ, 1989, М 58.

Патент Великобритании N 1482043, кл. В 1Х, 1977.

Изобретение относится к техническому обслуживанию, а именно к очистке технологических жидкостей полупроницаемыми мембранными фильтрами на малогабаритных установках, используемых непосредственно в условиях потребителя.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки и снижение энергозатрат.

На фиг.I показан процесс промывки мембраны по прототипу — смываются реверсированием потока лишь частицы, выступа„„Я „„1819662 А1 (54) СПОСОб МЕМБРАННОЙ ОЧИСТКИ

ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: способ очистки заключается в циркуляции под давлением жидкости по трубчатым мембранным фильтрам с периодической промывкой последних путем реверсирования потока очищаемой жидкости при одновременном создании поочередно перепада давления с двух сторон мембраны. Устройство содержит блок мембранных фильтров и насосную установку с гидрораспределителем, подключенным через исполнительный механизм к таймеру или микропроцессору. 2 с. и

5 з.п.ф-лы. 7 ил. ющие из пор и залипшие к поверхности мембраны; частицы, скрытые в порах, не удаляются; на фиг.2 — процесс промывки мембраны по предлагаемому способу — дополнительное реверсирование жидкости через поры мембраны позволяет удалить частицы из пор.

Пример 1. По предлагаемому способу очищаемая жидкость циркулирует по замкнутому контуру между баком для очищаемой жидкости и мембранными фильтрами, при

1819662 этом пермеат, просочившийся через поры мембран, попадает во внешнюю ограниченную полость мембранных фильтров (далее оболочка), откуда через гидрораспределитель слива пермеата попадает в бак для сбора пермеата. При падении проницаемости мембран на 20....25ь за известный и заданный промежуток времени, например, для отработанного масла через 2,5..;3 ч, микропроцессор или таймер автоматически переключает гидрорасп ределител ь реверса потока с периодичностью в две минуты в течение 10 мин, сбрасывает давление очищаемой жидкости до атмосферного и вновь повышает его включением гидрораспределителя слива очищаемой жидкости на 0,5...1 мин и включением на 0,2...0,25 мин, соединяя тем самым мембранные фильтры с баком для очищаемой жидкости соответственно, минуя дроссель и через дроссель, в течение 10 миЬ, включает дополнительный насос подачи пермеата и гидрораспределитель слива пермеата, соединяя нагнетательную полость насоса подачи пермеата с оболочкой мембранных фильтров (фиг.3). При этом давление пермеата со стороны подложки не должно превышать давления отрыва мембран от подложки или нарушения пористой структуры мембран (например, для полимерных мембран в фильтрах тйпа

БТУ-05/2 — 0,03 МПа), После окончания регенерации мембраны (через 10 мин) вся гидроаппаратура устанавливается в исходное состояние и продолжается процесс очистки жидкости.

При этом общая производительность установки с фильтрами типа БТУ-0,5/2 возрастает (достигает 2,6.„2„8 л/ч.м ) по моторному маслу. Производительность мембранной очистки масла на базовой установке с теми же фильтрами по известной технологии составляет 2,6..;2,8 л (ч.м ).

Пример 2. В установке мембранной очистки жидкостей по предлагаемому способу очищаемая жидкость циркулирует по замкнутому контуру между баком для очищаемой жидкости и мембранными фильтрами, при этом пермеат, просочившийся через поры мембран, попадает в оболочку мембранных фильтров, откуда самотеком поступает в бак для сбора пермеата. При падении проницаемости на 20...25ф, за известный и заданный таймеру промежуток времени автоматически переключаются гидрораспределитель реверса потока с периодичностью в две минуты в течение 10 мин и создается разрежение во внутренней полости мембранных фильтров (фиг,4), например, 0,4...0,5 МПа для пористой керамики металла или величиной в -0,03 МПа (давление отрыва полимерной мембраны or подложки для фильтра типа БТУ-0,5/2). По окончании регенерации мембраны продолжается очистка жидкости, При этом общая производительность установки составляет

2,7...2.9 л/(ч.м ) по моторному маслу на фильтрах типа БТУ-0,5/2.

Пример 3, В установке мембранной

10 очистки по предлагаемому способу очищаемая жидкость циркулирует по замкнутому контуру между баком для очищаемой жидкости и мембранными фильтрами, при этом пермеат, просочившийся через поры мемб15 раны, попадает в оболочку мембранных фильтров, откуда попадает через распре делитель в бак для сбора пермеата, При падении проницаемости на 20...25ф„за известный и заданный промежуток времени, 20 микропроцессор или таймер переключает на 10 мин гидрораспределитель слива пермеата на ветвь подпорного клапана, отрегулированного, например, на 0,03 МПа (ограничено давлением отслоения полимерной мембраны от подложки в фильтре типа

БТУ-0,5/2; например, для металлокерамического фильтра и фильтра из пористых металлов можно использовать давление пермеата

0,4.„0,5 МПа), переключает гидрораспреде30 литель реверса потока с периодичностью в две минуты в течение 10 мин и сбрасывает давление очищаемой жидкости до атмосферного и повышает включением гидрораспределителя слива очищаемой жидкости на

35 0,5...1 мин и выключением на 0,2...0,25 мин (фиг,3). По окончании регенерации мембраны продолжается очистка жидкости. При этом общая производительность установки составляет 2,6...2,8 л/(ч-м ) по моторному

40 Màñïó

На фиг.5-7 изображены принципиаль- ные гидравлические. схемы различных вариантов установок очистки жидкости, 45 . Установка (фиг.5) состоит из бака для очищаемой жидкости 1, соединенного с всасывающей полостью насоса 2, нагнетательная полость которого соединена с клапаном перепускным 3 и через гидрораспредели50 тель 4 с группой мембранных фильтров 5, выход из которой соединен через гидрораспределители 4 и 6 и дроссель 7 с баком 1, а оболочка мембранных фильтров 5 соединена через гидрораспределитель 8 с баком 9

55 или с нагнетательной полостью насоса 10, соединенной с клапаном перепускным 11.

Привод насоса 10 осуществляется посредством регулятора режима 12 по команде микропроцессора или таймера 13, который

1819662 управляет также и гидрораспределителями

4 и 6.

Установка (фиг.5) работает следующим образом.

Очищаемая жидкость насосом 2 подается из бака 1 через гидрораспределитель 4 в группу мембранных фильтров 5, где разделяется на два потока — пермеат, собирающийся в оболочках мембранных фильтров, из которых он попадает в бак 9 через гидро. распределитель 8, и основной поток, попадающйй в бак 1 через гидрораспределители

4 и 6 и дроссель 7. Для предохранения мембран от сверхдопустимого давления на ветви нагнетания насоса 2 установлен клапан перепускной 3. При падении проницаемости мембран на 20...257 через известную и заданную продолжительность (2,5...3 ч— для отработанного моторного масла) фильтрации, микропроцессор (таймер) 13 пода. ет команды на гидрораспределитель 4 для отключения подачи очищаемой жидкости на мембранные фильтры и последующего включения подачи этим же гидрораспределителем 4, но уже в другом направлении (на выход из мембранных фильтров), и команду на гидрораспределитель 6 для свободного слива очищаемой жидкости. минуя дроссель 7, и команду на гидрораспределитель 8 и регулятор режима 12, включающий насос

10, который подает пермеат из бака 9 через распределитель 8 в оболочку мембранных фильтров. Для ограничения давления пермеата на мембрану со стороны подложки на нагнетательной ветви насоса 10 установлен клапан перепускной 11. Далее микропроцессор (таймер} 13 подает команды на гидрораспределитель 4, поочередно меняя направление движения потока в мембранных фильтрах с периодичностью в две минуты.

Кроме этого, одновременно с реверсированием (иэмейением направления на противоположное) потока очищаемой жидкости внутри мембранных фильтров включается гидрораспределитель 6 на 0,5...1 мин и выключается на 0,20...0,25 мин. соответственно. сбрасывая давление очищаемой жидкости в мембранных фильтрах до атмосферного и повышая, например, до рабочего давления фильтрации. Такая про.мывка мембранных фильтров производится в течение 10 мин, при этом происходит очистка пор мембран hpoTPIBoTQKoM пермеата и смыв загрязнений с поверхности мембраны, после чего все гидроаппараты по команде микрonроцессора (таймера) 13 устанавливаются в исходное положение и продолжается очистка жидкости.

55 насоса 10 установлен подпорный клапан 14, клапан 11 отсутствует, Очишаемая жидкость насосом 2 подается иэ бака 1 через гидрораспределитель 4 в мембранные фильтры 5, откуда попадает через другой канал гидрораспределителя 4 в гидрораспределитель 6

На фиг.6 изображена принципиальная схема установки очистки жидкостей, отличающаяся от описанной выше тем, что насос

10 установлен на ветви слива очищаемой жидкости и связан с насосом 2 (принимается, что насос 10 может работать в режиме гидромотора), регулятором режима 12, содержащим вариатор и исполнительный механизм, а гидрораспределители 8 и 6, дроссель 7 и клапан перепускной 11 отсутствуют. Такое соединение насосов 2 и 10 позволяет создавать плавнопеременное давление. например, от минус 0,03 МПа до плюс 0.5 МПа во внутренней полости мембранных фильтров с одновременным pesepсированием потока очищаемой жидкости вдоль поверхности мембран, при этомоболочка мембранных фильтров, заполненная пермеатом, сообщается с атмосферой.

Очищаемая жидкость в данной установке из бака 1 насосом 2 падается через гидрораспределитель 4 в мембранные фильтры, откуда через другой канал гидрораспределителя 4 попадает к насосу 10, у которого подача, за счет меньшей частоты вращения приводного вала„меньше, чем у насоса 2, вследствие чего увеличивается давление во внутренней полости мембранных фильтров

5. Пермеат при nepenoлнени оболочек мембранных фильтров попадает самотеком в бак для сбора пермеата 9. При падении проницаемости мембран на 20...25 за известную и заданную продолжительность фильтрации (2,5...3 ч для отработанного моторного масла) микропроцессор (таймер) 13 подает команду на регулятор режима 12, где исполнительный механизм меняет передаточное отношение вариатора между приводными валами насосов 2 и 10 таким образом, чтобы подача насоса 10 была больше подачи насоса 2. вследствие чего во внутренней полости мембранных фильтров 5 создается разрежение нужной величины, например, для фильтров БТУ-0,5/2 до 0,03

МПа. Такое чередование разрежения (-0,03

МПа) продолжительностью в 0.5...1 мин и давления (0,03...0,5 МПа) продолжительностью в 0,2...0,25 мин в режиме промывки производится в течение 10 мин, после чего продолжается процесс очистки жидкости.

На фиг.7 изображена принципиальная гидравлическая схема установки очистки жидкостей, отличающаяся от схемы по фиг.5 тем, что на ветви слива пермеата вместо

1819662 и далее через дроссель 7 в бак 1. Пермеат из оболочки мембранных фильтров попадает самотеком через гидрораспределитель 8 в бак 9. При падении проницаемости мембран на 20...25, за известную продолжительность фильтрации (2,5...3 ч для отработанного моторного масла), микропроцессор (таймер) 13 подает команды на гидрораспределитель 4 для отключения подачи очищаемой жидкости на мембранные фильтры и последующего включения подачи этим же гидрораспределителем, но в другом направлении (на выход из мембранных фильтров), команду на гидрораспределитель 6 для свободного слива очищаемой жидкости, минуя дроссель 7, и команду на «идрораспределитель 8 для слива пермеата в бак 9 через подпорный канал

14, создавая тем самым давление пермеата на мембрану со стороны подложки в оболочках мембранных фильтров. Далее микропроцессор (таймер) 13 подает команды на гидрораспределитель 4. поочередно меняя направление движения потока очищаемой жидкости в мембранных фильтрах с периодичностью в две минуты. Одновременно с реверсированием потока очищаемой жидкости включается гидрораспределитель 6 на

0,5...1 мин и выключается на 0,20Ä.0,25 мин, соответственно сбрасывая давление очищаемой жидкости в мембранных фильтрах до атмосферного и повышая, например, до рабочего давления фильтрации. Такая промывка мембранных фильтров производится в течение 10 мин, При этом происходит промывка пор мембраны противодавлением пермеата и смыв загрязнений с поверхности мембраны реверсируемым потоком очи-. щаемой жидкости, после чего все гидроаппараты по команде микропроцессора(таймера) 13устанавливаются в исходное положение и продолжается очистка жидко-. сти.

Формула изобретения

1. Способ мембранной очистки вязких жидкостей, заключающийся в тангенциальной фильтрации очищаемой жидкости через мембрану с периодической промывкой последней путем реверсирования потока очи.щаемой жидкости, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения эффективности очистки и снижения энергозатрат, одновременно с реверсированием потока очищаемой жидкости поочередно с обеих сторон мембраны создают перепад давления, ограниченный прочностью мембраны, 2; Способ по п.1, отличающийся тем, что перепад давления со стороны пермеата создают подпаром пермеата и сбросом давления очищаемой жидкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перепад давления со стороны пермеата создают разрежением со стороны очищаемой жидкости.

4. Установка для мембранной очистки вязких жидкостей, содержащая насос подачи очищаемой жидкости, всасывающий патрубок которого соединен с баком для очищаемой жидкости, а нагнетательный патрубок соединен с группой мембранных фильтров, выход из которых соединен трубопроводам с баком для очищаемой жидкости, а оболочка мембранных фильтров соединена трубопроводом с баком для сбо15: рапермеата, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и снижения энергозатрат, она снабжена гидрораспределителем реверса потока очищаемой жидкости, соединенным с вхо20 дом и выходом мембранных фильтров, и механизмом управления сливом очищаемой жидкости из мембранных фильтров, расположенным между гидрораспределителем реверса. потока очищаемой жидкости и баком для очищаемой жидкости, а также устройством подпора пермеата, расположенным на трубопроводе слива пермеата в бак для сбора пермеата.

5.Установка поп.4, отл и ча ю ща яс я

30 тем, что в качестве устройства подпора пермеата использованы насос подачи пермеата, соединенный всасывающим патрубком с баком для сбора пермеата, перепускной клапан, установленный на нагнетательном

35 патрубке насоса подачи пермеата, сливное отверстие которого соединено с баком для сбора пермеата, и гидрораспределитель пермеата, соединенный с оболочкой мембранных фильтров и с баком для сбора перчерез насос подачи пермеата, а в качестве механизма управления сливом очищаемой жидкости использован гидрораспределитель, соединенный одним выходом непосредственно, а другим выходом через

45 дроссель с баком для очищаемой жидкости, при этом всеми гидрораспределителями и насосом подачи пермеата управляет микропроцессор или таймер.

6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве устройства подпора пермеата использован подпорный клапан, соединенный входом с оболочкой мембранных фильтров, а сливом — с баком для сбора пермеата.

7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве механизма управления сливом. очищаемой жидкости использован мотор-насос. приводной вал которого соединен с приводным валом насоса

40 меата трубопроводами непосредственно и

1819662

Масм ь даОИИЕ ий Е гфг а

lг, га Щ/Г / подачи исходного раствора посредством ва- ленный выше уровня оболочки мембранных риатора вращения, при этом приводной вал фильтров и сообщающийся с атмосферой, и насоса подачи соединен с валом электро- гидрораспределители и вариатор вращения двигателя, а в качестве устройства подпора . управляются микропроцессором или таймепермеата использован патрубок, установ- 5 ром.

Лощите,чая ж- дсасл ь (ото» ое3ерсиру огл), . ф

1819662

Редактор Т. Федотов

Заказ 1995 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Составитель А. Айнакулов

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова