Способ разделения эмульсий и устройство для его осуществления

 

Способ разделения эмульсий из несмешивающихся жидкостей различной плотности, например водно-масляных, основан на коалесценции мелкоэмульгированных частиц масла на олеофильных нитях с последующим их отделением от воды на гидрофобной полупроницаемой волокнистой мембране. Окончательная очистка воды происходит путем прохождения ее через гидрофильную волокнистую полупроницаемую мембрану. Способ реализуется с помощью устройства, представляющего собой цилиндрический корпус, выполненный в виде сообщающихся сосудов с центральной трубой, заполненной коалесцирующим элементом в виде пучка волокон. В корпусе установлена перегородка в виде полупроницаемой волокнистой мембраны. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике разделения эмульсий, состоящих из двух несмешивающихся жидкостей различной плотности, и может быть использовано, в частности, для очистки промышленных и сточных вод от эмульгированной нефти и нефтепродуктов при любом соотношении компонентов с последующим их использованием.

Наиболее близким к изобретению является устройство для очистки воды, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для входа и выхода жидкостей и с горизонтально установленной в корпусе перегородкой с закрепленными в ней пучками волокон, а также дополнительной перегородкой, установленной над перегородкой с пучками волокон, патрубками, соединяющими перегородки и расположенными между пучками волокон, дополнительными отводящими патрубками, присоединенными к боковым поверхностям корпуса между перегородками, при этом волокна в пучках выполнены из олеофильного материала и переплетены между собой.

Такое выполнение коалесцирующего элемента ведет к неудовлетворительной его регенерации и закупорке поровых каналов между волокнами механическими примесями, к нарушению регулярности структуры пор и, как следствие, ухудшению качества очистки воды и снижению производительности.

Целью данного изобретения является повышение степени очистки воды от нефтепродуктов, а нефтепродуктов от воды, упрощение регенерации фильтрующих элементов и увеличение производительности без дополнительных энергозатрат при ламинарном режиме процесса разделения жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что используют обычный метод адсорбционной фильтрации в сочетании с мембранным методом, причем в качестве коалесцирующего элемента нефтепродуктов используют длинные пучки волокон, выполненные из олеофильного материала, а в качестве мембраны используют нетканый волокнистый материал, изготовленный по игольно-пробивной технологи с размером пор 1,0.1,5 мм.

Указанная цель реализуется в устройстве для осуществления способа, содержащем корпус в виде сообщающихся сосудов с центральной трубой, заполненной длинными пучками олеофильных волокон с подающим и отводящими патрубками, а решетка снабжена фильтрующим волокнистым материалом.

Пример осуществления способа.

Способ включает коалесценцию крупных частиц нефти или масла на пучках олеофильных волокон при движении эмульсии по прямым участкам центральной трубы; изменение направления потока эмульсии в центральной трубе на противоположное, вследствие чего происходит частичная коалесценция нескоагулированных мелкодисперсных частиц нефти или масла на олеофильных волокнах в изогнутой части центральной трубы; адсорбцию нескоагулированных мелкодисперсных частиц нефти или масла полупроницаемой мембранной перегородкой, выполненной из олеофильного материала и пропитанной дисперсной фазой, т.е. нефтью или маслом; проникновение дисперсной среды через гидрофильную полупроницаемую мембранную перегородку, пропитанную дисперсной средой (например, водой), при этом частицы дисперсной фазы (например, нефть или масло) остаются на границе раздела, не проникая внутрь волокнистой мембраны, и могут быть смыты противотоком чистой воды.

Способ осуществляется с помощью предлагаемого устройства (смотри чертеж). Устройство представляет собой цилиндрический корпус в виде сообщающихся сосудов (например, U-образной формы) 1 с размещенной внутри центральной трубой 2 труба в трубе. Один из концов центральной трубы является входным патрубком 3 для эмульсии, другой конец, расположенный внутри правого колена U-образного корпуса, заканчивается плоской решеткой 4. Внутри центральной трубы помещен коалесцирующий элемент 5, выполненный в виде длинного пучка тонких олеофильных волокон (типа лески). Один конец пучка выходит из входного патрубка 3, а второй поднимается над решеткой 4 и заправляется в нетканый волокнистый материал из олеофильных нитей 6, уложенный на решетку 4 и заполняющий свободный объем корпуса над ней. Левое колено U-образного корпуса 1 также заполнено волокнистым гидофильным материалом 7, уложенным на решетку 8. Левое колено корпуса 1 имеет выходной патрубок 9 для очищенной от нефти или масла воды, а правое колено корпуса имеет выходной патрубок 10 для очищенной от воды нефти или масла.

Устройство работает следующим образом. Эмульсия через патрубок 3 поступает в центральную трубу 2, заполненную коалесцирующим материалом 5. Проходя по вертикальным частям центральной трубы, эмульгированные крупные частицы гидрофобной фазы (например, нефть или масло) адсорбируются на олеофильных волокнах и, коалесцируясь на их поверхности, стекают по ним как по направляющим. В изгибе центральной трубы частицы гидрофобной фазы, имеющие меньшую по отношению к дисперсной среде плотность и вследствие этого меньшую скорость, будут группироваться в верхней части сечения трубы, улучшая тем самым условия для адсорбции и коалесценции их на олеофильных волокнах. После перегиба гидрофобная фаза под действием гидростатического давления столба жидкости поднимается по олеофильным волокнам до решетки 4, на которой расположен волокнистый нетканый материал полупроницаемой мембраны, и, заполнив объем корпуса над решеткой 4, вытекает из выходного патрубка 10. Вода через отверстия в решетке 4 опускается и, заполнив объем корпуса до и над решеткой 8, на которой расположен гидрофильный волокнистый материал 7, вытекает из выходного патрубка 9. Частицы гидрофобной фазы, попавшие в левое колено U-образного корпуса, скапливаются у решетки 8, не проникая внутрь объема гидрофильного волокнистого материала 7. При этом содержание гидрофобной фазы на выходе из патрубка 9 составляет не более 0,2 мг/л.

Формула изобретения

1 1. Способ разделения эмульсий, включающий отделение частиц дисперсной фазы от дисперсной среды на пучках волокон из олефильного материала, отличающийся тем, что для отделения эмульгированных частиц направление потока эмульсии в ламинарном режиме изменяют на противоположное не менее одного раза в трубопроводе, частично заполненном пучками волокон из олефильного материала, после чего дисперсную фазу пропускают через полупроницаемую гидрофобную мембрану, пропитанную дисперсной фазой, а дисперсную среду пропускают через гидрофильную мембрану, пропитанную дисперсной средой.2 2. Устройство для разделения эмульсий, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, заполненный пучками волокон с подающим и отводящими патрубками и горизонтально установленную в корпусе перегородку, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде сообщающихся сосудов и снабжен дополнительной центральной трубой, соединенной с подающим патрубком и заполненной пучками волокон, а установленная в корпусе перегородка представляет собой полупроницаемую волокнистую мембрану.

РИСУНКИ

Рисунок 1