Способ разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления



Способ разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления
Способ разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2456050:

Общество с ограниченной ответственностью "Сибметаллсервис" (RU)

Изобретение относится к области химии, нефтехимии, нефте- и газопереработки, а именно к устройствам и системам разделения гетерогенных жидких смесей, и может применяться, в частности, для разделения водно-углеводородных смесей. Способ включает использование устройства, содержащего корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала. Фильтрующий блок разделяет объем корпуса на верхнюю и нижнюю части. Патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии расположены в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, а патрубок вывода второго компонента эмульсии расположен в нижней части корпуса под фильтрующим блоком. Корпус содержит внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью расположения корпуса устройства при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался горизонтально или с подъемом в направлении пропускания эмульсии. Фильтрующий блок может содержать слои пористо-ячеистого металла или сплава либо их комбинации с другими фильтрующими материалами. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения жидкостных эмульсий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области химии, нефтехимии, нефте- и газопереработки, а именно к устройствам и системам разделения гетерогенных жидких смесей, и может применяться, в частности, для разделения водно-углеводородных смесей.

Разделение жидкостных эмульсий, в которых мелкодисперсные капли одной жидкости находятся в объеме другой жидкости, является важной технической задачей. В частности, к таким задачам относится обезвоживание исходного углеводородного сырья, полупродуктов и продуктов предприятий химического и нефтехимического профиля либо выделение углеводородных примесей из сточных вод.

Разделение эмульсий может производиться путем их отстаивания и расслаивания, однако скорость таких процессов может быть весьма низкой, что приводит к снижению эффективности разделения и низкой производительности таких технологий. Также отделение углеводородов может осуществляться за счет ректификации исходных смесей, однако это сопряжено со значительными капитальными и энергетическими затратами.

Эффективным способом разделения жидкостных эмульсий является коалесцентная фильтрация, основанная на пропускании исходной эмульсии через фильтрующие материалы, которые имеют различную способность к смачиванию различными компонентами смеси и, соответственно, различную пропускную способность по отношению к ним. Кроме того, коалесцентные фильтры стимулируют коалесценцию (слияние) мелких капель диспергированной жидкости в более крупные, что облегчает и ускоряет их последующее гравитационное отслоение. Коалесцентная фильтрация отличается высокой эффективностью и весьма малым уровнем энергетических и прочих эксплуатационных расходов.

Существует задача поиска оптимального способа организации разделения жидкостных эмульсий и оптимальной конструкции устройства для его осуществления, обеспечивающих максимальную эффективность разделения жидкостных эмульсий при минимальных габаритах устройства в сочетании с простотой его эксплуатации.

Известны способ организации разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления (патент США №US 2758720, МПК B01D 17/10; C10G 33/06, приоритет от 29.06.1953). Известные технические решения основаны на пропускании разделяемой эмульсии через множество горизонтальных последовательных ступеней фильтрации, скомпонованных в виде нисходящей лестницы. За счет избирательной фильтрации жидкостей происходит их разделение. Недостатком известных способа и устройства является низкая производительность, а также громоздкость устройства, которая ограничивает его применение.

Известен способ организации разделения жидкостных эмульсий, включающий пропускание разделяемой эмульсии через множество вертикально соединенных полных и усеченных фильтрующих конусов (патент США №5750024, МПК B01D 17/04H; B01D 39/16B4; B01D 39/20B4; B01D 39/20D4; B01D 46/00C10; B01D 46/00D2; B01D 46/00F20D; B01D 46/24F2, приоритет от 31.03.1995). Такая конструкция отличается компактностью. Недостатками известного способа является его низкая технологичность, сложность обслуживания и замены слоев фильтрующего материала, а также технические сложности, возникающие при создании фильтров большой производительности.

Известен способ организации разделения жидкостных эмульсий и устройство для его осуществления (патент РФ №2105584, МПК B01D 17/04, приоритет от 25.04.1997, опубликовано 27.02.1998). Известные технические решения включают пропускание разделяемой эмульсии через горизонтально расположенный корпус круглого сечения с патрубками для ввода исходной эмульсии и раздельного вывода ее компонентов после разделения, внутри которого под углом не ниже угла оттекания жидкости по направлению к движущемуся потоку последовательно расположены несколько слоев фильтрующего материала Такая конструкция отличается простотой и позволяет создавать устройства для разделения эмульсий большой единичной мощности.

Недостатком известных способа и устройства является недостаточно высокая эффективность разделения жидкостных эмульсий, связанная с тем, что один из компонентов эмульсии может накапливаться внутри пор фильтрующего материала и затем, после заполнения пор, выдавливаться сквозным потоком эмульсии, протекающей через фильтрующий материал, обратно в этот поток. При этом размер выдавливаемых капель этого компонента может быть даже меньше их размера в исходной эмульсии, соответственно, разделение такой вторичной эмульсии является даже более сложной задачей, чем разделение исходной эмульсии.

Перед авторами ставилась задача разработать способ организации разделения жидкостных эмульсий и простое по конструкции устройство, обеспечивающие высокую эффективность разделения эмульсий.

Поставленная задача решается тем, что в способе разделения жидкостных эмульсий, включающем пропускание потока эмульсии через устройство, содержащее корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала, фильтрующий блок выполняют разделяющим объем корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии располагают в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, патрубок вывода второго компонента эмульсии располагают в нижней части корпуса под фильтрующим блоком, а корпус выполняют содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался горизонтально, либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался с подъемом в направлении пропускания эмульсии. При этом используют фильтрующий блок, включающий слои пористо-ячеистого металла либо пористо-ячеистого сплава, либо их комбинации с другими фильтрующими материалами. В устройстве для разделения жидкостных эмульсий, включающем корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала, фильтрующий блок разделяет объем корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии расположены в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, патрубок вывода второго компонента эмульсии расположен в нижней части корпуса под фильтрующим блоком, а корпус содержит внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок при этом располагался внутри корпуса либо горизонтально, либо с подъемом в направлении пропускания эмульсии. При этом фильтрующий блок включает слои пористо-ячеистого металла либо пористо-ячеистого сплава, либо их комбинации с другими фильтрующими материалами.

Технический эффект заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности разделения эмульсий за счет исключения принудительного сквозного потока разделяемой эмульсии через фильтрующий коалесцентный материал. При этом исключается поршневое выдавливание накапливающегося в фильтрующем коалесцентном материале компонента эмульсии, что предотвращает образование вторичной сложно-разделяемой мелкодисперсной эмульсии. Вместо этого происходит постепенное коалесцентное укрупнение капель этого компонента в порах фильтрующего коалесцентного материала и их последующий сток в виде крупных капель, легко отделяемых впоследствии путем отстаивания.

Изобретение поясняется чертежами, на фиг.1 изображен общий вид устройства для разделения жидкостных эмульсий, где 1 - корпус, 2 - фильтрующий блок, 3 - патрубок подачи исходной эмульсии, 4, 5 - патрубки раздельного вывода компонентов эмульсии, 6 - поток исходной эмульсии, 7, 8 - потоки разделенных компонентов эмульсии.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого располагается фильтрующий блок 2, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала. Слои фильтрующего коалесцентного материала могут изготавливаться из пористо-ячеистых металлов или сплавов отдельно либо в виде их комбинаций с другими фильтрующими материалами (см., например, патент РФ №2146164, МПК B01D 17/022, приоритет от 14.10.1998). Фильтрующий блок делит внутренний объем корпуса на верхнюю и нижнюю части. Патрубок подачи исходной эмульсии 3 и патрубок вывода одного из компонентов эмульсии 4 расположены в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, а патрубок вывода второго компонента эмульсии 5 расположен в нижней части корпуса под фильтрующим блоком.

Поток исходной эмульсии 6 входит в корпус 1 через патрубок 3, проходит вдоль верхней поверхности фильтрующего блока 2. При этом микрокапли одного из компонентов эмульсии накапливаются в слоях фильтрующего коалесцентного материала, в которых происходит их коалесцентное укрупнение, после чего укрупненные капли стекают на дно нижней части корпуса, откуда поток этого компонента эмульсии 8 после отстаивания сливается через нижний патрубок 5. Поток другого компонента эмульсии 7 выходит через патрубок 4, расположенный в верхней части корпуса. Основной поток эмульсии идет вдоль поверхности фильтрующего блока 2, при этом принудительное движение есть только для потока исходной эмульсии из патрубка 3 в патрубок 4 вдоль поверхности фильтрующего блока 2, а отделяемый в нижней части устройства компонент проходит вниз сквозь фильтрующий блок только самотеком за счет гравитации, с очень небольшой скоростью, что позволяет избежать поршневое выдавливание накапливающегося в порах фильтрующего коалесцентного материала компонента эмульсии, предотвращая образование вторичной сложно-разделяемой мелкодисперсной эмульсии и ,тем самым, повышая эффективность разделения исходной эмульсии.

Корпус может быть выполнен содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью изменения наклона корпуса. Схема ориентации корпуса в пространстве приведена на фиг.2, где 9 - исходная эмульсия или один из компонентов эмульсии и 10 - второй компонент эмульсии. Корпус может располагаться при эксплуатации либо горизонтально (фиг.2а), либо с подъемом в направлении пропускания эмульсии (фиг.2б). Расположение с наклоном позволяет упростить отслоение и сбор отделенного второго компонента эмульсии 10 в зоне расположения патрубка 5.

Применение описанного способа и устройства обеспечивает высокую эффективность разделения жидкостных эмульсий, низкое гидравлическое сопротивление устройства потоку разделяемой эмульсии при обеспечении технологической простоты устройства. Кроме того, применение данной конструкции устройства позволяет проводить разделение жидкостных эмульсий в компактных и простых по конструкции устройствах с весьма малыми габаритами и металлоемкостью и высокой надежностью при эксплуатации, что существенно расширяет возможности их практического применения.

1. Способ разделения жидкостных эмульсий, включающий пропускание потока эмульсии через устройство, содержащее корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала, отличающийся тем, что фильтрующий блок выполняют разделяющим объем корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии располагают в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, патрубок вывода второго компонента эмульсии располагают в нижней части корпуса под фильтрующим блоком, а корпус выполняют содержащим внешнюю опорную конструкцию, выполненную либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался горизонтально, либо с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок располагался с подъемом в направлении пропускания эмульсии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют фильтрующий блок, включающий слои пористо-ячеистого металла либо пористо-ячеистого сплава, либо их комбинации с другими фильтрующими материалами.

3. Устройство для разделения жидкостных эмульсий, включающее корпус, снабженный патрубком подачи исходной эмульсии, хотя бы двумя патрубками раздельного вывода компонентов эмульсии, и хотя бы один расположенный внутри корпуса фильтрующий блок, содержащий слои фильтрующего коалесцентного материала, отличающееся тем, что фильтрующий блок разделяет объем корпуса на верхнюю и нижнюю части, при этом патрубки подачи исходной эмульсии и вывода одного из компонентов эмульсии расположены в верхней части корпуса над фильтрующим блоком, патрубок вывода второго компонента эмульсии расположен в нижней части корпуса под фильтрующим блоком, а корпус содержит внешнюю опорную конструкцию, выполненную с возможностью расположения корпуса при эксплуатации таким образом, чтобы фильтрующий блок при этом располагался внутри корпуса либо горизонтально, либо с подъемом в направлении пропускания эмульсии.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что фильтрующий блок включает слои пористо-ячеистого металла либо пористо-ячеистого сплава, либо их комбинации с другими фильтрующими материалами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химии, нефтехимии, нефте- и газопереработки, а именно к устройствам и системам разделения гетерогенных жидких смесей, и может применяться, в частности, для разделения водно-углеводородных смесей.

Изобретение относится к области очистки воды от нефти и нефтепродуктов, а также области разделения прямых устойчивых слабо концентрированных водомасляных эмульсий.

Изобретение относится к области разделения эмульсий и очистки воды, в частности к установкам для очистки промышленных, природных и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и механических примесей и разделения на составляющие компоненты устойчивых эмульсий.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для разделения химических элементов в растворе. .

Изобретение относится к аппаратам для разделения и глубокого обезвоживания эмульгированных и аэрированных потоков невязких углеводородных жидкостей, газа и пен нефтегазовой и химической отраслей промышленности.

Изобретение относится к разделению жидкостей по плотности, например, при повышении или понижении концентрации жиросодержащих смесей и может использоваться в пищевой промышленности, а также при очистке промывных вод.

Изобретение относится к области разделения неоднородных полидисперсных систем (суспензий и эмульсий) с использованием пористых перегородок и может быть использовано в цветной и черной металлургии для очистки сточных вод, шахтных и рудничных вод, в химическом производстве, при фракционном разделении дисперсной фазы суспензий и эмульсий.

Изобретение относится к технологии обезвоживания светлых нефтепродуктов, а именно к применению для коалесценции воды гидрофобных насадок, и может быть использовано для получения товарных топлив требуемого качества по содержанию воды.

Изобретение относится к установкам для очистки технических отработанных масел. .

Изобретение относится к коалесцентной среде для разделения эмульсий вода-углеводород и может использоваться на транспорте, при генерировании энергии, хранении топлива, в нефтедобыче и при очистке сточных вод
Изобретение относится к технологии разделения смесей двух несмешивающихся жидкостей типа масло в воде и может быть использовано в нефте- и газоперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой отраслях промышленности для разделения смесей сырой нефти и нефтепродуктов, а также органических растворителей и растительных масел с водой. Способ включает разделение смесей двух несмешивающихся жидкостей типа масло в воде фильтрацией смеси через гидрофильный материал. В качестве последнего используют ткани, нетканые материалы и сетки (хлопчатобумажные, льняные, бумажные, капроновые, нейлоновые). Материал предварительно обрабатывают (смачивают) водным раствором микрогелей полисахаридов (пектина, хитозана, карбоксиметилцеллюлозы). Концентрация микрогелей в растворе составляет 0,05-3,00 мас.%. Смесь подают на фильтрующий материал непрерывным потоком так, чтобы слой жидкости над поверхностью фильтра поддерживался в диапазоне 10-20 см высушивания материала. После отделения масляной фазы от воды оставшийся на материале микрогель может быть регенерирован путем экстракции разбавленными растворами кислоты или щелочи. Изобретение обеспечивает повышение производительности фильтров для разделения смесей типа масло в воде с одновременным упрощением их конструкции. 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к технологии очистки газа от жидких примесей с использованием центробежных сил, возникающих при закручивании газожидкостного потока, и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Способ сепарации газожидкостного потока включает закручивание газожидкостного потока, формирование пленочного режима течения жидкости на поверхности материала, обладающего лиофильностью, разделение потока на газовую и жидкую фазы и их последующий отвод. При этом пленочный режим течения жидкости организуют в периферийной зоне центробежного поля, создаваемого потоком газа при его движении. Количество периферийных зон соответствует количеству несмешивающихся компонентов жидкой фазы. Каждая зона имеет соответствующие свойства лиофильности поверхности материала по отношению к каждому компоненту. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность и производительность процесса разделения газожидкостного потока. 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при переработке нефтешлама. Коалесцирующее устройство включает корпус, патрубки ввода и вывода продуктов и коалесцирующий материал. Корпус выполнен в виде цилиндра, с торцов которого размещены патрубки ввода и вывода. Коалесцирующий материал размещен по всему объему корпуса. Вблизи патрубка ввода по оси корпуса размещен патрубок ввода пара, направленный вдоль потока продуктов. В центральной части корпуса по окружности размещены боковые патрубки ввода пара. Вблизи патрубка вывода размещен патрубок ввода воды, направленный навстречу потоку материала. В нижней части корпуса размещен патрубок дренажа. Технический результат состоит в повышении степени очистки нефтешлама. 1 ил.

Изобретение относится к способу очистки жидкости от загрязнений путем пропускания потока жидкости через слои фильтрующего коалесцентного материала, сформированного в блочно-модульный коалесцентный фильтр. Способ характеризуется тем, что блочно-модульным коалесцентным фильтром разделяют поток на две разного объема зоны сепарации, первую зону грубой очистки и вторую зону финишной очистки; в первой, большей зоне первичной сепарации снижают скорость движения потока жидкости за счет расширения потока и направляют его для дальнейшего гашения энергии в коллекторы переменного сечения со щелевыми зазорами разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами разного размера и радиуса гиба, после чего поток разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны первичной сепарации; грубо очищенную жидкость с остатками нефтепродукта направляют через блочно-модульный коалесцентный фильтр в зону вторичной сепарации финишной очистки, где поток тоже разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны вторичной сепарации; при увеличении перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре поток жидкости автоматически отводят в зону вторичной сепарации в обход фильтра, через защитные устройства. Использование настоящего способа обеспечивает эффективность и надежность при его долговременном осуществлении без остановки устройства на ремонт для замены фильтра. 3 ил.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от нефтяных и масляных загрязнений. Предложенное устройство для очистки сточных вод включает устанавливаемые в канализационном колодце 8 открытую сверху отстойную камеру 1 со сплошными боковой поверхностью 5 и донной частью 6 и фильтрующую камеру. Фильтрующая камера установлена в отстойной камере так, что их донные части 12 и 6 удалены друг от друга, а между боковыми поверхностями имеется зазор. Фильтрующая камера разделена сплошной перегородкой 4 на нижний фильтрующий отсек 3, имеющий сплошную боковую поверхность 11, и верхний открытый сверху приемный отсек 2, в боковой поверхности которого имеются отверстия 9 для прохода воды. Фильтрующая камера имеет донную часть 12 с отверстиями для прохода воды, содержащую фильтрующий материал 13. Фильтрующий материал 13 размещен в нижнем отсеке 3. Внутри отстойной камеры 1 и внутри нижнего отсека 3 фильтрующей камеры установлена вертикально ориентированная переливная труба 15, имеющая сплошную боковую поверхность 16, так, что переливная труба 15 проходит через донную часть 6 отстойной камеры 1, донную часть 12 нижнего отсека 3 фильтрующей камеры, а ее верхний открытый концевой участок 17 расположен в нижнем отсеке 3 фильтрующей камеры с возможностью попадания в указанной концевой участок 17 воды, проходящей через фильтрующий материал 13. Изобретение обеспечивает увеличение срока эксплуатации фильтрующего материала до его замены. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности и может использоваться при очистке промывных вод при переработке растительных масел. Устройство для разделения жиросодержащих эмульсий включает корпус ванны 1, сборный лоток 6, верхний транспортирующий валок 5, верхние отжимные валки 9, нижний отжимной валок 2, нижний транспортирующий валок 3. Верхний транспортирующий валок 5 выполнен полым и перфорированным. Оба опертых на верхний транспортирующий валок 5 отжимных валка 9 снабжены внутренними отверстиями в виде усеченных конусов, выполнены перфорированными, шарнирно закреплены на корпусе ванны 1 посредством стоек 7 и соединены сменной пружиной 8. На валках 5 и 2 размещена упругая пористая лента 4. Один из верхних отжимных валков 9 выполнен обогреваемым и установлен большим диаметром отверстия влево по ходу набегания ленты 4, а другой верхний отжимной валок 9 размещен с противоположной ориентацией отверстия. Каждый валок 9 снабжен выступом относительно торца верхнего транспортирующего валка 5, причем эти выступы направлены в противоположные стороны с размещением над сборным лотком 6. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения фаз. 2 ил.

Изобретение относится к устройству для разделения нефти и воды. Устройство включает камеру (2) для накопления нефти, окруженную стенкой (1), причем по меньшей мере часть поверхности стенки (1) покрыта пористым, олеофильным и гидрофобным слоем (3), который позволяет проникать через него воде и нефти. Устройство также включает фиксирующий слой (4), покрывающий поверхность пористого, олеофильного и гидрофобного слоя (3), для ограничения рассыпания пористого, олеофильного и гидрофобного слоя, причем фиксирующий слой (4) позволяет проникать через него воде и нефти, при этом диаметр пор упомянутого пористого, олеофильного и гидрофобного слоя (3) составляет 300-850 мкм, а пористость - 10-40%. Олеофильный и гидрофобный слой (3) представляет собой скопление кремниевого песка с нанесенным покрытием, причем сферичность кремниевого песка с нанесенным покрытием составляет по меньшей мере 0,7, диаметр частиц составляет 300-850 мкм, и плотность скоплений составляет 1,4-1,65 г/см3. Изобретение позволяет повысить эффективность сбора плавающей нефти и пригодного для сбора плавающей нефти с больших площадей поверхности моря. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 15 пр.
Наверх