Способ обезвоживания жидкости с низкой упругостью паров

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 02. 81 (21) 3245446/23-26 (51) М. Кл.з

Б 01 D,17/00 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231182. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 231182 (53) УДК б б. 066 . . б (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.A. Шлейфер, С.И. Иванов, А.Е. Егоров, Т.

П.С. Нефедов и Е.Б. Лесовой (71) Заявитель (»4) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЖИДКОСТИ

С НИЗКОЙ УПРУГОСТЬЮ ПАРОВ

Изобретение относится к химической технологии, в частности к обезвоживанию углеводородных топлив, на. пример керосинов, и трансформаторных масел.

Для реактивных топлив вода является одним из наиболее опасных видов загрязнений. Известно, что снижение температуры топлива, находящегося в наземных емкостях или в процессе полета в баках самолета, приводит к переходу растворенной воды в свободное состояние с образованием водно-топливной эмульсии. Кроме того, на появление свободной воды в баках 1» самолета оказывает влияние и понижение барометрического давления и уменьшение относительной влажности воздуха.

Известен способ обезвоживания масла путем его прокачки через колонки цеолитов P1).

Однако для подготовки больших количеств обезвоженной жидкости он . мало. пригоден из-за большого расхода 2» цеолита, насыщаемого влагой в процесре осушки и требующего постоянной регенерации.

Наиболее блиэким по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвоживания жидкости с низкой упругостью паров, включающий создание развитой поверхности массообмена (21.

Недостатками способа являются продолжительность процесса, высокий расход и сложность осуществления способа.

Цель изобретения — сокращение времени обезвоживания, уменьшение расхода газа и уноса жидкости, подвергающейся обезвоживанию, повышение качества подготовки и упрощение эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обезвоживания жидкости с низкой упругостью паров, включающему создание развитой поверхности массообмена, жидкость предварительно насыщают инертным газом или воздухом с точкой росы не выше

228 К до равновесной концентрации, соответствующей давлению 0,2-0,3 МПа.

Затем снижают давление над жидкостью со скоростью не более 0,3-0,6 кПа/с до атмосферного, а развитую поверхность массообмена создают эа счет кратковременного импульсного барботажа инертного газа или воздуха через жидкость.

975029

Процесс осуществляется следующим образом.

Жидкость насыщают инертным газом или воздухом с точкой росы не выше

228 К до равновесной концентрации, соответствующей давлению 0,2-0,3 МПа, 5 затем снижают давление над жидкостью до атмосферного со скоростью не более 0,3-0,6 кПа/с, а развитую поверхность массообмена создают за счет кратковременного импульсного барбо- 10 тажа инертного газа или воздуха через жидкость.

Насыщение жидкости влажным газом приводит к насыщению жидкости водой в соответствии с концентрацией паров )5 воды в газе. Температура 228 К выбрана из условий, когда концентрация паров воды настолько мала, что не приводит к насыщению жидкости влагой в эксплуатационном диапазоне темпера->П тур.

Преимуществом градиента давления

0,3-0,6 кПа/с является отсутствие сильного возмущения поверхности жидкости за счет резкой диссипации энер- 25 гии в момент дренажа. При возмущенни поверхности происходит гаэовыделение в верхнем слое жидкости, что малоэффективно с точки зрения турбулиэации всей массы жидкости и удаления воды, Если процесс проводить очень медленно, выход газа происходит в диффузионно-конвективном режиме к системе становится менее метастабильной к моменту барботажа, что сйи>кает эффективность процесса удаленйя влаги..

Сравнительные результаты опытов над керосином Т-1 при Т = 293 К, Т >, =, 228 К, - V = 0,005 м, коэффициейте заполнения при = О, Р..„= 40

0,35 МПа, PFoP = 0,1 МПа, при разных темпах снижения давления приведены в табл. 1.

Пример. Проверку способа про- 45 водят на лабораторной установке со сменными барботерами объемами V =6,25 и 12,5 л. Керосин заправляется с коэффициентом заполнения в барботер и барботируется азотом через газо-. вый счетчик барабанный ГСП-400, залитый водой. Проходя через воду, азот посыщается влагой и происходит насыщение керосина водой. Замеряют

° ° сходную концентрацию воды в кероине. После этого заполняют азотом рировочный бачок объемом 10 л до давления 0,5 — 0,6 МПа. Бачок присоединяют. к барботеру гибким металлрукавом и в барботер снизу подают газ при закрытом дренаже. Керосин насы- 60 щается всплывающими газовыми пузырями до равновесного давления

P = О, 35 МПа. Расход азота на на,сыщение контролируется по падению давления в тарировочном бачке. Пос- 65 ле этого дрена>жуируют давление из свободного барботера через вентиль с темпом dP Qt = 0,3 кПа/c и проводят импульсный барботаж керосина газом, Процесс насыщения — рассыщения принимают за один цикл и повторяют 2 — 4 раза. После 2 — 4 циклов замеряют концентрацию воды в керосине. Данные опытов над керосином Т=1 при T = 293 К, Рцд = 0,35 МПа (3, 5 ата), Ч = О, 005 м, коэффициенте заполнения = 0,8, Т > щ,о,,>у, 228 К, Р = О, 1 МПа (1 ата) приведены в табл. 2.

Данные опытов над. керосином Т = 5 при Т = 293 К, Р, р 0,35 МПа (3,5 ата )

Ч = 0,01 м, коэффициенте заполне- ния = 0,8, Ррд.= 0,1 МЛа {1 ата)

Т, 0П = 228"К приведены в табл. 3.

Проведенные эксперименты показывают, что предлагаемый метод значи-! тельно сокращает время обезво>кивания, упрощает эксплуатацию эа счет простоты способа, повышает качество обезвоживания, так как жидкость из-за сильно турбулентного перемешивания всплывающими газовыми пузырями имеет одинаковую по всему объему остаточную концентрацию воды.

С точк зрения расхода азота предлагаемый летод более эффективен, чем метод бар ботажа газа через толщу жидкости, так как в этом случае расход азота падает приблизительно в

8-10 раз при одинаковых условиях обезвоживания. Ввиду того, что уменьшается расход газа, уменьшается и унос паров жидкости, так как барботируемый газ насыщается парами жидкости до равновесного давления, соответствующего парциальному давлению паров жидкости при температуре, при которой происходит процесс обезвоживания. Развитая поверхность массообмена может образоваться также в результате циркуляции части жидкости обеспечивающей .кавитацию жидкости в циркуляционном контуре.

Циркуляция части жидкости улучшает массообмен в системе газ — жидкость и при интенсивной турбуббнтнос ти приводит к дополнительному выделению газа иэ жидкости, что способствует дополнительному обезвоживанию.

При импульсном возмущении всей массы жидкости барботируемым газом инициируется образование пузырей газа по всему объему жидкости, приводящее к турбулизации всей массы жидкости. Массообмен в системе жидкостьгаз протекает в-турбулентном (более интенсивном) режиме. Одновременно в газовые пузыри поступает и растворенная в жидкости на молекулярном уровне вода.

975029

Т а б л и ц а 1 ъ l

Конечная концентрация воды

Количество циклов темп падения давления, кда/c

) (0,01 0,3 0,8

Т а б л и ц а 2

Конечная концентрацчя

Количест- воды в керосине во циклов эксперимен- расчеттальная, вес.% ная, вес.%

Расход аэота, м3

0,0020 0,0019

4,Таблица 3

Конечная коцентрация воды в керосине

Расход аэота, МЭ

Количество циклов эксперимен- расчетная, тальная, вес.% вес.%

Начальная концентрация воды в керосине, мас.%

0,004, 0,0042

0,0042

0,0045

Начальная концентрация воды в керосине, .вес.%

0,0040

0,0042

0,0042

0,0045

Начальная концентрация

Воды в керосине, вес.%

О, 0035

0,0037

0,0037

0,0040

0,0039

0,0030

0,0029

0,0030

0,0032

0,0020

0,0011

0,0011

0,0019

0,6020

0,0011

0,0016

0,0013

0 i 0028

0,028

0,029

0,029

0,0020

0,0013

0,0013

0,0018

0,0018

0,0011

0,0012

0,0012

0,0034

0,0032 0,0035

0,0032

0,003

0,003

0,006

0,006

0,006

0,006

О, 012

0,012

0,012

975029

Формула изобретения

Составитель В. Берзин

Редактор Н. Бобкова ТехредМ.Гергель Корректор Г. Огар

Заказ 8868/5 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4

Способ обезвоживания жидкости с низкой упругостью паров, включающий создание развитой поверхности массообмена, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обезвоживания, уменьшения расхода газа и уноса жидкости, повышения качества подготовки и упрощения эксплуатации, жидкость предварительно насыщают инертным газом или воздухом с точкой росы не выше 228 К до равновесной концентрации, соответствующей давлению 0,2-0,3 МПа, затем снижают давление над жидкостью со скоростью не более 0,3 — 0,6 кПа/с до атмосферного, а развитую поверхность массообмена создают за счет кратковременного импульсного барботажа газа или воздуха через жидкость.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Маневич Л.О. Осушка масла цеолитами и дегаэация. М., "Энергия",,1980i с. 168.

2. Брудный Г.О., Василенко В.Т. и др. Конденсационный способ обезво живания реактивных топлив в наземных резервуарах.-В кн.: Вопросы авиационной химмотологии. Вып. 1. Киев, 1977, с. 51-53 (прототип).