BR102014014350A2

BR102014014350A2 - Sistema e método para o tratamento de misturas fluidas incluindo fases aquosas e orgânicas

Info

Publication number: BR102014014350A2
Application number: BRBR102014014350-5A
Authority: BR
Inventors: John D Brantley; Jacob M Dietz
Original assignee: Pall Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2015-06-02
Also published as: NO20140732A1; IN2014DE01487A; JP5802989B2; US20140374352A1; KR20140148316A; CN104289009A; CA2854214A1; JP2015006664A; EP2815805A1

Abstract

Resumo sistema e método para o tratamento de misturas fluidas incluindo fases aquosas e orgânicas são apresentados sistemas e métodos para a separação de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua, de uma mistura que contém ambas as fases.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE MISTURAS FLUIDAS INCLUINDO FASES AQUOSAS E ORGÂNICAS” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [001] Água e óleo podem ser removidos de uma mistura contendo água, óleo, e sólidos. Por exemplo, no mercado alternativo de combustíveis, algumas companhias utilizam um separador de três fases para separar a fase aquosa da fase oleosa e da fase de sólidos. Outros métodos de separação incluem, por exemplo, o uso de uma ou mais centrífugas. [002] No entanto, os métodos convencionais de separação têm sido ineficientes e/ou dispendiosos. [003] A invenção atual procura melhorar pelo menos algumas das desvantagens da arte anterior. Estas e outras vantagens da invenção atual ficarão aparentes pela descrição conforme apresentado abaixo.

BREVE RESUMO DA INVENÇÃO [004] De acordo com uma realização da invenção atual, é apresentado um sistema para o tratamento de fluidos que inclui uma fase aquosa e uma fase orgânica, o sistema sendo constituído por um primeiro dispositivo de filtro e um segundo dispositivo de filtro, o primeiro dispositivo de filtro sendo constituído por uma carcaça contendo uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluido entre a entrada e a segunda saída, e um elemento de filtro hidrófilo constituído por uma membrana hidrófila porosa através do primeiro caminho de fluxo de fluido; e o segundo dispositivo de filtro, constituído por uma carcaça contendo uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluido entre a entrada e a segunda saída, e um elemento de filtro o hidrofóbico através do primeiro caminho de fluxo de fluido. Os dispositivos de filtro podem ser montados em série ou em paralelo. Em uma realização preferida, a segunda saída do primeiro dispositivo de filtro está em comunicação fluida com a entrada do segundo dispositivo de filtro. [005] Em algumas realizações, o elemento de filtro hidrofóbico é constituído por uma membrana hidrofóbica porosa. Em uma realização preferida, o elemento de filtro hidrofóbico é constituído por uma membrana hidrófila porosa revestida por partículas ou hidrofóbica porosa revestida por partículas, onde as partículas têm uma tensão superficial de umidificação crítica (CWST) de cerca de 25 dinas/cm (cerca de 2,5 x 10'2 N/m) ou menos, tipicamente, uma CWST na faixa de cerca de 22 dinas/cm a cerca de 16 dinas/cm (cerca de 2,2 x 10'2 N/m a cerca de 1,6 x 10'2 N/m), e o revestimento está na superfície a montante da membrana. De preferência, as partículas no revestimento são constituídas por partículas de PTFE. Tipicamente, a membrana porosa por baixo do revestimento tem uma CWST na faixa de cerca de 23 dinas/cm a cerca de 78 dinas/cm (cerca de 2,3 x 10'2 N/m a cerca de 7,8 x 10'2 N/m). [006] Em outra realização, é apresentado um método para o tratamento de uma mistura fluida constituída por uma fase aquosa continua e uma fase orgânica descontínua (a mistura, de preferência, é também constituída por uma fase de sólidos). [007] Em uma realização preferida, o método é constituído pela passagem de uma mistura de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua para dentro da entrada de um primeiro dispositivo de filtro constituído por uma carcaça que contém a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrófobo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado através do primeiro caminho de fluxo do fluido; a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo uma fase orgânica descontínua reduzida com a fase aquosa, tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo do fluido e através da segunda saída por uma entrada de um segundo dispositivo de filtro contendo uma carcaça como uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrofóbico contendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado através do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem do fluido contendo a fase orgânica descontínua reduzida com a fase aquosa tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem de um fluido com fase orgânica reduzida descontínua reduzida e fase aquosa reduzida tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída. [008] De preferência, pelo menos a fase orgânica descontínua que passou através do elemento de filtro hidrofóbico é recuperada em condições adequadas para processamento, reciclagem, ou descarte posterior. [009] Em outra realização, onde a mistura de fluidos é constituída por uma fase aquosa continua, uma fase orgânica descontínua, e uma fase de sólidos, o método é constituído pela passagem da mistura para dentro da entrada do primeiro dispositivo de filtro, a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo uma fase orgânica descontínua e uma fase aquosa reduzida e sólidos tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída pela entrada do segundo dispositivo de filtro, a passagem do fluido contendo sólidos e a fase orgânica descontínua e a fase aquosa reduzida, tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido pelo elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem do fluido contendo sólidos, com uma fase orgânica descontínua reduzida e uma fase aquosa reduzida, tangencialmente à superfície superior a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo e através da segunda saída. [010] Em algumas realizações, o fluido com fase orgânica descontínua reduzida, fase aquosa reduzida que passa através da segunda saída do segundo filtro é misturada com uma mistura fluida nova ou adicional antes da mistura nova ou adicional ser passada através da entrada do primeiro dispositivo de filtro. Alternativamente, ou adicionalmente, o método pode incluir dia-filtração, onde o fluido adicional é misturado com uma mistura fluida nova ou adicional antes da mistura fluida nova ou adicional ser passada através da entrada do primeiro dispositivo de filtro.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DO DESENHO [011] A figura 1 ilustra um diagrama de um sistema para uso de acordo com uma realização da invenção, onde os dispositivos de filtro são colocados em série, e o sistema também incluiu um tanque e circuito de dia-filtração opcional e uma purga opcional do retentato. [012] A figura 2 é um diagrama que ilustra outro sistema para uso de acordo com uma realização da invenção, onde os dispositivos de filtro são colocados em série, onde qualquer dos dois dispositivos de filtro pode ser colocado em primeiro lugar. [013] A figura 3 ilustra outros sistemas para uso de acordo com realizações da invenção, onde a figura 3A ilustra o circuito paralelo com uma só bomba e a figura 3B ilustra o circuito paralelo com duas bombas. [014] A figura 4 é um gráfico que mostra as produções usando-se um sistema que inclui um primeiro e um segundo dispositivos de filtro de acordo com uma realização da invenção, comparado com o uso somente de um segundo dispositivo de filtro. [015] A figura 5 é um gráfico mostrando as produções usando-se um sistema que inclui um primeiro e um segundo dispositivos de filtro, de acordo com outra realização da invenção, comparado com o uso somente de um segundo dispositivo de filtro.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [016] Vantajosamente, podem ser usados sistemas e métodos de acordo com a invenção para a separação de uma fase líquida contínua com alto teor de energia superficial (de preferência, uma fase aquosa como água), e uma fase líquida descontínua com baixo teor de energia superficial, de preferência, uma fase orgânica (mais de preferência, oleosa) de uma mistura que inicialmente continha ambas as fases. [017] Adicionalmente, a separação da fase aquosa pode conseguir a manutenção da concentração da fase orgânica, o que mantém a concentração da fase orgânica em um nível desejavelmente elevado, e permite que o fluxo de óleo mantenha um alto nível durante um período de tempo mais longo. [018] De acordo com uma realização da invenção atual, é apresentado um sistema para o tratamento de fluidos que inclui uma fase aquosa e uma fase orgânica, o sistema sendo constituído por um primeiro dispositivo de filtro e um segundo dispositivo de filtro, o primeiro dispositivo de filtro sendo constituído por uma carcaça que contém uma entrada, uma primeira saída, e uma seção da saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, e um elemento de filtro hidrófilo constituído por uma membrana hidrófila porosa através do primeiro caminho de fluxo de fluido; e o segundo dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, e um elemento de filtro hidrofóbico através do primeiro caminho de fluxo de fluido. Os dispositivos de filtro podem ser colocados em série (com o dispositivo de filtro sendo constituído por um elemento de filtro hidrófilo a montante do dispositivo de filtro contendo um elemento de filtro hidrofóbico, ou com o dispositivo de filtro sendo constituído pelo elemento de filtro hidrofóbico a montante do dispositivo de filtro contendo um elemento de filtro hidrófilo), ou em paralelo. Em uma realização preferida, a segunda saída do primeiro dispositivo de filtro está em comunicação fluida com a entrada do segundo dispositivo de filtro. [019] Em algumas realizações, o elemento de filtro hidrofóbico é constituído por uma membrana hidrofóbica porosa. Em outras realizações, o elemento hidrofóbico é constituído por uma membrana hidrofóbica porosa revestida por partículas ou hidrófila porosa revestida por partículas, onde as partículas têm uma tensão superficial de umidificação crítica (CWST) de cerca de 25 dinas/cm (cerca de 2,5 x 10'2 N/m) ou menos, tipicamente uma CWST na faixa de cerca de 22 dinas/cm a cerca de 16 dinas/cm (cerca de 2,2 x 10'2 N/m a cerca de 1,6 x 10'2 N/m). De preferência, as partículas no revestimento são constituídas por partículas de PTFE. Tipicamente, a membrana porosa por baixo do revestimento tem uma CWST na faixa de cerca de 23 dinas/cm a cerca de 78 dinas/cm (cerca de 2,3 x 10'2 N/m a cerca de 7,8 x 10'2 N/m). [020] Em outra realização, é apresentado um método para o tratamento de uma mistura fluida constituída por uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua (a mistura, de preferência, é também constituída por uma fase de sólidos). [021 ]Em uma realização preferida, o método é constituído pela passagem de uma mistura de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua para dentro de uma entrada de um primeiro dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde o elemento de filtro hidrófilo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado através do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo uma fase orgânica descontínua reduzida, uma fase aquosa, tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída pela entrada de um segundo dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrofóbico tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem do fluido contendo a fase orgânica descontínua reduzida, e a fase aquosa, tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido pelo elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem de um fluido de fase orgânica descontínua reduzida, e fase aquosa reduzida, tangencial mente à superfície montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída. [022] De preferência, pelo menos a fase orgânica descontínua passa através do elemento de filtro hidrofóbico e é recuperada em condição adequada para processamento, reciclagem ou descarte posterior. [023] Em outra realização, onde a mistura de fluido é constituída por uma fase aquosa, uma fase orgânica descontínua, e uma fase de sólidos, o método é constituído pela passagem da mistura para dentro da entrada do primeiro dispositivo de filtro, a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo sólidos e a fase orgânica descontínua da e a fase aquosa reduzida, tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída, para a entrada do segundo dispositivo de filtro, a passagem do fluido contendo sólidos e a fase orgânica descontínua e a fase aquosa reduzida tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem do fluido contendo sólidos, fase orgânica descontínua reduzida, fase aquosa reduzida, tangencialmente à superfície montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída. [024] Em algumas realizações, o fluido de fase orgânica descontínua reduzida, fase aquosa reduzida que passa através da segunda saída do segundo filtro é misturado com uma mistura nova (por exemplo, alimentação) e/ou fluido adicional, antes da mistura nova e/ou adicional de fluido ser passada através da entrada do primeiro dispositivo de filtro. Alternativamente, ou adicionalmente, o método pode incluir dia-filtração, onde o fluido de dia-filtração é misturado com a mistura fluida nova e/ou adicional antes da mistura fluida nova e/ou adicional ser passada através da entrada do primeiro dispositivo de filtro. Em algumas realizações, o fluido com fase orgânica descontínua reduzida e fase aquosa reduzida que passa através da segunda saída do segundo filtro, adicionalmente pode ter sólidos reduzidos (por exemplo, através de uma alimentação de retentato) antes da mistura do fluido com o fluido de dia-filtração ou fluido adicional e/ou novo fluido de alimentação, antes da mistura de fluido ser passada através da entrada do primeiro dispositivo de filtro. [025]Em outra realização, o método é constituído pela passagem de uma mistura de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua para dentro de uma entrada de um primeiro dispositivo de filtro, constituído por uma carcaça que contém a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrofóbico tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado através do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem da mistura para dentro da entrada tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo a fase aquosa reduzida e a fase orgânica descontínua tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída, através da entrada de um segundo dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrófilo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem do fluido que contém a fase aquosa reduzida, a fase orgânica descontínua, tangencialmente à superfície a montante; a passagem do fluido de fase aquosa ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido e através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem do fluido com fase orgânica descontínua reduzida e fase aquosa tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída. Em algumas realizações, a mistura fluida é constituída pela fase aquosa contínua, uma fase orgânica descontínua, e uma fase de sólidos, e o método é constituído pela passagem da mistura para dentro da entrada do primeiro dispositivo de filtro, a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; onde o fluido que passa tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido dos dispositivos e através das segundas saídas contém sólidos, conforme discutido genericamente acima. [026]Em outra realização, o método é constituído pela passagem de uma mistura de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua para dentro de uma entrada de um primeiro dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde o elemento de filtro hidrófilo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo a fase orgânica descontínua, e a fase aquosa reduzida, tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída; e a passagem de uma mistura de uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua para dentro de uma entrada de um segundo dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde uma elemento de filtro hidrofóbico tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado através do primeiro caminho de fluxo de fluido; a passagem da mistura para dentro da entrada e tangencialmente à superfície montante; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída, e a passagem de um fluido contendo a fase aquosa reduzida, a fase orgânica descontínua reduzida, tangencialmente à superfície a montante e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída. De preferência, o método é ainda constituído pela passagem do fluido contendo a fase orgânica descontínua reduzida, a fase aquosa reduzida, da segunda saída do primeiro dispositivo para o recipiente, como um tanque de alimentação, e a passagem do fluido contendo a fase aquosa reduzida e a fase orgânica descontínua reduzida da segunda saída do segundo dispositivo para o recipiente, de tal forma que o fluido contendo a fase orgânica descontínua e a fase aquosa reduzida de fluido, são combinadas no recipiente. Se desejado, a combinação, possivelmente suplementada com fluido adicional (por exemplo, fluido de mistura novo e/ou adicional e/ou fluido de dia-filtração) é posteriormente passada para dentro do primeiro e segundo dispositivos de filtro conforme discutido acima. [027]A fase orgânica poderá estar, por exemplo, na faixa de cerca de 5% a cerca de 15% do volume de total inicial da mistura, apesar da fase orgânica poder ser menor do que 5% da mistura, ou maior do que 15% da mistura. Tipicamente, a fase de sólidos inclui partículas pequenas, da ordem de cerca de 10 microns de diâmetro ou menos. A fase de sólidos poderá ser, por exemplo, da faixa de cerca de 10% a cerca de 20% do volume total da mistura, apesar da fase de sólidos poder ser menor do que 10% da mistura, ou maior do que 20% da mistura. [028] Sem sermos limitados por qualquer mecanismo específico, acredita-se que quando um elemento de filtro hidrofóbico constituído por uma membrana porosa, de preferência, um elemento de filtro hidrofóbico constituído por uma membrana porosa revestida por partículas (onde as partículas revestem a superfície a montante da membrana) é utilizado em uma aplicação de filtração com fluxo cruzado (especialmente, quando as partículas sólidas são maiores do que as gotas de óleo), os sólidos são removidos e as gotas de óleo são coalescidas em uma camada contínua e removidas da membrana, o que leva a uma permeação melhorada. [029] Várias configurações de sistema são adequadas para uso em realizações da invenção, e são conhecidas na Arte. Os dispositivos de filtro no sistema podem ser colocados em série (por exemplo, conforme mostrado genericamente nas figuras 1 e 2). Embora as realizações ilustradas nas figuras 1 e 2 mostrem o dispositivo de filtro contendo um elemento de filtro hidrófilo ("módulo hidrófilo" na figura 1) colocado a montante do dispositivo de filtro que contém um elemento de filtro hidrofóbico ("módulo hidrofóbico" na figura 1), o dispositivo de filtro constituído por um elemento de filtro hidrofóbico montado pode ser colocado a montante do dispositivo de filtro que contém um elemento de filtro hidrófilo. Alternativamente, os dispositivos de filtro podem ser colocados no sistema em paralelo, por exemplo, conforme mostrado na figura 3A (circuito em paralelo com uma só bomba) e na figura 3B (circuito em paralelo com duas bombas). Conforme é conhecido na arte, o uso de um circuito paralelo pode ser desejável para produzir taxas diferentes de fluxo através dos respectivos dispositivos de filtro, por exemplo, usando-se uma só bomba e dispositivos de controle de fluxo (por exemplo, válvulas) a jusante do dispositivo de filtro, ou usando-se duas bombas (dispositivos de controle de fluxo, se desejado). [030] Os sistemas podem incluir componentes adicionais, por exemplo, um ou mais circuitos de recirculação, um tanque de circuito de dia-filtração, uma ou mais purgas de retentato (por exemplo, para obter-se sólidos concentrados), e/ou uma ou mais bombas adicionais. [031] Tipicamente, os sistemas são operados de tal forma que as taxas de redução da fase aquosa, e da fase orgânica, quando o fluido passa através dos respectivos dispositivos de filtro, são distribuídas para manter, por um período de tempo desejado, uma concentração total geral desejada. Por exemplo, os sistemas podem ser operados para manter uma relação visada entre o óleo e a água no tanque de alimentação. [032] Várias partículas (de preferência, partículas PTFE), tipicamente fornecidas com fluidos veículos, por exemplo, em fluidos e aspersões de partículas, incluindo partículas disponíveis comercialmente em líquidos e aspersões, são adequadas para uso na invenção. O revestimento de partículas pode ser depositado sobre a membrana por várias técnicas conhecidas na arte, por exemplo, revestimento por aspersão, onde as partículas são colocadas em suspensão em gotas de líquido e aspergidas sobre a membrana como um aerossol, e o revestimento por mergulho, onde as partículas são colocadas em suspensão em um líquido no qual é mergulhada a membrana. De preferência, as partículas são colocadas em suspensão em um líquido veículo volátil para aplicação em uma superfície da membrana. Líquidos veículos voláteis adequados incluem, por exemplo, 1,1,1,2- tetrafluoretano e metanol. Aspersões adequadas ilustrativas, agentes de liberação e agentes de lubrificação, incluindo partículas de PTFE, são disponíveis, por exemplo, da Miller-Stephenson Chemical Company, Inc. SPRAYON (Cleveland, OH), e Chem-Trend L.P. (Howell,MI). [033] As partículas podem ter qualquer diâmetro médio adequado, e podem ser aplicadas em qualquer concentração adequada na superfície da membrana. Tipicamente, as partículas têm um diâmetro médio na faixa de cerca de 1 micron a cerca de 6 microns (em algumas realizações, um diâmetro médio na faixa de cerca de 3 microns a cerca de 6 microns), apesar de poderem ser adequadas partículas tendo diâmetros médios maiores ou menores para uso de acordo com as realizações da invenção. Tipicamente, quando aplicadas por uma pistola de aspersão, as partículas são aplicadas com uma taxa pelo menos de cerca de 0,2 g/prato, mais tipicamente, aplicadas com uma taxa pelo menos de 0,8 g/prato. [034] As partículas têm uma tensão superficial de umidificação crítica (CWST, conforme definido, por exemplo, na patente americana de número 4.925.572) e de cerca de 25 dinas/cm (cerca de 2,5 x 10'2 N/m) ou menos, de preferência, na faixa de cerca de 22 dinas/cm a cerca de 16 dinas/cm (cerca de 2,2 x 10"2 N/m a cerca de 1,6 x 10'2 N/m). [035] As membranas podem ter qualquer CWST desejado. A CWST pode ser escolhida conforme é conhecido na Arte, por exemplo, como apresentado adicionalmente, por exemplo, nas patentes americanas de número 5.152.905, 5.443.743, 5.472.621, e 6.074.869. [036] Tipicamente, a membrana hidrófila usada no elemento de filtro hidrófilo tem uma CWST pela menos de cerca de 72 dinas/cm (cerca de 7,2 x 10"2 N/m). [037] Naquelas realizações onde o elemento de filtro hidrofóbico é constituído pelo menos por uma membrana hidrofóbica porosa que não tem um revestimento de partículas, a membrana tem uma CWST de cerca de 25 dinas/cm (cerca de 2,5 x 10" 2 N/m) ou menos. Naquelas realizações onde o elemento de filtro hidrofóbico contém pelo menos uma membrana porosa com um revestimento de partículas sobre a superfície a montante da membrana, a membrana (i.e., embaixo do revestimento) pode ser hidrófila. Tipicamente, a membrana tem uma CWST na faixa de cerca de 23 dinas/cm (cerca de 2,3 x x 10'2 N/m) a cerca de 78 dinas/cm (cerca de 78 x 10"2 N/m), mas a CWST pode ser menor do que, ou maior do que aqueles valores. [038] Várias membranas, de preferência, membranas poliméricas, são adequadas para uso na invenção, incluindo as membranas disponíveis comercialmente. Polímeros adequados incluem, mas não são limitados a poliolefinas perfluoretadas, tais como politetrafluoretileno (PTFE), poliolefinas (por exemplo, polipropileno e polimetilpenteno), poliésteres, poliamidas (por exemplo, qualquer um náilon, por exemplo, náilon 6, 11,46, 66, e 610), poliimidas, sulfonas (por exemplo, polisulfonas, incluindo polisulfonas aromáticas, como por exemplo, polietersulfona, bisfenol A polisulfona, poliarilsulfona, polifenilsulfona), halogenetos de polivinilideno (incluindo fluoreto de polivinilideno (PVDF)), acrílicos, poliacrilonitrilas, poliaramidas, óxidos e sulfetos de poliarileno, e polímeros e copolímeros feitos a partir de olefinas halogenadas e nitrilas insaturadas. [039] Outros materiais adequados incluem derivados celulósicos, como acetato de celulose, propionato de celulose, acetato-propionato de celulose, acetato-butirato de celulose, e butirato de celulose. [040] Membranas adequadas disponíveis comercialmente incluem, mas não são limitadas àquelas disponíveis da Pall Corporation, com as marcas SUPOR®, VERSAPOR®, e POSIDYNE®, ULTIPOR N66 ®, ULTIPOR®, FLUORODYNE®, LOPRODYNE®, CARBOXYDYNE®, IMUNNODYNE®, BIODYNE A®, BIODYNE B®, BIODYNE C®, e MUSTANG®. [041 ]A estrutura de poros das membranas depende, por exemplo, da composição do fluido a ser tratado e/ou do tamanho das gotas da fase orgânica. As membranas podem ter qualquer estrutura de poros adequada, por exemplo, um tamanho de poros (por exemplo, conforme evidenciado pelo ponto de bolha, ou pelo KL conforme descrito, por exemplo, na patente americana de número 4.340.479, ou evidenciado por porosimetria de fluxo de condensação), um tamanho de poros de fluxo médio (MPF) (por exemplo, quando caracterizado usando-se um porosímetro Porvair (Porvair pic, Norfolk, UK), ou um porosímetro disponível com a marca POROLUX (Porometer.cm; Bélgica)), uma taxa de poros, um diâmetro de poros (por exemplo, quando caracterizado usando-se o teste OSU F2 modificado, conforme descrito, por exemplo, na patente americana de número 4.925.572), ou uma taxa de remoção que reduz ou permite a passagem através da mesma de um ou mais materiais de interesse, quando o fluido é passado através da membrana porosa. Tipicamente, cada uma das membranas tem um tamanho médio de poros na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,8 microns, apesar do tamanho médio de poros poder ser maior ou menor do que um tamanho naquela faixa. [042] De acordo com realizações da invenção, as membranas podem ter várias configurações, incluindo a plana, em pratos, e/ou oca. [043] Uma ou mais membranas, tipicamente são colocadas em uma carcaça contendo pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída e definindo pelo menos um caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a saída, onde a membrana se estende ao longo do caminho de fluxo do fluido, para fornecer um dispositivo de filtro ou módulo de filtro. Em uma realização, pelo menos um dispositivo de filtro pode conter uma carcaça contendo uma entrada e uma primeira saída, e definindo um primeiro caminho de fluxo entre a entrada e a primeira saída; e a membrana, a membrana sendo colocada na carcaça ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido. [044] De preferência, para aplicações de fluxo tangencial, são colocadas uma ou mais membranas em uma carcaça contendo pelo menos uma entrada e pelo menos duas saídas, e definindo pelo menos um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo de fluido entre a entrada e a segunda saída, onde a membrana se estende ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido para produzir um módulo de filtro. Em uma realização ilustrativa, o primeiro e o segundo dispositivos de filtro, cada um deles é constituído por um módulo de filtro de fluxo cruzado, a carcaça sendo ainda constituída por uma segunda saída, e definindo um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, a primeira saída constituindo uma saída do concentrado, e a segunda saída constituindo uma saída do permeato, onde a membrana é colocada ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido. [045] Os dispositivos ou módulos de filtro poderão ser esterilizáveis. Qualquer carcaça de qualquer formato adequado e fornecendo uma entrada e uma ou mais saídas, poderá ser utilizada. [046] A carcaça pode ser fabricada a partir de qualquer material impenetrável rígido, incluindo qualquer material termoplástico impenetrável, que seja compatível com o fluido que está sendo processado. Por exemplo, a carcaça pode ser fabricada de um metal, como aço inoxidável, ou de um polímero, por exemplo, um polímero transparente ou translúcido, como um acrílico, polipropileno, poliestireno, ou uma resina de policarbonato. [047] Os exemplos seguintes ilustram ainda mais a invenção, mas é claro, não devem ser considerados de forma alguma como limitando o seu escopo. EXEMPLO 1 [048] Este exemplo demonstra os resultados melhorados usando-se um sistema que inclui o primeiro e segundo dispositivos de filtro de acordo com uma realização da invenção, comparados com a utilização somente de um segundo dispositivo de filtro. [049] O primeiro dispositivo de filtro é um módulo MICROZA (Pall Corporation, Port Washington, NY) que contém membranas de fibras ocas assimétricas hidrófilas com 0,1 microns (prn), e o módulo é montado para possibilitar a entrada e saída do fluxo. A área efetiva da membrana é de 0,12 m2. [050] O segundo dispositivo de filtro inclui uma membrana de uma só folha plana. Uma membrana de náilon 6,6 ULTIPOR de 0,45 pm (Pall Corporation, NY) tendo uma CWST de 75 - 78 dinas/cm é aspergida com partículas de politetrafluor-etileno (PTFE) (CWST de cerca de 18-20 dinas/cm) colocada em suspensão em solvente (Miller-Stephenson spray-122V; tamanho médio de partícula 6 prn , com uma faixa de 1 - 20 pm) para produzir o revestimento de partículas no qual está a superfície a montante (a primeira superfície do dispositivo a ser contatada pelo fluido) da membrana. A membrana, na forma de uma folha plana, é ligada através de solvente a um suporte de ácido inoxidável dentro de uma carcaça de aço inoxidável de fluxo cruzado para produzir um segundo dispositivo de filtro. A área efetiva da membrana na carcaça é de 0,0128 m2. A superfície revestida é considerada como sendo a superfície a montante da membrana na carcaça. [051 ]0 sistema, incluindo o primeiro e o segundo dispositivos de filtro, é montado como ilustrado genericamente na figura 2. [052] O fluido de teste é 90% de água (representando uma fase aquosa contínua) e 10% de hexadecano (representando uma fase orgânica dispersada). A vazão através de cada dispositivo de filtro é de 9 gal/min (GPM). [053] Com base na quantidade de hexadecano na alimentação inicial de fluido de teste, a produção máxima que pode ser alcançada nestas experiências é de 253 litros/m2. [054] Somente o hexadecano passa através do segundo dispositivo de filtro. [055] Conforme mostrado na figura 4, um gráfico da produção de hexadecano em litros/m2 (eixo X) e o fluxo de hexadecano em litros/m2/hora (LMH; litros.m'2.h'1) (eixo Y) mostra que o fluxo atinge 725 LMH com uma produção total de 253 litros/m2 para o sistema com dois filtros de acordo com uma realização da invenção, enquanto o uso de somente o segundo dispositivo de filtro mostra um fluxo atingindo cerca de 225 LMH com uma produção total de 245 litros/m2. O gráfico também mostra que para o sistema com dois filtros, a remoção de água durante o processo mantém a concentração de óleo e melhora o desempenho geral, porque o fluxo permanece elevado por um período maior. EXEMPLO 2 [056] Este exemplo demonstra os resultados melhorados usando-se um sistema que inclui o primeiro e o segundo dispositivos de filtro, de acordo com outra realização da invenção, comparado com o uso somente de um segundo dispositivo de filtro. [057] O primeiro dispositivo de filtro é um módulo MICROZA (Pall Corporation, Port Washington, NY) que contém membranas de fibras ocas assimétricas hidrófilas conforme descrito no exemplo 1. [058] O segundo dispositivo de filtro inclui uma membrana com uma só folha plana. Uma membrana de PTFE de 0,45 pm (CWST 25 dinas/cm; EMFLON, Pall Corporation, East Hills, NY) é aspergida com partículas de politetrafluoretileno (PTFE) conforme descrito no exemplo 1. A membrana, na forma de uma folha plana, é ligada por solvente a um suporte de aço inoxidável dentro de uma carcaça de aço inoxidável de fluxo cruzado, para produzir o segundo dispositivo de filtro. A área efetiva da membrana na carcaça é de 0,0128 m2. A superfície revestida é colocada como a superfície a montante da membrana na carcaça. [059] O sistema, incluindo o primeiro e o segundo dispositivos de filtro, é montado como ilustrado genericamente na figura 2. [060] O fluido de teste é 90% de água (representando uma fase aquosa contínua) e 10% de hexadecano (representando uma fase orgânica dispersada). As vazões através de cada dispositivo de filtro variam de 1,5 a 2 GPM. [061] Com base na quantidade de hexadecano na alimentação inicial de fluido de teste, a capacidade máxima que pode ser obtida nestas experiências é de 253 litros/m2. [062] Somente o hexadecano passa através do segundo dispositivo de filtro. [063] Conforme mostrado na figura 5, um gráfico de produção de hexadecano em litros/m2 (eixo X) e o fluxo de hexadecano em litros/m2/hora (LMH; litros.m'2.h'1) (eixo Y) mostra que o fluxo atinge 350 LMH com uma produção total de 240 litros/m2 para o sistema com dois filtros de acordo com uma realização da invenção, enquanto que o uso de somente o segundo dispositivo de filtro mostra um fluxo atingindo cerca de 160 LMH com uma produção total de 225 litros/m2. O gráfico também mostra que para o sistema com dois filtros, a remoção de água durante o processo mantém a concentração de óleo e melhora o desempenho geral, porque o fluxo permanece elevado por um período maior. [064] Todas as referências, incluindo publicações, solicitações de patente e patentes citadas aqui, são incorporadas aqui como referência na sua integridade como se cada referência fosse indicada individualmente e especificamente para ser incorporada como referência, e como se tivessem sido apresentadas aqui na sua integridade. [065] O uso dos termos "o" e "uma" e "o" e "pelo menos um" e referências semelhantes no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das reivindicações que se seguem) devem ser considerados como cobrindo tanto o singular como o plural, a não ser que seja indicado aqui de outra forma, ou seja, claramente diferente no contexto. O uso do termo "pelo menos um" seguido por uma lista de um ou mais itens (por exemplo, "pelo menos um de A e B") deve ser considerado como significando um item escolhido dos itens listados (A ou B) ou qualquer combinação de dois ou mais dos itens listados (A e B) a não ser que seja indicado aqui de outra forma ou claramente modificado pelo contexto. O termo "consistindo de", "tendo", "incluindo", e "contendo" devem ser considerados como termos com significado em aberto (i.e., significando "incluindo, mas não limitado a,") a não ser que seja mencionado de outra forma. A citação de faixas de valores aqui se destina meramente a servir como um método de abreviatura de referência individual a cada valor separado que se enquadra dentro da faixa, a não ser que seja indicado aqui de outra forma, e cada valor separado é incorporado na especificação como se ele tivesse sido citado individualmente aqui. Todos os métodos descritos aqui podem ser executados em qualquer ordem adequada, a não ser que seja indicado aqui de outra forma, ou seja, claramente diferenciado pelo contexto. O uso de qualquer e de todos os exemplos, ou linguagens de exemplo (por exemplo, "como") utilizado aqui, se destina meramente a explicar melhor a invenção e não significa uma limitação do escopo da invenção, a não ser que seja reivindicado de outra forma. Nenhuma linguagem na especificação deve ser considerada como indicando qualquer elemento não reivindicado como sendo essencial à prática da invenção. [066]As realizações preferidas desta invenção são descritas aqui, incluindo o melhor modo conhecido pelos inventores para executar a invenção. Ficarão aparentes para aqueles com conhecimento normal na Arte as variações daquelas realizações preferidas, após a leitura da descrição apresentada anteriormente. Os inventores esperam que os profissionais com adestramento na Arte utilizem tais variações conforme seja apropriado, e os inventores entendem que a invenção pode ser praticada de forma diferente daquela descrita aqui. Assim sendo, esta invenção inclui todas as modificações e equivalentes do assunto referido que são citadas nas reivindicações anexas aqui, conforme é permitido pela lei aplicável. Além disso, qualquer combinação dos elementos descritos acima com todas essas variações possíveis, é incluída na invenção, a não ser que seja indicado aqui de outra forma, ou claramente diferenciado pelo contexto.

Claims

1. Sistema para o tratamento de fluidos indicando uma fase orgânica, o sistema sendo CARACTERIZADO pelo fato de ser constituído por um primeiro dispositivo de filtro; e, um segundo dispositivo de filtro; o primeiro dispositivo de filtro sendo constituído por uma carcaça contendo uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, e um elemento de filtro hidrófilo constituído por uma membrana hidrófila porosa ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido; e o segundo dispositivo de filtro composto por uma carcaça contendo uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, um elemento de filtro hidrofóbico ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro dispositivo de filtro e o segundo dispositivo de filtro de fluido serem montados em paralelo.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do primeiro dispositivo de filtro e o segundo dispositivo de filtro de fluido serem montados em série.

4. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1 - 3, CARACTERIZADO pelo fato do elemento de filtro hidrofóbico ser constituído por uma membrana hidrofóbica porosa.

5. Sistema de acordo com qualquer das reivindicações 1 - 3, CARACTERIZADO pelo fato do elemento de filtro hidrofóbico ser constituído por uma membrana hidrófila porosa revestida por partículas ou uma membrana hidrofóbica porosa revestida por partículas, onde as partículas têm uma CWST de cerca de 25 dinas/cm (cerca de 2,5 x 10'2 N/m) ou menos.

6. Método para o tratamento de uma mistura de fluido, constituído por uma fase aquosa contínua e uma fase orgânica descontínua, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de ser constituído por: a passagem da mistura para dentro de uma entrada de primeiro dispositivo de filtro que é constituído por uma carcaça que contém uma entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e um segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrófilo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante, e contendo uma membrana hidrófila porosa, é colocado ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido; a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrófilo; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido, através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída; e, a passagem de um fluido contendo uma fase aquosa reduzida e uma fase orgânica descontínua reduzida, tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrófilo e ao longo do segundo caminho de fluxo do fluido e através da segunda saída e através de uma entrada de um segundo dispositivo de filtro constituído por uma carcaça contendo a entrada, uma primeira saída, e uma segunda saída, definindo um primeiro caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a primeira saída, e o segundo caminho de fluxo do fluido entre a entrada e a segunda saída, onde um elemento de filtro hidrófobo tendo uma superfície a montante e uma superfície a jusante é colocado ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido; a passagem do fluido contendo a fase aquosa reduzida, a fase orgânica descontínua, tangencialmente à superfície e a montante do elemento do filtro hidrofóbico; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída; e a passagem de um fluido com uma fase aquosa reduzida, uma fase orgânica descontínua reduzida, tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrofóbico ao longo do segundo caminho de fluxo do fluido e através da segunda saída.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, onde a mistura fluida é constituída por uma fase aquosa contínua, uma fase orgânica descontínua, uma fase de sólidos, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de ser constituído por: passagem da mistura para dentro do primeiro dispositivo de filtro, a passagem da mistura tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrófilo; a passagem da fase aquosa contínua ao longo do primeiro caminho de fluxo do fluido através do elemento de filtro hidrófilo e através da primeira saída; e, a passagem de um fluido contendo uma fase aquosa, uma fase orgânica descontínua reduzida e sólidos, tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrófilo e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída pela entrada do segundo dispositivo de filtro; a passagem de fluido contendo a fase aquosa, a fase orgânica descontínua reduzida e sólidos, tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrofóbico; a passagem da fase orgânica descontínua ao longo do primeiro caminho de fluxo de fluido e através do elemento de filtro hidrofóbico e através da primeira saída; e, a passagem de um fluido contendo a fase aquosa, a fase orgânica descontínua reduzida, sólidos reduzidos, tangencialmente à superfície a montante do elemento de filtro hidrofóbico e ao longo do segundo caminho de fluxo de fluido e através da segunda saída.

8. Método de acordo com as reivindicações 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de ser adicionalmente constituído pela passagem do fluido reduzido com uma fase aquosa, uma fase orgânica descontínua reduzida, da segunda saída do segundo dispositivo de filtro, e a mistura da mesma com uma mistura de fluido nova ou adicional, antes da passagem da mistura nova ou adicional para dentro da entrada do primeiro dispositivo de filtro.

9. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 - 8, CARACTERIZADO pelo fato de ser ainda constituído pela mistura do fluido de dia-filtração com uma mistura fluida nova ou adicional, antes da passagem da mistura fluida nova ou adicional para dentro da entrada do primeiro dispositivo de filtro.