BRPI0721312A2

BRPI0721312A2 - método e dispositivo para limpeza de filtros de meio não fixo

Info

Publication number: BRPI0721312A2
Application number: BRPI0721312-3A
Authority: BR
Inventors: Douglas W Lee; Colin Tyrie; Willian Bateman
Original assignee: Glr Solutions Ltd
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2013-01-01
Also published as: CA2689047A1; GB2459620A; EP2175953A4; ES2526450T3; KR101311077B1; EP2397208B1; EP2175953B1; GB0915600D0; US9174149B2; WO2008100245A3; CA2689047C; WO2008100245A2; US20100320159A1; RU2455049C2; EP2175953A2; EP2397208A2; RU2009133778A; ES2508517T3; KR20100004998A; EP2397208A3

Abstract

MéTODO E DISPOSITIVO PARA LIMPEZA DE FILTROS DE MEIO NAO FIXO Um método e aparelhos são apresentados para regeneração de um leito de meio de filtro granular que tem contaminantes acumulados durante uma filtração de uma corrente de líquido. O método inclui primeiramente a etapa de estabelecimento de uma vazão volumétrica pequena de filtrado limpo em fluxo reverso. Então, o meio de filtro é agitado para a ruptura dos contaminantes que se tornaram aglomerados na superfície de ou dentro dos espaços intersticiais do meio de filtro. A etapa de agitação é realizada pela exposição do meio de filtro cheio de líquido a uma corrente de jateamento compreendida principalmente por um gás misturado com um líquido limpo. A corrente de jateamento é dispersa por todo o meio de filtro através de uma pluralidade de bocais radiais localizados no leito de filtro. Os bocais radiais dispersam o gás no liquido e no meio de filtro, causando uma turbulência suficiente e uma agitação dos grânulos de meio de filtro para liberação dos contaminantes aprisionados, sem a necessidade de alavancas vazões de líquido. O número de bocais e seu posicionamento no leito de filtro são variados, dependendo de fatores tais como tamanho e formato do vaso de filtro e do tipo de meio de filtro sendo limpo. A quantidade de água e de gás fluindo através dos bocais também é ajustada para a provisão de uma limpeza substancialmente uniforme do leito inteiro. Este método resulta em volumes mais baixos de filtrado limpo sendo consumido no ciclo de retrolavagem e no armazenamento e no reciclo associados daquele líquido de volta para o processo. Os bocais radiais são compreendidos, cada um, por dois discos circulares horizontais e paralelos espaçados para a criação de um espaço vazio cilíndrico através do qual o gás pressurizado e a corrente de jateamento de líquido fluem. Os aparelhos apresentados são um vaso de filtro singular e uma pluralidade de câmaras de filtro em um vaso de filtro comum, cada um contendo um meio de filtro granular e uma pluralidade de bocais radiais dispostos com o meio para a dispersão da corrente de jateamento completamente, durante as etapas de limpeza e de regeneração de um processo de filtração.

Description

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA LIMPEZA DE FILTROS DE MEIO NÃO

FIXO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção se refere geralmente ao campo de

filtração de líquido usando-se meios de filtro não fixo e, mais especificamente, a um método e a um sistema para remoção de contaminantes filtrados a partir leitos de filtro deste tipo durante ciclos de limpeza periódicos. 2. A Técnica Anterior

Vários tipos de métodos e sistemas têm sido usados na técnica anterior para a remoção de contaminantes de um leito de meio de filtro granular. Os métodos utilizados até agora geralmente têm estas etapas de processamento comuns: 1) provisão de um meio de agitação para rompimento de aglomerações de meios de filtro e contaminantes tipicamente formados durante o processo de filtração, 2) fluxo de um meio carreador através dos grânulos agitados para mobili zaçao dos contaminantes para longe dos meios de filtro, 3) retenção dos meios de filtro no filtro enquanto se permite que os contaminantes fluam para fora, e 4) retenção dos meios de filtro limpos de volta para o seu estado normal. Estas quatro etapas podem ser condensadas para o seguinte: 1) agitação, 2) lavagem, 3) separação e 4) retorno.

Com respeito à Etapa 1 comum, vários meios são mostrados para agitação dos meios de filtro, tais como lâminas rotativas e jatos de líquido à alta velocidade (veja as Patentes U.S. N0 2.521.396 e 3.992.291 / 3.953.333). Contudo, ambos estes métodos criam pelo menos dois problemas significativos. Em primeiro lugar, os sistemas de lâmina rotativa freqüentemente têm selos mecânicos que requerem manutenção freqüente. Em segundo lugar, os jatos de líquido à alta velocidade produzem grandes volumes de água de retrolavagem suja que devem ser armazenados e reciclados através do processo. 0 que é necessário na técnica é um meio de agitação que não requeira defletores internos rotativos ou propulsores e minimize o uso de líquido.

Com respeito à etapa 2 comum, o meio carreador usado

para lavagem dos meios de filtro é mais comumente o fluido de filtrado limpo. Em muitos sistemas, um armazenamento de volume grande de filtrado limpo é requerido para a provisão de uma capacidade máxima, quando o ciclo de retrolavagem

aspirar uma taxa de volume alto para lavagem dos meios durante esta etapa. Alguns métodos utilizam os jatos de água de volume alto para agitação e retrolavagem, o que é uma combinação das etapas comuns 1 e 2. Contudo, esses sistemas ainda geram grandes volumes de líquido de

2 0 retrolavagem que devem ser armazenados e reciclados de

volta através do processo. Também, seria preferido utilizar um fluido de processo contaminado para retrolavagem, ao invés de um filtrado limpo. Isto evitaria ter que ter vasos de armazenamento de filtrado limpo e bombas especificamente

para ciclos periódicos de retrolavagem.

Com respeito à etapa comum 3, a separação dos contaminantes dos meios de filtro tipicamente é feita pelo fluxo da pasta em um percurso de fluxo contínuo por um elemento de limpeza, localizado externo ao alojamento de

3 0 filtro, onde particulados maiores interdispersos são removidos da pasta, e retornando o material de filtro retirado para o alojamento de filtro (veja as Patentes U.S. N° 3.992.291 e 3.953.333). Este método adiciona um custo significativo e tamanho ao filtro, uma vez que isto requer vários condutos externos, vasos, válvulas e equipamento. A Patente U.S. N0 4.787.987 mostra um método in si tu de separação de contaminantes dos meios de filtro por uma tela, de tamanho ligeiramente menor do que o tamanho do meio de filtro, contidos no vaso abaixo dos meios de filtro. Esse método agita e forma uma pasta dos meios e dos contaminantes por uma ação de uma bomba de líquido de volume alto. Durante esta etapa de agitação, o líquido de constituição é adicionado ao vaso substancialmente à mesma taxa em que o líquido contaminado concentrado é removido através do meio de tela, enquanto o meio de filtro é retido no alojamento de filtro.

A presente invenção é dirigida em parte a um meio novo de agitação in si tu e fluidização de grânulos de meio de filtro para liberação suficiente de contaminantes coletados tão rapidamente quanto possível e a lavagem daqueles contaminantes do alojamento de filtro usando-se pelo menos uma quantidade de líquido necessária. Outras vantagens que são inerentes na invenção mostrada e reivindicada serão evidentes para aqueles de conhecimento comum na técnica. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os inventores apresentam um novo método de limpeza in si tu de contaminantes aglomerados de meios de filtro granulares. Este método combina uma taxa baixa de líquido contaminado com um gás, tal como ar ou gás natural, para a criação de uma corrente de jateamento. Esta corrente de jateamento é dispersa no meio de filtro através de um ou mais bocais radiais dispostos no meio de filtro. 0 gás sai pelos bocais radiais como uma dispersão de bolha no líquido. Conforme a corrente de jateamento sobe através do meio de filtro, ela expande o leito para a ruptura das aglomerações de contaminante grandes e fluidifica os grânulos de meio de filtro individuais para desalojamento e mobilização de aglomerações de contaminantes menores nos espaços intersticiais do meio de filtro. Esta ação de fluidização provê o grau requisitado de agitação do meio para se soltarem e mobilizarem aglomerações sem a necessidade de velocidades de espaço de líquido comuns a outros métodos de limpeza de filtro.

Este método provê o benefício de permitir o uso de um líquido de processo contaminado na corrente de jateamento, o que elimina a necessidade de armazenamento de um filtrado limpo para uso durante ciclos de retrolavagem.

Este método provê o benefício adicional de minimizar o volume de água líquida carregada de contaminante que deve 2 0 ser reprocessada. Outros métodos de limpeza de filtro requerem grandes taxas de volume de líquido, de até 1,5 vezes a taxa de líquido entrando durante uma operação normal, para a provisão de uma velocidade intersticial suficiente para a mobilização de contaminantes para longe do meio de filtro. Os volumes de retrolavagem mais baixos reduzem os custos de equipamento auxiliar e os custos de reprocessamento.

Este método provê o benefício adicional de reduzir o tempo de ciclo de limpeza. Outros métodos de limpeza de filtro fazem fluir o gás separadamente do meio de filtro para ruptura de aglomerações de contaminante seguidas pelo fluxo de líquido através do meio para lavagem de contaminantes. Pela combinação da etapa de agitação com a etapa de lavagem, os tempos de ciclo de limpeza podem ser significativamente reduzidos. Os tempos de ciclo de limpeza mais curtos proverão uma performance geral melhorada do sistema de filtro.

Este método provê o beneficio adicional de permitir a otimização de um ciclo de limpeza de meio para uma variedade de processos de filtração. Pelo ajuste da relação de gás para líquido na corrente de jateamento e, se necessário, o tamanho e a localização dos bocais de jateamento radial, o ciclo de limpeza pode acomodar uma variedade mais ampla de taxas de carregamento de contaminado, tendências de aglomeração e características físicas.

Em uma modalidade preferida da invenção, um filtro de meio granular é descrito, que é compreendido por um alojamento de filtro no qual o meio está contido e depositado por gravidade sobre o fundo do alojamento de filtro para a formação de um leito. 0 fundo de alojamento de filtro tem uma janela de saída a qual é afixada a uma peneira mecânica, tal como um tubo multifacetado ou tubo com fendas. As fendas de peneira mecânica são menores do que os grânulos de meio de filtro, de modo que o líquido de processo flua através do filtro, o filtrado limpo sai pela janela de saída enquanto os grânulos de filtro são retidos no alojamento de filtro. Durante uma operação de filtro normal, um líquido contaminado flui a partir da janela de entrada conectada ao distribuidor e uma peneira mecânica e flui através do leito de meio de filtro, deposição de contaminantes no topo de, nos espaços intersticiais de e na superfície do meio de filtro.

Quando os níveis suficientes de contaminantes são aprisionados no alojamento de filtro, um fluxo normal para o alojamento de filtro é parado e um ciclo de limpeza é iniciado. 0 alojamento de filtro de modalidade tem um bocal radial único, ou uma pluralidade de bocais radiais uniformemente espaçados dependendo do diâmetro de

alojamento de filtro, posicionados imediatamente acima do fundo do leito de filtro. Um conduto ou tubo corre a partir do bocal com uma conexão no exterior do alojamento de filtro para o bocal radial. Durante o ciclo de limpeza, uma taxa controlada de corrente de jateamento flui através dos

bocais radiais, para cima através do meio de filtro, e para cima em direção ao distribuidor de janela de entrada / à peneira mecânica. A corrente de jateamento é compreendida por uma mistura de gás e líquido formada fora do alojamento de filtro e transportada para os bocais radiais através do

2 0 conduto de conexão. 0 bocal radial é projetado para a

criação de uma dispersão ótima dos componentes de gás e de líquido, de modo que a mistura possa simultaneamente agitar os grânulos de filtro e lavar os contaminados dos espaços intersticiais do meio.

Conforme a corrente de jateamento, contaminantes

liberados e alguns grânulos de filtro fluidizados fluem em direção à janela de entrada, a peneira mecânica retém os grânulos fluidizados no alojamento de filtro enquanto se permite que a corrente de jateamento e contaminantes saiam

3 0 do alojamento de filtro. A modalidade ainda inclui uma janela de ventilação no topo do alojamento de filtro para se permitir que o gás aprisionado da corrente de jateamento escape antes de se retornar o filtro para sua operação normal.

A taxa de gás e de líquido misturados para a formação

da corrente de jateamento e usados para a agitação e a lavagem dos contaminantes do alojamento de filtro deve ser selecionada para se justificarem as considerações a seguir: (1) uma velocidade de saída de bocal adequada para a produção de uma dispersão de gás uniforme no líquido e uma cobertura substancial da corrente de jateamento através da seção transversal de leito de meio, (2) uma velocidade de gás vertical adequada para expansão do leito de mídia de modo a se romperem as aglomerações de contaminante; (3) uma velocidade de gás adequada para a fluidização e a agitação dos grânulos de meio, e (4) a adequação do momento de líquido para mobilização e carreamento de contaminantes para longe do leito de fluido.

O número e a localização dos bocais radiais no alojamento de filtro devem ser selecionados de modo a se fazerem as considerações a seguir: (1) uma distribuição uniforme da corrente de jateamento através da seção transversal do leito de filtro e minimização de "pontos cegos" ou do volume de meio de filtro não contatado pela corrente de jateamento; e (2) próximo o bastante do fundo do leito de meio de modo que o fluxo de saída de bocal contate a peneira mecânica de janela de saída de fundo para limpeza da peneira do meio de filtro coletado nela.

Embora a invenção tenha sido resumida como incluindo 3 0 um método e um aparelho para a remoção de contaminantes de um leito de meio de filtro granular, outros usos no escopo da invenção podem se tornar evidentes para aqueles versados na técnica de filtração.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é uma vista em corte vertical de um

alojamento de meio não fixo, o qual forma uma parte da presente invenção, que mostra os membros internos usados para a realização do método de limpeza de meio descrito aqui.

A FIG. 2 é uma vista em corte horizontal através do

diâmetro de alojamento de filtro, o qual faz parte da presente invenção, que mostra uma posição de modalidade dos bocais de jateamento em um ângulo de 45° entre o manifold de peneira de saída de filtrado.

A FIG. 3 é uma vista em corte tridimensional da

modalidade da FIG. 2 vista a partir do lado inferior do vaso de alojamento de filtro. Esta vista proporciona detalhes adicionais da modalidade apresentada na FIG. 2.

A FIG. 4 é uma vista em seção transversal de topo

2 0 similar àquela mostrada na FIG. 2, mas com os bocais

radiais localizados imediatamente acima e alinhados com os membros de manifold de peneira de saída mostrando uma localização alternativa dos bocais radiais para uso na presente invenção.

A FIG. 5 mostra uma vista tridimensional detalhada de

um bocal radial e seus subcomponentes. As linhas tracejadas se estendem a partir do espaço anular do bocal radial indicando um movimento geral da corrente de jateamento a partir do bocal e o efeito que a corrente de jateamento tem

3 0 sobre os fluidos circundando o bocal. A FIG. 6 mostra uma vista em seção transversal vertical de uma modalidade alternativa do bocal radial, onde as placas de bocal sao modificadas para melhoria da uniformidade de distribuição de corrente de jateamento e para redução do tamponamento de meio do bocal, quando inativo.

A FIG. 7 mostra uma vista de lado de topo tridimensional de uma outra modalidade alternativa da presente invenção, onde os bocais radiais estão localizados abaixo dos membros de manifold de peneira de saída de filtrado, de modo a se prover uma limpeza da tela de manifold de peneira, bem como do meio de filtro no alojamento, durante o método de limpeza descrito aqui.

A FIG. 8 mostra uma modalidade alternativa da presente invenção, onde uma pluralidade de alojamentos de filtro, cada um incorporando os membros internos requeridos para a realização do método de limpeza aqui, é incorporada em um alojamento de filtro horizontal separado em compartimentos individuais por defletores internos.

DESCRIÇÃO DETALHADA Com referência à FIG. If um vaso de filtro 10 é ilustrado para alojamento de um leito 12 de meio de filtro granular. 0 alojamento de filtro é um vaso de pressão nominal tendo cabeçotes superior e inferior elipsoidais a 2:1. Outros formatos e projetos de vaso de filtro podem ser usados e não afetarão a operação principal da invenção. O meio de filtro granular 12 pode ser qualquer um de vários materiais escolhidos com base nas características do líquido a ser filtrado e nas propriedades dos contaminantes. Para a filtração da água contendo gotículas de óleo em suspensão e contaminantes sólidos, cascas de nozes pretas granuladas são comumente usadas. Existe um espaço 14 acima do leito de filtro 12 para a provisão de espaço para o leito se expandir durante o ciclo de limpeza.

Será entendido, obviamente, que qualquer alojamento de filtro adequado pode ser utilizado para confinamento do material de filtro granular.

O vaso de filtro 10 também inclui distribuidores de entrada 2 0 para a introdução de líquido contaminado a partir de um conduto externo e para a distribuição do líquido de forma substancialmente uniforme através da seção transversal do vaso de filtro. Um coletor de saída de retrolavagem 22 também é instalado no topo do vaso de filtro para recebimento do fluxo de corrente de jateamento e de contaminantes liberados durante o ciclo de limpeza. O coletor de saída também contém um meio de peneira mecânica 23, mostrado aqui como um tubo com fendas ou um tubo multifacetado, onde as fendas abertas são de um diâmetro menor do que o menor tamanho de grânulo de meio e impedem 2 0 qualquer meio de filtro mobilizado de escapar do vaso durante o ciclo de retrolavagem. Embora esta figura mostre meios de entrada de fluido de processo e de saída de retrolavagem separados, muitos projetos de distribuidor de entrada combinam a distribuição de fluido de processo e a extração de retrolavagem. A descrição da entrada é um exemplo de uma modalidade preferida e aquelas outras entradas de alimentação podem ser utilizadas, dependendo das características do líquido a ser filtrado e dos contaminantes contidos ali. A FIG. 1 mostra um coletor de saída 3 0 aos quais são afixados meios de peneira mecânica 33, mostrados aqui como um tubo com fendas ou um tubo multifacetado. Após passarem através do leito de filtro, o filtrado limpo sai do vaso de filtro através das aberturas na peneira. 0 diâmetro das aberturas de peneira é menor do que o menor diâmetro de grânulo de meio de grânulo de filtro, de modo que o meio seja retido dentro do vaso durante uma operação.

As FIG. 1 e 2 mostram uma pluralidade de bocais radiais 4 0 tendo saídas imediatamente abaixo da tangente com o fundo das peneiras mecânicas. Na modalidade mostrada na FIG. 2, o meio de peneiras mecânicas 33 é compreendido por quatro telas de tubo multifacetado formando um coletor de saída em formato de cruz. Nesta configuração, quatro bocais radiais 4 0 são colocados nos espaços entre as quatro peneiras mecânicas 33 no coletor de saída. Obviamente, é para ser entendido por aqueles versados na técnica que o tamanho e o formato do meio de peneira de saída e o número de bocais radiais empregados serão dependentes do diâmetro do alojamento de filtro.

2 0 Os bocais radiais 4 0 mostrados nas FIG. 1 e 2 são

compreendidos por dois discos circulares horizontais espaçados para a criação de um vazio através do qual a corrente de jateamento flui para o leito de meio de filtro durante o ciclo de limpeza. A elevação do espaço vazio de saída de bocal radial é mostrado aproximadamente uniforme com a tangente de fundo dos tubos de peneira mecânica 33. Em muitos vasos de filtro, o cabeçote de vaso de fundo é preenchido com um material sólido, tal como argamassa ou concreto, até o fundo dos tubos de peneira mecânica. Este

3 0 material sólido atua como uma base de suporte para os grânulos de meio de filtro durante operações normais de filtro, uma vez que o meio de filtro abaixo dos tubos de peneira mecânica é essencialmente sem uso efetivo. Normalmente, os espaços vazios de saída de bocal radial são posicionados próximos da tangente de fundo dos tubos de peneira 33, de modo que o meio de filtro próximo da base do tanque possa ser contatado pela corrente de jateamento. 0 posicionamento dos bocais próximos da base do leito de meio de filtro também permite que a corrente de jateamento livre as aberturas das fendas de peneira de possíveis obstruções de meio ou de contaminante. Para aplicações em que um contato com o meio próximo da base ou um jateamento da peneira não é requerido ou desejado, a altura dos espaços vazios de saída dos bocais radiais pode ser elevada acima do manifold de saída, de modo que a dispersão de jateamento possa penetrar até as extremidades plenas do vaso, sem uma interferência do manifold de saída ou de telas de peneira.

A corrente de jateamento compreendida por uma mistura de líquido e de gás pré-misturados fora do alojamento de 2 0 filtro é portada até o bocal radial através de um conduto 35. Este conduto é mostrado nos desenhos como um segmento de tubo reto conectado a um joelho a 90° de tubo virando para baixo e conectado ao disco circular de topo de bocal radial.

Para a maioria dos tamanhos de vaso de filtro mostrado

na FIG. 2, quatro bocais radiais posicionados no centro aproximado de cada quadrante formado pelo manifold de saída em formato de cruz e tubos de peneira provarão ser adequados para proverem uma cobertura da corrente de jateamento por toda a seção transversal de leito de filtro. A extensão lateral até a qual os bocais radiais dispersam a corrente de jateamento é predominantemente regulada pela taxa de água e de gás pré-misturados fora do alojamento de filtro pelo operador do filtro. Portanto, o equilíbrio entre aumentar a vazão de água / gás para cada bocal radial ou aumentar o número de bocais radiais através da seção transversal do vaso é largamente uma questão de economia. Os inventores encontraram uma economia satisfatória pelo projeto de cada bocal de jateamento para limpeza de uma região de um raio lateral de aproximadamente 45,72 a 91,44 cm (1,5 a 3 pés) a partir da linha de centro de bocal. 0 número de bocais é aumentado conforme necessário para se cobrir substancialmente a seção transversal do vaso de filtro, enquanto o posicionamento dos bocais é largamente ditado pela simetria de seção transversal.

A FIG. 2 mostra o posicionamento da pluralidade de bocais através da seção transversal de vaso em relação a um raio de linha de centro de vaso / bocal R. Este raio de bocal de vaso R variará com o tipo de meio de filtro, o diâmetro de vaso de filtro, o carregamento de contaminante, e as propriedades físicas de contaminante. Os inventores descobriram que para uma filtração de água de óleo e sólidos usando-se cascas de noz preta, um valor R na faixa de 25% a 36% do diâmetro de vaso D proverá a cobertura adequada da corrente de jateamento para limpeza efetiva por agitação de meio.

A FIG. 4 mostra uma localização alternativa dos quatro bocais mostrados como círculos pontilhados 42 rodados a 45° das posições mostradas na FIG. 2 e localizadas imediatamente acima das telas de peneira mecânica 33. Pela rotação dos bocais radiais em linha com as telas de peneira mecânica e pela elevação deles acima da tangente de topo das telas de tamanho circular, a corrente de jateamento terá o menor grau de interferência com as telas de peneira.

Esta localização pode ser mais desejável, por exemplo, para aplicações de filtro em que a maior parte dos contaminantes é coletada nos poucos primeiros pés (1 pé = 0,3048 m) de profundidade de meio de filtro e o meio de filtro não tende a tamponar as aberturas das telas de peneira. O benefício deste arranjo é que "pontos cegos" são minimizados, uma vez que o movimento vertical da corrente de jateamento não é impedido pelo contato com os membros de tela de peneira, como pode ocorrer em outras modalidades mostradas.

Alternativamente, conforme mostrado na FIG. 7, os bocais radiais podem ser posicionados abaixo e alinhados com as telas de peneira de saída, de modo que a corrente de jateamento entre em contato direto com as telas de peneira para lavagem e limpeza do meio de filtro e de contaminantes para longe das aberturas de peneira. Esta orientação de bocal pode ser preferida em algumas aplicações em que um jateamento de telas de peneira é requerido para agitação do meio em torno das telas de peneira para remoção de contaminante e lavagem de qualquer meio que possa ter se tornado alojado dentro das aberturas de tela de peneira. A FIG. 5 mostra um único elemento de bocal radial

contemplado pelos inventores para dispersão da corrente de jateamento. O bocal radial é compreendido por uma placa circular de topo 5 0 e uma placa circular de fundo 51 na qual uma abertura 52 é posicionada para conexão com um conduto transportado a corrente de jateamento para o bocal. Cada placa circular é de diâmetro D. As placas de bocal são espaçadas por uma folga h, a qual pode ser de uma dimensão variável, com base no tamanho do vaso, no meio de filtro sendo limpo e no raio de jateamento desejado. Os inventores encontraram uma performance satisfatória para uma folga de bocal h na faixa de 2 mm para sistemas de filtro pequenos até 30 mm para aplicações de filtro industrial grandes. Em geral, o diâmetro da folga h deve ser menor do que o grânulo de meio de filtro de menor tamanho, de modo a se evitar que os referidos grânulos tamponem a folga, quando o bocal não estiver em operação. O diâmetro D das placas circulares tipicamente varia de 100 mm para sistemas de filtro pequenos até 400 mm para sistemas de filtro industrial grandes. Com referência adicional à FIG. 5, conforme a corrente

de jateamento flui através do espaço vazio entre as placas e sai pela fronteira externa das placas, a pressão da corrente de jateamento cai subitamente para aquela do vaso de filtro. 0 gás na porção de liquido da corrente de jateamento forma uma dispersão de bolha de alta velocidade continua se estendendo para longe do bocal mostrado na FIG. como linhas retas tracejadas. Conforme esta corrente de jateamento se move para longe do bocal e para o meio de filtro, ela faz com que o liquido na área em torno do bocal circule, mostrado na FIG. 5 como linhas tracejadas curvadas com setas na extremidade. Ao se causar a circulação do líquido interno, a quantidade de líquido adicionada à corrente de jateamento pode ser reduzida, desse modo se reduzindo o volume geral do líquido de retrolavagem requerendo descarte ou reprocessamento. Para aplicações envolvendo um alojamento de filtro à alta pressão, pode haver uma tendência de o meio de filtro se acondicionar no espaço vazio entre as placas do bocal radial e no conduto de corrente de jateamento. A FIG. 6 mostra uma modalidade de bocal modificado que inclui uma placa de topo 64 que tem um diâmetro ligeiramente maior do que a placa de fundo 65, para redução do acondicionamento de grânulo na saída de bocal causado pela pressão do peso do meio sobre o topo do bocal. Este bocal também tem um espaçamento de placa afunilado que é compreendido por uma seção com estreitamento Hl que é menor do que a altura de saída H2. As faces afuniladas e não paralelas da placa de topo 64 e da placa de fundo 65 também ajudam na limpeza da corrente de jateamento do espaço vazio radial entre as placas, quando um ciclo de jateamento for iniciado. A modalidade mostrada na FIG. 6 também mostra um cone de divisão 66 que é compreendido por um cone que se estende para longe do lado inferior da placa de fundo e para a abertura de conduto na placa de fundo. O centro axial do

2 0 cone é alinhado com o centro axial da abertura de conduto

para a provisão de uma distribuição mais uniforme da corrente de jateamento por todo o espaço vazio radial entre as placas de bocal.

Com referência à FIG. 8, uma modalidade é apresentada, onde vários alojamentos de filtro contendo os membros internos descritos aqui para a realização do método de limpeza e mostrados nas Figuras prévias são colocados dentro de um vaso horizontal singular 80 e separados por uma pluralidade de defletores de divisão 84. Note que para

3 0 fins de esclarecimento, os números de componente da modalidade na figura são mostrados para uma câmara, e é para ser entendido que cada câmara tem componentes idênticos. Cada câmara de filtro contém um bocal de entrada de processo 82 e um bocal de saída de processo 81. Uma pluralidade de condutos de tubulação pode ser conectada a estas conexões de entrada e de saída, de modo que o fluido de processo possa fluir para cada câmara em paralelo. Em um filtro como esse, um grande volume de processamento de fluido é permitido, sem se requerer que um grande número de bocais radiais seja instalado, para se garantir uma cobertura de jateamento adequada, conforme poderia ser requerido se a filtração fosse realizada em um vaso de filtro grande único. Alternativamente, os condutos de tubulação conectando as câmaras podem ser feitos de modo que o fluido a ser filtrado flua através de cada câmara de uma maneira em série. Um padrão de fluxo como esse pode ser vantajoso, onde cada câmara contém um tipo de meio diferente que tem uma afinidade única por um contaminante de fluido em particular ou tamanho de partícula. Neste tipo de arranjo de filtro, a quantidade de corrente de jateamento requerida para ruptura e mobilização dos contaminantes durante um ciclo de limpeza pode ser variada, independentemente de cada câmara, para a otimização do ciclo de limpeza. Na presente invenção, a corrente de jateamento fluindo

para os bocais radiais dentro do alojamento de filtro é compreendida por uma corrente pré-misturada de gás comprimido e de líquido fluindo para cada bocal a partir de um coletor comum. É conectada a este coletor comum uma fonte de gradiente de pressão e de líquido pressurizado. Cada uma destas correntes flui para o coletor de distribuição comum através de um elemento de controle e de meios de medição, de modo que o operador de filtro possa ajustar a taxa de gás e de líquido fluindo para os bocais.

As fontes de gás típicas são ar comprimido e gás natural. Contudo, qualquer gás inerte seria aplicável. Por razões econômicas, a fonte de líquido tipicamente usada pelos inventores é o fluido de processo contaminado entrando.

A quantidade de líquido e de gás fluindo para o coletor comum é grandemente dependente do tamanho geral do alojamento de filtro. Os inventores determinaram que aproximadamente 2,4 55 m3/h (9 galões por minuto) de água por pé quadrado (1 ft2 = 929,03 cm2) de área de leito e 1,189 m3/h (0,7 pés cúbicos padrão por minuto) de gás por pé cúbico (1 ft3 = 28316,85 cm3) de leito provêem uma performance adequada para a limpeza com filtração de óleo e de sólidos com cascas de noz preta a partir da água produzida. A conversão destes valores em unidades volumétricas comuns proporciona um valor típico de 48,139 m3 (1,7 pés cúbicos) de líquido por pé quadrado de área de leito por pé cúbico padrão de gás por pé cúbico padrão de meio de filtro dentro do alojamento(1 ft2 = 92 9,03 cm2 e 1 ft3 = 28316,85 cm3). Esta relação variará até alguma extensão, com base no tamanho do vaso, no número de bocais radiais usados, no tamanho e no volume de meio de filtro sendo limpo, e nas características físicas dos contaminantes.

Portanto, é entendido que parte da operação deste tipo de filtro é ajustar as taxas de corrente de líquido e de 3 0 gás para a otimização da performance do ciclo de limpeza de meio, enquanto se minimiza a quantidade de líquido contaminado remanescente para descarte ou reciclo.

Será entendido que a descrição precedente da invenção é meramente de exemplo, e que vários meios e modificações podem ser empregados para a realização da intenção dos inventores, sem que se desvie do escopo da invenção.

Claims

1. Método de filtração de contaminantes a partir de uma corrente de líquido usando-se um meio de filtro granular contido em um alojamento que tem um bocal de entrada e uma tela de retenção de meio de saída, onde os contaminantes são primeiramente aglomerados na superfície ou nos espaços intersticiais em torno dos grânulos de filtro e periodicamente se removendo os contaminantes coletados, caracterizado pelas etapas de: interrupção do fluxo de fluido contaminado entrando no alojamento, estabelecimento de um fluxo de uma corrente de jateamento compreendida por uma mistura de um gás pressurizado e de um líquido, de modo que a corrente de jateamento seja dispersa de forma substancialmente uniforme através do meio de filtro, retirada da corrente de jateamento e de contaminantes mobilizados através de uma janela de saída com tela dentro do alojamento, cessação do fluxo da corrente de jateamento para se permitir que o meio limpo se deposite no fundo do alojamento, e restabelecimento do fluxo de fluido contaminado para o vaso.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da etapa de estabelecimento de um fluxo de uma corrente de jateamento ser compreendida ainda por: combinação de uma taxa controlada de um líquido com uma taxa controlada de um gás de agitação em um conduto pressurizado externo ao alojamento de filtro, transporte da corrente de jateamento para o alojamento de filtro, distribuição da corrente de jateamento para uma pluralidade de bocais radiais localizados no meio de filtro, de modo que a corrente de jateamento seja distribuída de forma substancialmente uniforme através da seção transversal do alojamento de filtro.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato dos bocais radiais serem compreendidos por uma placa de topo circular e uma placa de fundo circular, espaçadas para a criação de um espaço vazio cilíndrico através do qual a corrente de jateamento flui, com um membro de placa tendo uma abertura central conectada a um conduto que transporta a corrente de jateamento a partir da fonte pressurizada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do espaçamento entre as placas de topo e de fundo ser igual a ou estar entre 2 milímetros e 30 milímetros.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato das placas de topo e de fundo serem de diâmetro igual e terem entre 100 e 400 milímetros de extensão de diâmetro inclusive.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do diâmetro interno do conduto de abertura central ser igual a ou estar entre 5 0 e 150 milímetros.

7. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do espaçamento entre as placas de topo e de fundo ser substancialmente igual através do raio do espaço vazio cilíndrico.

8. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do espaçamento entre as placas de topo e de fundo aumentar com a distância radial a partir do centro axial das placas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do membro de placa de topo ter um diâmetro ligeiramente maior do que o membro de placa de fundo para redução da tendência do meio de filtro se alojar no espaço vazio cilíndrico, quando a corrente de jateamento não estiver fluindo.

10. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da corrente de jateamento fluindo através da abertura de conduto de um membro de placa contatar um cone de divisão que tem uma base circular conectada ao outro membro de placa e uma ponta distai se estendendo para longe da superfície do outro membro de placa ao longo do eixo geométrico comum dos membros de placa para redução da perda de pressão hidráulica da corrente de jateamento através do bocal radial e distribuindo o fluxo da corrente de jateamento mais uniformemente através do espaço vazio cilíndrico.

11. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da altura de descarga dos bocais radiais acima da base do alojamento de filtro ser igual a ou menor do que a altura de ponto médio do leito de meio de filtro granular.

12. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da taxa de água adicionada à corrente de jatearaento ser de entre 2,182 m3/h e 2,727 m3/h (8 e 10 galões por minuto) por pé quadrado (1 ft2 = 929,03 cm2) de área de leito inclusive.

13. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado da taxa de gás adicionada à corrente de jateamento estar entre 0,014 m3 e 0,025 m3 por pé cúbico de meio de filtro inclusive(l ft3 = 28316,85 cm3).

14. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da corrente de jateamento ser compreendida por uma mistura de um gás e de um líquido na relação igual a ou entre 28316,85 cm3 e 56633,69 cm3 (1,0 e 2,0 pés cúbicos) de água por minuto por pé (1 ft = 30,48 cm) de área de leito por pé cúbico padrão de gás por minuto por pé cúbico padrão de meio de filtro dentro do alojamento (1 ft3 = 28316,85 cm3).

15. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da quantidade de gás de agitação introduzida nos bocais radiais produzir uma velocidade de jato de linha de centro que sai do bocal de pelo menos 0,05 metros por segundo.

16. Filtro de leito profundo, caracterizado por compreender: um alojamento que define um espaço interno para contenção de um líquido a ser filtrado; um leito de meio de filtro granular disposto dentro do alojamento; uma conexão de entrada e um meio de distribuição para recebimento de um líquido contaminado e distribuição daquele líquido de forma substancialmente uniforme através da seção transversal de alojamento; uma conexão de saída e um meio de extração para um meio para descarga de líquido filtrado a partir do alojamento, enquanto se retém o meio de filtro granular dentro do alojamento; pelo menos um bocal radial, ou uma pluralidade de bocais radiais uniformemente espaçados no alojamento localizados próximos da conexão de saída e do meio de extração, os referidos bocais radiais usados para a dispersão de uma mistura controlada de gás e de líquido para fins de agitação e fluidização do meio de filtro granular durante um ciclo de regeneração; e um conduto disposto dentro do alojamento para transporte da mistura controlada de gás e de líquido para o bocal radial.

17. Processo de filtração para remoção de contaminantes em suspensão em um líquido a ser filtrado, caracterizado por compreender as etapas de: disposição de um leito de meio de filtro granular em um tanque, de modo a se formar um filtro de leito profundo; passagem do líquido através do referido leito de meio granular para remoção dos referidos contaminantes dali; coleta do líquido filtrado passado através do referido leito e direcionamento do mesmo para fora do referido tanque para uso; interrupção periódica da filtração do referido líquido para remoção de contaminantes acumulados do referido meio de filtro granular, por um processo de limpeza que compreende as etapas de fluidização e agitação do meio de filtro no referido tanque, usando-se uma corrente de jateamento compreendida por uma mistura controlada de um gás e de um líquido dispersos de forma substancialmente uniforme por todo o meio de filtro a partir de uma pluralidade de bocais radiais interpostos no meio de filtro; indução de um fluxo de saída do líquido e de contaminantes para fora do referido tanque através das referidas aberturas de separador; e ventilação do gás de jateamento acumulado a partir do espaço de tanque, antes do retorno para a filtração normal.

18. Filtro de leito profundo, caracterizado por compreender: um alojamento externo primário contendo uma pluralidade de câmaras separadas, onde cada câmara define um espaço interno para contenção de um leito de meio de filtro granular e recebimento de um líquido a ser filtrado; uma conexão de entrada e um meio de distribuição em cada câmara para recebimento de um líquido contaminado e distribuição daquele líquido uniformemente através da seção transversal de câmara; uma conexão de saída e um meio de extração para um meio para cada câmara para descarga do líquido filtrado da câmara, enquanto se retém o meio de filtro granular na câmara; pelo menos um bocal radial ou uma pluralidade de bocais radiais uniformemente espaçados posicionados em cada câmara para a dispersão de uma mistura controlada de gás e de líquido por todo o meio de filtro granular durante um ciclo de regeneração; e um conduto conectado a cada bocal radial e se estendendo para fora do alojamento de filtro para recebimento e transporte de uma mistura controlada de gás e de líquido para uso durante um ciclo de regeneração.

19. Filtro, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender ainda uma pluralidade de condutos conectados às conexões de entrada e de saída de cada câmara para se permitir que o líquido contaminado seja filtrado para fluir através da pluralidade de câmaras dentro do alojamento de filtro em paralelo ou em série.

20. Filtro, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato do fluido contaminado fluir em uma direção em série através da pluralidade de câmaras, e pelo fato de o tamanho de partícula médio do meio de filtro granular em cada câmara diminuir em cada câmara subseqüente na direção de fluxo.