CN1970129A - 一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器。由进料管、出料管、壳体、液固分离区、油水分离区、沉降分离区组成，液固分离区位于壳体内开口一侧，由多块竖直隔板错位等间距排列、固体废渣斗、废渣排出管组成，固体废渣斗构位于多块竖直隔板下方；油水分离区由穿孔固定板、穿孔隔板、滤芯管、固定板组成，穿孔固定板和固定板分别沿与壳体轴线相垂直的方向设置，滤芯管两端分别连接穿孔固定板、固定板；沉降分离区由控制液位计、出水管、水分储存罐组成，控制液位计位于壳体一侧，水分储存罐位于壳体底部，并连接出水管。本发明通过预过滤、滤芯管、隔板和控制液位计的设置，延长滤芯管使用寿命，提高除水效果，达到对油水分离界面实时监控，自动排水。

Description

一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器。

背景技术

有机溶剂如醇类、酯类、醚类、酮类、芳香族化合物、含氯烃化物、油品等在生产与应用过程中不可避免的引入或产生了水分，给溶剂的分离提纯及回收带来了不便。

现有去除有机溶剂中微量水分的设备有聚结器以及基于新型膜分离技术蒸汽渗透法的渗透汽化膜过滤组件等。传统的聚结器利用滤芯的特殊纤维对有机溶剂中所含水分的吸附聚结作用，脱除有机溶剂中游离及乳化水，但在实际应用中，滤芯易被有机溶剂中的固体杂质所堵塞，且滤芯的过滤介质材料与料液未达到充分接触，利用不够充分，滤芯的使用寿命较短且价格较高，在实际应用中成本较高。渗透汽化膜技术是新型分离技术，能有效低能耗地脱除有机溶剂中的微量水分，但是目前渗透汽化膜组件在实践中应用的关键在于制备适合特定体系的性能优良的复合膜，复合膜的成本较高，且该组件没有过滤有机溶剂中固体杂质的功能，在实际应用还需预设过滤器，增加了处理费用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、使用寿命长的去除有机溶剂中微量水分的过滤器。

本发明提出的一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器，由进料管1、出料管9、壳体14、封头18、液固分离区、油水分离区、沉降分离区组成，壳体14呈圆柱形，其一侧封闭，另一侧开口，开口的一侧通过法兰2连接封头18，进料管1位于封头18的一侧，出料管9位于壳体14的顶部，壳体14内沿轴线方向依次设有液固分离区和油水分离区，其结构如图1和图2所示，其中：

液固分离区位于壳体14开口一侧，靠近进料管1，由竖直板机械过滤器、固体废渣斗17、废渣排出管16组成，竖直板机械过滤器由多块错位等间距排列的竖直隔板3组合而成，每块竖直隔板3均呈圆缺形，固体废渣斗17呈圆台形结构，位于直板机械过滤器下方，隔渣斗17下方设有废渣排出管16；

油水分离区由穿孔固定板4、穿孔隔板5、滤芯管6、固定板7、固定件8组成，穿孔固定板4和固定板7分别沿与壳体14轴线相垂直的方向设置，滤芯管6为中空的裸管，其两端分别设有螺纹，滤芯管6一端通过螺纹连接穿孔固定板4，另一端通过螺纹连接固定板7，固定板7通过固定件8固定滤芯管6；

沉降分离区由控制液位计10、出水管11、水分储存罐13组成，控制液位计10位于壳体14外部一侧，其上下两端通过接口与壳体14连接组成一个连通器，水分储存罐13位于壳体14底部，水分储存罐13通过出水阀门12连接出水管11。

本发明中，竖直隔板3的数量为4-12块，为偶数块。

本发明中，滤芯管6可为1圈至多圈，通常为1-20圈，每圈滤芯管6为4-32根，滤芯管数由内至外依次递增。

本发明中，每根滤芯管6上等间距分布有12-36个相同的窄螺纹，其余段上均匀开孔，孔径为10-40mm，根据流量要求来调整。

本发明中，每根滤芯管6管壁覆盖一层连续的过滤介质层。滤芯管6的均匀排布以及管壁上的均匀开孔保证了油水分离区料液的均匀分布。料液通过管壁开孔向过滤介质层渗透，不仅使得料液与过滤介质充分接触，有利于油水分离效果的提高，而且3倍或更显著地延长了滤芯的使用寿命。

本发明中，滤芯管上的过滤介质层可以采用连续的纤维状材料。滤芯裸管上等间距的窄螺纹与均匀分布小孔的存在都破坏了裸管表面的光滑度，显著增强了过滤介质层与裸管间的静摩擦力，因此固定过滤介质层时无需添加粘合剂，可在制造过程中盘旋固定裸管上。过滤介质层纤维直径小于200μm。

本发明中，纤维状材料可以为疏水性材料，在较宽的温度范围内，对大多数有机溶剂，如醚、酯、酮、芳烃(如苯酚、二甲苯)、石油产品(如汽油、煤油)、烷烃有较好的化学稳定性和耐热性，不溶于水与有机溶剂，有足够的机械强度。

本发明中，可以在控制液位计10上增设控制开关，控制开关连接出水阀门12，在监测油水界面的同时可对界面进行控制。沉降分离区内水相液位达到过滤器内径的1/5时排水，则应保证过滤器内水相的平均液位大于等于过滤器内径的1/20(保留一定水位尽可能减少油分进入排水管)并且小于等于其1/5。当过滤器内油水界面达到上限值，控制控制液位计启动控制，出水管的阀门自动打开，自动排水，当油水界面达到下限值时，阀门自动关闭，从而达到自动有效排水的效果。

本发明中，穿孔隔板5呈圆缺形，在穿孔固定板4与固定板7之间等间距上下交错排布，个数为4-12，为偶数块。所有的隔板都为相同的圆缺形，圆缺形的直边与最上端(下端)的滤芯管上端(下端)齐平，隔板焊接固定在过滤器壳体上。交错的隔板形成了上下交错的隔离区。料液流入滤芯中空管，从裸管上的小孔向外层的过滤介质层渗透，进入了由穿孔固定板与第一块隔板组成的第一隔离区。由于隔板的溢流作用，从过滤介质层渗透出的料液在该隔离区底端逐渐积累直至液位超出隔板圆缺形直边，从隔板上端溢流进入由第二块隔板与第三块隔板形成的第二隔离区。增设了隔离区，不仅显著延长了料液在油水分离区的停留时间，使得料液与过滤介质接触时间显著增长，而且通过料液的积累、溢流、流向在不同隔离区的交错，使得滤芯管一圈的过滤介质都与料液得到充分接触，极大地提高了过滤介质的利用率。由于以上两点，隔板的设立使得滤芯使用寿命延长了三倍或更多，油水分离效果显著增强。

本发明中，液固分离区通过交错隔板的机械过滤作用，大部分下沉杂质沉降到本装置底端，在固体废渣斗内积累，由废渣排出管16定期排出，从而避免了滤芯管6的堵塞，使得滤芯管6使用寿命延长4倍甚至更长。本发明的沉降分离区主要由控制液位计10、水分储存罐13、出水管11、出水阀门12组成。有机溶剂离开油水分离区后，水相液珠继续增大，最后由于重力差异使沉降分离区出现油水分离界面，水分沉降到过滤器的底端，通过控制控制液位计10、水分储存罐13、出水管11、阀门的联合作用，自动排出。去除水分后的有机溶剂从过滤器顶端的出料管9排出。

本发明的工作过程如下：料液通过进料管1水平进入本装置，料液首先经过液固分离区，通过交错竖直隔板3的机械过滤作用，大部分固体杂质沉降积累于固体废渣斗17，经由废渣排出管16定期排出。竖直隔板3的预过滤作用，避免了后续滤芯管6小孔以及过滤介质层的堵塞，显著地延长了滤芯的使用寿命。料液经过预过滤，通过滤芯管6进入油水分离区，料液从滤芯管6上的小孔向外层过滤介质层渗透，进入由穿孔隔板5组成的交错隔离区，滤芯管6上的开孔以及隔离区的设置，使得有机溶剂在油水分离区的停留时间成倍地延长，有机溶剂得以与过滤介质层充分全方位接触，过滤介质层得到充分得利用，显著地延长了滤芯的使用寿命，增强了油水分离的效果。水相液珠在与过滤介质的相互作用下，逐步融合增大，当料液离开油水分离区，进入沉降分离区时，水相液珠与油相的重力差异已足以使两者分离，出现油水分离界面。水相沉降到本装置底端，通过控制控制液位计10、水分储存罐13、出水管11、阀门的联合作用自动排水，脱除水分的有机溶液从本装置顶部的出料管9排出。

本发明通过液固分离、油水分离、沉降分离的联合，不仅有效脱除了有机溶剂中的水分，而且去除了有机溶剂中的固体杂质。通过预过滤作用、滤芯管设计、隔板隔离区设置，控制控制液位计的安装，显著地延长了滤芯的使用寿命，提高了除水效果，而且达到了对油水分离界面进行实时监控，自动排水。

附图说明

图1为本发明主视图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明图1中A-A视图。

图中标号：1为进料管，2为法兰，3为竖直隔板，4为穿孔固定板，5为穿孔隔板，6为滤芯管，7为固定板，8为固定件，9为出料管，10为控制液位计，11为出水管，12为出水阀门，13为水分储存罐，14为壳体，15为排渣阀门，16为废渣排出管，17为固体废渣斗，18为封头。

具体实施方式

下面通过附图进一步解释说明该发明。

实施例1：将下列各部件按图1-图3所示方式连接，该领域的技术人员均能顺利实施。过滤器壳体14长为1.6米，外径为159mm，壁厚4.5mm，材质采用304不锈钢。竖直隔板3为5块，每块的厚度为4mm，穿孔固定板4的厚度为6mm，穿孔隔板5的厚度为5mm，滤芯管6内径为10mm，过滤介质层厚度为2.5mm，固定板7的厚度为6mm，出料管9的尺寸为φ18×1.5mm，控制液位计10采用浮球液位控制器，水分储存罐13容量为1升。将该装置用于某一小型企业去除苯酚丙酮混合有机溶剂中微量水分，该混合有机溶剂过滤处理前不仅含有接近100ppm的水分，而且夹杂着一定量大粒径的固体杂质。混合有机溶剂以约40L/h的流量水平进入过滤器，首先进入由五块相同上下交错等间距排布的竖直隔板3以及固体废渣斗17、废渣排出管16构成的固液分离区。经过竖直隔板3的机械过滤作用，混合有机溶剂中的绝大多数的大粒径固体杂质沉降于本装置底端，并沿固体废渣斗17的斗壁下滑，积累于废渣斗17底端，避免有机溶剂流动速度过快将废渣斗内的废渣重新带起，间隔半星期打开废渣排出管16排渣。

去除了固体杂质的苯酚丙酮混合有机溶剂离开液固分离区，通过滤芯管6进入油水分离区。混合溶剂从滤芯管6裸管小孔向外层的过滤介质层渗透，裸管小孔孔径为14mm，过滤介质材料采用聚苯硫醚。聚苯硫醚材料适用于大多数有机溶剂体系，在醚、酯、酮、芳烃(如苯酚、二甲苯)、石油产品(如汽油、煤油)、烷烃等中都有较好的化学稳定性，耐热耐磨，对苯酚丙酮混合有机溶剂中的水分有很好的吸附凝聚作用。滤芯管6沿过滤器中心轴分两圈均匀排布，内、外圈的滤芯管个数分别为4与8。滤芯管6一端通过螺纹固定于穿孔固定板4，另一端依次穿过四块等间距上下交错排布的穿孔隔板5，通过固定件8螺栓与固定板7固定。由于穿孔固定板4、穿孔隔板5、固定板7形成了五个交错的隔离区，混合溶剂与滤芯管6整圈的聚苯硫醚纤维得到反复充分的接触，因而明显延长了混合溶剂在油水分离区的停留时间以及滤芯的使用寿命，显著地提高油水分离效果。该状态下滤芯管6使用寿命为两个半月。

通过聚苯硫醚的吸附凝聚作用，苯酚丙酮混合溶剂中的水相小液珠逐步融合增大，在狭长的沉降分离区重力差异足以使得水相与有机相进行分离，水相沉降到本装置底部，储存于水分储存罐13。沉降分离区长度相当于油水分离区的两倍，保证油水充分分离，尽可能避免有机溶剂进入水分储存罐从排水管排出。该区的排水通过控制控制液位计10自动控制，其中控制控制液位计10采用浮球液位控制器。日平均脱除水量约为0.36升，自动排水周期约为两天。

实施例2：过滤器壳体14长为1.8米，外径为169mm，壁厚4.5mm，材质采用304不锈钢。竖直隔板3为5块，每块的厚度为4mm，穿孔固定板4的厚度为6mm，穿孔隔板5的厚度为4mm，滤芯管6内径为12mm，过滤介质层厚度为3mm，滤芯管分两圈排布，内、外圈的滤芯管数分别为4与8，总数为12根，固定板7的厚度为6mm，出料管9的尺寸为φ18×1.5mm，控制液位计10采用浮球液位控制器，水分储存罐13容量为1.5升。该装置用于脱除某一油品炼制企业油品中残留水分。油品通过竖直隔板的机械过滤作用，有效去除了油品中的下沉杂质，之后利用滤芯过滤介质层一聚丙烯纤维对油品中水分的吸附凝聚作用，实现高效率、低成本地脱除油品中的游离以及乳化水，油品一次通过该装置脱除80％以上的水分。

Claims (8)

1、一种去除有机溶剂中微量水分的过滤器，由进料管(1)、出料管(9)、壳体(14)、封头(18)、液固分离区、油水分离区、沉降分离区组成，其特征在于壳体(14)呈圆柱形，其一侧封闭，另一侧开口，开口的一侧通过法兰(2)连接封头(18)，进料管(1)位于封头(18)的一侧，出料管(9)位于壳体(14)的顶部，壳体(14)内沿轴线方向依次设有液固分离区和油水分离区，其中：

液固分离区位于壳体(14)开口一侧，靠近进料管(1)，由竖直板机械过滤器、固体废渣斗(17)、废渣排出管(16)组成，竖直板机械过滤器由多块错位等间距排列的竖直隔板(3)组合而成，每块竖直隔板(3)均呈圆缺形，固体废渣斗(17)呈圆台形结构，位于直板机械过滤器下方，隔渣斗(17)下方设有废渣排出管(16)；

油水分离区由穿孔固定板(4)、穿孔隔板(5)、滤芯管(6)、固定板(7)、固定件(8)组成，穿孔固定板(4)和固定板(7)分别沿与壳体(14)轴线相垂直的方向设置，滤芯管(6)为中空的裸管，其两端分别设有螺纹，滤芯管(6)一端通过螺纹连接穿孔固定板(4)，另一端通过螺纹连接固定板(7)，固定板(7)通过固定件(8)固定滤芯管(6)；

沉降分离区由控制液位计(10)、出水管(11)、水分储存罐(13)组成，控制液位计(10)位于壳体(14)外部一侧，其上下两端通过接口与壳体(14)连接组成一个连通器，水分储存罐(13)位于壳体(14)底部，水分储存罐(13)通过出水阀门(12)连接出水管(11)。

2、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于竖直隔板(3)为4一12块，为偶数块。

3、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于滤芯管(6)为1-20圈，每圈滤芯管(6)为4-32根。

4、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于每根滤芯管(6)上等间距分布有12-36个相同的螺纹，其余段上均匀开孔，孔径为10-40mm。

5、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于每根滤芯管(6)管壁覆盖一层连续的过滤介质层。

6、根据权利要求5所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于滤芯管(6)上的过滤介质层采用连续的纤维状材料，过滤介质层纤维直径小于200μm。

7、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于在控制液位计(10)上设有控制开关，控制开关连接出水阀门(12)。

8、根据权利要求1所述的去除有机溶剂中微量水分的过滤器，其特征在于穿孔隔板(5)呈圆缺形，等间距上下交错排布于穿孔固定板(4)与固定板(7)之间，个数为4-12，为偶数块。

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