ITBO20070519A1 - Dispositivo e sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO E SISTEMA PER LA SEPARAZIONE DI UNA MISCELA DI LIQUIDI COMPRENDENTE UNA FASE DISPERSA IN UNA FASE CONTINUA"

RIASSUNTO

L'invenzione riguarda un dispositivo, un sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua e relativi mezzi di separazione. Il dispositivo comprende un corpo (12) atto in condizioni operative ad immergersi in una vasca o serbatoio (VI, V2) contenente la miscela di liquidi (ML) da separare e ad essere riempito preventivamente di detta fase continua (FC), il corpo (12) comprendente un telaio di sostegno (13), almeno un'apertura (18) associata a mezzi di tubazione (20) per l'evacuazione della miscela di liquidi (ML) dall'interno all' esterno del corpo, mezzi di separazione (30) associati al telaio (13) del corpo atti ad essere in condizioni operative completamente imbibiti di detta fase continua (FC). Peculiarità del dispositivo è che i mezzi di separazione (30) sono associati alla superficie laterale (14) del corpo (12) e l'apertura (18) è realizzata superiormente al fondo del corpo (12) del dispositivo (10), al fine di migliorare l'efficienza di separazione e la portata di miscela di liquidi da separare.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo ed un sistema per la separazione di una miscela di liquidi, in particolare una miscela di liquidi parzialmente o totalmente immiscibili, comprendente una fase dispersa in una fase continua. Concerne ulteriormente mezzi di separazione di una fase dispersa in una fase continua di una miscela di liquidi, in particolare per applicazione in dispositivi e sistemi del tipo citato.

L'invenzione riguarda tutti quei campi di applicazione in cui vi è l'esigenza di separare una sostanza o fase allo stato liquido presente dispersa in una o più fasi o sostanze sempre allo stato liquido di una miscela da trattare e purificare eliminandone la fase dispersa. Ad esempio, un campo di applicazione è quello delle acque reflue industriali contenti tipicamente fasi disperse di olio che si vogliono rimuovere dalla fase continua, costituita tipicamente di liquidi di raffreddamento. Un altro campo è quello dell'industria petrolifera, dove si vogliono scaricare le acque reflue di produzione senza alcuna presenza di idrocarburi al loro interno, oppure nel recupero degli oli industriali, dove si vogliono purificare gli oli industriali dalla presenza di sostanze immiscibili.

Numerose sono i dispositivi ed i sistemi noti alla tecnica per separare una fase liquida dispersa da una fase liquida principale di una miscela di liquidi, quali ad esempio i separatori per gravità, gli schiumatori, i dispositivi a flottazione d'aria, i separatori centrifughi, i dispositivi a filtraggio granulare, i sistemi a membrane microfiltranti e ultrafiltranti, i dispositivi a coalescenza. Tali dispositivi e sistemi noti hanno un evidente limite nell'incapacità di separare particelle molto piccole di fase dispersa, tipicamente particelle di diametro minore di 15 micron, oppure sono soggetti ad un rapido e problematico decadimento delle prestazioni complessive, ad esempio dovuto all'intasamento delle membrane di micro e ultra filtrazione.

Il documento WO93/22023 illustra un dispositivo per separare i due componenti di una miscela di liquidi immiscibili, un componente costituente una fase dispersa nell' altro componente che costituisce la fase continua. Tale dispositivo è composto di un corpo cavo dotato di una porta di ingresso per la miscela da separare, una prima porta d'uscita per lo scarico del componente più leggero posta superiormente ad una seconda porta d'uscita per 10 scarico del componente più pesante, ed un filtro completamente imbibito di uno dei due componenti liquidi della miscela, in particolare della fase continua, filtro che viene posizionato tra la porta d'ingresso e la porta d'uscita del componente che bagna il filtro. In pratica e con riferimento alla figura dell'unico esempio di rappresentazione citato nel documento, 11 filtro è in posizione orizzontale e va completamente ad intercettare i componenti liquidi della miscela ed eventuali elementi solidi in essa presenti, che per qualche ragione non vengono raccolti e rimossi attraverso la porta d'ingresso posta a monte del filtro. Questi, infatti, per forza di gravità e per il continuo movimento della miscela da separare verso la porta d'uscita a valle del filtro, muovono verso il filtro e vi impattano premendo con una certa pressione le maghe del filtro.

Pertanto, un primo limite di tale dispositivo noto è quella di favorire la diffusione attraverso il filtro del componente disperso ah'intemo della miscela di liquidi filtrata, in quanto il battente di liquido sovrastante il filtro esercita sempre una certa pressione, così lasciando che le particelle più piccole di fase dispersa non vengano trattenute e quindi separate dalla miscela di liquidi filtrata.

Un secondo limite è quello che l'eventuale presenza di componenti liquide o particelle solide disperse nella miscela da separare, che non riescono ad emergere e flottare per essere scaricate quali, ad esempio, la stessa fase dispersa quando costituita di particelle aventi diametro di pochi micron, causa un'ostruzione progressiva del filtro, diminuendone la portata in condizioni operative.

Ulteriormente, viene seriamente compromessa l'efficacia di separazione della miscela nel caso in cui tale dispositivo impieghi filtri composti di materiale idrofilo, quindi nel trattamento di miscele aventi una fase continua liquida di tipo acquoso. Il principale limite di tali mezzi di separazione è infatti quello che tendono a perdere la propria caratteristica idrofila, ossia la caratteristica di formare un barriera d'acqua con una certa tensione di interfaccia quando completamente imbibiti della fase acquosa, allorché trattengono nelle proprie maglie particelle solide o particolari sostanze liquide disperse nella miscela quali saponi, detergenti, alcoli. Infatti, tali sostanze e particelle possono ridurre drasticamente fino ad annullare la citata tensione di interfaccia, rendendo scarso o irrilevante l'effetto barriera sopra citato, con la conseguenza che particelle del componente liquido disperso passano attraverso il filtro in corrispondenza delle zone dove queste si accumulano.

Un ulteriore limite dei filtri di materiale idrofilo è quello che, col trascorrere del tempo, il materiale idrofilo tende ad infeltrirsi e quindi le maglie tendono a dilatarsi, restringendo così le superfici di passaggio per la diffusione della fase continua ed ostruendone di fatto il passaggio.

Un altro limite del dispositivo noto è di tipo costruttivo, in quanto la disposizione del filtro orizzontale tra l'apertura d'ingresso e quella d'uscita sul fondo del corpo cavo, determina una limitata estensione della superficie filtrante in rapporto alla volumetria totale occupata dal dispositivo. Pertanto, le portate di miscela da filtrare risultano limitate e limitata deve necessariamente risultare anche la velocità di passaggio della miscela attraverso il filtro, al fine di non intasare o rovinare i mezzi di separazione impiegati.

Inoltre, la disposizione orizzontale dei mezzi di separazione rende inefficace un'eventuale operazione di controlavaggio degli stessi al fine di liberare le parti ostruite dai residui liquidi e solidi, in quanto gli stessi residui ricadrebbero successivamente sugli stessi mezzi di separazione spinti dalla gravità e dal passaggio della miscela attraverso questi.

La presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti dell'arte nota sopra menzionati e di indicare un dispositivo ed un sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, nonché mezzi di separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, in particolare per applicazione in tali dispositivi, che risultino particolarmente efficaci nel realizzare una separazione della fase dispersa dalla fase continua anche in presenza di particelle disperse di dimensioni molto piccole, ossia inferiori a 15 micron di diametro.

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo ed un sistema che sia semplice, economico e che riesca a separare grandi quantità di miscele liquide con minimo bisogno di manutenzione, quindi con scarsa necessità di fermare il funzionamento del sistema di separazione.

Uno scopo è poi quello di realizzare un dispositivo che risulti massimamente flessibile e versatile, tale da potere essere applicato anche in impianti di separazione impieganti altre tecnologie di separazione.

Altro scopo è quello di riuscire a massimizzare i volumi di miscela di liquidi separata rispetto ai volumi determinati dall' ingombro del dispositivo impiegato.

Un ulteriore scopo è quello di impiegare mezzi di separazione aventi funzionamento particolarmente affidabile ed efficiente nel separare la fase dispersa dalla fase continua, riducendo al minimo il rischio di passaggio delle particelle più piccole di fase dispersa, ossia inferiori a 15 micron.

Per raggiungere tali scopi, formano oggetto della presente invenzione un dispositivo ed un sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, nonché mezzi di separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, in particolare per applicazione in detti dispositivi e sistemi aventi le caratteristiche come enunciate nelle rivendicazioni accluse alla presente descrizione.

Vantaggiosamente, la disposizione dei mezzi di separazione sostanzialmente sulla superficie laterale del corpo principale consente di massimizzare le superfici di separazione atte ad intercettare la miscela a parità di volume occupato dal dispositivo, così consentendo il raggiungimento di maggiori portate di miscela di liquidi da separare ed una migliore efficienza complessiva del sistema. In tale disposizione viene inoltre sfruttata positivamente la gravità per determinare un più efficace effetto di coalescenza della fase liquida dispersa all' interno della fase continua, che può poi essere opportunamente rimossa. Il posizionamento dei mezzi di separazione in posizione sostanzialmente verticale favorisce massimamente il fenomeno di coalescenza delle particelle della fase dispersa della miscela di liquidi, che possono tipicamente aderire sulle superfici esterne degli stessi mezzi in forma di goccioline.

Il dispositivo secondo l'invenzione può essere vantaggiosamente inserito all'interno di altre tipologie di sistemi per la separazione di fasi disperse in fasi continue di liquidi, all'interno di vasche per la decantazione e coalescenza di una miscela di liquidi da separare, così realizzando una particolare economia e flessibilità di applicazione rispetto ai sistemi già esistenti.

Ulteriormente, il sistema secondo l'invenzione risulta essere modulare, ossia è in grado di essere realizzato unendo una pluralità di moduli sostanzialmente uguali, così realizzando vantaggiosamente la possibilità di scegliere il numero dei moduli contenenti il dispositivo secondo l'invenzione e la tipologia dei mezzi di separazione da utilizzare, per cui ottenere una separazione differenziata, sempre più fine ed efficiente delle particelle di fase liquida dispersa.

I mezzi di separazione secondo l'invenzione consentono una separazione costante e continua della fase dispersa della miscela di liquidi da separare, vantaggiosamente essendo raramente soggetti ad otturazione o variazione di capacità di separazione nel tempo e richiedendo pertanto una scarsa manutenzione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di alcuni esempi preferiti d'applicazione della presente invenzione, forniti a puro titolo esplicativo e non limitativo con Γ ausilio delle annesse figure, in cui:

le figure 1 e 2 rappresentano rispettivamente una vista prospettica dall'alto ed una vista in esploso di una prima forma di realizzazione preferita di un dispositivo per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua secondo l'invenzione;

la figura 3 illustra una vista schematica in elevazione di un sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua secondo l'invenzione;

la figura 4 illustra una seconda forma di realizzazione preferita del dispositivo per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua secondo l'invenzione;

le figure 5 e 6 mostrano una vista schematica in elevazione ed una sezione secondo un piano verticale A-A di una variante al dispositivo di figure 1 e 2.

Con particolare riferimento alle figure dalla 1 alla 3, un dispositivo per la separazione di una fase dispersa FD in una fase continua FC di una miscela di liquidi ML viene indicato complessivamente con 10. Esso è costituito di un corpo 12 atto in condizioni operative ad immergersi in una vasca o serbatoio VI, V2 contenente la miscela di liquidi ML da separare e ad essere riempito con la fase continua FC di detta miscela ML. Il corpo 12 comprende un'intelaiatura portante 13 di forma scatolare aperta frontalmente e posteriormente in corrispondenza di una sua superficie laterale 14 conformata per l'alloggiamento di mezzi di separazione 30, che risultano in particolare in posizione sostanzialmente verticale e fissati all'intelaiatura 13 tramite l'ausilio internamente di griglie 15, esternamente di cornici di chiusura 16 e di mezzi di fissaggio 17 noti alla tecnica. Superiormente al fondo del corpo 12 del dispositivo 10, in particolare sulla parete superiore dell'intelaiatura 13, è presente un'apertura 18 a cui sono associati mezzi di tubazione 20 per l'evacuazione della miscela di liquidi dall'interno all'esterno del corpo 12, in particolare un tubo passante che attraversa l'apertura 18 con interposizione di opportuni elementi di tenuta non dettagliati per semplicità. I mezzi di tubazione 20 presentano una prima terminazione o terminazione di pescaggio 21 posizionata in prossimità del e superiormente al fondo del corpo 12, in particolare in corrispondenza della parte inferiore dei mezzi di separazione 30, ed una seconda terminazione o terminazione di spillamento 22 che va a sfociare in una ulteriore vasca o serbatoio V2.

La figura 3 illustra una forma preferita di realizzazione di un sistema per la separazione di una miscela di liquidi ML comprendente una fase dispersa FD in una fase continua FC secondo l'invenzione, identificato nel suo insieme con S. IL sistema S è progettato per funzionare in modo particolarmente efficiente con una miscela di liquidi ML dove la fase dispersa FD ha peso specifico minore o uguale al peso specifico della fase continua FC, come si capirà meglio di seguito a fronte della descrizione del suo funzionamento. La fase dispersa FD è schematizzata in figura 3 con dei circoletti, mentre la fase continua FC con dei trattini orizzontali.

Partendo dalla sinistra e muovendosi verso la destra del sistema S, si distinguono un dispositivo a coalescenza CO in connessione con una molteplicità di vasche, in particolare una prima vasca VI ed una seconda vasca V2 rispettivamente contigue. Il dispositivo a coalescenza CO presenta, preferibilmente inferiormente in prossimità del rispettivo fondo, un ingresso IC per l'entrata della miscela di liquidi ML da trattare ed una uscita UC verso la prima vasca VI. L'uscita UC, che coincide con l'ingresso alla prima vasca VI, è in particolare posizionata superiormente nel dispositivo a coalescenza CO, inferiormente ma in prossimità del pelo libero della miscela di liquidi ML presente nella vasca VI in condizioni operative. Vantaggiosamente, tale soluzione porta alla massima efficienza del dispositivo a coalescenza, in quanto è massima la distanza che devono percorrere le particelle di fase dispersa FD per uscire dal dispositivo a coalescenza CO e quindi hanno la massima possibilità di unirsi a formare particelle di diametro maggiore per poi fluire nella vasca VI, come sarà chiaro nel seguito con la descrizione del funzionamento del sistema S.

Inoltre, in corrispondenza dell' ingresso IC è previsto vantaggiosamente un diffusore, non illustrato per semplicità, avente una rispettiva uscita rivolta verso Falto al fine di rallentare la miscela di liquido ML all' interno del dispositivo CO e così incrementare le possibilità di coalescenza delle particelle di fase dispersa FD.

Nella vasca VI viene collocato il dispositivo 10 secondo l'invenzione, in particolare totalmente immerso nella miscela di liquidi ML e fissato alla detta vasca VI, ad esempio in prossimità del fondo. In figura 3 è chiaro come la terminazione di spillamento 22 del dispositivo 10 vada a sfociare nella seconda vasca V2, in particolare attraversando, con interposizione di idonei mezzi di tenuta, una luce LU laterale che mette in comunicazione le vasche contigue VI e V2. Nella seconda vasca V2 è presente un ulteriore dispositivo 10 secondo l'invenzione, anch'esso totalmente immerso nella miscela di liquidi ML e fissato in prossimità del fondo della vasca V2, con la rispettiva terminazione di spillamento 22 indirizzata verso una vasca o serbatoio di raccolta per la miscela di liquidi ML separata, non illustrata per semplicità.

Il funzionamento del sistema S e relativi dispositivi 10 in esso integrati secondo la presente invenzione viene di seguito specificato.

Prima di iniziare il processo di separazione continuo della fase dispersa FD nella fase continua FC, il sistema S viene riempito della sola fase continua FC oppure di una miscela di liquidi ML precedentemente purificata dalla fase dispersa FD, fintanto che vengono raggiunti i riempimenti delle vasche VI, V2 secondo i parametri operativi di progetto del sistema. In tal modo, anche i dispositivi 10 presenti nelle vasche VI, V2 vengono completamente imbibiti del suddetto liquido al fine di far funzionare in maniera ottimale ed efficiente i mezzi di separazione 30.

Si attiva poi il sistema S e parte il processo di separazione della miscela di liquidi ML da trattare che inizia ad entrare airinterno deirimpianto, in particolare nel dispositivo a coalescenza CO attraverso il rispettivo ingresso IC con l'ausilio di mezzi di pompaggio, non illustrati per semplicità. I mezzi di pompaggio sono collocati preferibilmente a valle del sistema S, ossia in connessione di fluido con la terminazione di spillamento 22 del dispositivo 10 relativo alla seconda vasca V2. Tale soluzione consente vantaggiosamente di muovere la miscela di liquidi all'interno del sistema senza rischi che la fase dispersa si emulsioni maggiormente alla fase continua per azione meccanica, come avverrebbe se i mezzi di pompaggio fossero previsti a monte e/o all'interno delle vasche.

Una volta nel dispositivo di coalescenza CO, la miscela di liquidi rallenta, si espande e sale lentamente verso l'alto fino all'uscita UC, favorendo la mutua coalescenza delle particelle di fase dispersa FD in particelle di diametro maggiore. La miscela ML fluisce quindi nella prima vasca VI e viene attirata verso la superficie laterale 14 del corpo 12 per essere trattata ad opera dei mezzi di separazione 30.

La collocazione dei mezzi di separazione 30 sulla superficie laterale 14 del corpo 12, in particolare quando in posizione sostanzialmente verticale, facilita vantaggiosamente la formazione di una pellicola di fase continua FC sulla stessa superficie laterale 14 a monte dei mezzi di separazione 30; tale pellicola funge da barriera al passaggio delle particelle di fase dispersa FD, favorendo vantaggiosamente il fenomeno di mutua coalescenza delle particelle di fase dispersa sulla superficie laterale 14, che si indirizzano per gravità verso l'alto della vasca VI. Superiormente alla vasca VI è poi previsto un dispositivo di suzione o schiumatore, non illustrato per semplicità, che provvede a rimuovere lo strato superiore della miscela di liquidi ML, dove si accumula per la ragione esposta una maggiore quantità di fase dispersa FD.

I mezzi di separazione 30, disposti sulla superficie laterale 14 del corpo 12 ed in particolare in posizione sostanzialmente verticale, consentono ulteriormente alle particelle di residui solidi di scivolare sulla superficie esterna degli stessi e precipitare per gravità verso il fondo della vasca VI, dove possono essere rimosse attraverso un'opportuna porta di uscita o drenaggio per i residui solidi, non illustrata per semplicità. La miscela di liquidi ML diffusasi attraverso i mezzi di separazione 30 risale la terminazione di pescaggio 21 dei mezzi di tubazione 20 fino alla rispettiva terminazione di spillamento 22, mediante cui accede alla seconda vasca V2.

II posizionamento della terminazione di pescaggio 21 in prossimità del e superiormente al fondo del corpo 12 consente vantaggiosamente al dispositivo 10 di evitare che la fase continua FC diffusasi attraverso i mezzi di separazione 30 trascini con se la fase dispersa FD eventualmente permeata al interno dei mezzi di separazione insieme ad eventuali residui solidi. Infatti consente di pescare superiormente al fondo e quindi di evitare alla miscela di liquidi ML di trascinarsi nel flusso residui solidi fini eventualmente filtrati ed accumulatisi sul fondo del corpo 12. Parimenti, il pescaggio della miscela di liquidi ML dai suoi strati più bassi accumulatisi internamente al corpo 12 permette il pescaggio di una miscela più pura di fase continua FC, in quanto all'interno del corpo 12 si verifica un ulteriore fenomeno di coalescenza delle particelle di fase dispersa FD eventualmente filtrate attraverso le pareti interne del corpo 12, particelle che per gravità tendono a salire e quindi ad accumularsi negli strati liquidi più alti.

Vantaggiosamente, sul fondo del corpo 12 possono poi essere previste porte per l'evacuazione dei residui solidi fini eventualmente filtrati al suo interno, nonché superiormente valvole di evacuazione per eventuali residui di fase dispersa riunitisi in particelle di diametro maggiore. Entrambe queste soluzioni non sono state illustrate per semplicità di rappresentazione.

Il percorso della miscela di liquidi ML nella seconda vasca V2 è del tutto simile a quanto descritto per la prima vasca VI, e simili sono i dispositivi ad essa associati, con la miscela di liquidi ML separata che si raccoglie in seguito all'interno di una vasca o serbatoio di raccolta per essere poi utilizzata secondo gli usi voluti.

Preferibilmente, i dispositivi 10 alloggiati nelle vasche VI e V2 sono uguali ed uguale è anche la forma delle vasche VI e V2, in modo tale che ciascuna vasca VI, V2 comprensiva del rispettivo dispositivo per la separazione della fase dispersa 10 costituisca un modulo per il sistema S secondo l'invenzione. Pertanto tale sistema ha la caratteristica di essere modulare, cioè ha il suo modulo che è in grado di essere riprodotto per un certo numero di volte a seconda del grado di separazione che si vuole ottenere e della natura della miscela di liquidi da separare. In tal modo il sistema secondo l'invenzione risulta massimamente flessibile per essere applicato ad un'amplissima varietà di miscele di liquidi parzialmente o totalmente immiscibili in svariati campi di applicazione. Infatti, dove vi sono miscele di liquidi particolarmente ricche di impurità solide e/o ostiche da separare, sia per quantità di fase dispersa nella fase continua che per la dimensione minuta delle particelle della fase dispersa, si può aumentare semplicemente il numero di moduli costituenti il sistema secondo l'invenzione, per cui affinare sempre più la separazione della fase dispersa dalla fase continua della miscela di liquidi da separare.

Mezzi di separazione particolarmente adatti a funzionare efficacemente all'interno di dispositivi e di sistemi per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, ed in particolare della tipologia secondo la presente invenzione, sono i filtri a microcapillari. Tali filtri sono conformati in modo tale da presentare una molteplicità di passaggi conformati in maniera tale da sfruttare il principio di capillarità. Più in dettaglio, il capillare è in grado di creare, in quanto precedentemente riempito della sola fase continua oppure di una miscela di liquidi già purificata dalla fase dispersa, una certa tensione di interfaccia all' ingresso del capillare, ossia esternamente verso la miscela di liquidi da separare, in modo tale che questa costituisca una barriera al passaggio della fase dispersa. In tal modo il capillare consente il solo passaggio per diffusione della fase continua, mentre impedisce il passaggio della fase dispersa. Il citato effetto capillare, caratteristico dei filtri a microcapillari, si realizza formando e dimensionando i capillari del filtro a seconda delle caratteristiche fisiche della fase continua e della miscela di liquidi da separare, ad esempio la viscosità.

Un'altra tipologia di mezzi di separazione particolarmente adatta ad essere applicata al dispositivo ed al sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua secondo la presente invenzione, è quella impiegante filtri costituiti di materiale particolarmente adatto a trattenere determinate fasi liquide, polari o apolari. Tali filtri sono conformati e strutturati in modo tale da generare una particolare attrazione molecolare tra il liquido della fase continua ed il tessuto costituente il filtro. Tra questi si devono citare i filtri costituiti di materiali idrofili, materiali di provenienza naturale o sintetica. Filtri di materiale idrofilo naturale sono in particolare insegnati e descritti nel citato documento WO93/22023. Caratteristiche e peculiarità di tali materiali idrofili devono essere intese come integrate nel presente documento.

La principale peculiarità dei filtri costituiti di materiale particolarmente adatto a trattenere determinate fasi liquide è che il materiale costituente le membrane di tali filtri, che di seguito per semplicità chiameremo idrofilo anche con riferimento a materiali imbibiti in fasi liquide non acquose, risulta particolarmente adatto a trattenere determinate fasi liquide quando intrecciato e trattato in maniera opportuna, nonché completamente imbibito nella fase liquida continua. La fase liquida continua, per interazione con le citate membrane, viene a formare una pellicola liquida di sbarramento dovuta alla tensione di interfaccia esistente tra le molecole della medesima fase. Tale pellicola impedisce alla fase liquida dispersa di attraversarla in quanto ha una tensione di interfaccia inferiore rispetto alle molecole della fase continua, mentre consente il suo attraversamento per diffusione alla fase continua.

Studi di approfondimento da parte della scrivente Tecnofluid s.r.l. sulla variazione delle tensioni di interfaccia in miscele di liquidi parzialmente o totalmente immiscibili in presenza di residui solidi fini, che considerano ulteriormente i rapporti di tensioni superficiali che vi sono con il materiale idrofilo, hanno portato a verificare la seguente cosa: il posizionamento di filtri di materiale idrofilo sulla superficie laterale, e particolarmente in posizione sostanzialmente verticale rispetto al dispositivo secondo l'invenzione, consente vantaggiosamente alla pellicola di mantenere inalterata la tensione di interfaccia, così allontanando decisamente il pericolo di diffusione della fase dispersa nella fase continua e quindi la possibilità di oltrepassare la pellicola liquida di sbarramento. Ne segue che viene notevolmente migliorata l'efficienza di separazione della fase dispersa rispetto a quanto noto alla tecnica.

La figura 4 illustra una seconda forma di realizzazione del dispositivo 10 per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, in particolare un diverso allestimento del dispositivo 10. Questi è composto di una pluralità di corpi 12 di fattura del tutto simile a quanto descritto per il precedente esempio, collocati in parallelo secondo una qualunque direzione, ad esempio una direttrice orizzontale. In tale variante i mezzi di tubazione 20 hanno forma modificata rispetto a quanto rappresentato e descritto per la precedente forma di realizzazione, in quanto sono costituiti di una tubazione avente un'unica terminazione di spillamento 22 ed una pluralità di diramazioni 23 entranti nei singoli corpi 12 e confluenti in una sola terminazione di spillamento 22. In tal modo viene garantito lo spillamento della fase continua FC in contemporanea dall'interno all'esterno di ciascun corpo 12 quando il dispositivo 10 è completamente immerso nella miscela di liquidi ML ed ha i relativi mezzi di separazione 30 imbibiti della fase continua FC, realizzando così una connessione di fluido in parallelo dei corpi 12. Ciò permette il passaggio contemporaneo della miscela di liquidi ML attraverso tutti i corpi 12, moltiplicando quindi la portata complessiva del dispositivo 10.

Tale forma di rappresentazione del dispositivo secondo l'invenzione consente di sfruttare ottimamente lo spazio a disposizione all'interno di ciascuna vasca del sistema allo scopo di separare la miscela di liquidi, in tal modo massimizzando le superfici filtranti e rendendo massimamente efficiente la separazione della fase dispersa dalla fase continua. Inoltre, consente di adattare il dispositivo a qualunque forma di vasca o serbatoio si abbia esigenza di costruire o già esistente. Il dispositivo secondo l'invenzione può essere conformato, in una pluralità di varianti a quanto illustrato in figura 4, con una molteplicità di corpi del tutto simili tra loro e comunque collocati nello spazio e reciprocamente connessi, dove sono presenti mezzi di tubazione che realizzano una connessione di fluido in parallelo della miscela di liquidi attraversante i corpi. Pertanto, il dispositivo secondo l'invenzione risulta, in questa forma di realizzazione e relative varianti, massimamente flessibile ed adattabile a qualunque tipo di vasca o serbatoio, anche se facenti parte di impianti impieganti altri principi o altri sistemi di separazione.

È chiaro che numerose ed altre varianti sono possibili per l'uomo del ramo al dispositivo ed al sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, nonché ai mezzi di separazione secondo la presente invenzione, così come è chiaro che nella sua pratica attuazione le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio, i mezzi di separazione del dispositivo secondo l'invenzione possono occupare sostanzialmente l'intera superficie laterale del corpo del dispositivo, così massimizzando le superfici di scambio ed aumentando la portata complessiva di miscela liquida trattata e quindi l'efficienza del dispositivo.

Le figure 5 e 6 illustrano una variante al dispositivo ed al sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua come illustrato e descritto con riferimento alle figure 1 e 2. Tale variante si differenzia per la presenza di mezzi di controlavaggio dei mezzi di separazione 30, indicati complessivamente con 40, e mezzi di raschiamento della superficie esterna dei mezzi di separazione 30, indicati complessivamente con 50.

I mezzi di controlavaggio 40, evidenziati nella figura 6, sono in questo esempio di realizzazione costituiti da mezzi a serpentina 41 ancorati ai mezzi di tubazione 20 e dotati sulla rispettiva superficie esterna di testine rotanti 42 ad emissione di fluido, le quali sono dotate di getti rivolti verso la superficie interna dei mezzi di separazione 30, in particolare essendo allestite in modo tale da coprire l'intera estensione della superficie interna di scambio. Periodicamente, il sistema secondo la presente invenzione dotato di uno o più dispositivi secondo la variante descritta, provvede a bloccare il flussaggio della miscela di liquidi ML da filtrare e ad azionare i mezzi di controlavaggio 40 al fine di liberare i mezzi di separazione 30 dall'eventuale presenza di residui solidi fini ed accumuli di fase dispersa all'interno delle membrane degli stessi mezzi. Tale scopo viene raggiunto attivando opportuni mezzi di pompaggio, non illustrati per semplicità, che inviano in pressione all'interno dei mezzi a serpentina 41 una certo quantitativo di fase continua FC verso le testine rotanti 42. Dalle testine 42 viene pertanto indirizzato il liquido in pressione sulla totalità della superficie interna dei mezzi di separazione 30, liquido indicato in figura 6 con linee tratteggiate. L'impatto contribuisce ad eliminare eventuali impurità presenti nei mezzi di separazione 30, spingendo le stesse fisicamente verso l'esterno, e garantisce il mantenimento o il riformarsi delle condizioni originarie all'interno degli stessi mezzi 30, in particolare della pellicola di fase continua FC liquida a monte dei citati mezzi. Pertanto, l'impiego dei mezzi di controlavaggio 40 contribuisce a garantire il mantenimento della perfetta efficienza dei mezzi di separazione 30 anche dopo molte ore di lavoro e con portate di miscela liquida importanti, riducendo al minimo la necessità di fermare l'impianto per manutenzione.

I mezzi di raschiamento 50 della superficie esterna dei mezzi di separazione 30, in questa forma particolare di realizzazione dell'invenzione, sono costituiti di una lama raschiante a fluido 51, ancorata inferiormente alla cornice di chiusura 16 del corpo 12 in modo tale che i rispettivi ugelli di detta lama 51 risultino diretti verso l'alto ed il fluido da essi uscente, tipicamente gas inerte, lambisca l'intera superficie esterna dei mezzi di separazione 30. Mezzi di pompaggio vengono comandati da mezzi di temporizzazione, entrambi non illustrati per semplicità di rappresentazione, provvedono ad inviare un fluido in pressione agli ugelli della lama raschiante 51. Tale fluido, indicato nelle figure 5 e 6 con linee tratteggiate, provvede vantaggiosamente a raschiare periodicamente l'intera superficie esterna dei mezzi di separazione 30, dal basso verso l'alto. In tal modo vengono rimosse le particelle di fase dispersa FD eventualmente giacenti in prossimità della superficie e si favorisce la coalescenza e la salita delle stesse verso la parte superiore della vasca dove è collocato il dispositivo 10, per poi essere eventualmente eliminate come già descritto in precedenza. Pertanto, la presenza dei mezzi di raschiamento migliora l'efficienza di separazione della fase dispersa dalla fase continua, allontanando la possibilità che particelle di fase dispersa molto piccole, ossia di diametro inferiore ai 15 micron, possano stazionare sulla superficie esterna dei mezzi di separazione ed infine passare attraverso questi.

In una ulteriore variante al dispositivo ed al sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, potrebbe essere previsto uno solo tra i detti mezzi di controlavaggio 40 ed i mezzi di raschiamento 50, come parimenti questi mezzi potrebbero essere vantaggiosamente applicati a ciascun singolo corpo 12 del dispositivo 10 secondo l'invenzione come illustrato e descritto con riferimento alla figura 3.

Claims (23)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, il dispositivo (10) comprendendo un corpo (12) atto in condizioni operative ad immergersi in una vasca o serbatoio (VI, V2) contenente la miscela di liquidi (ML) da separare e ad essere riempito preventivamente di detta fase continua (FC), il corpo (12) comprendendo un telaio di sostegno (13), almeno un'apertura (18) associata a mezzi di tubazione (20) per l'evacuazione della miscela di liquidi (ML) dall'interno all'esterno del corpo (12), mezzi di separazione (30) associati al telaio (13) del corpo (12) atti ad essere in condizioni operative completamente imbibiti di detta fase continua (FC), caratterizzato dal fatto che i mezzi di separazione (30) sono associati alla superficie laterale (14) del corpo (12), l'apertura (18) essendo realizzata superiormente al fondo del corpo (12) del dispositivo (10).
2. 2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di tubazione (20) presentano una terminazione di pescaggio (21) atta in condizioni operative al pescaggio della miscela di liquidi (ML) dall'interno del corpo (12), la quale è posizionata in prossimità del e superiormente al fondo del corpo (12).
3. 3. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che i mezzi di separazione (30) sono in posizione sostanzialmente verticale.
4. 4. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che i mezzi di separazione occupano sostanzialmente l'intera superficie laterale del corpo del dispositivo.
5. 5. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che i mezzi di separazione (30) comprendono filtri a microcapillari.
6. 6. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente dalla 1 alla 4, caratterizzato dal fatto che i mezzi di separazione (30) comprendono filtri di materiale particolarmente adat to a trattenere determinate fasi liquide, polari o apolari, in particolare di materiale idrofilo.
7. 7. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che sul fondo del corpo (12) sono previste porte per l'evacuazione di residui solidi fini.
8. 8. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che superiormente al corpo (12) sono presenti valvole di evacuazione per eventuali residui di fase dispersa (FD).
9. 9. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di controlavaggio (40) dei mezzi di separazione (30) associati al corpo (12) del dispositivo, in particolare mezzi a serpentina (41) associati ai mezzi di tubazione (20) e comprendenti testine rotanti (42) ad emissione di fluido dotate di getti rivolti verso la superficie interna dei mezzi di separazione (30).
10. 10. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di raschiamento (50) della superficie esterna dei mezzi di separazione (30), in particolare una lama raschiante a fluido (51) associata inferiormente al corpo (12) in modo tale che i rispettivi ugelli di detta lama (51) risultino diretti verso l'alto ed il fluido da essi uscente lambisca l'intera superficie esterna dei mezzi di separazione (30).
11. 11. Dispositivo, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti corpi (12) del dispositivo (10), in particolare associati tra loro lunga una direttrice comune.
12. 12. Dispositivo, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di tubazione (20) atti a realizzare una connessione di fluido in parallelo dei corpi (12).
13. 13. Sistema per la separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, sistema (S) comprendente una vasca o serbatoio (VI, V2) per la miscela di liquidi (ML) da separare avente un ingresso (UC) per l'entrata della miscela di liquidi (ML) da trattare ed un dispositivo (10) per la separazione di una fase dispersa (FD) in una fase continua (FC) di detta miscela di liquidi (ML) dotato di una terminazione di spillamento (22) per l'uscita della miscela di liquidi (ML) separata, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo (10) è del tipo secondo una delle precedenti rivendicazioni, il dispositivo (10) essendo in condizioni operative immerso con le rispettive superfici laterali (14) in detta vasca o serbatoio (VI, V2).
14. 14. Sistema, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo a coalescenza (CO) per il trattamento della miscela di liquidi (ML) collocato a monte di detta vasca o serbatoio (VI, V2).
15. 15. Sistema, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto che il dispositivo a coalescenza (CO) comprende un ingresso (IC) per l'entrata della miscela di liquidi (ML) da trattare ed una uscita (UC) verso una prima vasca o serbatoio (VI), l'ingresso (IC) essendo previsto inferiormente in prossimità del fondo del dispositivo a coalescenza (CO) e l'uscita (UC) essendo posizionata superiormente nel dispositivo a coalescenza (CO), in particolare inferiormente ma in prossimità del pelo libero della miscela di liquidi (ML) presente nella vasca (VI) in condizioni operative.
16. 16. Sistema, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza dell'ingresso (IC) del dispositivo a coalescenza (CO) è previsto un diffusore avente una rispettiva uscita rivolta verso l'alto.
17. 17. Sistema, secondo una delle rivendicazioni dalla 13 alla 16, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di vasche o serbatoi (VI, V2), ciascuna comprendente un rispettivo dispositivo per la separazione della fase dispersa (10) in modo tale che la terminazione di spillamento (22) del dispositivo (10) relativa ad una prima vasca (VI) sfoci all'interno di una seconda o successiva vasca (V2).
18. 18. Sistema, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto che i dispositivi (10) alloggiati nelle vasche o serbatoi (VI, V2) sono uguali ed uguale è anche la forma delle vasche o serbatoi (VI, V2).
19. 19. Sistema, secondo una delle rivendicazioni dalla 13 alla 18, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di suzione o schiumatore per rimuovere lo strato superiore della miscela di liquidi presente in una vasca o serbatoio, in particolare tale dispositivo essendo collocato superiormente a ciascuna vasca o serbatoio del sistema.
20. 20. Sistema, secondo una delle rivendicazioni dalla 13 alla 19, caratterizzato dal fatto di comprendere una porta di uscita o drenaggio per i residui solidi fini eventualmente presenti sul fondo della vasca.
21. 21. Sistema, secondo una delle rivendicazioni dalla 13 alla 20, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di pompaggio collocati a valle del sistema stesso, in particolare in connessione con la terminazione di spillamento (22) del dispositivo (10) relativo all' ultima vasca o serbatoio (V2) del sistema (S).
22. 22. Dispositivo o sistema, secondo una rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la miscela di liquidi (ML) ha la fase dispersa (FD) avente peso specifico minore o uguale al peso specifico della fase continua (FC).
23. 23. Mezzi di separazione di una miscela di liquidi comprendente una fase dispersa in una fase continua, in particolare per applicazione in dispositivi e sistemi secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzati dal fatto di comprendere filtri a microcapillari.