ITTO950171A1 - Sistema e procedimento per far coalescere un liquido corrosivo - Google Patents

Abstract

Il procedimento per rimuovere una soluzione acquosa corrosiva da una miscela con una fase organica liquida imniscibile in acqua in cui essa è sostanzialmente imniscibile, comprende: (a) l'introduzione di una miscela di una soluzione acquosa corrosiva e di una fase liquida organica imniscibile in acqua in un gruppo di coalescenza che comprende un elemento di coalescenza con un materiale di riempimento sostanzialmente chimicamente inerte rispetto alla soluzione acquosa corrosiva ed avente una tensione superficiale di bagnatura critica intermedia tra le tensioni superficiali della soluzione caustica acquosa e della fase liquida organica imniscibile in acqua per formare una miscela di goccioline di soluzione acquosa corrosiva ottenute per coalescenza nella fase liquida organica imniscibile in acqua; (b) la separazione della soluzione acquosa-corrosiva fatta coalescere dalla fase organica liquida imniscibile in acqua.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

Sistema e procedimento per far coalescere un liquido corrosivo"

Campo tecnico

La presente invenzione e diretta ad una apparecchiatura e ad un procedimento per separare fasi organiche e acquose in cui almeno una di queste comprende un materiale corrosivo: Più in particolare l'invenzione è diretta ad un procedimento per separare soluzioni corrosive acquose, e più tipicamente soluzioni caustiche, da una fase organica, come frazioni a base di petrolio, e ad una apparecchiatura e ad un sistema di depurazione di liquido utilizzati per tale procedimento.

Sfondo dell'invenzione

Molti processi ed apparecchiature industriali, come anche dispositivi domestici, comportano la separazione di una fase liquida da un’altra fase. In alcuni casi, in particolare quando l'acqua costituisce la fase presente in quantità minori, possono essere utilizzati mezzi chimici per estrarre l'acqua dagli altri componenti. Tali mezzi per estrarre umidità richiedono tuttavia la sostituzione e/o rigenerazione dei reagenti utilizzati nei procedimento. I reagenti impiegati ed i prodotti formati introducono spesso complicazioni relative alla manipolazione e all'eliminazione. A causa del costo associato e, in alcuni cast, dagli inconvenienti e dei potenziali pericoli dovuti all'esposizione a reagenti chimici che sono associati con tali processi, apparecchiature e procedimenti fisici sono stati preferiti a mezzi chimici per l’estrazione di piccole quantità di una fase liquida da altre fasi.

Un procedimento di coalescenza di un liquido immiscibile sospeso in un'altra fase ed un dispositivo di coalescenza, denominato spesso "coalescer", hanno trovato applicazione diffusa nella rimozione di liquidi sia dalia fase gassosa, come in aerosol, sia da sospensioni di un liquido in un altro liquido. Tali dispositivi sono particolarmente efficaci quando il volume di liquido rimosso è piccolo rispetto al volume della fase da cui è rimosso. Tipicamente l'equipaggiamento necessario per rimuovere un aerosol liquido da un gas tende ad essere meno complicato di quello utilizzato per separare due fasi liquide in cui una prima fase liquida è immiscibile e sospesa in una seconda fase liquida. Ciò è generalmente vero poiché in sospensioni gas/liquido, gli effetti gravitazionali tendono ad essere più significativi mentre effetti di energia superficiale, di tensione superficiale o di tensione interfacciale tendono ad essere meno significativi che con sospensioni liquido/liquido.

Lo spettro di applicazioni in cui sono stati utilizzati coalescer per rimuovere quantità secondarie di una prima fase liquida, nota come "fase discontinua" o "fase sospesa", da una seconda fase liquida in cui essa è sospesa, nota come "fase continua" o "fase di sospensione", copre un campo di situazioni considerevole. Ad esempio sono stati utilizzati coalescer molto spesso per rimuovere o separare piccole quantità di umidità da combustibili a base di petrolio, compresa benzina, gasolio e combustibili aeronautici, come cherosene; per rimuovere umidità da fluidi di pulitura; per separare olio da refrigeranti e fluidi di pulitura di pezzi; per rimuovere olio contaminante che si trova in masse d'acqua naturali; per separare sistemi solventi inmiscibili utilizzati in processi di estrazione, ecc.

Sono stati proposti numerosi meccanismi e modelli per descrivere la coalescenza di una gocciolina della fase discontinua dalla fase continua e la facilità o difficoltà di separazione delle fasi inmiscibili. I fattori che influenzano il processo di coalescenza comprendono le proprietà fisiche delle fasi, come densità, viscosità, tensione superficiale, fattore di taglio e tensione interfacciale (IFT). inoltre le proprietà del sistema, come la dimensione delle gocce, la curvatura dell'Interfaccia, la temperatura, gradienti di concentrazione e vibrazione influenzano anche in misura significativa la coalescenza. Anche se ciascuno o tutti questi fattori possono essere significativi in una situazione particolare, proprietà come densità, dimensione delle gocce e tensione interfacciale appaiono essere tra i fattori che sono di maggiore importanza e spesso su cui è possibile esercitare un controllo minimo in separazioni difficili di due liquidi inmiscibili. Così, a parità di tutte le altre condizioni, quando le densità di due liquidi differiscono soltanto leggermente, la separazione diventa più difficile. Ciò vale anche per le tensioni interfacciali dei liquidi interessati. Nelle situazioni in cui le goccioline sono più grandi di 10μ (emulsioni primarie) la coalescenza e la separazione sono molto più facili da realizzare, spesso con la fase discontinua che si separa per gravità dopo coalescenza formando uno strato eterogeneo. Quando le goccioline sono più piccole di 10μ, in particolare con un diametro minore di 1μ, si ottengono emulsioni secondarie o nebbie secondarie dalle quali è molto difficile provocare la coalescenza della fase discontinua. Quest’ultima condizione si verifica spesso quando l’emulsione è stata formata mediante agitazione rigorosa o l’inclusione di un agente tensioattivo. Quando la realizzazione dell'emulsione per formare la nebbia secondaria avviene puramente mediante mezzi meccanici, la coalescenza può essere ottenuta molto più facilmente mediante procedimenti ed apparecchiature di coalescenza tradizionali. Quando la nebbia secondaria risulta da materiali tensioattivi, che influenzano le tensioni interfacciali dei liquidi, la separazione diventa più difficile.

Il tipo di coalescer impiegato dipende dalla difficoltà di separazione o coalescenza, influenzata dai fattori precedentemente identificati. Cosi, in alcune situazioni, l'equipaggiamento può essere molto semplice, ad esempio quelli che impiegano deflettori quale materiale per produrre la coalescenza, passando a dispositivi più complessi contenenti diversi tipi di riempimento. Il tipo di fluidi separati determina spesso il riempimento utilizzato. Così sia la forma del materiale di riempimento sia la sua composizione influenzano l'efficienza di coalescenza e separazione. Ad esempio l'apparecchiatura di coalescenza tradizionalmente utilizzata per separare olio ed acqua contiene tipicamente tubi, piastre, dischi, punte, aste, fibre o altre strutture interne destinate a catturare olio. Tradizionalmente il vetro è stato il materiale di riempimento più spesso utilizzato e, anche se in alcuni casi sono state impiegate membrane in coalescer, oltre ai tipi di riempimento precedentemente elencati, le fibre sono state la forma di riempimento preferita. Attualmente sembra che le fibre di vetro abbiano trovato l'applicazione più diffusa in coalescer.

Anche se lo sviluppo di diversi tipi di apparecchiature, procedimenti e materiali abbia fatto progredire la tecnologia di separazione liquido-liquido, in particolare nella separazione di liquidi acquosi-organici, alcuni problemi si sono dimostrati più difficili da risolvere e i progressi nella tecnologia relativi ad essi sono stati meno rapidi. Ciò vale in particolare con riferimento ad alcuni problemi di separazione che comportano materiali a base di petrolio ed acqua o soluzioni acquose. Una sorgente principale di problemi nell'industria del petrolio ha interessato la separazione di acqua o soluzioni acquose da combustibili a base di petrolio come combustibile diesel, cherosene e benzina, nel punto di trattamento o successivamente. Una ragione della difficoltà nella separazione dell'acqua o soluzione acquosa (presente in quantità secondarie come fase discontinua) sospesa nel combustibile, ad esempio benzina (la fase continua), è che reagenti aggiunti durante il trattamento per rimuovere componenti indesiderati o tensioattivi o detergenti aggiunti al termine del trattamento per contribuire a mantenere la pulizia di dispositivi di combustione di combustibile in cui esso è utilizzato, riducono le IFT delle fasi acquosa ed organica. Ciò rende più dispersa la fase acquosa discontinua nella fase organica e perciò più difficile da separare mediante la maggior parte dei procedimenti impiegati per separare fasi liquide. Entrambe queste difficoltà hanno in comune il fatto che componenti solubili in acqua producono una riduzione dell'IFT, e la tecnica corrente ampiamente utilizzata per la separazione in ogni caso ha soltanto parzialmente successo, benché queste tecniche siano leggermente differenti.

Il primo problema, la rimozione di materiali corrosivi, come l'aggiunta di un materiale corrosivo durante il trattamento, finora ha fatto affidamento su una tecnologia tradizionale e i suoi svantaggi associati. Più in particolare, il problema si riferisce alla separazione e all'allontanamento di materiali corrosivi, come materiali acquosi contenenti sostanze acide o caustiche da frazioni di petrolio. Così, nel trattamento di petrolio, diverse frazioni possono essere trattate con forti soluzioni acquose contenenti sostanze acide e/o alcaline, come nell'allontanamento di alcuni composti che sono indesiderabili in combustione, ad esempio composti contenenti zolfo. In tali casi la frazione di petrolio può essere inizialmente lavata con un forte acido acquoso e successivamente neutralizzata con un eccesso di sostanza alcalina. In altri casi, una soluzione acida da sola può essere utilizzata per trattare il materiale a base di petrolio. La rimozione delle due fasi acquose acida e caustica è stata abbastanza difficile dal punto di vista dell’efficienza e dell'attrezzatura, e l’allontanamento di fasi acquose caustiche si è dimostrato più difficile, in particolare con riferimento all'effetto corrosivo sull'apparecchiatura impiegata. L'impiego di apparecchiature di coalescenza e separazione generalmente utilizzate in altre separazioni di fasi acquosa ed organica è stato scartato a causa della natura dei materiali interessati. Così le IFT delle fasi liquide sono molto simili. Fino a tempi recenti, non si sono ottenute separazioni utilizzando un tipo di coalescer tradizionale con IFT inferiori a circa 3 dyne/cm. Inoltre la natura corrosiva di alcune soluzioni acide e ancora di più caustiche ha precluso l'uso di molti materiali che altrimenti potrebbero essere utilizzati per fabbricare l'apparecchiatura di trattamento, compresi molti metalli.

Poiché non erano finora disponibili coalescer efficaci che siano resistenti a materiali corrosivi, in particolare sostanze caustiche, la tecnologia più efficace disponibile per l’industria petrolifera per rimuovere sostanze caustiche da combustibili a base di idrocarburi, è stata per decenni, e continua ad essere, un filtro a letto di sabbia. Anche se sono indicati come filtri, e funzionano almeno in parte come tali, questi dispositivi possono anche essere classificati grossolanamente come funzionanti come coalescer. Essi sono tuttavia differenti nella maggior parte degli aspetti da coalescer attualmente utilizzati nella maggior parte delle altre applicazioni. Questi sono filtri massicci aventi volumi dell'ordine compreso tra circa 5.000 e circa 7.000 piedi cubi (tra circa 142 e circa 198 m3). Non soltanto tali filtri sono estremamente grandi, ma essi sono anche costosi da costruire e manutenere. Non è generalmente pratico tentare di pulire la sabbia e sia la sabbia sia alcuni altri componenti del filtro sono periodicamente rimossi ed eliminati. Poiché molti dei componenti non possono sopportare l'esposizione a lungo termine ad un ambiente caustico, occasionalmente sistemi interi di filtro a letto di sabbia devono essere sostituiti con un grande costo di investimento.

Alla luce di questi problemi, sono stati ricercati procedimenti ed apparecchiature che permettano la separazione di fasi liquide acquosa ed organica in cui le differenze tra le IFT di ogni fase siano molto basse. Sono anche stati ricercati un procedimento ed una apparecchiatura per separare una fase corrosiva acquosa, in particolare una fase acquosa contenente sostanze caustiche, da una fase sostanzialmente insolubile in acqua che, confrontati con tecniche attualmente utilizzate nell’industria petrolifera, permettano l'uso di una apparecchiatura avente un volume minore, una efficienza equivalente o superiore, un investimento di capitale iniziale equivalente o inferiore e costi di manutenzione inferiori relativi a manodopera e ricambi.

Poiché la separazione di soluzioni acquose utilizzate in fasi di trattamento nell'industria petrolifera è spesso eseguita, o interessa frazioni di petrolio, a temperature elevate, il procedimento e l'apparecchiatura dovrebbero essere in grado di funzionare efficacemente a temperature elevate.

Sommario dell’invenzione

La presente invenzione è diretta ad una apparecchiatura di coalescenza che superi molti degli svantaggi di procedimenti tradizionali di separazione di una fase acquosa da una fase organica immiscibile in acqua. Come utilizzata nella presente, l'espressione "fase organica immiscibile in acqua” (WIOP) sì riferisce ad una fase organica che, quando è combinata con acqua pura, sia considerata, dalla maggior parte dei chimici, immiscibile con, o sostanzialmente insolubile nell'acqua. La presenza di un tensioattivo, quale un detergente, tende a diminuire l'IFT delle due fasi e provocare una maggiore dispersione o solubilità nella WIOP. Come utilizzato nella presente, il termine "caustico" si riferisce a qualsiasi materiale fortemente alcalino, più tipicamente il tipo utilizzato nell'industria petrolifera. Anche se WIOP può riferirsi a qualsiasi fase organica generalmente considerata immiscibile in acqua pura, nel presente contesto questo termine si riferisce tipicamente alla forma di attuazione preferita relativa a separazioni di liquidi a base di petrolio.

La presente invenzione è diretta ad un procedimento per separare una fase acquosa, preferibilmente una fase acquosa contenente una sostanza corrosiva, da una WIOP e ad una apparecchiatura utilizzata per tale procedimento. Forme di attuazione preferite comportano procedimenti ed apparecchiature in cui la depurazione si riferisce ad una WIOP che comprende almeno una frazione di petrolio e la fase acquosa comprende almeno una sostanza caustica. La WIOP o la fase acquosa può essere la fase discontinua, ma la fase acquosa è tipicamente, e preferibilmente, la fase discontinua presente in quantità secondarie.

L'apparecchiatura secondo l'invenzione, su una base volumica, è più compatta rispetto a sistemi di filtrazione tradizionali a letto di sabbia attualmente impiegati per la separazione di fasi acquose contenenti sostanze caustiche da frazioni di petrolio, tipicamente una frazione di gasolio. Ad esempio un tipico sistema di filtro a letto di sabbia utilizzato dall'industria petrolifera per trattare liquido ad una portata di 1300 gal/min (4920 #min) occupa un volume compreso tra circa 5000 e 7000 piedi cubi (tra circa 142 e circa 198 metri cubi). Invece il volume occupato dall'involucro dell’apparecchiatura di coalescenza, utilizzata per gli stessi scopi e tipicamente in grado di trattare circa lo stesso volume di liquido nello stesso intervallo di tempo, occupa tipicamente un volume compreso tra circa 80 e circa 140 piedi cubi (4 m2). Ogni dimensione dell’apparecchiatura è minore di una dimensione comparabile di un recipiente di filtro a letto di sabbia utilizzato per trattare io stesso volume di liquido.

Questo procedimento e questa apparecchiatura sono in grado di rimuovere quantità proporzionalmente maggiori della fase acquosa rispetto a procedimenti tradizionali, in particolare confrontati con filtri a letto di sabbia, e sono cosi in grado di produrre frazioni di petrolio aventi concentrazioni di fase acquosa inferiori. Anche se funzionano in modo più efficiente a temperature ambiente o temperature prossime all'ambiente, il procedimento e l'apparecchiatura sono anche in grado di funzionare a temperature elevate, come quelle che si incontrano in diversi punti di uscita in un sistema di frazionamento di petrolio quando si producono frazioni di petrolio, senza un deterioramento sostanziale dei componenti dell'apparecchiatura.

Il sistema di depurazione di liquido secondo la presente invenzione che è in grado di produrre i risultati precedentemente menzionati comprende un involucro avente un ingresso di liquido ed una prima ed una seconda uscita di liquido. L’involucro è anche provvisto di una regione per la separazione di un liquido fatto coalescere. Entro l'involucro, in posizione intermedia tra l'ingresso di liquido ed una delle uscite di liquido, è disposto almeno un elemento di coalescenza (indicato anche nella presente come "cartuccia di coalescenza", "unità di coalescenza", "coalescer" o termini simili). Preferibilmente l’elemento o gli elementi di coalescenza sono disposti all’esterno della regione prevista nell'involucro per la separazione dei liquidi, regione prevista preferibilmente per separazione per gravità. Almeno uno degli elementi di coalescenza impiegati comprende un materiale di riempimento per la coalescenza della fase discontinua. Il materiale di riempimento preferito è poroso, preferibilmente un nastro fibroso, ed è preferibilmente formato da un alopolimero, più preferibilmente un fiuoropolimero.

Un altro aspetto dell'invenzione si riferisce ad un procedimento per separare una fase liquida discontinua, come acqua o un liquido acquoso, preferibilmente un liquido acquoso corrosivo da una WIOP, come una frazione di petrolio. Anche se questo rappresenta il tipo di depurazione di liquido di cui si prevede l'applicazione più diffusa, l'invenzione non deve essere intesa limitata a questa applicazione e forme di attuazione dell'apparecchiatura e del procedimento possono essere utilizzate per separare altri liquidi sostanzialmente inmiscibili in cui vi è una fase organica discontinua (come una frazione di petrolio) ed una fase acquosa continua. Il procedimento comporta l'introduzione di una miscela delle fasi liquide discontinua e continua in almeno un elemento di coalescenza comprendente un alopolimero e successivamente la separazione delle fasi liquide, più tipicamente mediante separazione per gravità. In alcune condizioni è possibile utilizzare un separatore. Il liquido avente la densità maggiore esce da una delle uscite di liquido dell'involucro mentre il liquido avente la densità inferiore esce dall’altra uscita di liquido nell'involucro.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta una vista in sezione di una forma di attuazione dell'invenzione.

La figura 2 rappresenta una vista in pianta con interruzione parziale di una forma di attuazione di un elemento di coalescenza secondo l’invenzione.

La figura 3 illustra un cappuccio di estremità delia forma di attuazione di un elemento di coalescenza illustrata nella figura 2.

La figura 4 illustra una porzione ingrandita con interruzione parziale del cappuccio di estremità illustrato nella figura 3.

Descrizione delle forme di attuazione preferite

Nella descrizione dell'invenzione, termini quali "coalescer", "elemento di coalescenza", "unità di coalescenza" e termini simili, sia al singolare sia al plurale, sono stati utilizzati per descrivere il dispositivo o articolo che fa coalescere la fase discontinua o polidivisa di una miscela di liquidi immiscibili per formare goccioline. Indipendentemente dal termine utilizzato, la fase di coalescenza facente uso di tale dispositivo avviene sempre nello stesso modo. Anche se II termine "coalescer" descrive genericamente tale dispositivo ed il termine "elemento di coalescenza" descrive una cartuccia o unità componente di un sistema che può contenere più unità di coalescenza, la presente invenzione può essere intesa contenente da una unità di coalescer in un sistema di coalescer ad una molteplicità di tali unità. Inoltre tali unità di coalescenza possono essere fisse e non rimovibili (senza danneggiare in misura significativa il sistema), o preferibilmente contenere elementi facilmente rimovibili e sostituibili.

Nella sua forma più semplice, l’invenzione può comprendere un unico elemento di coalescenza o coalescer, mentre una molteplicità dì elementi di coalescenza possono essere utilizzati per miscele aventi basse IFT o per trattare grandi volumi di liquido. Inoltre, nella sua forma più semplice, il mezzo che funge da porzione funzionale del riempimento o porzione di coalescenza di liquido del coalescer può essere previsto in forma di foglio o nastro poroso. Il foglio poroso può essere disposto come un singolo foglio o una molteplicità di tali fogli porosi in forma piana o piatta o in qualche altra configurazione. Così un elemento di coalescenza piatto potrebbe essere disposto entro l’involucro in posizione intermedia tra l'ingresso dell'involucro e le uscite dell’involucro. Quando si impiega più di un unico nastro o foglio piatto, essi possono essere disposti In relazione distanziata l'uno rispetto all'altro o, preferibilmente, in contatto l'uno con l'altro, ancora in posizione intermedia tra l’ingresso dell'involucro e l'uscita dell'involucro. I fogli possono anche essere disposti in forma pieghettata o ondulata in cui i picchi e gli avvallamenti di ogni foglio giacciono in piani paralleli l'uno all'altro. Configurazioni preferite dell’elemento di coalescer comprendono una cartuccia in cui il riempimento è disposto in una configurazione cilindrica, come quella illustrata nelle figure 1 e 2. Con questa configurazione, i fogli possono anche essere pieghettati o non pieghettati. Poiché una configurazione ondulata fornisce una maggiore area superficiale al materiale di riempimento, essa è generalmente preferibile. Quando si impiegano fogli multipli in un elemento cilindrico, i fogli sono preferibilmente disposti in un orientamento sovrapposto o in serie ed in contatto l’uno con l'altro procedendo in una direzione radiale dalia direzione di monte alla direzione di valle del percorso di flusso di fluido. Oltre ad uno o una molteplicità di fogli piatti o tappetini, o uno o una molteplicità di fogli o tappetini cilindrici, uno o una molteplicità di fogli o tappetini cilindrici pieghettati, quest'ultima essendo una forma di attuazione preferita, il riempimento o porzione di coalescenza dell’elemento può anche essere disposta come un unico foglio o tappetino avvolto ad elica o un unico foglio o tappetino avvolto a spirale. Così, anche se è possibile utilizzare un unico foglio, è possibile produrre una sezione trasversale a più strati. Anche se in alcuni casi è possibile utilizzare membrane come riempimento dell’elemento di coalescenza, sia per considerazioni di costo sia per una elevata caduta di pressione attraverso il riempimento (ΔΡ) risultante dall’impiego di tali membrane, si utilizzano preferibilmente materiali fibrosi. Preferibilmente si impiegano nastri non tessuti del materiale fibroso. Tipicamente le fibre sono formate da un materiale termoplastico e l nastri sono nastri soffiati fusi non tessuti.

Materiali adatti come materiale di riempimento o porzione funzionale di coalescenza dell'elemento di coalescenza sono materiali aventi una "tensione superficiale di bagnatura critica’’ (CWST) (definita in dettaglio nel seguito) intermedia tra le tensioni superficiali dei liquidi o fasi liquide da far coalescere.

E’ possibile preparare una serie di liquidi, ognuno con una tensione superficiale di circa 3 dyne/cm più alta di quello precedente. Una goccia di ogni liquido della serie più quindi essere disposta su una superficie porosa ed osservata per determinare se è assorbita rapidamente, o rimane sulla superficie. Ad esempio applicando questa tecnica ad un foglio di filtro di politetrafluoroetilene (PTFE) poroso da 0,2μ, è stata osservata una bagnatura istantanea per un liquido con una tensione superficiale di 26 dyne/cm. Tuttavia la struttura rimane non bagnata quando si applica un liquido con una tensione superficiale di 29 dyne/cm.

Un comportamento simile è stato osservato per mezzi porosi realizzati utilizzando altre resine sintetiche, con i valori bagnati-non bagnati che dipendono principalmente dalle caratteristiche superficiali del materiale da cui è costituito il mezzo poroso, ed in secondo luogo dalle caratteristiche di dimensione dei pori del mezzo poroso. Ad esempio fogli di poliestere fibroso, in modo specifico polibutilen-tereftalato (ne! seguito "PBT"), che hanno diametri dei pori minori di ricerca 20μ, erano bagnati da un liquido con una tensione superficiale di 50 dyne/cm, ma non erano bagnati da un liquido con una tensione superficiale di 54 dyne/cm.

Allo scopo di caratterizzare questo comportamento di un mezzo poroso, l'espressione "tensione superficiale di bagnatura critica" (CWST) e stata definita come descritta in seguito. La CWST di un mezzo poroso può essere determinata applicando singolarmente sulla sua superficie, preferibilmente a gocce, una serie di liquidi con tensioni superficiali variabili di 2-4 dyne/cm, ed osservando l'assorbimento o mancato assorbimento di ogni liquido. La CWST di un mezzo poroso, in unità dyne/cm, è definita come il valore medio della tensione superficiale del liquido che è assorbito e di quella di un liquido di tensione superficiale vicina che non è assorbito. Così, negli esempi del due paragrafi precedenti, le CWST sono rispettivamente 27,5 e 52 dyne/cm.

Nella misurazione della CWST, si prepara una serie di liquidi standard di prova con tensioni superficiali variabili in modo sequenziale di circa 2-4 dyne/cm. Dieci gocce di ognuno di almeno due dei liquidi standard a tensione superficiale sequenziale sono disposte indipendentemente su porzioni rappresentative del mezzo poroso e lasciate permanere per dieci minuti. L'osservazione è eseguita dopo dieci minuti. La bagnatura è definita come assorbimento nel, o ovvia bagnatura del mezzo poroso da parte di almeno nove delle dieci gocce entro dieci minuti. La non bagnatura è definita dal mancato assorbimento o mancata bagnatura di almeno nove delle dieci gocce in dieci minuti. La prova è proseguita utilizzando liquidi di tensione superficiale successivamente più alta o più bassa, fino ad identificare una coppia, una che bagna ed una che non bagna, che sono quelle con tensione superficiale più vicina. La CWST si trova quindi entro questo campo e, per comodità, si utilizza la media delle due tensioni superficiali quale unico numero per indicare la CWST.

Soluzioni appropriate con tensione superficiale variabile possono essere preparate in diversi modi, ma tuttavia quelle utilizzate nello sviluppo del prodotto descritto nella presente erano:

TABELLA 1

ήc/i

fu

o o re Li

Quale materiale di riempimento secondo l’invenzione sono adatti

polimeri formati da alocarburi, ossia polimeri in cui almeno alcuni atomi di

idrogeno di una poliolefina (o polimero di idrocarburo) sono stati sostituiti da

atomi di alogeni. Più tipicamente, tali polimeri di alocarburo sono formati

polimerizzando un alchilene contenente alogeno o copolimerizzando tale

alchilene contenente alogeno con un altro alchilene contenente alogeno o

idrocarburo etilenicamente insaturo. Sono preferibili polimeri di fluorocarburo

o resine di fluoropolimero contenenti uno o più tipi di atomi di alogeno,

almeno uno dei quali è fluoro. Sono preferibili resine di fluoropolimero miste,

ossia polimeri di resina di fluorocarburo contenenti fluoro e almeno un altro

atomo di alogeno, preferibilmente cloro. Esempi di tali fluoropolimeri comprendono copolimero etilene clorotrlfluoroetilene (ECTFE), etilene propilene fluorato (FEP), difluoruro di polivinilidene (PVDF) e polimeri di Teflon® comprendenti politetrafluoroetilene (PTFE) e resina di copolimero etilene-perfluoroalchil-vinil-etere fluorato o polimero di perfluoroalcossi [CF2- Sono preferibili materiali PTFE come membrane note come EMFLON, disponibili dalla Pali Corporation, Glen Cove, New York, U.S.A. Un altro materiale PTFE preferito è formato da resine FEP, e fibre PTFE, in particolare quelle in un legante di fluorocarburo come FEP (come descritto da Hurley nel brevetto statunitense n. 4716074, incorporato nella presente per riferimento). Più preferibile è ECTFE. Questo materiale è disponibile dalla Ausimont USA, Ine. di Morristown, New Jersey, come "Halar®".

Benché, come precedentemente suggerito, il riempimento di un coalescer possa assumere molte forme, si preferiscono membrane (in generale quando si utilizza PTFE) e nastri fibrosi, con questi ultimi più preferibili, indipendentemente dal materiale. I nastri o fogli di materiale di riempimento possono essere tessuti o non tessuti, con preferenza per quelli non tessuti. Le fibre possono essere intrecciate meccanicamente o legate l'una all'altra con legami punto-punto. Si preferisce la prima soluzione, in particolare quando come riempimento si impiega il nastro non tessuto preferito di ECTFE.

Parametri come i! diametro delle fibre e l’efficienza di cattura sono selezionati in base il tipo di separazione da eseguire. Per ottenere la separazione di liquidi aventi IFT inferiori a 30 dyne/cm, il mezzo di riempimento impiegato dovrebbe avere un'efficienza di cattura di materiali solidi preferibilmente non maggiore di circa 20 micron. Di conseguenza, per la maggior parte delle applicazioni, l'efficienza di cattura di materiali solidi dovrebbe essere non maggiore di circa 20 micron. L'efficienza di cattura di materiali solidi è determinata in gran parte dalla dimensione dei pori del mezzo, che a sua volta è sostanzialmente determinata dal diametro delle fibre. Così la dimensione media dei pori di un mezzo fibroso è generalmente non minore del diametro delle fibre impiegate. Per i tipi di separazione in cui è previsto che l’invenzione abbia le applicazioni più diffuse, tipicamente le fibre avranno diametri minori di circa 10 micron, preferibilmente minori di circa 7 micron, e più preferibilmente i diametri delle fibre sono minori di circa 5 micron.

La forma di attuazione preferita dall’invenzione utilizza almeno un elemento di coalescenza in cui il materiale di riempimento preferito, nastri non tessuti di fluoropolimero fibroso ECTFE, sono disposti coassialmente in un elemento di coalescenza ondulato di configurazione cilindrica. Anche se è possibile utilizzare un unico foglio del riempimento di fluoropolimero, in particolare ECTFE, il numero di fogli o strati di nastro dipende da diversi fattori, compreso lo spessore dello strato, il ΔΡ medio, il diametro medio dei pori, il peso base del materiale, il punto di gorgogliamento del materiale, il diametro delie fibre, la concentrazione della fase discontinua (quantità di fase discontinua da estrarre) ed il volume, e la portata di liquido che attraversa il coalescer. Quello che è generalmente più importante dello spessore di un unico foglio o nastro o del numero di fogli o strati di nastro impiegati è la profondità totale del letto, nota anche come "spessore composito medio totale", in applicazioni in cui si estraggono liquidi acquosi corrosivi e le IFT sono basse, in particolare nella separazione di liquidi acquosi contenenti sostanze caustiche, da W10P, come sostanze a base di petrolio, lo spessore composito medio totale è vantaggiosamente compreso tra circa 0,05 e circa 0,2 pollici (tra circa 0,127 cm e circa 0,508 cm), preferibilmente circa 0,1 pollici (circa 0,254 cm). Da circa 1 a circa 20 strati di riempimento di fluropolimero possono essere disposti radialmente e coassialmente nel'elemento di coalescenza. Preferibilmente ogni elemento comprende da 1 a circa 14 strati di materiale di riempimento. Più preferibilmente, un elemento di coalescenza ondulato di configurazione cilindrica comprende circa 7 strati di ECTFE, aventi ognuno uno spessore di circa 0,014 pollici (0,3556 mm) (per uno spessore totale di circa 0,1 pollici - 2,54 mm) ed un'efficienza di cattura di circa 20 micron.

Preferibilmente il nastro di fluoropolimero ECTFE non tessuto, intrecciato meccanicamente, ha un peso medio di un unico strato di circa 3 once/yard2 (circa 112 g/m2). Il peso medio totale per sette strati di questo materiale è circa 21 once/yard2 (circa 781 g/m2). I! diametro della fibra ECTFE è vantaggiosamente compreso tra circa 1 e circa 10 micron, preferibilmente tra circa 1 e circa 7, e più preferibilmente tra circa 1 e circa 5 micron.

Materiali adatti dal quali possono essere realizzati i componenti della cartuccia di coalescenza, come i cappucci di estremità, l’anima, la gabbia e guarnizioni, comprendono materiali come materiali adesivi epossidici, acciaio al carbonio o acciaio inossidabile, teflon, ed altri fluoropolimeri con preferenza per acciaio inossidabile. L’involucro stesso, entro il quale è disposto l'elemento di coalescenza, può essere realizzato in materiali come acciaio al carbonio ed acciaio inossidabile, con preferenza per acciaio al carbonio. Anche se i sistemi di depurazione di liquidi secondo l’invenzione sono particolarmente efficaci a temperatura ambiente o vicino alla temperatura ambiente, essi sono anche abbastanza efficaci a temperature elevate. Cosi essi sono in grado di rimuovere in modo efficace liquidi acquosi corrosivi che si trovano In molte frazioni di petrolio come risultato del trattamento di processo che le frazioni subiscono nell’impianto di frazionamento o in un punto lontano dall'impianto. Tipicamente molte di queste frazioni sono trasferite a dispositivi per la eliminazione della fase acquosa nell’impianto di frazionamento a temperature comprese tra circa 80 e circa 90°F (tra circa 26,5 e circa 32°C). In molti casi la temperatura di questi liquidi è maggiore di 100°F (38°C). Non soltanto i sistemi di depurazione di liquidi permettono una efficiente separazione di fasi acquose corrosive da una WIOP, ma i materiali da cui sono realizzati i diversi elementi del sistema di depurazione sono altamente resistenti e presentano effetti nocivi limitati a causa della natura corrosiva dei liquidi impiegati. Così, sia a temperatura ambiente sia a temperatura elevata, a cui materiali sia acidi sia caustici dimostrano la loro natura più corrosiva, il sistema di depurazione è in grado di sopportare tali condizioni avverse.

I sistemi di depurazione di liquidi secondo l'invenzione, ed in particolare i materiali di riempimento impiegati negli elementi di coalescenza secondo l’invenzione, in contrasto con i materiali impiegati quali materiali di riempimento in elementi di coalescenza tradizionali, possono essere utilizzati nella separazione di materiali corrosivi che si trovano sia nella fase acquosa sla nella WIOP. Questi comprendono sia acidi deboli sia acidi forti, come anche sostanze alcaline deboli e forti sia inorganiche sia organiche. Anche se non si desidera limitarsi ad essi, esempi di sostanze che il sistema ed il procedimento secondo l’invenzione sono in grado di rimuovere comprendono, senza nessun carattere limitativo, soluzioni acquose di acidi minerali come acidi organici come fenolo, cresolo e altri derivati fenolici, acido benzensolfonico o acido p-toluensolfonico, ecc. e sostanze alcaline come

idrossidi di ammonio quaternari, ecc.

Con una WIOP particolare ed una fase acquosa contenente una sostanza specifica sciolta in essa che altera la tensione superficiale e l'IFT, l’IFT delle due fasi varia inversamente con la concentrazione della sostanza disciolta. Cosi fasi acquose contenenti concentrazioni elevate di tensioattivi o materiali corrosivi sono generalmente più difficili da separare mediante una procedura di coalescenza rispetto a sistemi bi-fase simili contenenti concentrazioni inferiori del materiale disciolto. Anche se non è l'unica considerazione, la presente invenzione è efficace per la separazione di fasi acquose corrosive da WIOP in cui l’IFT della miscela è almeno circa 0,6 dyne/cm. Così la presente invenzione e in grado di fornire separazioni di fasi liquide con valori IFT significativamente inferiori di quanto sia attualmente possibile generalmente con altri sistemi di coalescenza o sistemi di depurazione. Per apprezzare il significato di questo fatto in termini di situazioni tipiche, ciò corrisponde alla separazione di una fase acquosa contenente idrossido di sodio da una frazione di petrolio, come una frazione di nafta leggera in cui la concentrazione dell’idrossido di sodio disciolto in peso è circa 10%. Ciò corrisponde anche ad un valore sulla scala Baumé di circa 14,2° Baumé.

La Tabella 2 indica l'IFT a temperatura ambiente per una fase continua di una nafta leggera e una fase acquosa contenente idrossido di sodio disciolto per diverse concentrazioni in peso di idrossido di sodio.

TABELLA 2

Forme di attuazione dell'invenzione sono descritte nel seguito con riferimento alle figure da 1 a 4. Tuttavia l'invenzione non deve essere limitata ad esse. L’apparecchiatura di depurazione rappresentata in generale con il numero di riferimento 10 nella figura 1 comprende un involucro 20 provvisto di un ingresso di liquido 22, una prima uscita di liquido 24 ed una seconda uscita di liquido 26. L'involucro è anche provvisto di una piastra tubiera verticale 28 in cui sono inseriti uno o più elementi di coalescenza 30. Quando si utilizza una molteplicità di elementi di coalescenza, essi sono disposti in parallelo, ed ognuno di essi ò fissato in un'apertura prevista nella piastra tubiera 2Θ. Ognuno degli elementi di coalescenza è fissato a tenuta entro l'apertura prevista per esso nella piastra tubiera. Benché non sia illustrato nella figura 1 , diversi mezzi di supporto o di fissaggio, come un supporto a lanterna, possono essere previsti all'estremità della cartuccia o delle cartucce di coalescenza lontana dall'estremità di ingresso e dalla piastra tubiera per supportare e fissare l'elemento o gli elementi di coalescenza nell'involucro. Non soltanto la piastra tubiera 28 agisce in modo da fissare una estremità di ogni elemento di coalescenza 30 inserito in essa, ma serve anche da barriera o parete tra un lato di monte o di ingresso 32 dell’involucro 20 ed un lato di valle o di uscita 34 dell’involucro. Il lato di ingresso 32 dell'involucro 20 può anche essere considerato come camera di ingresso delimitata da una parete 36u e dalla piastra tubiera 28. La camera può anche essere provvista di un’uscita di drenaggio 38 per liquido residuo contaminato che rimane nella camera di ingresso 32 dopo che è terminata la procedura di depurazione. Normalmente, mentre la procedura di depurazione è in corso, il drenaggio 38 è chiuso in modo che tutto il liquido contaminato che passa entro l'involucro attraverso l'ingresso 22 passi dal lato di monte 32 dell'involucro al lato di valle 34 dell’Involucro attraverso gli uno o più elementi di coalescenza 30 previsti nella piastra tubiera 28 (come indicato dalle frecce piene nella fig. 1). Il liquido contaminato passa entro l’elemento di coalescenza 30, che è disposto sostanzialmente nel lato di valle dell'involucro attraverso un'apertura prevista nel cappuccio di estremità 62 (figure 3 e 4) fissato nella piastra tubiera 28 ed esce dall'elemento di coalescenza attraverso il materiale di riempimento 44 che forma la parete cilindrica dell'elemento di coalescenza 30. Nella forma di attuazione preferita, si utilizza quale riempimento un nastro fibroso non tessuto di ECTFE, noto come Halar® 1400. Cosi il liquido passa dal lato di monte 32 dell'involucro al lato di valle 34 dell'involucro attraverso l'elemento o gli elementi di coalescenza 30 in una direzione "dall'interno verso l'esterno". Il lato di valle 34 dell'involucro può anche essere pensato come una grande camera delimitata dalla piastra tubiera 28, dall'elemento di coalescenza 30 e dalla parete 36d. Le figure da 2 a 4 illustrano una forma di attuazione di un elemento di coalescenza o cartuccia adatta per l'uso nell'Invenzione. La figura 2 illustra la cartuccia in una vista interrotta parziale per rivelare alcune delle parti componenti della cartuccia. La figura 4, che rappresenta una porzione ingrandita del cappuccio di estremità illustrato nella figura 3, con interruzione parziale, rivela anche alcune delle parti componenti della cartuccia. Così il riempimento 44 è disposto intorno ad un'anima traforata 50. Il riempimento è configurato in una disposizione ondulata o pieghettata 52 avente picchi 52a ed avvallamenti 52b. Intorno al riempimento pieghettato è disposto concentricamente un avvolgimento di rete a spirale 54, realizzato preferibilmente in metallo. Uno strato di supporto simile (non rappresentato) può essere disposto in posizione intermedia tra l’anima 50 ed il riempimento 44. Gli strati di supporto di monte e di valle contribuiscono ai mantenimento della forma del mezzo di riempimento durante l’uso. Intorno airawolgimento esterno a spirale di rete metallica 54, disposto come manicotto concentrico, vi è uno strato di drenaggio di valle 56 che fornisce una migliore separazione di goccioline. Le figure 3 e 4 illustrano un cappuccio di estremità 60 fissato a tenuta ad una estremità della cartuccia di coalescenza 30. Questo cappuccio di estremità è provvisto di un'apertura 62 disposta al centro del cappuccio. L’apertura, in applicazioni tipiche, à prevista come un ingresso di fluido, con il fluido trattato che esce dall'elemento attraverso il riempimento 44. Un cappuccio di estremità simile ma non forato 64 è previsto all'estremità opposta della cartuccia cilindrica. In alcuni casi la cartuccia di coalescenza può essere costruita con cappucci di estremità in cui ognuno di essi ha un'apertura, e in alcuni casi, essi possono essere identici. Ciò riduce i costi di fabbricazione e permette anche l'impiego di un tirante che attraversa la cartuccia e fissato all'estremità lontana dall'estremità di ingresso con un dado e una flangia o simili. Ciò fornisce stabilità addizionale nel montaggio entro l'involucro (come illustrato nella figura 1). Alternativamente, un tappo può essere inserito nell'estremità della cartuccia lontana dall'estremità di ingresso. Tali cartucce possono anche essere disposte in serie o come unica lunga cartuccia con connettori o adattatori appropriati. Il liquido che esce dall'elemento o dagli elementi di coalescenza passa in una regione di separazione 40 dell’involucro prevista nel lato di valle dell'involucro, a valle dell’elemento di coalescenza. In ricerche dirette allo sviluppo della presente invenzione, si è trovato che in alcune situazioni, un elemento di separazione (non rappresentato) può essere disposto a vaile dell'elemento di coalescenza nella regione di separazione.

Quando si utilizza un separatore, esso può avere la stessa configurazione o una configurazione simile rispetto a quelle precedentemente indicate per gli elementi di coalescenza. Il separatore può impiegare materiali utilizzati in elementi di separazione tradizionali. Un esempio di un elemento di separazione adatto è descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso numero di serie 08/038231, incorporata nella presente per riferimento. Quando si utilizza una configurazione cilindrica, il flusso di fluido avviene in una direzione dall'esterno verso l’interno. Quando sono utilizzati, il numero e la disposizione di elementi di separazione possono variare con l'applicazione. Così, con l'Impiego di una molteplicità di elementi di coalescenza, tipicamente è possibile utilizzare una molteplicità di elementi di separazione a valle di essi. In tali casi, una seconda piastra tubiera è prevista nella regione di separazione dell'involucro come barriera e per fissare l'elemento o gii elementi di separazione in essa in modo che il flusso di liquido proceda in una direzione "dall'esterno verso l'interno".

Si è trovato che, per separazioni di alcune soluzioni acquose corrosive da WIOP, come frazioni di petrolio, l’impiego di un elemento di separazione a valle dell’elemento di coalescenza è efficace. Tuttavia, per molte miscele, in particolare quelle contenenti sostanze caustiche solubili nella fase acquosa, l’impiego di un elemento di separazione ha un effetto nocivo. Ossia l'elemento di separazione fa in modo che le goccioline prodotte per coalescenza della fase acquosa si disperdano di nuovo nella fase organica. Così l’impiego di un elemento di separazione è inefficace quando l’IFT della miscela diminuisce sotto 3 dyne/cm (ossia da circa 0,6 a meno di 3,0 dyne/cm), misurata con il Denoyes Ring Pulì Method. In queste situazioni, si impiega una separazione per gravità. In tali situazioni si è trovato che la separazione per gravità si dimostra più efficace rispetto all'uso di un elemento di separazione. E' stato determinato che, per la separazione di un liquido corrosivo, come una sostanza caustica acquosa e una WIOP, come una frazione dì petrolio, la differenza di peso specifico per ogni fase dovrebbe essere almeno circa 0,1 affinché avvenga una separazione per gravità efficace.

Anche se l’impiego di una procedura di separazione per gravità richiede un volume della regione di separazione 40 dell'involucro leggermente maggiore che non quando si impiega un elemento di separazione, il volume complessivo dell’involucro è ancora minuscolo rispetto al volume di un tipico filtro a letto di sabbia utilizzato per trattare volumi equivalenti di liquido nello stesso periodo di tempo.

Nella forma di attuazione dell'invenzione illustrata nella figura 1 , una regione di raccolta di fase discontinua 42 è prevista entro l'involucro in comunicazione di fluido con la regione di separazione 40. In una forma di attuazione dell'invenzione, come quella illustrata nella figura 1, in cui la maggior parte dell'involucro ha una configurazione cilindrica e l’asse longitudinale che passa per la configurazione cilindrica è disposto orizzontalmente, la regione 42 della fase discontinua è disposta in una porzione inferiore dell’involucro, quando la fase discontinua ha la densità maggiore tra le due fasi separate. Questa è la posizione preferita per la rimozione di una fase discontinua acquosa da una fase organica avente una densità minore dell'acqua, come una frazione di petrolio. In tali casi, la fase organica si innalza nella porzione superiore della regione di separazione 40 ed è allontanata attraverso l'uscita 22.

Oltre agli elementi del sistema di depurazione precedentemente discussi, l'involucro può anche essere provvisto di uno sfiato di aria 46 sul lato di monte 32 e/o sul lato di valle 34, preferibilmente sul lato di valle 34, dell'involucro per allontanare aria e/o altri gas che entrano nel sistema. Diversi mezzi di chiusura, come portelli e guarnizioni appropriate, possono essere previsti nel sistema per permettere l'accesso a parti interne dell'involucro per la pulitura e/o la rimozione di parti componenti, come un elemento di coalescenza.

Un prefiltro per la rimozione di contaminanti solidi può essere incorporato a monte dell'elemento di coalescenza. Il prefiltro può essere incorporato ne) lato di monte 32 dell’involucro, nell'ingresso 22 dell'involucro o, più preferibilmente, a monte dell’involucro stesso. Prefiitri adatti sono formati da acciaio inossidabile, solfuro di polifenilene o fluorocarburo (Ryton, disponibile dalla Phillips Chemical Co.). In situazioni come la rimozione di una fase acquosa contenente sostanze caustiche da una frazione di petrolio, il materiale del filtro dovrebbe avere una dimensione media dei pori compresa tra circa 15 e circa 30 micron, preferibilmente circa 18 micron.

Il funzionamento del sistema di depurazione è descritto, a titolo di esempio e con riferimento alla figura 1 , come segue. Un prodotto liquido contaminato, come una miscela di una fase acquosa e una WIOP, ad esempio una fase contenente sostanza caustica ed una frazione di petrolio, è alimentato all’ingresso 22 dell’involucro 20. Il liquido contaminato entra nel lato di monte 32 dell'involucro (o camera di ingresso) e passa entro l'apertura prevista nel lato di monte dell'elemento di coalescenza 30. Il liquido nell'elemento di coalescenza passa quindi attraverso il riempimento 44 che forma la parete dell’elemento dì coalescenza uscendo da esso come frazione di petrolio sostanzialmente non contaminata (indicata con frecce bianche nella figura 1) e goccioline prodotte per coalescenza della fase acquosa (indicate dalle frecce punteggiate) di dimensione sufficiente per formare una sospensione instabile o dispersione nella frazione di petrolio. Dopo l'uscita dall'elemento di coalescenza 30, le goccioline della fase acquosa continuano ad accrescersi come dimensione per ulteriore coalescenza a causa della separazione per gravità. La dimensione delle goccioline di acqua contenenti sostanza caustica continua ad aumentare mentre le goccioline si diffondono verso il basso allontanandosi dall'elemento di coalescenza. Nello stesso tempo, la fase organica di densità minore si diffonde verso l'aito nell'involucro ed esce dall’uscita 24. La fase acquosa si raccoglie nella regione 42 di raccolta della fase discontinua ed è prelevata attraverso la seconda uscita 26.

Per dimostrare l'efficienza del sistema di depurazione di liquidi, un sistema su scala pilota secondo la presente invenzione è stato costruito e confrontato con un sistema tradizionale di depurazione a letto di sabbia. Il volume del sistema a letto di sabbia era 6810 piedi cubi (193 m3), mentre quello di un sistema equivalente a scala normale dell’involucro del dispositivo su scala pilota utilizzato contenente l’unità di coalescenza era circa 100 piedi cubi (283 m3). L’involucro reale aveva un diametro interno di 4 pollici (0,1 m) ed una lunghezza di 32 pollici (0,81 m) con un volume di 402 pollici cubi (0,0066 m3). L'involucro comprendeva un unico elemento di coalescenza avente le dimensioni di 2,75 pollici (69,85 mm) di diametro interno per 6 pollici (152,4 mm) mentre il sistema equivalente a scala normale comprenderebbe 33 elementi di coalescenza disposti in parallelo. Ogni elemento di coalescenza comprendeva un riempimento formato da resina di fluoropolimero Halar®, disponibile dalla Ausimont USA, Ine. di Morristown, New Jersey. I tappetini di fluoropolimero non tessuto utilizzati come riempimento avevano un peso medio di un unico strato di circa 3 once/yard (112 g/m2) e un diametro ideale delle fibre di circa 9 micron. La cartuccia di coalescenza utilizzava sette strati di riempimento, aventi ognuno uno spessore di 0,014 pollici (0,3556 mm). Il ΔΡ medio di aria per l'unico strato di mezzo era 0,28 pollici (0,71 cm) di acqua ad una velocità di 28 piedi/minuto (8,5 m/minuto). II primo punto di gorgogliamento medio (massima dimensione dei pori) (strato singolo) era 8 pollici (20 cm) di acqua e il punto di gorgogliamento a 1500 cc (punto di gorgogliamento medio dei pori) (strato singolo) era mediamente 8,7 pollici (22 cm) di acqua. Il mezzo in ogni elemento di coalescenza era supportato sia sul lato di monte sia sul lato di valle del riempimento da un unico strato di rete metallica di acciaio inossidabile, per evitare la perdita di forma del mezzo di riempimento a causa del liquido che attraversa l'elemento di coalescenza. Ogni elemento di coalescenza comprendeva anche un rivestimento disposto circonferenzialmente a valle della rete metallica esterna ed Intorno a quest’ultima. Questo elemento di valle finale serviva da strato esterno di drenaggio ed era formato da una resina PTFE a pori aperti avente una dimensione media dei pori di almeno 40 micron. Un prefiltro realizzato in acciaio inossidabile o ECTFE ed avente una dimensione dei pori di 18 micron è stato disposto a monte dell'involucro del sistema di depurazione secondo l'invenzione.

Una frazione di petrolio costituita da una nafta contaminata di categoria leggera è stata alimentata al filtro a letto di sabbia e al sistema di depurazione di liquidi secondo l'invenzione per mezzo di un divisore di flusso ad una portata di 1 ,25 galloni/minuto (4,73 litri/minuto) da un flusso di 1300 galloni statunitensi/minuto (4920 litri/minuto). Il contaminante presente nella frazione di nafta era una sostanza caustica acquosa composta da NaOH acquoso. La temperatura e la concentrazione dell’affluente variavano nel tempo come anche l'effluente sia dal sistema di coalescenza secondo l'invenzione sia dall’apparecchiatura a letto di sabbia. Lo studio di confronto è stato eseguito in un periodo di 11 settimane, mediando anche I risultati per ogni settimana, e mediando i risultati in tutto il periodo di 11 settimane. Questi risultati sono presentati nella Tabella 3. Nell'ultima colonna della tabella, i risultati per I due procedimenti sono confrontati utilizzando un rapporto tra l'effluente dall’apparecchiatura a letto di sabbia e quello ottenuto con l'apparecchiatura di coalescenza secondo l’invenzione. Come si può vedere dai risultati, il miglioramento varia da un valore inferiore di circa 30% per la settimana n.

5 ad un miglioramento di più di 30 volte per la settimana n. 10. Il fattore di prestazione media per il periodo di 11 settimane era 8,33.

TABELLA 3

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per rimuovere una soluzione caustica acquosa da un combustibile organico liquido in cui essa e sostanzialmente immiscibile, comprendente: (a) l'introduzione di una miscela di una soluzione caustica acquosa e di un combustibile organico liquido in almeno un gruppo di coalescenza che comprende almeno un elemento di coalescenza con un materiale di riempimento sostanzialmente chimicamente inerte rispetto alla soluzione caustica acquosa suddetta ed avente una tensione superficiale di bagnatura critica intermedia tra le tensioni superficiali della soluzione caustica acquosa suddetta e del combustibile organico liquido suddetto in modo da formare una miscela di goccioline di soluzione caustica acquosa ottenute per coalescenza e del combustibile organico liquido suddetto; e (b) la separazione della soluzione caustica acquosa suddetta sottoposta a coalescenza dal combustibile organico liquido suddetto.
2. 2. Procedimento per rimuovere una soluzione acquosa corrosiva da una miscela con una fase organica liquida immiscibile in acqua, In cui essa è sostanzialmente immiscibile, comprendente: (a) l'introduzione di una miscela di una soluzione acquosa corrosiva e di una fase liquida organica immiscibile in acqua in almeno un gruppo di coalescenza che comprende almeno un elemento di coalescenza con un materiale di riempimento sostanzialmente e chimicamente inerte rispetto alla soluzione acquosa corrosiva suddetta ed avente una tensione superficiale di bagnatura critica intermedia tra le tensioni superficiali della soluzione caustica acquosa suddetta e della fase liquida organica immiscibile in acqua suddetta in modo da formare una miscela di goccioline di soluzione acquosa corrosiva sottoposta a coalescenza nella fase liquida organica immiscibile in acqua suddetta; (b) separazione della soluzione acquosa corrosiva suddetta sottoposta a coalescenza dalla fase organica liquida immiscibile in acqua suddetta.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende un polimero di alocarburo.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende un polimero di fluorocarburo.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il riempimento suddetto comprende un copolimero di etilene e triclofluoroetilene.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il riempimento suddetto comprende politetrafluoroetilene.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il riempimento suddetto comprende difluoruro di polivinilidene.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui il riempimento suddetto dell’almeno un elemento di coalescenza suddetto comprende almeno un nastro fibroso poroso non tessuto.
9. 9. Sistema di depurazione di liquidi in grado di separare un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido è un liquido acquoso corrosivo che è totalmente o parzialmente immiscibile in, e forma una fase discontinua con un secondo liquido organico formante una fase continua, comprendente: (a) un involucro; (b) un ingresso di fluido nell’involucro suddetto; (c) una prima uscita di liquido nell'involucro suddetto; (d) una seconda uscita di liquido nell'involucro suddetto; (e) almeno un gruppo di coalescenza per far coalescere il primo liquido suddetto; e (f) una regione di separazione di liquido nell’involucro suddetto.
10. 10. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 9, in cui almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende almeno un elemento di coalescenza che comprende un materiale di riempimento avente una tensione superficiale di bagnatura critica intermedia tra le tensioni superficiali del primo e del secondo liquido suddetti e sostanzialmente chimicamente inerte rispetto a liquidi corrosivi.
11. 11. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 10, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende un polimero di afocarburo.
12. 12. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 10, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende un polimero di fluorocarburo.
13. 13. Sistema, di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 11, in cui il riempimento suddetto comprende un copolimero di etilene e tricolorfluoroetilene.
14. 14. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 11, in cui il riempimento suddetto comprende politetrafluoroetilene.
15. 15. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 11, in cui il riempimento suddetto comprende difluoruro di polivinilidene.
16. 16. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 10, in cui almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende una molteplicità di elementi di coalescenza, ognuno del quali è disposto entro l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto in relazione parallela.
17. 17. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 10, in cui l’almeno un nastro suddetto ha una efficienza di cattura di particelle solide non maggiore di circa 20 μηι
18. 18. Sistema di depurazione di liquidi secondo la rivendicazione 10, in cui l’almeno un elemento di coalescenza suddetto è in grado di separare liquidi che differiscono come tensione interfacciale per almeno circa 0,6 dine/cm.
19. 19. Elemento di coalescenza per far coalescere un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido è un liquido acquoso corrosivo che è totalmente o parzialmente immiscibile nel, e forma una fase discontinua con il secondo liquido organico formante una fase continua, comprendente una struttura porosa fibrosa comprendente fibre di polimero di fluorocarburo, cappucci di estremità, un'anima ed una gabbia.
20. 20. Elemento di coalescenza secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre un manicotto di supporto di rete metallica polimerico ed un'anima di supporto metallica, in cui sia il manicotto di supporto di struttura fibrosa suddetto sia l'anima di supporto suddetta hanno una configurazione cilindrica ed una relazione concentrica, e cappucci di estremità applicati a tenuta alla struttura fibrosa suddetta, al manicotto di supporto suddetto e all’anima di supporto suddetta.