PT1185347E

PT1185347E - Aparelho de separacao e metodo de separacao

Info

Publication number: PT1185347E
Application number: PT00937051T
Authority: PT
Inventors: John Andrew Timmins; John Timmins
Original assignee: John Andrew Timmins; John Timmins
Priority date: 1999-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2003-12-31
Also published as: ES2206247T5; ES2206247T3; GB2350571A; WO2000074809A1; DK1185347T4; DE60004523D1; EP1185347B2; DE60004523T2; GB0007601D0; US6780334B1; AU5234500A; EP1185347A1; DE60004523T3; GB2350571B; EP1185347B1; ATE246949T1; DK1185347T3

Description

ΕΡ 1 185 347/PT

DESCRIÇÃO "Aparelho de separação e método de separação"

Descrição do invento 0 invento refere-se a um aparelho de separação e mais particularmente mas não exclusivamente a um aparelho para separação de óleo e água de uma mistura dos mesmos. O invento foi desenvolvido, em particular, mas não exclusivamente para separação de óleo e água de condensados de uma máquina compressora de ar, mas pode ser utilizado em outras aplicações para separação a partir de uma mistura liquida, dois componentes líquidos com densidades diferentes.

Para obedecer à legislação é um requisito que antes dos condensados de uma máquina compressora de ar poderem ser deitados fora, para dentro de por exemplo, um dreno, ou para o solo, o óleo tem de ser removido como requerido para reduzir a contaminação a menos de 20 partes por milhão (ppm). São conhecidos dispositivos de separação, os quais recolhem os condensados num tanque de sedimentação o qual inclui um dispositivo de descarga, através do qual se pretende escoar o componente de óleo mais leve, enquanto o componente mais pesado, maioritariamente água, passa para o fundo do tanque do qual é descarregado. O componente maioritariamente água é então sujeito a filtração por exemplo, para remover qualquer matéria arrastada e óleo residual.

No entanto, quando a mistura de óleo e água formam uma emulsão espessa, algum óleo está em solução, tais dispositivos de descarga não operam bem. Isto é porque a emulsão tipo "maionese" espessa como mistura consistente flutua no componente mais pesado maioritariamente água com uma proporção substancial da emulsão tipo "maionese" por baixo da superfície do componente maioritariamente água. Assim não passa facilmente pelo dispositivo de descarga. Assim o recipiente fica cheio com mistura consistente tipo "maionese", a qual pode eventualmente escoar-se do recipiente com o componente maioritariamente água e contaminar o filtro. 2

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Foi proposto proteger o filtro, o qual é, tipicamente, um filtro de carvão, utilizando material oleofílico contido, por exemplo, num saco. No entanto, a quantidade de material oleofílico que tem sido utilizada tem sido pequena, de tal maneira que o dispositivo de separação primário tem sido o dispositivo de descarga, e o material oleofílico pode ficar rapidamente sobrecarregado, deixando o filtro susceptível a entupimento.

Em DE-U-90 04 019.8 é proposta a utilização de um saco flutuante de material de ligação de óleo, o qual flutua na superfície de uma mistura líquida que contém óleo, e o qual se afunda à medida que mais e mais óleo se liga ao saco.

De acordo com um aspecto do invento é proporcionado um aparelho para separação de uma mistura líquida, dos primeiro e segundo componentes líquidos, em que o primeiro componente líquido tem uma densidade maior do que o segundo componente liquido, incluindo o aparelho um recipiente, que tem uma entrada, através da qual a mistura é introduzida dentro do recipiente, e uma saída, através da qual o primeiro líquido separado é, em utilização, descarregado e tendo um membro de separação dentro do recipiente, incluindo o membro de separação um material que adsorve o segundo componente líquido, estando o membro de separação adaptado para se movimentar para baixo dentro do recipiente em resposta a um aumento do seu peso, à medida que o segundo componente líquido é adsorvido, caracterizado por a entrada estar posicionada acima da saída, e a saída estar posicionada para um fundo do recipiente, de maneira que a mistura passa para baixo através do membro de separação de adsorção e é obrigada a entrar em contacto com o membro de separação, à medida que se escoa da entrada para a saída.

Tal aparelho foi considerado ser muito eficiente na separação dos primeiro e segundo componente líquidos. Devido ao membro de separação se movimentar para baixo no recipiente à medida que o material adsorvente adsorve o segundo componente líquido, o material que não é saturado com o segundo componente liquido pode estar continuamente presente na superfície do líquido no recipiente, onde o segundo elemento líquido mais leve tende a sedimentar. Quando o membro 3 ΕΡ 1 185 347/PT de separação se movimenta para baixo no recipiente para uma posição baixa, tendo adsorvido um volume máximo do material do segundo liquido, o membro de separação, ou pelo menos o material adsorvente, pode ser removido.

Como a entrada está posicionada acima da saída, o líquido escoa-se para baixo por gravidade, através do membro de separação no recipiente, e à medida que a mistura passa para baixo através do material adsorvente, algum do segundo líquido é possivelmente adsorvido durante esta passagem.

De preferência, a entrada está posicionada a uma altura entre o topo e o fundo do recipiente geralmente a um nível, no qual uma parte inferior do membro de separação está localizada antes de qualquer segundo líquido ser adsorvido por meio disso.

Assim o primeiro componente líquido mais pesado passará para baixo através do membro de separação, que pode já ter adsorvido o segundo componente líquido, enquanto o material adsorvente do membro de separação acima da entrada não ficará saturado.

Em cada caso, a saída do recipiente pode ser ligada a uma câmara, que se prolonga para cima, a qual tem uma saída para o primeiro componente líquido, sendo o nível de líquido no recipiente governado pela altura da saída a partir da câmara. Assim a mistura pode ser contínua ou intermitentemente introduzida dentro do recipiente através da entrada, em proporção com um volume do primeiro componente líquido que se escoa a partir da saída da câmara, de maneira que não há risco de encher demais o recipiente, isto é, a superfície do líquido no recipiente é mantida a um nível constante.

Numa concretização preferida a câmara prolongada para cima incluí meios de filtro tais como filtros de carvão, para filtrar do primeiro componente líquido qualquer matéria arrastada e/ou segundo componente líquido residual. No entanto, se desejado, podem ser proporcionados meios de filtração no recipiente entre o membro de separação e a saída. 4 ΕΡ 1 185 347/ΡΤ

Numa disposição ο membro de separação está adaptado para flutuar no recipiente num nível determinado pelo volume do segundo líquido adsorvido pelo mesmo. Para compensar a altura do próprio membro de separação, para assegurar que nenhum ou uma quantidade mínima do membro de separação é submergida no líquido no recipiente, antes de qualquer segundo componente líquido ter sido adsorvido pelo material adsorvente, o membro de separação pode incluir, portanto, um flutuador para aumentar a capacidade de flutuação do membro. Assim, inicialmente o membro de separação flutua de maneira que uma parte inferior deste está a uma altura desejável no recipiente, por exemplo, ao nível da entrada.

Como uma alternativa a um flutuador, podem ser proporcionados quaisquer outros meios de suporte, tais como meios de mola ou contrapesos, por exemplo para suportarem o membro de separação no recipiente de maneira que, antes do material adsorvente do membro de separação adsorver o segundo componente líquido, uma parte inferior do membro de separação está a uma altura desejada no recipiente. 0 material adsorvente do membro de separação pode ser oleofílico tal que o material de separação é activo para adsorver o óleo a partir de uma mistura líquida de óleo e água, por exemplo, o óleo contido numa mistura líquida sendo condensados líquidos a partir de uma máquina compressora de ar.

De acordo com um segundo aspecto do invento, proporciona-se um método de separação de uma mistura líquida, dos primeiro e segundo componentes líquidos, em que o primeiro componente líquido tem uma densidade maior que o segundo componente líquido, incluindo método a introdução de mistura num recipiente através de uma entrada, a qual está posicionada acima de uma saída do recipiente, de maneira que a mistura é obrigada a passar para baixo através e em contacto com um membro de separação no recipiente, incluindo o membro um material que adsorve o segundo componente líquido, método que incluí adicionalmente a descarga do recipiente, através da sua saída do primeiro componente líquido separado, estando o membro de separação adaptado para se movimentar para baixo no recipiente, em resposta a um aumento do seu peso, à medida que 5

ΕΡ 1 185 347/PT ο segundo componente liquido é adsorvido pelo mesmo, sendo a mistura introduzida no recipiente (10) até o membro de separação se ter movimentado para uma posição baixa no recipiente. 0 método pode incluir a filtração de qualquer matéria arrastada e do segundo componente liquido residual a partir do primeiro componente liquido separado subsequente ao contacto da mistura com o material adsorvente do membro de separação. Por exemplo, o primeiro componente liquido separado pode ser descarregado do recipiente antes da filtração. O nivel de liquido no recipiente pode ser controlado pelo nível de uma saída de uma câmara prolongada para cima a qual é ligada à saída do recipiente. 0 invento será agora descrito com referência aos desenhos anexos, nos quais: a FIG. 1 é uma vista lateral ilustrativa de um aparelho de acordo com o invento, com um membro de separação do mesmo numa primeira posição num recipiente; a FIG. 2 é uma vista semelhante à da FIG. 1, mas que mostra o membro de separação numa segunda posição baixa; a FIG. 3 é uma vista semelhante à da FIG. 1, mas de uma concretização alternativa; a FIG. 4 é uma vista semelhante à da FIG. 1, mas de uma outra concretização; a FIG. 4a é uma vista em planta do aparelho da FIG. 4; a FIG. 5 é uma vista semelhante à da FIG. 1, mas ainda de uma outra concretização.

Referindo as FIG. 1 e a FIG. 2, um primeiro recipiente 10 o qual contém um membro de separação 12, que é neste exemplo um saco que contém material oleofílico, tem uma entrada 13, localizada para uma extremidade de topo T do recipiente 10, mas pode ser posicionada em qualquer outro sítio desde que uma 6 ΕΡ 1 185 347/ΡΤ mistura liquida de, neste exemplo, óleo e água, que é o condensado de uma máquina compressora de ar, pode assim ser introduzida dentro do recipiente 10 e em contacto com o saco 12 de material oleofilico. É descrita abaixo uma disposição alternativa com referência à FIG. 4. Para a extremidade de fundo 11 do recipiente 10 está uma saída 14, que é ligada, como aqui em seguida descrito, a uma câmara prolongada para cima 15, a qual neste exemplo é um recipiente secundário, que contém um filtro 16, isto é, um filtro de carvão, o qual pode estar contido num saco, como indicado. A câmara 15 tem uma saída 18, a partir da qual pode ser descarregado o primeiro componente líquido. Assim, o nível do líquido no recipiente primário 10 é governado e controlado pelo nível da saída 18 da câmara 15, em que, à medida que a mistura de líquidos entra no primeiro recipiente 10, é descarregado a partir da saída 18 um volume, em geral, igual. 0 saco 12 de material oleofilico é, em geral, um encaixe solto no recipiente 10, e tem uma capacidade de flutuação natural, de tal maneira que o saco 12 flutuará no recipiente 10, de tal maneira que a mistura líquida 20, no recipiente 10, entrará em contacto com o adsorvente material oleofilico. À medida que o material do saco 12 adsorve o segundo componente líquido, isto é, o óleo, o peso do saco 12 aumentará e consequentemente, o saco 12 movimentar-se-á para baixo no recipiente 10. À medida que o saco 12 se movimenta para baixo, será apreciado que o material adsorvente recente será apresentado numa superfície 21 do líquido 20 no recipiente 10, onde o óleo tende a acumular-se.

Qualquer óleo, emulsionado ou não que entra no recipiente 10 através da entrada 13, que não é removido inicialmente pelo contacto com o material oleofilico no saco 12, cairá no líquido 20 contido pelo recipiente 11, no qual o saco 12 está a flutuar. A densidade mais baixa do óleo tenderá, de qualquer forma a causar a flutuação do óleo na ou perto da superfície 21 do líquido, onde pode ser novamente posto em contacto com o material oleofilico do saco 12 e ser assim adsorvido. 7 ΕΡ 1 185 347/ΡΤ À medida que ainda mais mistura liquida é introduzida dentro do recipiente 10, o liquido sendo principalmente o primeiro componente liquido, isto é, água, passará através da salda 14 e para dentro da câmara 15 e através do filtro de carvão 16 neste para limpeza final. À medida que ainda mais mistura liquida é introduzida no recipiente 10, mais e mais óleo será adsorvido pelo material oleofilico do saco 12, causando o aumento em peso do saco 12 e afundá-lo ainda mais no liquido 20. Qualquer óleo adsorvido para dentro de uma porção superior 23 do saco 12 pode tender a escoar-se em movimento descendente de maneira que o óleo tende a ser colhido numa porção inferior 24 do saco 12. Assim material oleofilico recente tenderá a ser apresentado na superfície líquida 21 para fazer contacto com o óleo flutuante. Este processo continuará até todo ou pelo menos a maior parte do material oleofilico do saco 12 ficar saturado com óleo estágio no qual o saco 12 flutuará em baixo no líquido 20, como indicado na FIG. 2, e irá requerer substituição. Este baixo nível pode ser indicado por um indicador 25 ligado ao saco 12. 0 material oleofilico do tipo adequado está prontamente disponível sob várias formas tal como em polímero fundido soprado. 0 material oleofilico pode ser contido num contentor em rede ou poroso ou perfurado tal como o saco 12, e pelo menos antes de ser contaminado com óleo tal material é leve em peso permitindo-lhe flutuar prontamente no recipiente 10. O material oleofilico não deve ser inteiramente hidrófobo, e o peso inicial do saco 12 ou outro contentor deve ser tal que a porção inferior 24 do saco 12 afunda-se abaixo da superfície 21 do líquido 20 no recipiente 10 antes do material oleofilico ser contaminado com o segundo componente líquido, a água pode ser adsorvida a partir do liquido 20 no recipiente 10 causando assim o saco 12 a afundar-se ainda mais. Assim o saco 12 pode flutuar muito baixo ou ainda afundar-se na totalidade antes de adsorver o segundo líquido a partir da mistura. O problema é pior quando o recipiente 10 é alto e estreito tal que o peso do saco 12 é suportado numa pequena área de secção transversal do liquido 20. 8 ΕΡ 1 185 347/ΡΤ

Quando ο saco 12 inicialmente flutua muito baixo na mistura liquida 20, a porção afundada será incapaz de adsorver óleo, o qual ficará a flutuar na ou perto da superfície 21 do liquido 20.

Por conseguinte, como indicado na disposição da FIG. 5, de preferência, alguns meios são proporcionados para aumentar a capacidade de flutuação do saco 12. No exemplo da FIG. 5, isto incluí um flutuador 30 feito por exemplo, a partir de um material plástico expandido que não fica húmido tal como poliestireno. A quantidade de material do flutuador 30 utilizada pode ser seleccionada para ser suficiente para assegurar que o peso inicial do saco 12 de material oleofílico é cancelada, de maneira que nenhuma, ou só uma quantidade mínima da porção inferior 24 do saco 12 flutua abaixo da superfície 21 do líquido 20 no recipiente 10. No exemplo, o material do flutuador 30 é formado para ser geralmente cónico, com uma base 31 do cone no fundo do membro de separação 12. Assim à medida que o saco 12 adsorve óleo e se afunda, à medida que a secção transversal do flutuador 30 diminui a capacidade de flutuação permitida pelo flutuador 30 diminuirá. A provisão do flutuador 30 também assegurará que o máximo de óleo é adsorvido, isto é, onde nenhum flutuador ou um pequeno flutuador 30 é proporcionado, o saco 12 pode afundar demasiado depressa resultando numa carga inferior do saco 12 com óleo. Obviamente o flutuador 30 não deve proporcionar demasiada capacidade de flutuação ou o saco 12 não afundará mesmo quando estiver completamente carregado.

Noutro exemplo {não mostrado), podem ser proporcionados meios alternativos para suportar o peso do membro de separação 12 no recipiente 10, tais como apenas como exemplo, uma mola a partir da qual o saco 12 pode ser suspenso, por exemplo uma mola em espiral ou um comprimento de um material flexível adequado tal como elástico ou borracha, ou uma mola sobre a qual o saco 12 pode ser suportado, ou outra disposição de contrapeso.

Em cada caso, o peso do saco 12 de material oleofílico é inicialmente suportado completamente, de maneira que o material oleofílico fica seguro na superfície 21 do liquido 20 no recipiente 10 ou perto da mesma, posição a partir da qual o 9

ΕΡ 1 185 347/PT saco 12 se afundará à medida que o material oleofilico fica cada vez mais contaminado com óleo.

Desta maneira, a absorção de água a partir da mistura liquida 20 no recipiente 10, pelo material oleofilico é reduzida a um mínimo ou evitada na totalidade, porque apenas a porção do saco 12, que ficará abaixo da superfície 21 do líquido 20 e, por conseguinte, em contacto com a água, ficará já substancial e completamente contaminada com óleo e assim incapaz para adsorver qualquer líquido adicional.

Referindo a FIG. 3, na qual partes semelhantes às do aparelho das FIGS. 1 e 2 estão indicadas com as mesmas referências numéricas, em vez de proporcionar o filtro de carvão 16 numa câmara 15, que se prolonga para cima a partir da saída 14 do recipiente 10, o recipiente 10 pode ser suficientemente profundo para acomodar o saco afundado 12 de material oleofilico, e o filtro de carvão 16 ou outro. Novamente, o nível de líquido 21 no recipiente 10 é governado pelo nível de uma saída 18 de uma câmara prolongada para cima 15, ligada à saída do recipiente 14, a qual está localizada abaixo do filtro 16.

Referindo as FIGS. 4 e 4a, novamente partes semelhantes às do aparelho das FIGS. 1 e 2 estão indicadas com as mesmas referências numéricas.

Neste exemplo, a entrada 13 para a mistura líquida de óleo e água, é proporcionada entre a face de topo T e o fundo 11 do recipiente 10. Assim, a mistura introduzida não passa para baixo através do saco 12 de material oleofilico contaminado com o óleo. A água mais pesada passará para baixo para além e/ou através da porção inferior 24 do saco 12, para a saída 14, enquanto o óleo será adsorvído pelos materiais oleofílicos do saco 12. A entrada 13 é, neste exemplo, constituída por uma série de aberturas 13a em volta e nos lados do recipiente 10, vindas de um tanque de sedimentação 40, construído em redor do recipiente 10. As aberturas 13a estão localizadas de maneira a prolongarem-se para baixo do nível da saída 18 a partir da câmara prolongada para cima 15, de maneira que as aberturas 10 ΕΡ 1 185 347/PT 13a não actuam como descargas que permitem principalmente o óleo para dentro do recipiente 10· As aberturas 13a são no entanto, suficientemente largas, e prolongam-se acima do nível da saída 18 a partir da câmara prolongada para cima 16, para as misturas espessas e uniformes de óleo/água não emulsionadas, bem como uma mistura de uma consistência de "maionese", passarem através das aberturas 13a para dentro do recipiente 10 com água. A disposição da FIG. 4 destina-se, em particular, para utilização quando se manuseia um grande volume de mistura de óleo/água, ou quando a mistura tem uma proporção de contaminação de óleo maior.

Apesar do invento ter sido descrito, em particular, com referência a uma disposição, na qual a mistura líquida é de óleo/água condensados de uma máquina de ar condicionado, o invento pode ser utilizado para a separação de óleo e água a partir de qualquer outra mistura. Além disso, uma vez que o membro de separação 12 foi descrito como incluindo um material oleofílico, o qual é adequado para adsorver óleo, numa outra aplicação em que os dois componentes líquidos da mistura não incluem óleo, pode ser utilizado um outro material, o qual, pelo menos de preferência, adsorve o contaminante.

Lisboa,

Wf 2003

Claims

ΕΡ 1 185 347/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Aparelho para separação de uma mistura líquida, dos primeiro e segundo componentes líquidos, em que o primeiro componente liquido tem uma densidade maior do que o segundo componente liquido, incluindo o aparelho um recipiente (10), que tem uma entrada (13), através da qual a mistura é introduzida dentro do recipiente (10), e uma saída (14), através da qual o primeiro líquido separado é, em utilização, descarregado e tendo um membro de separação (12) dentro do recipiente (10), incluindo o membro de separação (12) um material que adsorve o segundo componente líquido, estando o membro de separação (12) adaptado para se movimentar para baixo dentro do recipiente (10) em resposta a um aumento do seu peso, à medida que o segundo componente liquido é adsorvido, caracterizado por a entrada (13) estar posicionada acima da saída (14), e a saída (14) estar posicionada para um fundo do recipiente (10), de maneira que a mistura passa para baixo através do membro de separação de adsorção (12) e é obrigada a entrar em contacto com o membro de separação (12), à medida que se escoa da entrada (13) para a saída (14).
2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a entrada (13) estar posicionada a uma determinada altura entre o topo e o fundo do recipiente (10), geralmente a um nível, no qual uma parte inferior do membro de separação (12) está localizada antes de qualquer segundo liquido ser adsorvido pelo mesmo.
3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado por a saída (14) do recipiente (10) estar ligada a uma câmara prolongada para cima (15), a qual tem uma saída (18) para o primeiro componente líquido, sendo o nível de líquido no recipiente (10) governado pela altura da saída (18) a partir da câmara (15).
4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a câmara prolongada para cima (15) incluir meios de filtração (16) para filtração a partir do primeiro componente líquido de qualquer matéria arrastada e/ou do segundo componente líquido residual. ΕΡ 1 185 347/ΡΤ 2/3
5 - Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o membro de separação (12) estar adaptado para flutuar no recipiente (10) num nivel determinado pelo volume do segundo liquido adsorvido pelo mesmo.
6 - Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o membro de separação (12) incluir um flutuador (30) para aumentar a flutuação do membro (12), de maneira que antes do material adsorvente do membro de separação (12) adsorver o segundo componente liquido, o membro de separação (12) flutua, de maneira que uma parte inferior do mesmo está a uma altura desejada no recipiente (10).
7 - Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os meios de suporte serem proporcionados para suportarem o membro de separação (12) no recipiente (10), de maneira que antes do material adsorvente do membro de separação (12) adsorver o segundo componente liquido, uma parte inferior do membro de separação (12) está a uma altura desejada no recipiente (10).
8 - Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o material adsorvente do membro de separação (12) ser oleofilico, de tal maneira que o material de separação é activo para adsorver o óleo a partir de uma mistura liquida de óleo e água.
9 - Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a entrada (13) receber a mistura liquida, que é condensado liquido de um máquina compressora de ar.
10 - Método de separação de uma mistura liquida, dos primeiro e segundo componentes líquidos, em que o primeiro componente líquido tem uma densidade maior do que o segundo componente líquido, incluindo o método a introdução de mistura dentro de um recipiente (10) através de uma entrada (13), a qual está posicionada acima de uma saída (14) do recipiente, de maneira que a mistura é obrigada a passar para baixo através e em contacto com um membro de separação (12) no recipiente (10), incluindo o membro (12) um material que adsorve o segundo componente líquido, incluindo método ΕΡ 1 185 347/ΡΤ 3/3 adicionalmente a descarga a partir do recipiente (10), através da sua saída (14), do primeiro componente líquido separado, estando o membro de separação (12) adaptado para se movimentar para baixo no recipiente (10), em resposta a um aumento no seu peso, à medida que o segundo componente líquido é adsorvido pelo mesmo, sendo a mistura introduzida no recipiente (10) até o membro de separação (12) se ter movimentado para uma posição baixa no recipiente (10).
11 - Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o método incluir a filtração de qualquer matéria arrastada e do segundo componente líquido residual a partir do primeiro componente liquido separado, subsequentemente ao contacto da mistura com o material adsorvente do membro de separação (12).
12 - Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o primeiro componente líquido separado ser descarregado do recipiente (10) antes da filtração.
13 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12 caracterizado por o nível de líquido no recipiente (10) ser controlado pelo nível de uma saída de uma câmara prolongada para cima (15), a qual está ligada à saída do recipiente (10). Lisboa 'a. HG/ 2υ03