RU2199373C1 - Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles - Google Patents
Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199373C1 RU2199373C1 RU2002105645/12A RU2002105645A RU2199373C1 RU 2199373 C1 RU2199373 C1 RU 2199373C1 RU 2002105645/12 A RU2002105645/12 A RU 2002105645/12A RU 2002105645 A RU2002105645 A RU 2002105645A RU 2199373 C1 RU2199373 C1 RU 2199373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regeneration
- gas
- liquid
- filter elements
- filter element
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000008275 solid aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000008263 liquid aerosol Substances 0.000 title claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 61
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 4
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 14
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000010723 turbine oil Substances 0.000 description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000000218 acetic acid group Chemical group C(C)(=O)* 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical class C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- -1 paraffins Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам очистки газов от капельной жидкости и твердых аэрозольных частиц, и может быть использовано для очистки сжатых газов и воздуха на компрессорных станциях, а также в системах подготовки природных и попутных газов на промыслах к дальнему транспорту. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to methods for cleaning gases from dropping liquid and solid aerosol particles, and can be used for cleaning compressed gases and air at compressor stations, as well as in systems for preparing natural and associated gases in oil fields for long-distance transport.
Известен способ очистки газов путем центробежного осаждения капель и твердых частиц в циклонах с последующим их удалением в систему слива (В. Страус. Промышленная очистка газов, Москва, Химия, глава 6, с. 292, 1981 г., 616 с. (1). A known method of gas purification by centrifugal sedimentation of droplets and solid particles in cyclones with their subsequent removal into the discharge system (V. Straus. Industrial gas purification, Moscow, Chemistry, chapter 6, p. 292, 1981, 616 p. (1) .
Недостатком способа является малая эффективность улавливания тонкодисперсных капель и твердых частиц с диаметром d<5 мкм, поскольку коэффициент осаждения капель, определяемый центробежным эффектом, пропорционален d2. Например, для капель диаметром менее 1 мкм эффективность улавливания составляет менее 60%, а при d<0,5 мкм величина эффективности менее 15% (см., например, П. Райст. Аэрозоли, Москва, Мир, глава 7, с. 100, 1987, с. 280 (2).The disadvantage of this method is the low capture efficiency of fine droplets and solid particles with a diameter d <5 μm, since the coefficient of deposition of droplets, determined by the centrifugal effect, is proportional to d 2 . For example, for droplets with a diameter of less than 1 μm, the capture efficiency is less than 60%, and for d <0.5 μm the efficiency is less than 15% (see, for example, P. Raist. Aerosols, Moscow, Mir, chapter 7, p. 100 1987, p. 280 (2).
Известен также способ очистки газов от капельной жидкости путем пропускания газа через пакет наклоненных, пористо ячеистых, многослойных металлических пластин, осаждения капель на высокоразвитой поверхности с последующей коалесценцией уловленной жидкости и ее оттеканием в системы слива (патент РФ, 2065317, кл. В 01 D 45/04, 1996 (3). There is also a method of purifying gases from a dropping liquid by passing gas through a packet of inclined, porous cellular, multilayer metal plates, depositing droplets on a highly developed surface, followed by coalescence of the trapped liquid and its outflow into the drain systems (RF patent, 2065317, class B 01 D 45 / 04, 1996 (3).
Недостатком способа является малая эффективность улавливания тонкодисперсных частиц с диаметром d=0,1-5 мкм, обрастание пористо ячеистых пластин вязкими компонентам уловленной жидкости, что приводит к существенному повышению их газодинамического сопротивления, а также значительный вторичный унос капель накопленной жидкости. The disadvantage of this method is the low capture efficiency of fine particles with a diameter of d = 0.1-5 μm, the fouling of porous mesh plates with viscous components of the trapped fluid, which leads to a significant increase in their gas-dynamic resistance, as well as a significant secondary ablation of droplets of accumulated fluid.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости и твердых аэрозольных частиц, включающий пропускание газового потока через пакеты параллельно работающих фильтроэлементов из лиофильного, многослойного фильтроматериала, высокоэффективное улавливание твердых аэрозольных частиц и тонкодисперсных капель и коалесценцию последних на фронтальной поверхности тонкопористого слоя, нанесенного без разрывов структуры на грубопористый слой многослойного фильтроматериала, при лобовой скорости очистки U=Q/S=30-300 см/с и отношении скорости течения газа вдоль грубопористой поверхности на выходе из фильтроэлемента V к лобовой скорости очистки газа V/U≤25, где Q - объемный расход газа, S - геометрическая площадь фронтальной поверхности пакета фильтроэлементов, непрерывный отвод уловленной жидкости на тыльную по ходу потока внешнюю поверхность грубопористого слоя с ее последующим оттеканием в систему слива, регистрацию газодинамического сопротивления пакета фильтроэлементов и их периодическую регенерацию (патент РФ 2162361, кл. В 01 D 46/00, 2001 (4). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of purification of gases from fine droplet liquid and solid aerosol particles, including passing a gas stream through packets of parallel filter elements from a lyophilic, multilayer filter material, highly efficient capture of solid aerosol particles and fine droplets and coalescence of the latter the frontal surface of a finely porous layer applied without breaks in the structure to a coarse-porous layer a multilayer filter material, with a frontal cleaning rate of U = Q / S = 30-300 cm / s and a ratio of the gas flow rate along the rough porous surface at the outlet of the filter element V to the frontal cleaning rate of gas V / U≤25, where Q is the gas volumetric flow rate, S is the geometric surface area of the front surface of the filter element pack, the continuous removal of the trapped fluid to the outer surface of the coarse-porous layer along the back flow along the stream with its subsequent outflow into the drainage system, registration of the gas-dynamic resistance of the filter element pack and their per odic regeneration (RF Patent No. 2162361, cl. B 01 D 46/00, 2001 (4).
Недостатком прототипа является сложность, а зачастую и невозможность удаления фильтрата твердых аэрозольных частиц с поверхности фильтроэлемента без остановки процесса очистки и вскрытия блока фильтрации, что для высоконапорных газопроводов большой производительности ведет к высоким энергетическим и экономическим потерям. Кроме того, требование прогрева фильтроэлементов по способу [4] при скорости U≈0 приводит к остановке работы трубопровода, а прогрев при U>1-10 см/с обуславливает высокие энергозатраты в трубопроводах большой производительности. The disadvantage of the prototype is the complexity, and often the inability to remove the filtrate of solid aerosol particles from the surface of the filter element without stopping the cleaning process and opening the filtration unit, which for high-pressure gas pipelines of high productivity leads to high energy and economic losses. In addition, the requirement of heating the filter elements according to the method [4] at a speed of U≈0 leads to a shutdown of the pipeline, and heating at U> 1-10 cm / s causes high energy consumption in pipelines of high productivity.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа путем реализации последовательной кратковременной (за малый временной интервал) регенерации параллельных пакетов фильтроэлементов и одновременного обеспечения непрерывности процесса очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости и твердых аэрозольных частиц с высокой степенью эффективности при длительнонепрерывной работе трубопроводов, с остановками на регламентные работы для обслуживания и/или замены арматуры и труб, т.е. с остановками, не связанными с процессом очистки газов. An object of the invention is to increase the efficiency of the method by implementing sequential short-term (for a short time interval) regeneration of parallel packets of filter elements and at the same time ensuring the continuity of the process of gas purification from fine droplet liquid and solid aerosol particles with a high degree of efficiency during long-term operation of pipelines, with stops for routine maintenance for servicing and / or replacing fittings and pipes, i.e. with stops not related to the gas cleaning process.
Поставленная задача решается тем, что в способе очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости и твердых аэрозольных частиц, включающем пропускание газового потока через пакеты параллельно работающих фильтроэлементов из лиофильного, многослойного фильтроматериала, улавливание твердых аэрозольных частиц и тонкодисперсных капель и коалесценцию последних на фронтальной поверхности тонкопористого слоя, нанесенного без разрывов структуры на грубопористый слой, многослойного фильтроматериала, при лобовой скорости очистки U=Q/S=30-300 см/с и отношении скорости течения газа вдоль грубопористой поверхности на выходе из фильтроэлемента V к лобовой скорости очистки газа V/U≤25, где Q - объемный расход газа, S - геометрическая площадь фронтальной поверхности пакета фильтроэлементов, непрерывный отвод уловленной жидкости на тыльную по ходу потока внешнюю поверхность грубопористого слоя с ее последующим оттеканием в систему слива, регистрацию газодинамического сопротивления пакета фильтроэлементов и их периодическую регенерацию от осажденных на фронтальной поверхности и в тонкопористом слое твердых частиц и капель вязкой жидкости, последнюю осуществляют при регистрации увеличения газодинамического сопротивления пакета фильтроэлементов до величины ΔP= (0,05-0,5)Рф, где Рф - внутреннее давление механического разрушения фильтроэлемента, путем обратной прокачки через поры фильтроэлементов уловленной, отфильтрованной и/или предварительно подготовленной жидкости, подавая ее из системы слива во внутренние полости фильтроэлементов с перекрыванием выходов газового потока на период регенерации, причем осуществляют регенерацию последовательно для всех пакетов фильтроэлементов. Поставленная задача решается также тем, что при недостаточной регенерации фильтроэлементов обратную прокачку жидкости осуществляют в два этапа: на первом этапе давление жидкости и период регенерации не превышает Р1Ж≤Pг+0,2 атм и 8 мин, а на втором - давление варьируют от Р1Ж до Р2Ж≤Pг+Рф/2 и поддерживают в течение интервала времени до 4 мин, где Рг - абсолютное давление газа перед фильтроэлементами.The problem is solved in that in a method of purifying gases from a finely divided droplet liquid and solid aerosol particles, including passing a gas stream through packets of parallel filter elements from a lyophilic, multilayer filter material, trapping solid aerosol particles and finely divided droplets, and coalescing the latter on the front surface of the finely porous layer applied without breaking the structure onto a coarse-porous layer, a multilayer filter material, with a frontal cleaning rate of U = Q / S = 30-300 cm / s and the ratio of the gas flow velocity along the rough porous surface at the outlet of the filter element V to the frontal gas purification rate V / U≤25, where Q is the volumetric gas flow rate, S is the geometric area of the front surface of the filter element package, continuous removal of trapped fluid to the rear the outer surface of the coarse-porous layer with its subsequent outflow into the drainage system, registration of the gas-dynamic resistance of the filter element pack and their periodic regeneration from those deposited on the front surface and in t an oncoporous layer of solid particles and viscous liquid droplets, the latter is carried out when registering an increase in the gas-dynamic resistance of the filter element pack to ΔP = (0.05-0.5) R f , where R f is the internal pressure of the mechanical destruction of the filter element by pumping back through the pores of the filter elements trapped, filtered and / or pre-prepared liquid, feeding it from the drain system to the internal cavities of the filter elements with overlapping outlets of the gas stream for the regeneration period, and They show regeneration sequentially for all filter element packages. The problem is solved also in that in case of insufficient regeneration of filter reverse pumping fluid is effected in two stages: the first stage and liquid pressure recovery period does not exceed P 1Y ≤P g 0.2 atm and 8 minutes, and the second - the pressure range from r 1F to r 2Y ≤P g + F f / 2 and is maintained for a time period of up to 4 min, where P r - absolute gas pressure before the filter elements.
Кроме того, при недостаточной регенерации фильтроэлементов жидкость для обратной прокачки предварительно нагревают до температур, меньших температур ее кипения и/или разложения, а также степень регенерации фильтроэлементов увеличивают тем, что в жидкость для обратной прокачки добавляют ионогенные и/или неионогенные поверхностно-активные вещества с массовой концентрацией до 5%. In addition, in case of insufficient regeneration of the filter elements, the pumping liquid is preheated to temperatures lower than its boiling and / or decomposition temperatures, and the degree of regeneration of the filter elements is increased by adding ionic and / or nonionic surfactants to the pumping liquid with mass concentration up to 5%.
В результате в способе по данному изобретению удается совместить непрерывность процесса очистки газа и кратковременность периода последовательной регенерации параллельных пакетов лиофильных, многослойных фильтроэлементов от твердых аэрозольных частиц и капель высоковязких жидкостей. As a result, in the method according to this invention, it is possible to combine the continuity of the gas purification process and the short duration of the period of consecutive regeneration of parallel packets of lyophilic, multilayer filter elements from solid aerosol particles and drops of highly viscous liquids.
Экспериментально было показано, что величина средней скорости течения Vж=Qж/S жидкостей различной вязкости (вода, метиловый спирт, диэтиленгликоль - ДЭГ) зависит от перепада давлений на фильтроэлементе и в пределах от 0,3 до 3 атм величина Vж изменяется от 0,2 до 3 см/с, где Qж - объемный расход прокачиваемой жидкости. Несмотря на малые (по сравнению со скоростью фильтрации газа U) значения скорости лицевой жидкостной регенерации Vж, локальные скорости течения жидкости и переноса импульса в порах фильтроэлемента могут достигать значительных величин. Данный результат обусловлен тем, что согласно закону Бернулли жидкость при последовательном движении через грубопористый, переходный и тонкопористый слои фильтроэлемента увеличивает скорость своего течения и импульс движения вследствие уменьшения реального проходного сечения и пористости структуры и в тонкопристом слое обладает достаточным импульсом (кинетической энергией) для отрыва и конвективного уноса загрязнений (фильтрата). Сброшенный с поверхности фильтроэлемента осадок вместе с жидкостью удаляют в систему сбора.It was experimentally shown that the average flow rate V W = Q W / S of liquids of various viscosities (water, methyl alcohol, diethylene glycol - DEG) depends on the pressure drop across the filter element and in the range from 0.3 to 3 atm, the value of V w varies from 0.2 to 3 cm / s, where Q W is the volumetric flow rate of the pumped liquid. Despite the small (compared with the gas filtration rate U) values of the front liquid regeneration rate V W , the local liquid flow and momentum transfer rates in the pores of the filter element can reach significant values. This result is due to the fact that, according to Bernoulli’s law, a fluid with successive movement through the coarse-porous, transitional and fine-porous layers of the filter element increases its flow velocity and momentum due to a decrease in the real cross-section and porosity of the structure and in the fine-porous layer has a sufficient momentum (kinetic energy) for separation and convective entrainment of pollution (filtrate). The sediment discharged from the surface of the filter element together with the liquid is removed into the collection system.
В результате способ по описываемому изобретению существенно отличается от существующих, поскольку в них удаление твердых частиц с поверхности фильтроэлемента без длительной остановки работы (процесса очистки) и последующего вскрытия трубопровода практически невозможно. As a result, the method according to the described invention is significantly different from the existing ones, since it is practically impossible to remove solid particles from the surface of the filter element without a long stop of work (cleaning process) and subsequent opening of the pipeline.
В случае существенного загрязнения фильтроэлементов применяют двухэтапный процесс обратной прокачки жидкости. На первом (процесс "выстойки - смачивания") в тонкие поры фильтроэлементов и поры, образованные между уловленными твердыми частицами и материалом фильтроэлементов, жидкость втягивается достаточно медленно, поскольку скорость заполнения столь малых пор определяется в основном силами капиллярного взаимодействия жидкости и материала фильтроэлемента. Ускоренное заполнение пор за счет повышения перепада давления малоэффективно, так как остающийся в порах газ демпфирует движение жидкости. Установлено, что оптимальное время "выстойки - смачивания" не превышает 8 мин, а избыточное давление жидкости Р1Ж≤Рr+0,2 атм во внутренней полости многослойного, лиофильного фильтроэлемента на первом этапе поддерживают на минимальном уровне, обеспечивающем только ее заполнение.In the case of significant contamination of the filter elements, a two-stage process of fluid backflow is used. At the first stage (the “standing-wetting” process), the liquid is drawn in slowly enough into the thin pores of the filter elements and the pores formed between the trapped solid particles and the filter element material, since the filling rate of such small pores is determined mainly by the forces of the capillary interaction of the liquid and the filter element material. The accelerated filling of pores by increasing the pressure drop is ineffective, since the gas remaining in the pores damps the movement of the liquid. It is found that the optimal time "vystoyki - wetting" does not exceed 8 minutes, and excess liquid pressure P 1Y ≤R r +0,2 bar in the interior laminate, liquophilic filter element in the first stage is maintained at a minimum level providing only its filling.
На втором этапе (конвективный вынос фильтрата) избыточное давление промывочной жидкости варьируют от Р1Ж до Р2Ж≤Рг+Рф/2 и поддерживают в течение интервала времени до 4 мин. В результате происходят смыв фильтрата жидкостью и его последующее удаление в систему сбора загрязненной жидкости. Процесс удаления осадка из пор и, соответственно, очистка фильтроэлементов происходит, как указывалось выше.In the second step (the convective removal of filtrate) overpressure wash liquid range from P to P 1G 2G ≤R g + F f / 2 and is maintained for a time period of up to 4 minutes. As a result, the filtrate is washed off by the liquid and then removed to the contaminated liquid collection system. The process of removing sludge from the pores and, accordingly, the cleaning of the filter elements occurs, as mentioned above.
Увеличение скорости регенерации, а следовательно, и снижение энергозатрат, возможно реализовать за счет понижения вязкости прокачиваемой жидкости, а также уменьшения сил межфазного поверхностного натяжения и адгезии взаимодействия твердых, уловленных частиц с материалом фильтроэлементов. Для этого осуществляют дополнительный нагрев прокачиваемой жидкости или добавление в нее ионогенных и/или неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) с молекулами дифильного строения. Установлено, что предложенные приемы снижают время регенерации в 2-10 раз и позволяют быстрее регенерировать фильтроэлементы, которые загрязняли до практически полного закрытия пор, в том числе высоковязкими, а также низкоплавкими веществами (например, минеральные масла, парафины, воски и смолы). An increase in the regeneration rate, and consequently, a decrease in energy consumption, can be realized by lowering the viscosity of the pumped fluid, as well as by reducing the forces of interfacial surface tension and the adhesion of the interaction of solid, trapped particles with the material of the filter elements. For this, additional heating of the pumped liquid or the addition of ionogenic and / or nonionic surfactants (surfactants) with diphilic molecules to it is carried out. It was found that the proposed methods reduce the regeneration time by 2-10 times and allow faster regeneration of filter elements that contaminated until the pores were almost completely closed, including highly viscous as well as low melting substances (for example, mineral oils, paraffins, waxes and resins).
На чертеже приведена принципиальная схема устройства для осуществления способа очистки газа от тонкодисперсной капельной жидкости и твердых аэрозольных частиц, включающего N параллельных секций одинаковых пакетов фильтроэлементов. Секция I состоит из следующих элементов: ввод газа - 1; входная задвижка газа - 2; линия сброса газа на факел - 3; корпус - 4; пакет лиофильных, многослойных фильтроэлементов на трубной доске - 5; измеритель сопротивления пакета лиофильных, многослойных фильтроэлементов - 6; выход газа - 7; накопитель загрязненной фильтратом жидкости - 8; накопитель отфильтрованной, чистой жидкости для регенерации фильтроэлементов - 9; насос с манометром давления чистой жидкости для ее подачи в корпус 4 на регенерацию пакета фильтроэлементов - 10, патрубок слива загрязненной жидкости - 11, патрубок слива чистой, отфильтрованной жидкости - 12, патрубок подачи чистой жидкости на регенерацию фильтроэлементов - 13, термометр для регистрации температуры отфильтрованной, чистой жидкости - 14, вентиля - (В1 - В6), манометр абсолютного давления газа - M1. Количество N параллельных секций пакетов фильтроэлементов определяется объемом фильтруемого газа (N=1, 2, 3 и т. д.). Все N секций подключены параллельно к вводу газа 1 через задвижки 2. N. Элементы N-й секции идентичны элементам секции I. Их нумерация совпадает с нумерацией элементов первой секции, т.е. входная задвижка газ - 2.N, линия сброса газа на факел - 3.N и т.д. The drawing shows a schematic diagram of a device for implementing a method of purification of gas from a finely divided droplet liquid and solid aerosol particles, including N parallel sections of the same filter element packages. Section I consists of the following elements: gas inlet - 1; gas inlet valve - 2; gas discharge line to the torch - 3; case - 4; a package of lyophilic, multilayer filter elements on a tube plate - 5; resistance meter package of lyophilic, multilayer filter elements - 6; gas outlet - 7; drive contaminated with filtrate liquid - 8; storage of filtered, clean liquid for regeneration of filter elements - 9; a pump with a clean liquid pressure gauge for supplying it to housing 4 for regeneration of the filter element package - 10, a contaminated liquid discharge pipe - 11, a clean, filtered liquid discharge pipe - 12, a clean liquid supply pipe for filtering filter regeneration - 13, a thermometer for recording the filtered temperature , clean liquid - 14, valve - (B1 - B6), absolute gas pressure gauge - M1. The number N of parallel sections of the filter element packs is determined by the volume of the filtered gas (N = 1, 2, 3, etc.). All N sections are connected in parallel to the gas inlet 1 through valves 2. N. Elements of the Nth section are identical to elements of section I. Their numbering coincides with the numbering of elements of the first section, i.e. gas inlet valve - 2.N, gas discharge line to the torch - 3.N, etc.
Способ осуществляют следующим образом. Газ с каплями и твердыми частицами поступает через ввод 1 в корпус 4 секции I и подвергается очистке с помощью пакета лиофильных, многослойных, параллельно установленных фильтроэлементов 5. Выбранный тип фильтроэлементов характеризуются внутренним давлением механического разрушения Рф. Как правило, величина разрушающего внутреннего давления составляет Рф= (3-8) атм. Часть уловленной капельной жидкости с твердыми частицами стекает на трубную доску и внутреннюю поверхность корпуса 4 с внешней по ходу потока газа стороны фильтроэлементов 5 и удаляется через патрубок 11 и вентиль В1 в накопитель загрязненной жидкости 8. Остальная капельная жидкость, уловленная фильтроэлементами 5, коалесцирует и с внутренней грубопористой поверхности фильтров удаляется через патрубок 12 и вентиль В2 в накопитель отфильтрованной, чистой жидкости 9, заполняя последнюю до необходимого уровня, но не более чем на 0,8 от ее объема. Заполнение ведут при открытом вентиле В2 и закрытом вентиле В4. Контроль абсолютного давления газа Рг осуществляют с помощью манометра M1, а перепад давления ΔР на пакете фильтроэлементов 5 регистрируют дифференциальным манометром 6.The method is as follows. Gas with droplets and solid particles enters through the inlet 1 into the housing 4 of section I and is cleaned using a package of lyophilic, multilayer, parallel-mounted filter elements 5. The selected type of filter elements are characterized by the internal pressure of mechanical fracture P f . As a rule, the value of destructive internal pressure is P f = (3-8) atm. Part of the trapped droplet liquid with solid particles flows onto the tube plate and the inner surface of the casing 4 from the filter element 5 side external to the gas stream and is removed through the pipe 11 and valve B1 to the contaminated liquid storage 8. The remaining droplet liquid trapped in the filter elements 5 coalesces with the inner coarse-porous surface of the filters is removed through the pipe 12 and valve B2 into the drive of the filtered, clean liquid 9, filling the latter to the required level, but not more than 0.8 of its volume. Filling is carried out with open valve B2 and closed valve B4. The absolute gas pressure P g is controlled using a pressure gauge M1, and the pressure drop ΔP on the filter element package 5 is recorded by a differential pressure gauge 6.
Аналогично пропускают газ через остальные (N-1) идентичные пакеты параллельных фильтроэлементов 5.N, подключенные параллельно к вводу газа 1 через задвижки газа 2.N. Similarly, gas is passed through the remaining (N-1) identical packages of parallel filter elements 5.N, connected in parallel to the gas inlet 1 through gas valves 2.N.
В случае загрязнения фильтроэлементов 5.N твердыми аэрозольными частицами или каплями высоковязких жидкостей и, соответственно, регистрации увеличения их сопротивления до величины ΔP = (0,05-0,5)Pф (преимущественно до (0,1-0,3)Рф) осуществляют последовательную регенерацию пакетов фильтроэлементов 5. N каждой фильтрующей секции. Например, для регенерации пакета фильтроэлементов секции 1 закрывают задвижку 2, выход газа 7 и вентиль В2. Далее открывают вентиля В3, В4 и с помощью насоса 10 подают отфильтрованную промывочную жидкость из накопителя 9 во внутреннюю полость пакета фильтроэлементов 5. Под давлением жидкость протекает через поры в направлении, обратном скорости фильтрации газа, и удаляет твердый фильтрат из тонкопористого слоя. В результате происходит регенерация фильтроэлементов. Грязная жидкость стекает через патрубок 11 в накопитель 8. После регенерации пакета фильтроэлементов первой секции задвижку газа 2, выход газа 7 и вентиль 2 открывают, а вентили В3 и В4 закрывают. Линия газа на факел 3 через вентиль В5 предназначена для сброса давления газа Рг в корпусе 4. В случае недостаточного количества промывочной жидкости в накопителе 9 для полной регенерации пакета фильтроэлементов 5 открывают вентиль В6 и дополнительную чистую жидкость подают в накопитель 9, а далее ее с помощью насоса 10 нагнетают во внутренние полости фильтроэлементов 5 и промывают-регенерируют их поры с удалением твердых частиц и высоковязких капель и с последующим выводом загрязненной жидкости из корпуса 4 через патрубок 11 и вентиль В1 в накопитель 8.In case of contamination of the 5.N filter elements with solid aerosol particles or drops of highly viscous liquids and, accordingly, recording an increase in their resistance to ΔP = (0.05-0.5) P f (mainly to (0.1-0.3) P f ) carry out sequential regeneration of packages of filter elements 5. N of each filter section. For example, to regenerate the filter element pack of section 1, the valve 2 is closed, the gas outlet 7 and valve B2. Next, valves B3, B4 are opened and, using a pump 10, a filtered flushing liquid is supplied from the accumulator 9 into the internal cavity of the filter element package 5. Under pressure, the liquid flows through the pores in the direction opposite to the gas filtration rate and removes the solid filtrate from the finely porous layer. As a result, regeneration of filter elements occurs. Dirty liquid flows through the pipe 11 into the accumulator 8. After regeneration of the filter element pack of the first section, the gas valve 2, the gas outlet 7 and valve 2 are opened, and valves B3 and B4 are closed. The gas line to the torch 3 through the valve B5 is designed to relieve the gas pressure P g in the housing 4. In case of insufficient amount of flushing fluid in the accumulator 9 for complete regeneration of the filter element package 5, open valve B6 and additional clean liquid is supplied to the accumulator 9, and then it using a pump 10, they are pumped into the internal cavities of the filter elements 5 and washed, their pores are regenerated with the removal of solid particles and highly viscous droplets and with the subsequent withdrawal of contaminated liquid from the housing 4 through the pipe 11 and valve B1 to opitel 8.
В случае регенерации фильтроэлементов в двухэтапном режиме закрывают задвижку 2, выход газа 7 и вентиль 2, а вентили В3 и В4 приоткрывают в течение 1-8 мин и регулируют подачу жидкости так, чтобы ее давление P1Ж, регистрируемое дифференциальным датчиком 6 и манометром насоса 10 (не показан), не превышало Р1Ж≤Рг+0,2 атм. После осуществления первого этапа регенерации (смачивание фильтрата и материала лиофильных фильтроэлементов) давление жидкости варьируют от Р1Ж до P2ж≤Рг+Рф/2 и удерживают его в течение 0,5-4 мин. После чего вентиль В4 закрывают, задвижку 2 и выход газа 7 открывают и переводят пакет фильтроэлементов 5 обратно в режим очистки газа с одновременным измерением величины их сопротивления ΔР.In the case of regeneration of filter elements in a two-stage mode, the valve 2 is closed, the gas outlet 7 and valve 2, and valves B3 and B4 are opened for 1-8 minutes and the fluid supply is regulated so that its pressure P 1Ж detected by differential sensor 6 and pump pressure gauge 10 (not shown) does not exceed P 1Y ≤R g 0.2 atm. After implementing the first regeneration stage (wetting of the filtrate and filter elements lyophilic material) fluid pressure range from 1F to R 2g ≤R P g + P f / 2 and hold it for 0.5-4 min. After that, the valve B4 is closed, the valve 2 and the gas outlet 7 are opened and the packet of filter elements 5 is transferred back to the gas purification mode while measuring their resistance ΔP.
При недостаточной степени регенерации фильтроэлементов, определяемой по величине ΔР, и для понижения вязкости жидкости повышают ее температуру до требуемой величины с помощью трубчатого нагревателя, установленного в накопителе 9 (не показан). Температуру чистой жидкости контролируют термометром 14, установленным в накопителе 9, и ее величина не должна превышать температуру кипения и/или разложения жидкости для обратной прокачки и промывки фильтроэлементов 5. With an insufficient degree of regeneration of filter elements, determined by the value of ΔР, and to lower the viscosity of the liquid, increase its temperature to the required value using a tubular heater installed in the accumulator 9 (not shown). The temperature of the clean liquid is controlled by a thermometer 14 installed in the drive 9, and its value should not exceed the boiling point and / or decomposition of the liquid for back pumping and washing the filter elements 5.
В случае существенной загрязненности фильтроэлементов, а также для снижения вязкости жидкости и силы адгезии между уловленными частицами фильтрата и лиофильным материалом фильтроэлементов в промывочную жидкость добавляют ионогенные и/или неионогенные ПАВ с молекулами дифильного строения в требуемом количестве, не превышающем 5% по массовой концентрации в жидкости для промывки фильтроэлементов. ПАВ подают в накопитель 9 через вентиль В6. После полного расходования ПАВ вентиль В4 закрывают и пополняют накопитель 9 новой порцией ПАВ через предварительно открытый вентиль В6. In case of significant contamination of the filter elements, as well as to reduce the viscosity of the liquid and the adhesion force between the trapped particles of the filtrate and the lyophilic material of the filter elements, ionic and / or nonionic surfactants are added to the washing liquid with diphilic molecules in the required amount, not exceeding 5% by mass concentration in the liquid for washing filter elements. Surfactants served in the drive 9 through the valve B6. After the surfactant is fully consumed, valve B4 is closed and the drive 9 is replenished with a new portion of surfactant through the previously opened valve B6.
Подогретую (в том числе в добавками ПАВ) промывочную жидкость используют как в одноэтапном, так и в двухэтапном режиме регенерации пакета параллельных фильтроэлементов 5 секции 1. Heated (including surfactant additives) flushing fluid is used in both one-stage and two-stage regeneration modes of a packet of parallel filter elements 5 of section 1.
Аналогично в последовательном порядке регенерируют пакеты фильтроэлементов 5.N остальных параллельных секций. Similarly, packets of filter elements 5.N of the remaining parallel sections are regenerated in sequential order.
Пример 1. Example 1
Для очистки природного газа использовали два пакета лиофильных, цилиндрических, многослойных фильтроэлементов на основе никеля с внешним диаметром 40 мм, толщиной стенки 3 мм и высотой 80 мм, для тонкой очистки газов класса F согласно ГОСТ Р 51251-99. Технологические основы их создания разработаны авторами. Каждый пакет состоял из четырех фильтроэлементов типа eK7.062.709, выдерживающих температуру газов (кислородсодержащих в том числе) до 200oС. Фильтроэлементы загрязняли смесью воды, турбинного масла и кварцевого песка в соотношении 1: 1: 1, Средний размер частиц песка <dпеска>=50-100 мкм. Кратность очистки газа С=N0/N от частиц песка составляла более 108, а эффективность очистки Е=1-N0/N>99,999999 (N0 и N - счетные концентрации частиц до и после фильтроэлементов). Конечная толщина уловленного осадка на фронтальной поверхности фильтроэлементов составляла от 2 до 5 мм. Абсолютное давление газа Рг=42 атм. Внутреннее давление механического разрушения фильтроэлемента составляло Рф=6 атм (6). В процессе накопления фильтрата его сопротивление ΔР возрастало более чем в шесть раз и составляло ΔP = 0,054 Pф = 0,324 атм при лобовой скорости очистки U=Q/S=45 см/с. До накопления фильтрата первоначальное сопротивление чистых фильтроэлементов составляло ΔPH<0,054 атм при U=45 см/с и скорости газа на выходе из фильтроэлемента V=500 см/с.For purification of natural gas, two packages of lyophilic, cylindrical, multilayer nickel-based filter elements with an external diameter of 40 mm, a wall thickness of 3 mm and a height of 80 mm were used for fine purification of gases of class F according to GOST R 51251-99. The technological basis for their creation was developed by the authors. Each package consisted of four filter elements of the eK7.062.709 type, withstanding temperatures of gases (including oxygen) up to 200 o C. The filter elements were contaminated with a mixture of water, turbine oil and quartz sand in a ratio of 1: 1: 1, Average sand particle size <d sand > = 50-100 microns. The multiplicity of gas purification С = N 0 / N from sand particles was more than 10 8 , and the cleaning efficiency Е = 1-N 0 / N> 99,999999 (N 0 and N are the calculated concentrations of particles before and after the filter elements). The final thickness of the captured sediment on the front surface of the filter elements ranged from 2 to 5 mm. Absolute gas pressure P g = 42 atm. The internal pressure of the mechanical destruction of the filter element was P f = 6 atm (6). During the accumulation of the filtrate, its resistance ΔР increased by more than six times and amounted to ΔP = 0.054 P f = 0.324 atm at a frontal cleaning rate of U = Q / S = 45 cm / s. Prior to the filtrate accumulation, the initial resistance of pure filter elements was ΔP H <0.054 atm at U = 45 cm / s and the gas velocity at the outlet of the filter element was V = 500 cm / s.
Величина ΔР измерялась дифференциальным манометром типа "Сапфир", а абсолютное давление газа регистрировалось с помощью образцового манометра (модель 1226, изготовитель завод "Манометр"). Жидкость подавалась на регенерацию насосом ДН 2,5 63/100 (завод "Ригахиммаш"). The ΔР value was measured by a Sapphire differential pressure gauge, and the absolute gas pressure was recorded using an exemplary pressure gauge (model 1226, manufactured by the Manometer plant). The liquid was supplied for regeneration by a pump DN 2.5 63/100 (Rigakhimmash plant).
После закрытия задвижки 2 и выхода газа 7 вторая секция (второй пакет фильтроэлементов 5.2) использовалась в режиме очистки газа и соответственно задвижка 2.2. и выход газа 7.2 были открыты. Обратную прокачку воды для регенерации первого пакета фильтроэлементов класса F осуществляли в течение 20 сек при температуре 75oС. Скорость жидкостной регенерации Vж=Qж/S=0,2-0,3 см/с. Наблюдались практически полный смыв загрязняющего фильтрата с фронтальной поверхности S фильтроэлементов и удаление его в накопитель 8. После подачи газового потока в режиме фильтрации при скорости U=45 см/с сопротивление в два раза превышало первоначальное ΔPH, что было обусловлено наличием промывочной воды в порах фильтроэлементов. После 10 мин использования пакета фильтроэлементов в режиме очистки газа его сопротивление составляло ΔP = 1,03ΔPH, что означало практически полную регенерацию пакета фильтроэлементов.After closing the valve 2 and the gas outlet 7, the second section (the second packet of filter elements 5.2) was used in the gas purification mode and, accordingly, the valve 2.2. and gas outlet 7.2 were open. The reverse pumping of water for the regeneration of the first packet of class F filter elements was carried out for 20 seconds at a temperature of 75 o C. Liquid regeneration rate V W = Q W / S = 0.2-0.3 cm / s. We observed almost complete washing off of the polluting filtrate from the front surface S of the filter elements and its removal to the accumulator 8. After the gas flow was supplied in the filtration mode at a speed of U = 45 cm / s, the resistance was two times higher than the initial ΔP H , which was due to the presence of washing water in the pores filter elements. After 10 minutes of using the filter element package in the gas purification mode, its resistance was ΔP = 1.03ΔP H , which meant almost complete regeneration of the filter element package.
Суммарное время, потраченное на реализацию процесса регенерации пакета фильтроэлементов, не превышало 5 мин (с учетом переключения вентилей и установления жидкостных потоков). The total time spent on the implementation of the regeneration process of the filter element package did not exceed 5 minutes (taking into account the switching of valves and the establishment of liquid flows).
Далее открывали задвижку 2 и выход 7 и аналогичным образом осуществляли регенерацию второго пакета фильтроэлементов 5.2 после закрытия задвижки 2.2 и выхода 7.2. Then the valve 2 and exit 7 were opened and the second packet of filter elements 5.2 was regenerated in the same way after closing the valve 2.2 and exit 7.2.
При многократном повторении (до 50 циклов) процесса забивки и регенерации пакетов фильтроэлементов разрушения их многослойной структуры и соответственно изменения их первоначальных газодинамических и фильтрационных параметров не наблюдалось. With repeated repetition (up to 50 cycles) of the process of driving and regeneration of filter element packages, destruction of their multilayer structure and, accordingly, changes in their initial gas-dynamic and filtration parameters were not observed.
Пример 2. Example 2
Исследовались пакеты фильтроэлементов класса F, как и в примере 1. Их загрязняли смесью воды, турбинного масла, твердых частиц песка и оксида титана. Размеры частиц песка <dпecкa>=50-100 мкм, а оксида титана <dTiO2>=2-4 мкм. Кратность очистки газа по частицам оксида титана составляла С>104 (Е>99,99%). Соотношение концентраций дисперсных примесей варьировали в широких пределах (от 1 до 5). Размеры пор селективного-фронтального слоя варьировали от 3 до 6 мкм. Толщина загрязняющего осадка на фронтальной поверхности фильтроэлементов составляла до 4-5 мм. В процессе накопления фильтрата их сопротивление увеличилось более чем 8 раз и составляло ΔP = 0,072 Pф = 0,432 атм при лобовой скорости очистки U=Q/S=45 см/с. До накопления фильтрата первоначальное сопротивление фильтроэлементов составляло ΔPH<0,054 атм.We studied packages of filter elements of class F, as in example 1. They were contaminated with a mixture of water, turbine oil, solid particles of sand and titanium oxide. The particle size of the sand <d sand > = 50-100 microns, and titanium oxide <d TiO2 > = 2-4 microns. The multiplicity of gas purification by particles of titanium oxide was C> 10 4 (E> 99.99%). The concentration ratio of dispersed impurities varied over a wide range (from 1 to 5). The pore sizes of the selective frontal layer varied from 3 to 6 μm. The thickness of the contaminating sediment on the front surface of the filter elements was up to 4-5 mm. During the accumulation of the filtrate, their resistance increased by more than 8 times and amounted to ΔP = 0.072 P f = 0.432 atm at a frontal cleaning speed of U = Q / S = 45 cm / s. Before the accumulation of the filtrate, the initial resistance of the filter elements was ΔP H <0.054 atm.
Для регенерации первого пакета фильтроэлементов закрывали задвижку 2 и выход газа 7. Вторая секция фильтроэлементов использовалась в режиме фильтрации газа. Обратную прокачку воды при температуре 60 - 80oС проводили в два этапа: на первом вода подавалась во внутреннюю полость пакета фильтроэлементов 5 при давлении Р1Ж≤Рг+0,2 атм и период регенерации составлял до 8 мин (этап "выстойки-смачивания"), а на втором этапе давление прокачиваемой жидкости увеличивали до Р2Ж≤Рг+Рф/2 и поддерживали в течение интервала времени до 4 мин (этап промывки и удаления фильтрата). Величина Рф=6 атм. После окончания промывки фильтроэлементы переводили в обычный режим очистки газа (входная задвижка газа 2 и выход газа 7 были открыты).To regenerate the first packet of filter elements, the valve 2 and the gas outlet 7 were closed. The second section of the filter elements was used in the gas filtration mode. Reverse pumping water at a temperature of 60 - 80 o C was carried out in two phases: the first water was supplied into the inner cavity 5 of filter pack at a pressure P r 1F ≤R 0.2 atm and regeneration period was 8 min (step "vystoyki-wetting "), and the second stage pressure of pumped liquid is increased to P 2Y ≤R g + F f / 2 and maintained for a time period of up to 4 min (rinsing step removal of filtrate). The value of P f = 6 ATM. After washing, the filter elements were transferred to the normal gas purification mode (gas inlet valve 2 and gas outlet 7 were open).
Суммарное время, потраченное на реализацию процесса регенерации пакета фильтроэлементов, не превышало 15 мин (с учетом переключения вентилей и установления жидкостных потоков). The total time spent on the implementation of the regeneration process of the filter element package did not exceed 15 minutes (taking into account the switching of valves and the establishment of liquid flows).
После окончания процесса регенерации фильтроэлементов их сопротивление превышало первоначальное ΔPH в два раза вследствие наличия остаточной воды в порах фильтроэлементов. Однако после 5-15 мин очистки газа сопротивление фильтроэлементов отличалось от первоначального ΔPН = 0,054 атм не более чем на 5-7%. Многократное повторение (более 50 циклов) практически не изменяло их первоначальных (до забивки) параметров. Повышение сопротивления на 5-7% обусловлено тем, что субмикронная фракция частиц оксида титана (d<1 мкм) на первых циклах забивки и регенерации частично осела в извилистых порах фильтроэлементов ("пористые ловушки") с образованием дополнительного селективного слоя (эффект автофильтрации). В последующем при накоплении фильтрата и регенерации фильтроэлементов образованный частицами селективный слой практически не менял своих газодинамических и фильтрационных характеристик.After the regeneration of the filter elements was completed, their resistance exceeded the initial ΔP H by a factor of two due to the presence of residual water in the pores of the filter elements. However, after 5-15 minutes of gas purification, the resistance of the filter elements differed from the initial ΔP N = 0.054 atm by no more than 5-7%. Repeated repetition (more than 50 cycles) practically did not change their initial (before clogging) parameters. The increase in resistance by 5-7% is due to the fact that the submicron fraction of titanium oxide particles (d <1 μm) partially settled in the winding pores of the filter elements ("porous traps") in the first cycles of driving and regeneration with the formation of an additional selective layer (autofiltration effect). Subsequently, upon accumulation of the filtrate and regeneration of filter elements, the selective layer formed by the particles did not practically change their gas-dynamic and filtration characteristics.
Пример 3. Example 3
Исследования проводились в условиях примера 2, но в воду для регенерации добавляли ионогенные и/или неионогенные ПАВ с молекулами дифильного строения (триполифосфат натрия, карбамид, уксусная и лимонная кислоты) с концентрацией в регенерирующей жидкости от 0,1 до 5%. В результате скорость процесса жидкостной регенерации увеличивалась в 2-5 раз, за исключением этапа "выстойки-смачивания", который проводили в течение 3-5 мин. The studies were carried out under the conditions of example 2, but ionic and / or nonionic surfactants with diphilic molecules (sodium tripolyphosphate, urea, acetic and citric acids) with a concentration in the regenerating liquid from 0.1 to 5% were added to the water for regeneration. As a result, the rate of the liquid regeneration process increased by 2–5 times, with the exception of the “standing-wetting” stage, which was carried out for 3-5 min.
Пример 4. Example 4
Исследования проводились в условиях, указанных в примерах 2 и 3, но в загрязняющую среду добавлялись низкоплавкие, твердые углеводороды (парафины) с массовой концентрацией до 1-10 г/м3. Результаты по эффективности процесса жидкостной регенерации оказались аналогичны данным примеров 1-3.The studies were carried out under the conditions specified in examples 2 and 3, but low-melting, solid hydrocarbons (paraffins) with a mass concentration of up to 1-10 g / m 3 were added to the polluting medium. The results on the effectiveness of the liquid regeneration process were similar to those of examples 1-3.
Сравнение данного способа с прототипом показывает, что в заявленном способе обеспечивают непрерывность процесса очистки газового потока путем периодической и кратковременной регенерации пакетов фильтроэлементов от твердых аэрозольных частиц и капель высоковязких жидкостей в широком спектре их размеров за счет последовательной с малым временным интервалом регенерации отдельных пакетов фильтроэлементов. Это позволяет не прекращать работу газопроводов. Кроме того, обеспечивают непрерывность кратковременной регенерации и от высоковязких и/или твердых низкоплавких загрязнений (парафины, воск, смолы). Для регенерации используют уловленную и отфильтрованную в процессе очистки газа капельную жидкость, а при ее отсутствии и/или недостатке - заранее подготовленную. При этом для увеличения эффективности и скорости процесса регенерации в 2-10 раз осуществляют нагрев жидкости и/или добавляют в жидкость ПАВ с концентрацией от 0,1 до 5%. Comparison of this method with the prototype shows that the claimed method ensures the continuity of the gas stream purification process by periodic and short-term regeneration of filter elements packs from solid aerosol particles and droplets of highly viscous liquids in a wide range of sizes due to the successive regeneration of individual filter elements packs with a short time interval. This allows you to not stop the work of gas pipelines. In addition, they provide continuity of short-term regeneration from high-viscosity and / or solid low-melting contaminants (paraffins, wax, resins). For regeneration, use is made of the dropping liquid trapped and filtered during gas purification, and in the absence and / or lack of it, a pre-prepared liquid. Moreover, to increase the efficiency and speed of the regeneration process, the liquid is heated 2-10 times and / or surfactants with a concentration of 0.1 to 5% are added to the liquid.
В случае фильтрации природного газа в высоконапорных трубопроводах жидкость для обратной прокачки забирают из промежуточной накопительной емкости высокого давления, что позволяет избежать больших энергозатрат для ее подачи. In the case of filtering natural gas in high-pressure pipelines, the liquid for backflow is taken from the intermediate storage tank of high pressure, which avoids large energy costs for its supply.
Способ не требует дополнительных устройств для сбора жидкости после регенерации, т.к. она поступает в существующие дренажные устройства. The method does not require additional devices for collecting liquid after regeneration, because it enters existing drainage devices.
Проведенные исследования показали возможность кратковременной регенерации лиофильных, многослойных металлокерамических фильтров с тонкопористым, селективным слоем обратной прокачкой жидкости, причем скорость ее течения и перепад давления на фильтрах не превышают 0,1-3 см/с и 3 атм, что в свою очередь указывает на низкую энергетику процесса регенерации. Studies have shown the possibility of short-term regeneration of lyophilic, multilayer cermet filters with a thin-porous, selective layer of reverse fluid pumping, and its flow rate and pressure drop across the filters do not exceed 0.1-3 cm / s and 3 atm, which in turn indicates a low energy of the regeneration process.
При необходимости скорость обратного течения жидкости для уменьшения времени регенерации и повышения ее эффективности можно увеличить за счет повышения давления ее подачи через фильтроэлементы с учетом их прочностных характеристик. В приведенных примерах фильтроэлементы на основе никеля выдерживают внутреннее давление до 6-8 атм. If necessary, the speed of the reverse fluid flow to reduce the regeneration time and increase its efficiency can be increased by increasing the pressure of its supply through the filter elements, taking into account their strength characteristics. In the above examples, nickel-based filter elements withstand an internal pressure of up to 6-8 atm.
Из вышеизложенного следует, что заявленный способ может быть широко использован для непрерывной, высокоэффективной, малоэнергоматериалоемкой и легко автоматизируемой технологии очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости различной вязкости и твердых аэрозольных частиц. Способ применим для очистки газов (кислородсодержавших в том числе) при повышенном давлении и температуре (до 200 атм и 200oС).From the above it follows that the claimed method can be widely used for continuous, highly efficient, low-energy-intensive and easily automated technology for cleaning gases from finely divided droplets of various viscosities and solid aerosol particles. The method is applicable for the purification of gases (including oxygen) at elevated pressure and temperature (up to 200 atm and 200 o C).
Источники информации
1. В. Страус. Промышленная очистка газов, Москва, Химия, глава 6, с. 292, 1981 г., 616 с.Sources of information
1. V. Ostrich. Industrial gas cleaning, Moscow, Chemistry, chapter 6, p. 292, 1981, 616 p.
2. П. Райст. Аэрозоли, Москва, Мир, глава 7, с. 100, 1987, 280 с. 2. P. Raist. Aerosols, Moscow, World, chapter 7, p. 100, 1987, 280 p.
3. Патент РФ. Устройство для разделения гетерофазных систем, 2065317, кл. В 01 D 45/04, БИ 23, с. 183, 20.08.1996. 3. RF patent. Device for the separation of heterophase systems, 2065317, class. B 01 D 45/04, BI 23, p. 183, 08.20.1996.
4. Г. И. Вяхирев, А.В. Загнитько, С.Н. Ходин, Ю.О. Чаплыгин. Патент РФ. Способ очистки газов от тонкодисперсной капельной жидкости, 2162361, кл. В 01 D 46/00, Бюл. 3, 27.01.2001, прототип. 4. G.I. Vyakhirev, A.V. Zagnitko, S.N. Khodin, Yu.O. Chaplygin. RF patent. The method of purification of gases from fine droplet liquid, 2162361, class. B 01 D 46/00, Bull. 3, 01/27/2001, prototype.
5. Загнитько А. В. и др. Патент РФ, 2044090. Способ получения многослойного фильтрующего материала, Бюл. 26, с. 204, 1995. 5. Zagnitko A. V. et al. RF Patent, 2044090. A method for producing a multilayer filter material, Bull. 26 p. 204, 1995.
6. Каталог Уральского электрохимического комбината на металлокерамические фильтры тонкой очистки газов, г. Новоуральск, Свердловская обл., 2000 г. 6. Catalog of the Ural Electrochemical Plant for cermet fine filters for gas purification, Novouralsk, Sverdlovsk Region, 2000
7. ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка. 7. GOST R 51251-99. Air purification filters. Classification. Marking.
Claims (4)
ΔP = (0,05-0,5)Pф,
где Рф - внутреннее давление механического разрушения фильтроэлемента,
путем обратной прокачки через поры фильтроэлементов уловленной, отфильтрованной и/или предварительно подготовленной жидкости, подавая ее из системы слива во внутренние полости фильтроэлементов с перекрыванием выходов газового потока на период регенерации, которую осуществляют последовательно для всех пакетов фильтроэлементов.1. A method of cleaning gases from fine droplet liquid and solid aerosol particles, including passing a gas stream through packets of parallel filter elements from a lyophilic, multilayer filter material, trapping solid aerosol particles and fine droplets and coalescing the latter on the front surface of a finely porous layer deposited without structural breaks on coarse-porous layer of a multilayer filter material with a frontal cleaning speed of U = Q / S = 30-300 cm / s and the ratio of the gas flow rate in the part of the coarse-porous surface at the outlet of the filter element V to the frontal gas purification rate V / U≤25, where Q is the volumetric gas flow rate, S is the geometric area of the front surface of the filter element package, the continuous removal of the trapped liquid to the outer surface of the coarse-porous layer from the rear along the flow, subsequent outflow into the drainage system, registration of the gas-dynamic resistance of the filter element pack and their periodic regeneration from the particulate matter deposited on the front surface and in the finely porous layer and the cap s a viscous fluid, characterized in that the regeneration is carried out at increasing flow resistance registration packet to a value of filter
ΔP = (0.05-0.5) P f ,
where R f - the internal pressure of the mechanical destruction of the filter element,
by pumping back through the pores of the filter elements the captured, filtered and / or previously prepared liquid, supplying it from the drain system to the internal cavities of the filter elements with overlapping gas flow outlets for the regeneration period, which is carried out sequentially for all filter element packages.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105645/12A RU2199373C1 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105645/12A RU2199373C1 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2199373C1 true RU2199373C1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20255375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105645/12A RU2199373C1 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199373C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256857C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Device for deep cleaning of cryogenic gases |
| RU2257517C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Method for cryoagent purifying |
| RU2257518C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Method for separating fine cryoagent droplets and solid particles from cryogenic gas |
| RU2263860C1 (en) * | 2004-03-25 | 2005-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП"(ООО "Инвестиционная компания "ГИП") | Cryogenic gas filtering device |
| RU2380134C1 (en) * | 2008-12-03 | 2010-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Bag filter |
| RU2439544C2 (en) * | 2010-03-22 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "СКПнефть" | Apparatus for measuring concentration of dropping liquid in gas stream |
| RU2460045C1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Detector for monitoring droplet entrainment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2098085A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-17 | Pvh Engineering Ltd | Controlling filter cleaning |
| DE3718846A1 (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-13 | Steinmueller Gmbh L & C | METHOD FOR DUST-DUSTING A DUST-CONTAINING GAS BY MEANS OF THE GAS TRANSFERABLE FILTER ELEMENTS |
| US4904287A (en) * | 1988-12-22 | 1990-02-27 | Electric Power Research Institute | Compact ceramic tube filter array high-temperature gas filtration |
| RU2162361C1 (en) * | 2000-01-26 | 2001-01-27 | Вяхирев Геннадий Иванович | Method of removing fine dropping liquid from gases |
-
2002
- 2002-03-05 RU RU2002105645/12A patent/RU2199373C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2098085A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-17 | Pvh Engineering Ltd | Controlling filter cleaning |
| DE3718846A1 (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-13 | Steinmueller Gmbh L & C | METHOD FOR DUST-DUSTING A DUST-CONTAINING GAS BY MEANS OF THE GAS TRANSFERABLE FILTER ELEMENTS |
| US4904287A (en) * | 1988-12-22 | 1990-02-27 | Electric Power Research Institute | Compact ceramic tube filter array high-temperature gas filtration |
| RU2162361C1 (en) * | 2000-01-26 | 2001-01-27 | Вяхирев Геннадий Иванович | Method of removing fine dropping liquid from gases |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256857C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Device for deep cleaning of cryogenic gases |
| RU2257517C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Method for cryoagent purifying |
| RU2257518C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП" | Method for separating fine cryoagent droplets and solid particles from cryogenic gas |
| RU2263860C1 (en) * | 2004-03-25 | 2005-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инвестиционная компания "ГИП"(ООО "Инвестиционная компания "ГИП") | Cryogenic gas filtering device |
| RU2380134C1 (en) * | 2008-12-03 | 2010-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Bag filter |
| RU2439544C2 (en) * | 2010-03-22 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "СКПнефть" | Apparatus for measuring concentration of dropping liquid in gas stream |
| RU2460045C1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Detector for monitoring droplet entrainment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU678507B2 (en) | Filter backflushing system | |
| CA1213835A (en) | Method and apparatus for removing oil from water | |
| US6983852B2 (en) | Desanding apparatus and system | |
| EP0213157A1 (en) | Concentration of solids in a suspension. | |
| CN101967390A (en) | Method and equipment for dehydrating crude oil | |
| RU2199373C1 (en) | Method of cleaning gases from finely-dispersed dropping liquid and solid aerosol particles | |
| WO2012172286A1 (en) | Apparatus and method for fuel filtration | |
| CN107601699A (en) | A kind of oil water separator | |
| CN211585543U (en) | Dirty oil filtering and purifying device polluted by high-concentration ultrafine particle pollutants | |
| US5434381A (en) | Apparatus for filtering machining liquid of an electrical discharge machine | |
| US4909813A (en) | Jet pulse extender | |
| US20120012541A1 (en) | Multiphase Particulate Separation Vacuum | |
| RU2162361C1 (en) | Method of removing fine dropping liquid from gases | |
| RU2372295C1 (en) | Installation for purification of oil-containing liquids | |
| JP2002336615A (en) | Filtration equipment | |
| CA2535215C (en) | System, method and apparatus for desanding wellhead production | |
| CN203079727U (en) | Membrane device for treating oilfield produced water to be applied to reinjection | |
| CN103030193A (en) | Membrane device for treating oilfield produced water for reinjection and treating method | |
| CN203540351U (en) | UF ultra filtration membrane filter with back washing function | |
| CN1321540A (en) | Membrane back-washing equipment of cross-flow type membrane filtration system | |
| RU2203125C1 (en) | Separator for finely-dispersed dropping liquid | |
| US20090045127A1 (en) | Aircraft Rinse System | |
| US20090120461A1 (en) | Aircraft Rinse System | |
| JP2000180342A (en) | Method for evaluating gas container and container valve | |
| CN201240885Y (en) | Treatment apparatus for oil-contaminated water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040306 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170306 |