RU2661233C1 - Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий - Google Patents

Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий Download PDF

Info

Publication number
RU2661233C1
RU2661233C1 RU2017124411A RU2017124411A RU2661233C1 RU 2661233 C1 RU2661233 C1 RU 2661233C1 RU 2017124411 A RU2017124411 A RU 2017124411A RU 2017124411 A RU2017124411 A RU 2017124411A RU 2661233 C1 RU2661233 C1 RU 2661233C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
granules
granule
oil
cavities
dispersed phase
Prior art date
Application number
RU2017124411A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Владимирович Демин
Александр Дмитриевич Ишков
Александр Викторович Косяков
Сергей Владимирович Кулигин
Петр Васильевич Белов
Максим Петрович Кирин
Андрей Владимирович Благов
Евгений Павлович Сальников
Вадим Витальевич Рововой
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло"
Priority to RU2017124411A priority Critical patent/RU2661233C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661233C1 publication Critical patent/RU2661233C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/06Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области разделения эмульсий фильтрацией, в частности к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и органических веществ. Может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод. Гранулы фильтрующего материала для разделения эмульсий, эквивалентный диаметр которых находится в интервале от 0,1 до 6,0 мм, формируют из измельченных частиц диатомита и обжигают при температуре 700-1000°С, что обеспечивает спекание частиц диатомита между собой при сохранении имеющихся между частицами пор. При очистке воды от нефти фильтровальную засыпку предварительно заливают чистой водой, которая заполняет поры гранул, создав в местах выхода пор на поверхность гранулы зоны, несмачиваемые для нефти (дисперсной фазы). Только после этого приступают к фильтрации водонефтяной эмульсии через слой диатомитовых гранул. Поскольку в ходе фильтрации в пирамидоподобных полостях между гранулами скорость потока резко снижается, то дисперсная фаза начинает оседать на выступах поверхности гранул (в первую очередь, в боковых полостях), постепенно заполняя эти полости полностью. При обратной промывке гранулы смещаются, пространственная структура полостей разрушается, а дисперсная фаза, накопленная в пирамидоподобных полостях и на поверхности гранул, уносится промывочной жидкостью. Технический результат: повышение эксплуатационных свойств гранулы (т.е. ее качества) и, соответственно, эффективности ее использования в процессе разделения эмульсий. 5 з.п. ф-лы, 2 пр.

Description

Предложенное решение относится к области разделения несмешивающихся жидкостей контактированием с избирательно смачивающимся твердым телом, в частности к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и органических веществ. Может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод.
Известна фильтрующая загрузка для очистки воды от нефти и нефтепродуктов (а.с. СССР №1662625, МПК B01D 39/00, 1987 г.), выполненная из олеофильного пенопласта, имеющего сквозные и тупиковые поры, суммарная доля которых составляет 45-70% объема загрузки, а проходное сечение пор составляет 10-60 мкм. Недостатком известной загрузки является малый срок ее эксплуатации, поскольку регенерация загрязненной загрузки не предусмотрена.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является выполненная из пористого эластичного пенополиуретана гранула фильтрующего материала (загрузки), предназначенная для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов (патент на изобретение RU №2202519, МПК B01D 39/18, 2001 г.). В известном решении предусмотрена регенерация загрузки посредством ее двукратного механического отжима с промежуточной промывкой слоя фильтратом, что несколько повышает срок эксплуатации загрузки.
Недостатком известного решения являются невысокие эксплуатационные свойства гранулы (т.е. низкое качество гранулы), связанные:
а) с низкой степенью регенерации гранулы, что кумулятивно снижает скорость и качество фильтрации, длительность фильтроцикла, а также срок эксплуатации гранулы;
б) с длительностью цикла регенерации (паузами в работе), включающего кроме промывки загрузки еще ее двукратный отжим;
в) с усложнением конструкции фильтра, в который вмонтировано устройство для механического отжима загрузки;
г) с дополнительными энергозатратами на механический отжим загрузки.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении эксплуатационных свойств гранулы (т.е. ее качества) и, соответственно, эффективности ее использования в процессе разделения эмульсий.
Указанный технический результат достигается тем, что часть поверхности (не более 50%, оптимально 2-20% от общей поверхности) гранулы фильтрующего материала для разделения эмульсий выполнена несмачиваемой для дисперсной фазы в условиях фильтрации (температура, скорость фильтрации, давление), что исключает возможность налипания на эту часть поверхности гранулы дисперсной фазы, и, следовательно, облегчает и ускоряет регенерацию гранулы. Несмачиваемость части поверхности гранулы дисперсной фазой обеспечивается, в частности: а) путем формирования гранулы из смеси материалов с различными показателями смачиваемости для дисперсной фазы и дисперсионной среды; б) путем химической обработки части поверхности гранулы и пр.
Несмачиваемая для дисперсной фазы часть поверхности гранулы может представлять собой микроскопические выступы со средней высотой 1-50 мкм. Оптимально, если выступы на поверхности гранулы выполнены с острыми кромками, что может быть обеспечено, например, добавлением в гранулу частиц абразивного материала размером не более 100 мкм, в частности, диатомита. Вышеуказанные признаки затрудняют закрепление дисперсной фазы в процессе фильтрации на выступах гранулы, и обеспечивают быструю, легкую и эффективную очистку гранулы при ее регенерации обратной промывкой.
Несмачиваемость части поверхности гранулы дисперсной фазой может быть также обеспечена путем покрытия этой части поверхности дисперсионной средой, например, в виде геля. В частности, несмачиваемая для дисперсной фазы часть поверхности гранулы может иметь открытые поры, обладающие капиллярным эффектом по отношению к дисперсионной среде, и заполненные дисперсионной средой, что обеспечивает удержание дисперсионной среды на поверхности гранулы, предотвращая налипание дисперсной фазы в процессе фильтрации и ускоряя ее удаление при регенерации.
Для того чтобы предотвратить касание и прилипание капель дисперсной фазы к той части поверхности гранулы, которая не относится к несмачиваемой дисперсной фазой, среднее расстояние между выступами на поверхности гранулы должно быть меньше среднего диаметра улавливаемых капель дисперсной фазы.
При очистке воды от нефти и нефтепродуктов все вышеперечисленные признаки реализуются в грануле, по крайней мере, внешний слой которой выполнен из материала на основе диатомита (с размером частиц диатомита не более 50 мкм, при этом средняя высота выступов на поверхности гранулы составляет 1-25 мкм). Кроме того, поскольку диатомит является природным абразивом, то взаимодействие гранул в процессе обратной промывки фильтра позволяет очищать забившиеся поры.
Гранула имеет округлую форму, что снижает склонность гранул к агломерации и разрушению, а также снижает унос материала при обратной промывке. Округлая форма гранул улучшает сыпучесть и порционирование материала, облегчает его поверхностную обработку, обеспечивает более высокую плотность упаковки и стабильность гранулометрического состава продукта по высоте при засыпке в больших объемах. Более равномерные зазоры между гранулами повышают скорость фильтрации и время работы фильтра до регенерации (которую проводят при снижении производительности ниже минимальной величины). Уменьшается гидравлическое сопротивление фильтра и количество застойных зон, снижается износ (истираемость) гранул, т.к. в первую очередь разрушаются выступающие части гранул. При обратной промывке фильтра увеличивается подвижность гранул и очистка их поверхности, уменьшается время регенерации и давление, необходимое для взвешивания слоя.
Эквивалентный диаметр гранулы должен находиться в интервале от 0,1 мм до 6,0 мм. При меньшем эквивалентном диаметре гранулы не поддаются регенерации, т.к. вымываются в процессе обратной промывки. Кроме того, при эквивалентном диаметре гранул меньше 0,1 мм каналы между гранулами очень быстро заполняются дисперсной фазой, что приводит к ее периодическому «проскоку». При эквивалентном диаметре гранул больше 6,0 мм между гранулами образуются слишком большие каналы, и фильтр перестает выполнять свою функцию.
Примеры конкретного выполнения
Гранулы фильтрующего материала для разделения эмульсий, эквивалентный диаметр которых находится в интервале от 0,1 до 6,0 мм, формируют из измельченных частиц диатомита и обжигают при температуре 700-1000°С, что обеспечивает спекание частиц диатомита между собой при сохранении имеющихся между частицами пор.
Диатомит хорошо смачивается как водой, так и нефтью. Однако он имеет пористую структуру, и если его поры заполнить (пропитать гранулу) одной из этих жидкостей, то в местах выхода пор на поверхность гранулы создаются зоны несмачиваемые для другой жидкости. Поэтому при очистке воды от нефти фильтровальную засыпку предварительно заливают чистой водой, которая заполняет поры гранул, создав в местах выхода пор на поверхность гранулы зоны несмачиваемые для нефти (дисперсной фазы). Только после этого приступают к фильтрации водонефтяной эмульсии через слой диатомитовых гранул.
Поскольку в ходе фильтрации в пирамидоподобных полостях между гранулами скорость потока резко снижается, то дисперсная фаза, удерживаемая от прилипания к гранулам выступами на их поверхностях, начинает оседать в пирамидоподобных полостях между гранулами (в первую очередь, в боковых полостях), постепенно заполняя эти полости полностью. При обратной промывке гранулы смещаются, пространственная структура полостей разрушается, а дисперсная фаза, накопленная в пирамидоподобных полостях, уносится промывочной жидкостью. Кроме того, гранулы фильтрующего материала, при обратной промывке трутся друг о друга, удаляя со своей поверхности возможные загрязнения. После регенерации гранулы содержат не более 1% вес. нефти, которая вытеснив воду из пор, находящихся в выступах, закрепилась в этих порах. При этом остаточное количество нефти в гранулах не зависит от количества проведенных с ней регенераций, т.е. кумулятивный эффект накопления дисперсной фазы в гранулах отсутствует.
Пример 1. Фильтровальная засыпка из диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм при высоте фильтровального слоя 120 см (увеличивающегося при псевдоожижении в ходе обратной промывки на 60 см) использовалась для очистки воды от нефти. Скорость фильтрации составляла 15 м/ч, а скорость обратной промывки - 30 м/ч. Температура эмульсии находилась в интервале 74-76°С. Давление перед фильтром составляло 1,6 кг/см2. Содержание нефти в водонефтяной эмульсии до фильтрации было 30 мг/л, а после однократного прохода через фильтр - 0,5-0,8 мг/л.
Пример 2. Фильтровальная засыпка из диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм при высоте фильтровального слоя 200 см (увеличивающегося при псевдоожижении в ходе обратной промывки на 100 см) использовалась для очистки воды от нефти. Скорость фильтрации составляла 20 м/ч, а скорость обратной промывки - 35 м/ч. Температура эмульсии находилась в интервале 12-15°С. Давление перед фильтром составляло 1,6 кг/см2. Содержание нефти в водонефтяной эмульсии до фильтрации было 300 мг/л, а после однократного прохода через фильтр - 0,8 мг/л.
Предложенное решение может быть, в частности, использовано для обезвоживания нефти на промыслах, обезвоживания нефтяных отходов и отработанного масла перед их утилизацией, регулирования жирности молока и сливок, обезвоживания трансформаторного и турбинного масла, для очистки сточных вод от маслонефтепродуктов и пр.

Claims (6)

1. Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий, отличающаяся тем, что часть поверхности гранулы выполнена несмачиваемой для дисперсной фазы, при этом по крайней мере внешний слой гранулы выполнен из материала на основе диатомита, причем несмачиваемая для дисперсной фазы часть поверхности гранулы выполнена в виде выступов с острыми кромками.
2. Гранула по п. 1, отличающаяся тем, что выступы на поверхности гранулы выполнены из абразивного материала.
3. Гранула по п. 1, отличающаяся тем, что несмачиваемость части поверхности гранулы дисперсной фазой обеспечивается путем покрытия этой части поверхности дисперсионной средой.
4. Гранула по п. 3, отличающаяся тем, что несмачиваемая для дисперсной фазы часть поверхности гранулы имеет открытые поры, обладающие капиллярным эффектом по отношению к дисперсионной среде и заполненные дисперсионной средой.
5. Гранула по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что среднее расстояние между выступами на поверхности гранулы составляет менее среднего диаметра улавливаемых капель дисперсной фазы.
6. Гранула по п. 1, отличающаяся тем, что гранула имеет округлую форму, а ее эквивалентный диаметр находится в интервале от 0,1 до 6,0 мм.
RU2017124411A 2017-07-11 2017-07-11 Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий RU2661233C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124411A RU2661233C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124411A RU2661233C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661233C1 true RU2661233C1 (ru) 2018-07-13

Family

ID=62916950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017124411A RU2661233C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661233C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740064C2 (ru) * 2018-12-23 2020-12-31 Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" Фильтрующий слой

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4182690A (en) * 1976-11-16 1980-01-08 Teijin Limited Emulsion breaking material
RU2202519C1 (ru) * 2001-07-20 2003-04-20 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Способ очистки жидкостей от маслонефтепродуктов
RU2327518C2 (ru) * 2006-08-14 2008-06-27 ЗАО "Северо-Западная Экологическая компания" Способ получения сорбента для жидких углеводородов
RU78436U1 (ru) * 2008-01-30 2008-11-27 ООО "Эко-Эксперт" Капиллярный сепаратор эмульсий
US20120152115A1 (en) * 2008-12-22 2012-06-21 Air Products And Chemicals, Inc. Composite adsorbent bead, process for its production, gas separation process and gas adsorption bed
RU2557617C1 (ru) * 2014-02-12 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Сорбент для очистки и обезвреживания от нефтезагрязнений

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4182690A (en) * 1976-11-16 1980-01-08 Teijin Limited Emulsion breaking material
RU2202519C1 (ru) * 2001-07-20 2003-04-20 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Способ очистки жидкостей от маслонефтепродуктов
RU2327518C2 (ru) * 2006-08-14 2008-06-27 ЗАО "Северо-Западная Экологическая компания" Способ получения сорбента для жидких углеводородов
RU78436U1 (ru) * 2008-01-30 2008-11-27 ООО "Эко-Эксперт" Капиллярный сепаратор эмульсий
US20120152115A1 (en) * 2008-12-22 2012-06-21 Air Products And Chemicals, Inc. Composite adsorbent bead, process for its production, gas separation process and gas adsorption bed
RU2557617C1 (ru) * 2014-02-12 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Сорбент для очистки и обезвреживания от нефтезагрязнений

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740064C2 (ru) * 2018-12-23 2020-12-31 Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" Фильтрующий слой

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2661228C1 (ru) Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий
RU2664936C1 (ru) Способ разделения эмульсий
Rushton et al. Solid-liquid filtration and separation technology
RU2652695C1 (ru) Гранула фильтрующего материала для деэмульсации
WO2006012728A1 (en) Method and apparatus for increasing filter contaminant loading capacity
RU176482U1 (ru) Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий
RU176145U1 (ru) Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий
CN117482596A (zh) 具有改进的反洗的多层介质床过滤器
RU2661233C1 (ru) Гранула фильтрующего материала для разделения эмульсий
DE69312898T2 (de) Adsorptions/Reaktionsvorrichtung
RU179222U1 (ru) Гранула фильтрующего материала для деэмульсации
RU188180U1 (ru) Гранула фильтрующего материала
RU2652255C1 (ru) Аппарат для разделения эмульсий
RU159313U1 (ru) Гидроциклон
RU178810U1 (ru) Аппарат для разделения эмульсий
RU2740064C2 (ru) Фильтрующий слой
RU2758878C1 (ru) Способ очистки воды от взвешенных частиц
RU2767886C1 (ru) Способ коалесценции нерастворимых в воде жидкостей
WO2022197212A1 (ru) Способ фильтрации воды через слой гранул
RU2651361C1 (ru) Пульсационный аппарат с контейнером и решеткой (варианты)
RU173572U1 (ru) Фильтрующий и/или сорбирующий материал
RU472U1 (ru) Коалесцирующий элемент
RU2792578C1 (ru) Способ разделения эмульсий
RU2796307C1 (ru) Наноструктурированные сорбенты для очистки воды от нефтепродуктов и способ очистки воды
RU2560470C2 (ru) Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190712