Матеріал для розділення й очищення незмішуваних рідин

1 Матеріал для розділення й очищення незмішуваних рідин, який містить ЗОВНІШНІЙ, внутрішній і проміжний шари з частково склеєних волокон, число склейок яких у зовнішньому шарі складає 1 5 шт/мм2, у проміжному шарі 5 9 шт на 100мм2, а у внутрішньому шарі 100 250 шт /мм2, при цьому відношення розміру склейок до діаметра волокна ВІДПОВІДНО складає для зовнішнього шару 0,3 0,5, проміжного шару 0,1 0,5 і внутрішнього шару - 0,05 0,1, різного діаметра, який відрізняється тим, що товщина зовнішнього шару дорівнює 0,03 0,7 товщини внутрішнього шару, діаметр волокна його дорівнює 0,0001 0,05 товщини внутрішнього шару, при цьому товщина проміжного шару дорівнює 0,01 0,8 товщини внутрішнього шару, а діаметр волокна складає 0,001 0,05 товщини внутрішнього шару, діаметр волокна внутрішнього шару дорівнює 0,001 0,005 товщини внутрішнього шару 2 Матеріал за п 1, який відрізняється тим, що волокна проміжного шару виконані з олеофобного матеріалу Винахід належить до хімічної промисловості, а саме до нетканих фільтрувально-коалесціюючих матеріалів для розділення й очищення незмішуваних рідин, наприклад, води від нафтопродуктів Відомо про різноманітні волокнисті матеріали, які застосовуються для очищення нафтовмісних вод від нафтопродуктів, наприклад, фільтрувальний нетканий матеріал (див а с СРСР №545365), що складається з ряду шарів, змінної пористості, розділених між собою спеціальними виступами, кожен шар якого складається з тонких і товстих (16 20мкм) безперервних волокон, міцно з'єднаних одне з одним Матеріал характеризується визначеним співвідношенням діаметра волокна до товщини шару в межах 0,003 0,025 Відношення товщини елемента до товщини елементарного шару складає 20 ЗО і обумовлює необхідну КІЛЬКІСТЬ шарів, що знаходиться в межах 20 ЗО Недоліком матеріалу є мала очисна здатність 5шт/мм2, у проміжному шарі - 5 9 штук на 100мм2, (див а с а у внутрішньому - 100 250шт/мм2 При цьому відношення розміру склейок до діаметра волокна ВІДПОВІДНО складає для зовнішнього шару 0,3 0,5, проміжного шару 0,1 0,5 і внутрішнього шару 0,05 0,1 (див а с СРСР №1624755 АІ) Основними недоліками прототипу є 1 Недостатня ефективність очищення, що тягне за собою зниження інших експлуатаційних параметрів (ресурс роботи, економічна ефективність застосування й ш) 2 Неоптимальний добір товщини шарів, діаметрів волокон у шарах, що також погіршує якість очищення 3 Виготовлення всіх шарів з матеріалу, що володіє олеофільними властивостями, приводить до того, що волокна матеріалу в процесі очищення покриваються плівкою нафти Крім того, що при цьому відбувається процес укрупнення крапель нафти (коалесценція) і їхній ВІДВІД, ПО ЦІЙ ПЛІВЦІ відбувається перенос нафти у внутрішні шари матеріалу і їхнє насичення нафтою Насичений нафтою проміжний шар втрачає здатність ефективно відокремлювати укрупнені ЗОВНІШНІМ шаром краплі нафти, а внутрішній - доочищувати потік нафтовмісної води Таким чином погіршується очисна здатність матеріалу в цілому Найбільш близьким до винаходу за технічною сутністю й ефектом, що досягається, є матеріал, що складається з зовнішнього, внутрішнього і проміжного шарів з частково склеєних волокон, причому шари відрізняються різними діаметрами волокон за поперечним перерізом фільтрувального матеріалу та числом склейок Так, число склейок волокон у зовнішньому шарі складає 1 (О ю 56441 В основу винаходу поставлено задачу створення матеріалу для розділення й очищення незмішуваних рідин, в якому за рахунок зміни характеристик матеріалу забезпечується підвищення очисної здатності матеріалу і за рахунок цього збільшується термін роботи фільтроелемента Поставлена задача вирішується тим, що в матеріалі для розділення та очищення незмішуваних рідин, який вміщує ЗОВНІШНІЙ, внутрішній і проміжний шари з частково склеєних волокон, число склейок яких у зовнішньому шарі складає 2 2 1 5шт/мм , у проміжному шарі 5 9 шт на 100мм , 2 а у внутрішньому шарі 100 250шт/мм , при цьому відношення розміру склейок до діаметра волокна ВІДПОВІДНО складає для зовнішнього шару 0,3-0,5, проміжного шару 0,1 0,5 і внутрішнього шару 0,05 0,1, різного діаметра, згідно з винаходом товщина зовнішнього шару дорівнює 0,03 0,7 товщини внутрішнього шару, діаметр волокна його дорівнює 0,0001 0,05 товщини внутрішнього шару, при цьому товщина проміжного шару дорівнює 0,01 0,8 товщини внутрішнього шару, а діаметр волокна складає 0,001 0,05 товщини внутрішнього шару, діаметр волокна внутрішнього шару дорівнює 0,001, 0,005 товщини внутрішнього шару При цьому волокна проміжного шару виконані з олеофобного матеріалу Наведеш характеристики шарів матеріалу обумовлені такими міркуваннями 3 описаного матеріалу виготовляється стандартний за розмірами фільтрувально-коалесціюючий елемент, що використовується у суднових сепараторах, які випускаються серійно, для очищення нафтовмісних вод Технологічна ЛІНІЯ ДЛЯ випуску цих фільтроелементів обмежує сумарну товщину трьох шарів завтовшки ЗО 40мм Тому співвідношення товщин шарів мають зазначені інтервали Крім того, зазначені співвідношення товщин шарів, діаметри волокон і КІЛЬКІСТЬ склейок оптимізована експериментальним шляхом Задача вирішується також за рахунок того, що волокна проміжного шару виконані з олеофобного матеріалу Це дозволяє одержати наступний ефект У випадку виготовлення фільтроелемента з матеріалу, наведеного в прототипі, на волокнах усіх трьох шарів утворюється плівка нафтопродукту Це відбувається внаслідок того, що волокна виготовлені з олеофільного матеріалу Таким чином, шари матеріалу втрачають здатність виконувати свої функції ЗОВНІШНІЙ шар - попереднє укрупнення щодо великих крапель нафти, проміжний шар - ВІДВІД укрупнених крапель, внутрішній шар укрупнювати більш дрібні, що залишилися у воді, краплі нафти Цьому перешкоджає плівка нафти, що просочує всі три шари За даним винаходом проміжний шар виконано з олеофобного матеріалу (заскленого вуглецю), що приводить до розриву нафтової плівки, тобто відсутності її, на волокнах проміжного шару Це дозволяє більш ефективно відводити укрупнені ЗОВНІШНІМ шаром краплі нафти і сприяє підвищенню очисної здатності матеріалу в цілому на 15 20% Сутність винаходу наведена на рисунках, де зображені на фіг 1 фільтрувальнокоалесціюючий елемент (ФКЕ), на фіг 2 - елемент структури ФКЕ Фильтрувально-коалесціюючий елемент містить 1 - ЗОВНІШНІЙ фільтрувально-коалесціюючий шар, 2 - дренажний проміжний шар, 3 - внутрішній фільтрувально-коалесціюючий шар, 4 - пристрій для відводу укрупнених крапель нафти Принцип дії фільтрувально-коалесціюючого елемента такий потік нафтовмісної води, рухаючись знизу нагору за рахунок попередньої організації його руху, надходить на поверхню зовнішнього шару 1, а потім у його поровий простір При цьому на поверхні фільтроелементу відбувається первинна коалесценція найбільш великих фракцій нафтопродукту, що спливає нагору і відводиться Часточки нафтопродукту, які не скоалесціювалися, разом з механічними домішками надходять у внутрішній поровий простір зовнішнього шару, де відбувається осадження мехдомішок і подальша коалесценція нафтопродукту за рахунок фільтрації й адсорбції Вийшовши з порового простору 5 зовнішнього шару, нафтопродукт, який скоалесціювався, потрапляє в проміжно-дренажний шар 2, ВІДКІЛЯ, ПІСЛЯ сплиття, видаляється через пристрій відводу 4 У зв'язку з тим, що через проміжнодренажний шар 2 крім відводу нафтопродукту, який скоалесціював, виробляється добір частини нафтовмісної води, що пройшла попереднє очищення, на рециркуляцію, у ньому створені умови вертикального руху нафтовмісної води уздовж поверхонь - внутрішньої 6 зовнішнього шару 1 і зовнішньої 7 внутрішнього шару 3, що приводить до значної активізації процесу коалесценції на цих поверхнях Частки нафтопродукту, які скоалесціювали, також відводяться з проміжного дренажного шару 2 Очищена нафтовмісна вода надходить у внутрішній поровий простір 8 внутрішнього шару З, де відбувається укрупнення наддрібних дисперсних фракцій нафтопродукту, які після виходу з внутрішнього шару 3 і сплиття відводяться з порожнини чистої води Таким чином, матеріал завдяки оптимальним співвідношенням між товщинами шарів і діаметрами волокон, а також за рахунок застосування олеофобного матеріалу для волокон проміжного шару, дозволяє істотно (на 15 20%), у порівнянні з прототипом, підвищити очисну здатність фільтрувально-коалесціюючих елементів для очищення нафтовмісних вод, що підтверджено дослідами 56441 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24