СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ ТИПА "ВОДА В МАСЛЕ" Российский патент 1998 года по МПК B01D17/06 

Изобретение относится к области обезвоживания нефтепродуктов и может быть использовано, в частности, для глубокой очистки авиационных топлив.

Известен способ разрушения эмульсий путем электрофореза, в котором исходная продукция (эмульсия) подается через сетчатый электрод. При этом частицы диспорсной фазы приобретают заряд и под действием магнитного поля перемещаются к электроду, имеющему противоположную полярность, где происходят их разрядка и коалесценция (см. пат. США N 3412002, кл. 204-180).

Эффективность зарядки определяется числом капель, коснувшихся электрода при его прохождении, а скорость вывода этих капель зависит от напряженности магнитного поля. Кроме того, попав на электрод противоположной полярности, капля не разрядится, а перезарядится зарядом одного знака с электродом и уйдет от него.

Известен способ разрушения эмульсии путем пропускания ее турбулентным потоком через электрически заряженные электроды, а затем ламинарным потоком через заземленные электроды (см. авт. свид. СССР N 239487, кл. C 01 G 33/02).

Эффективность зарядки также невелика, мала и скорость вывода заряженных капель.

Цель изобретения - повышение эффективности способа путем увеличения зарядки капель и повышения скорости их вывода.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно эмульсию пропускают через систему электропроводящих элементов, находящихся в электрическом поле, а затем через систему потенциальных электродов, изолированных веществом с удельной электропроводностью 10^-9 - 10^-10 (Ом•м)^-1.

Капли воды, попадая в электрическое поле, получают заряд не только при контакте с заряженным электродом, но и при соприкосновении с любым электропроводящим телом, помещенным в это поле. Действие таких электропроводящих элементов основано на явлении электростатической индукции. Поскольку проводящие элементы не заземляются и не соединяются с источником высокого напряжения, они не находятся под электрическим потенциалом.

Заряженные капли поступают в электрическое поле, создаваемое изолированными электродами. Изоляция на электродах регулирует процесс снятия заряда с капель воды и предотвращает их быструю перезарядку. При этом, если электропроводность вещества изоляции 10^-9 - 10^-10 (Ом • м)^-1, время пребывания капли на электроде достаточно для необратимого прилипания ее к электроду. При электропроводности вещества изоляции, большей чем 10^-9 - 10^-10 (Ом • м)^-1, капли воды очень быстро перезаряжаются и уходят от электрода. Если электропроводность меньше 10^-10 (Ом • м)^-1, то капли долго задерживаются на электроде и около него образуется облако из заряженных капель, которое будет экранировать электрическое поле электрода и ухудшать процесс вывода.

Пример. На лабораторной установке, в прозрачной ячейке, заполненной маслом с вязкостью 2 • 10^-2 н • с/м² с помощью плоских электродов, подключенных к источнику высокого напряжения постоянного тока, создавалось постоянное электрическое поле. В межэлектронное пространство помещались проводящие элементы - стальные пластины. Вторая пара электродов (изолированных) располагалась ниже на расстоянии, равном 2 • 10^-2 м от первой. Экспериментально, путем определения из общего количества заряженных капель, подходящих к изолированному электроду, числа капель, оставшихся на нем в зависимости от электропроводности материала изоляции, установлено следующее. При электропроводности изоляции менее 10^-9 (Ом • м)^-1 более 85% капель перезаряжаются и уходят от электрода. Если же электропроводность равна 10^-9 (Ом • м)^-1, число капель, оставшихся на электроде, изменяется незначительно, однако вследствие образования объемного заряда напряженность поля снижается, что приводит к ухудшению процесса.

Экспериментально проводилось сравнение эффективность известного и предлагаемого способов. После того, как капля получала заряд, фиксировалось время t₁, в течение которого она двигалась к заземленному электроду (на каплю действуют силы тяжести и электрического изображения и время t₂ прохождения такой же каплей того же расстояния к изолированному электроду в электрическом поле заданной напряженности) добавляется, кроме перечисленных выше, взаимодействие заряженной капли с электрическим полем. Капли определенного размера вводились в систему с помощью шприца. Результаты экспериментов, проведенных на каплях разного размера, в полях различной напряженности, приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, t₂ < t₁, т.е. во всех случаях заряженные капли быстрее выводятся по предлагаемому способу. Кроме того, предлагаемый способ наиболее эффективен для удаления мелких капель, вывод которых представляет наибольшую трудность. Способ позволяет регулировать скорость вывода заряженных капель путем изменения напряженности электрического поля, создаваемого изолированными электродами.

Использование предлагаемого способа разрушения эмульсий типа "вода в масле" обеспечивает большую скорость вывода заряженных капель, а следовательно, и большую производительность устройств для разрушения эмульсий, возможность регулирования скорости вывода заряженных капель, конструктивную простоту, т. к. электропроводящие элементы в отличие от электродов не находятся под напряжением.

Изобретение может быть использовано для обезвоживания нефтепродуктов. Технический результат состоит в повышении эффективности способа путем зарядки капель и повышения скорости их вывода. Эмульсию предварительно пропускают через систему электропроводных элементов, находящихся в электрическом поле, а затем через систему потенциальных электродов, изолированных веществом с удельной электропроводностью 10^-9 - 10^-10 /Ом•м/^-1. 1 табл.

Способ разрушения эмульсий типа "вода в масле", включающий зарядку капель воды и их последующий вывод, отличающийся тем, что эмульсию предварительно пропускают через систему электропроводящих элементов, находящихся в электрическом поле, а затем через систему потенциальных электродов, изолированных веществом с удельной электропроводностью 10^-9-10^-10 (Ом•м)^-1.