КОАЛЕСЦЕНТНО-ОСАЖДАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2006 года по МПК C02F1/40 C02F103/34 

Изобретение относится к очистительным устройствам и может быть использовано для очистки жидкостей от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающее коалесцентный модуль в виде пакета наклонных параллельных коалесцентных элементов, представляющих собой пластины, выполненные из эмалированного металла, размещенные на границе раздела фаз нефть-вода. При этом 1/2 часть длины пластин размещена в слое нефти, угол наклона пластин к горизонту составляет 50-60°, а расстояние между пластинами составляет 1/2 cos(50-60)° (авторское свидетельство № 1452795 на изобретение «Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод», МПК C 02 F 1/40, B 01 D 17/022, опубл. 23.01.1989 г.).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность коалесцентного модуля, производительность которого ограничена площадью поверхности коалесцентных элементов и их количеством. Увеличение площади коалесцентного элемента, также как их количества увеличивает размеры установки и делает ее громоздкой. В течение времени и под воздействием механических воздействий эмаль разрушается, а металл подвергается коррозии. Кроме того, известные коалесцентные элементы не очищают жидкость от взвешенных частиц, а их изготовление и установка характеризуются высокой стоимостью.

Известен наиболее близкий к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа коализаторный модуль бензомаслоотделителя EuroPEK, включающий блок коалесцентных элементов, расположенных параллельно с поперечным наклоном. Коалесцентные элементы представляют собой листы из олеофильного материала, содержащие сквозные отверстия и имеющие развитую профилированную поверхность, образованную волнообразными гофрами (Рекламный проспект «Бензомаслоотделитель EuroPEK», фирма «LABKO», Финляндия, 2002 г.). Развитая профилированная поверхность позволяет увеличить площадь поверхности коалесцентного элемента и установки в целом, что повышает эффективность очистки. Однако показатель степени очистки не превышает 90%. К тому же, известный коалесцентный элемент не позволяет очистить жидкость от взвешенных веществ.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, является улучшение качества очистки и уменьшение габаритных размеров устройства в целом.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в:

- увеличении площади поверхности коалесцентных элементов;

- повышении степени очистки жидкости от нефтесодержащих веществ до 99%;

- обеспечении очистки стоков от взвешенных веществ.

Указанный технический результат достигается тем, что в коалесцентно-осаждающем элементе, представляющем собой лист из олеофильного материала, содержащий сквозные отверстия и имеющий развитую профилированную поверхность, поверхность листа выполнена в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных и поперечных синусоидальных волн, а отверстия расположены на гребнях и впадинах волн.

Предпочтительно, чтобы синусоидальные волны в соседних рядах были сдвинуты по фазе и образовывали попеременно выпукло-вогнутую ячеистую поверхность.

Предпочтительно также, чтобы сдвиг в соседних рядах синусоидальных волн составлял 1/2 фазы.

Предпочтительно также, чтобы отверстия были расположены на максимально удаленных от осевой плоскости листа гребнях и впадинах синусоидальных волн.

Предпочтительно, чтобы амплитуды продольных и поперечных волн составляли диапазон (70-120) мм.

Предпочтительно, чтобы расстояния между гребнями продольных и поперечных волн соотносились между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм.

В некоторых случаях выполнения габаритные размеры листа могут составлять по длине диапазон (900-1500) мм, по ширине - диапазон (600-1200) мм, по толщине - диапазон (0,8-2,0) мм.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- выполнением поверхности листа в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядом продольных и поперечных синусоидальных волн;

- выполнением отверстий расположенными на гребнях и впадинах синусоидальных волн.

В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного указанного выше, наиболее близкого к нему:

- наличием сдвига по фазе в соседних рядах синусоидальных волн,

- попеременно выпукло-вогнутой ячеистой поверхностью,

- величиной сдвига фаз в соседних рядах синусоидальных волн, равной 1/2 фазы,

- расположением отверстий на максимально удаленных от осевой плоскости листа гребнях и впадинах синусоидальных волн,

- величиной диапазона амплитуд продольных и поперечных волн, составляющего (70-120) мм,

- расстояниями между гребнями продольных и поперечных волн, соотносящимися между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм,

- габаритными размерами листа, составляющими по длине диапазон (900-1500) мм, по ширине - диапазон (600-1200) мм, по толщине - диапазон (0,8-2,0) мм.

Выполнение поверхности листа в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных и поперечных синусоидальных волн, наличие сдвига по фазе в соседних рядах синусоидальных волн, попеременно выпукло-вогнутая ячеистая поверхность позволяют значительно увеличить (более чем в два раза) площадь поверхности коалесцентно-осаждающего элемента по сравнению с плоской поверхностью. Это обеспечивает уменьшение габаритов коалесцентных модулей и очистительных установок в целом. Кроме того, объемно-синусоидальная решетка обеспечивает объемное (трехмерное) распределение потока очищаемой жидкости, благодаря чему происходит процесс агломерации частиц и улучшается процесс их седиментации.

Выполнение отверстий расположенными на гребнях и впадинах волн, преимущественно на максимально удаленных от осевой плоскости листа, позволяет обеспечить оптимальный вывод отделившихся взвешенных частиц и нефтепродуктов.

Выполнение коалесцентно-осаждающего элемента с амплитудами продольных и поперечных волн, расположенными в диапазоне (70-120) мм, расстояниями между гребнями продольных и поперечных волн, соотносящимися между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм, и габаритными размерами листа, составляющими по длине диапазон (900-1500) мм, по ширине - диапазон (600-1200) мм, по толщине - диапазон (0,8-2,0) мм, обеспечивает наилучший показатель степени очистки жидкости от нефтепродуктов и взвешенных веществ, достигающий 99%.

Предлагаемый коалесцентно-осаждающий элемент иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображен коалесцентно-осаждающий элемент, общий вид.

На фиг.2 изображен коалесцентно-осаждающий элемент, вид спереди, вид сверху, вид сбоку.

Коалесцентно-осаждающий элемент представляет собой лист 1 из олеофильного материала, имеющий развитую профилированную поверхность, выполненную в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных 2¹, 2²... 2ⁿ и поперечных 3¹, 3²... 3ⁿ синусоидальных волн. На гребнях и впадинах синусоидальных волн расположены отверстия 4. Предпочтительно, чтобы отверстия 4 были расположены на максимально удаленных от осевой плоскости листа xy гребнях 5 и максимально удаленных от осевой плоскости листа xy впадинах 6 синусоидальных волн.

Синусоидальные волны в соседних рядах продольных 2^n-1, 2ⁿ и поперечных 3^m-1, 3^m волн сдвинуты по фазе и образуют поверхность из попеременно выпуклых 7 и вогнутых 8 ячей. Предпочтительно, чтобы сдвиг (Δ) в соседних рядах продольных 2^n-1, 2ⁿ и поперечных 3^m-1, 3^m синусоидальных волн составлял 1/2 фазы.

Предпочтительно, чтобы амплитуды продольных (а1) и поперечных (а2) волн находились в диапазоне (70-120) мм.

Предпочтительно, чтобы расстояния между гребнями продольных (l1) и поперечных (l2) волн соотносились между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм.

Предпочтительно, чтобы габаритные размеры листа составляли по длине L - диапазон (900-1500) мм, по ширине В - диапазон (600-1200) мм, по толщине h - диапазон (0,8-2,0) мм.

Работа коалесцентно-осаждающего элемента осуществляется следующим образом.

Загрязненная вода проходит в коалесцентно-осаждающий блок, состоящий из набора заявляемых коалесцентно-осаждающих элементов, расположенных горизонтально и параллельно друг другу при горизонтальном прохождении потока. Номинальное расстояние между листами порядка 10-30 мм. При контакте с близлежащим коалесцентно-осаждающим элементом капельки нефтесодержащих продуктов отделяются от воды и прилипают к его поверхности и, по мере аккумуляции, превращаются в крупные капли, которые затем поднимаются кверху через отверстия 4 коалесцентно-осаждающего элемента. При увеличении размера капель их скорость подъема растет и нефтепродукты проходят вверх. При прохождении потока между выпуклыми и вогнутыми ячеями 7, 8 происходит трехмерное объемное его распределение, что обеспечивает лучшую агломерацию взвешенных частиц и более быструю их седиментацию через отверстия 4. Взвешенные частицы, ударяясь об выпуклые и вогнутые поверхности ячей 7, 8 коалесцентно-осаждающего элемента, падают вниз и оседают на дне очистительной установки, откуда затем удаляются.

Коалесцентно-осаждающие элементы изготавливаются из полимерных материалов путем вакуумного штампования на вакуумно-штамповочной машине УНИПАК-006.

Изобретение относится к очистительным устройствам и может быть использовано для очистки жидкостей от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Коалесцентно-осаждающий элемент представляет собой лист из олеофильного материала, содержащий сквозные отверстия и имеющий развитую профилированную поверхность, выполненную в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных и поперечных синусоидальных волн, отверстия при этом расположены на гребнях и впадинах волн. Синусоидальные волны в соседних рядах сдвинуты по фазе на 1/2 фазы и образуют попеременно выпукло-вогнутую ячеистую поверхность. Технический результат состоит в улучшении качества очистки при уменьшении габаритных размеров. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коалесцентно-осаждающий элемент, представляющий собой лист, имеющий развитую профилированную поверхность, выполненную в виде объемно-синусоидальной решетки, профиль которой образован рядами продольных и поперечных синусоидальных волн, на гребнях и впадинах которых расположены отверстия, отличающийся тем, что выполнен из олеофильного материала, а синусоидальные волны в соседних рядах сдвинуты относительно друг друга на 1/2 фазы, образуя попеременно выпукло-вогнутую ячеистую поверхность.2. Коалесцентно-осаждающий элемент по п.1, отличающийся тем, что отверстия расположены на максимально удаленных от осевой плоскости листа гребнях и впадинах синусоидальных волн.3. Коалесцентно-осаждающий элемент по п.1, отличающийся тем, что амплитуды продольных и поперечных волн составляют диапазон (70-120) мм.4. Коалесцентно-осаждающий элемент по п.1, отличающийся тем, что расстояния между гребнями продольных и поперечных волн соотносятся между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм.5. Коалесцентно-осаждающий элемент по п.1, отличающийся тем, что габаритные размеры листа составляют по длине диапазон (900-1500) мм, по ширине - диапазон (600-1200) мм, по толщине - диапазон (0,8-2,0) мм.6. Коалесцентно-осаждающий элемент по п.2, отличающийся тем, что амплитуды продольных и поперечных волн составляют диапазон (70-120) мм.7. Коалесцентно-осаждающий элемент по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что расстояния между гребнями продольных и поперечных волн соотносятся между собой как диапазоны (100-105)÷(160-180) мм.8. Коалесцентно-осаждающий элемент по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что габаритные размеры листа составляют по длине диапазон (900-1500) мм, по ширине - диапазон (600-1200) мм, по толщине -диапазон (0,8-2,0) мм.