Водоотталкивающая перегородка для фильтров-сепараторов Советский патент 1983 года по МПК B01D39/00 B01D37/02 

О)

со

4 4: Изобретение относится к устройст вам для очистки углеводороднихжидкостей, преимущественно топлив, от свободной воды и механических примесей методом фильтрования и может применяться во всех областях народного хозяйства, где необходима очистка углеводородных жидкостей от загрязнений данного типа. Известен фильтрующий водоотделяю щий элемент, в котором в качестве водоотталкивающей перегородки приме няется нетканый материал, пропитанн раствором кремнийорганической жидкости в толуоле Г1 Недостаток водоотталкивающей перегородки - невысокое сепарирующее свойство при высоких скоростях пото ка, в результате чего через них при скорости потока 6,94 см/с прода ливаются капли воды размером 0,71,0 мм, что приводит к резкому снижению эффективности обезвоживания топлив. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является водоотталкивающая перегородка, применяемая в фильтрах-сепараторах и представляющая собоГ пористую основ с прямыми открытыми порами, покрыту гидрофобным слоем.В качестве пористой основы применяется металлическая сетка со стороной квадрата 60 м а в качестве гидрофобного слоя тефлон 2 . f Недостатком известной водоотталк вающей перегородки является проскок капель размером 0,1 мм при ско рости потока топлива 1,71 см/с и ра мером 0,5 мм при скорости 3,786,94 см/с вследствие невысоких гидрофобных свойств тефлоновой пленки. Цель изобретения - обеспечение работоспособности водоотталкивающей перегородки с сохранением высоких сепарирующих свойств при скоростях потока топлива, превышающих 7 см/с. Указанная цель достигается тем, что водоотталкивающая перегородка для фильтров-сепараторов, содержащая пористую основу с прямыми откры тыми порами, покрытую гиДрофобныгслоем, содерлсит в качестве гидрофобного слоя водный раствор, содерж ,щий фторопластовую суспензию и этил целлозольв при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Фторопластовая суспензия40-46 Этилцеллозольв 7,0-9,5 ВодаОстальное .Пористый фторопластовый слой на пористой основе с прямыми открытыми порами изготовляют следующим образом.. - С пог-ющфю распыляющего устройств .на пор1 стую основу наносят равномер ный слой раствора, состоящего из смеси приведенного состава. Для получения равномерного слоя пористая основа или распьшяпощее устройство должно двигаться с постоянной скоростью в направлении, перпендикулярном оси выходного канала распыляющего устрой-ства. Скорость движения должна устанавливаться в зависимости от производительности распыляющего устройства, которая в свою очередь может регулироваться давлением сжатого воздуха на входе в распыляющее устройство. Так, например, при давлении сжатого воздуха на входе в обычный пульверизатор, равном 1,5 кгс/см на металлической сетке со стороной квадрата 70 мкм образуется слой фторопласта толщиною 4 мкм, т.е. сторона квадрата пор сетки уменьшается до 62 мкм. После напыления пленки сетка остается на воздухе при комнатной температуре до полного высыхания. Затем сетку помещают в.термостат и выдерживают в печи при 355-365°С в течение 3040 мин. Температурный режим обработки пленки, нанесенной на пористую основу, объясняется физическими свойствами фторопласта. Процесс спекания частиц фторопласта происходит при 355-465°С. При более высоких температурах начинается процесс деструкции, который при принимает интенсивный характер, сопровождаемый выделением фосгена. Без термообработки фторопластовая пленка быстро смывается с сетки потоком топлива. При нагреве пленки ниже 355°С процесс спекания частиц фторопласта не заканчивается, в результате чего силы адгезионного сцепления между сеткой и фторопластом уменьшаются, что приводит при контакте с топливом к отслаиванию пленки с поверхности сетки. Смесь для гидрофобного слоя готовят следующим образом. Берут водную суспензию фторопласта и в нее добавляют соответствующее количество этилцеллозольва и воды. Полученную смесь помещают в емкость и обрабатывают с целью получения равномерной и стойкой суспензии в течение заданного времени (около 1 ч/ ультразвуком. В качестве суспензии фторопласта могут применяться водные фторопластовые суспензии марок Ф-4Д, Ф-4ДВ, Ф-4ДП (ТУ 6-05-1246-76, тонкодисперсный фторопласт Ф-4, который в свою очередь является, полимером тетрафторэтилена CFx- CF , т.е„ полностью фторированного этилена. Эти фторопласты обладают низким критическим поверхностным натяже нием (18,3 дН/см/, что обуславливает их слабую смачиваемость водой, а следовательно, высокие водооттталкивающие свойства. Промышленностью в соответствии с ТУ 6-05-1246-76 Суспензии фторопластовые выпускаются водные фторопластовые суспензии, содержащие 55-65 твердого (сухого Г фторопласта, 7-10 маСо% поверхностно-активных веществ типа ОП-7, остальное вода. Приготовленная таким образом смесь сразу же наносится (напыляется на пористую основу, Для нанесения на сетку более толстой пленки или уменьшения размера пор процесс напы ления фторопластовой суспензии может повторяться несколько раз. В табл.1 приведены пять композиций смесей фторопластовой суспензии использованных для получения водоот талкивающего слоя на стальной сетке .с прямыми открытыми порами со сторо ной квадрата 70 мкм, а также характеристика полученных слоев. Пленки получены метрдог- распыления раствора с ПОМО1ПЫО пульверизатора на равн мерно движущуюся со скоростью 0,02 м/с вертикально установленную сетку при давлении охатого воздуха на входе в пульверизатор, раввюм 2 кгс/см. Таким образом, равномерный слой фторопласта наносят на сетку при следующих предельных значениях, составляющих -смесь компонентов, мае. %: Водная суспензия фторопласта Ф-4Д 40-46 Этилцеллозольва 7,0-9,5 ВодаОстальное Введение этилцеллозольва в водную суспензию фторопласта оказывает положительное влияние на равноперное распределение хсидкой фазы на поверхность сеток. При этом минимальное его содержание в смеси не должно быть меньше 7,0 мас.%. В противном случае поры сеток покрываются почти сплошным слоем фторопласта (перегородка 1/. Увеличение содержания в смеси этилцеллозольва больше 9,5 мас.% улучшает распыление фторопласта, однако это неэкономно, так как ведет к увеличению расхода этилцеллозольва, Таблица 1

ВОДООТТАЛКИВАКЩАЯ ПЕРЕГОЮДКА ДЛЯ ФИЛЬТРОВ-СЕПАРАТОРОВ, содержащая пористую основу с открытьоми порами, покрытую гидрофобным слоем, отличающаяся тем,, что, с целью обеспечения работоспособности с сохранением высоких сепарируиндйх свойств при скоростях потока эмульсий типа вода-масло,превышающих 7 см/с, она содержит в качестве гидрофобного слоя водный раатвор/ содержащий фторопластовую суспензию и этилцеллозольв при следующих соотношениях компонентов, мае. %-: Фторопластовая суспензия , 40-46 € Этилцеллозольв 7,0-9,5 ВодаОстальное с

Равномерный слой с порами одинакового размера, сторона квадрата 58 мкм

Равномерный слой с порами одинакового размера, сторона квадрата 50 мкм

Равномерный слой с порами, одинакового размера;сторона квадрата 48 мкм

Неравномерный слой: поры полностью закрыты фторопластом

. Увеличение концентрации фторопласта выше 46 мас.% приводит к забивке пор сеток;

Дополнительно были проведены эксперименты по нанесению слоя фторопласта на сетки без введения этилцеллозольва {перегородка №5)

в водную фтороп.частовую суспензию.

60 В табл.2 приведены результаты сравнительных испытаний сепаративных свойств водоотталкивающих перегородок, применяемых в промыоленных образцах фильтров-сепараторов,

5 а также перегородки 3 (табл.1). Водоотталкиваю- Размер Содержание сво щая перегородка пор, перегородки мкм 0,53 I Сетка с тефлоно-. вым покрытием (во- 60 отс. доотталкивакнцин элемент фирмы ,фауди, ФРГ по прототипу Сетка с предлагае- 50 мым фторопласто-2 ю вым покрытием, образец №3 Капрон, пропитан- 30 отс. ный раствором ,;-;---4 кремнийорганической жидкости . ГКЖ-94 в толуоле Нетканый материал 50 -отс. ДРКБ, пропитанныйdTcf раствором кремнийорганической жидкости ГКЖ-94 в толуоле (фильтрующий водоотделяющий элемент I255 $e5l§2j ...--. Водоотталкивающая перегородка5,216,94 Сетка с тефлоно-0 5 вым покрытием (во-- „ i гГ ц c. f О Л, .w, дс5отталкивающий элемент фирмы Фауди, ФРГ) по ПРОТОТИПУ Сетка с предлагае- 212л. мым фторопластовым eslO дУПо покрытием , образец 3 . Капрон, пропитанный раствором крем-О б Ij O нийорганической жид-i о i , i с i . i п кости ГКЖ-94 в то-lJ,i иlb,i 1U Нетканый материал ДРКВ, пропитанный раствором 1 ремний-0507 органической жидкости - ГКЖ-94 в толу(ле 4, бу.б-ЮЗ ( фильтрующий водо,отделяющий элемент типа ФВЭ-60 ) в числителе приведен размер капель во потоком топлива ТС-1 через водоотталкивающ содержание свободной (эмульсионной) воды в кив.анвдих перегородок, мас.%: в соответствии с рекомендациями ИКАО воды в топливе, заправляемом в реактивные 3-10 мас.%, по биецификации на фильтры-се свободной воды-в топливе после.фильтрации 1,5-1СГ ас.% и по военной спецификации Ml Таблица2 бодной воды после водоотталкивающей при скорости потока, см/с 1,71 I 2,81 1 3,78 2ii 2i5 2-10 9 Ч0 1 . , 2I2i 3-lO 6, 7,71СГ . . 1,5То- 8,5-10- lollO . 5, lolO l,-7lO.-- Продолжение табл. 2 . 8,179,47 10,92 12,22 -- ,.: 212л212л2ii Il-lO 1,5-10 3;1-1028, -.- - ды в миллиметрах продавливаемых ие .перегородки, в знаменателе потоке топлива после водооттали ИТАО содержание свободной самсйпеты, не должны быть более параторы АР1-1581 содержание сепаратора не должно быть большь - 8901В- не более 5-Ю мае. %.

В качестве коагулирующей перегородки в модельном фильтре-сепарато е применяют стекловолокнистую перегородку, используемую в фильтрующем водоотделяющем элементе типа ФВЭ-60 с дополнительной установкой на внешней по потоку стороне перегородки слоя открытопористого поролна. Испытания проводят на топливе TC-i; содержавшем 0,1 мас.% свободной воды. Водотопливную эмульсию готовят.с помощью высокооборотного центробежного насоса. Водоотталкивающие свойства перегородок оценивают по. количеству свободной воды, содержавшейся в -пробах топлива, отбираемых после испытуемой водоотталкивающей перегородки при различных скоростях потока, а также максимальному, размеру капель воды, прог давливаемых гидродинамическими силами потока через перегородку. Размер капель воды определяют фотографированием с использованием широкоугольного объектива.

Из данных табл. 2 видно, чтопропитка пористых .материалов кремнийорганическими составами малоэффективна ( даже при скорости

потока 0,53 см/с перегдродки н чинают пропускать капли воды размером 0,1 мм|, эффективно тефлоновое покрытие, применяемое в водоотталкивающем элементе фильтров-сепараторов фирмы Фауди (ФРГ/, но и оно при скврости потока 1,71 см/с начинает пропускать капли воды размером 0,1 мм.. Наиболее высокими водоотталкивающими свойствами обладает предлагаемая перегородка, в которой продавливание капель воды размером О,1 мм начинается лишь при скорости потока 12,22 см/с. При этом перегородка обладает высокими гидравлическш-ш характеристиками. Так, при скорости потока топлива ТС-1, равной 10,92 см/с, гидравлические потери составляют 0,032 кгс/см.

Таким образом, применение изобретения позволит увеличить скорость потока топлива через водоотталкивающую перегородку в. 3-4 разд с одновременным повышением эффективности обезвоживания топлив. Кроме .того, 5 использование г предлагаемой перегородки позволит снизить габаритные размеры, а следовательно, и массу фильт.ров-сепараторов.