Электрофильтр Советский патент 1985 года по МПК B01D35/06 B03C5/02 

Г

С5

сд

N

bO

со

А

Изобретение относится к электрофильтрации диэлектрических жидкостей, в частности нефтяных, растительных масел, содержащих проводящие примеси и может быть использовано в нефтяной и масло-жировой отраслях промыщленности.

Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электрическом поле взвещенных в жидкости твердых частиц, выполненный в виде корпуса, в котором размещены чередующиеся разноименные электроды, неподвижные и вращающиеся на валу, в нижней части аппарата находится приспособление для удаления осадка с поверхности электродов, представляющее собой скребки, смонтированные на экранах, скребки и вращающиеся электроды заряжаются одноименными зарядами 1.

Недостатками этой конструкции являются наличие подвижных деталей, низкая производительность и ограниченность применения в силу положенного в основу метода электроосаждения.

Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электростатическом поле взвещенных в жидкости твердых частиц, состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками и чередующимися вращающимися дисками-анодами и неподвижным катодом 2.

Недостатками известного аппарата являются низкая производительность, наличие подвижных узлов и ограниченная возможность применения.

Цель изобретения - повыщение эффективности выделения примесей и снижение энергетических затрат.

Для достижения этой цели электрофильтр масел, содержащий корпус, два электрода, один из которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, снабжен перфорированной диэлектрической мембраной, выполненной со следующими соотнощениями: .,. Si л

-&,- -1Г

где Si -суммарная площадь перфорации; За- площадь всей диафрагмы; ,3

где di - диаметр отверстий диафрагмы;

С1г толщина диафрагмы, и установленной между электродами.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый электрофильтр; на фиг. 2 - схема диафрагмы.

Электрофильтр состоит из корпуса 1, заземленного электрода 2, высоковольтного пористого электрода 3, подключенного к источнику высокого постоянного напряжения, и перфорированной диэлектрической диафрагмы 4.

Электрофильтр работает следующим образом.

По подводящему патрубку в пространство между электродом 2 и диафрагмой 4 поступает загрязненное масло, затем проходит через перфорацию диафрагмы и пористый электрод 3. Между электродами 2 и 3 устанавливают постоянное напряжение. При подходе к пористому электроду проводящие примеси масла заряжаются, касаясь электрода, отражаются от него и осаждаются в нижней зоне между диафрагмой и электродом 3, а чистое масло проходит сквозь поры и выводится по отводящему патрубку.

При электрофильтрации жидкостей, 5 содержащих высокую концентрацию проводящих примесей, в межэлектродном просстранстве фильтра выстраиваются токопроводящие цепочки по силовым линиям поля. Ток по цепочкам быстро нарастает 0 и достигает величины, при которой в отверстиях диафрагмы генерируются газовые пузырьки, перекрывающие перфорацию и ограничивающие рост тока. Таким образом, перфорированиая диафрагма позволяет предотвратить пробои между электродами при 5 электрофильтрации и увеличить напряженность поля, что повыщает эффективность процесса эЛе трофильтрации и снижает энергетические затраты.:

Снижение энергетических затрат происходит вследствие ограничения роста тока газовыми пузырями.

Напряженность поля в прилегающей области к высоковольтному электроду определяющая эффективность электрофильт11ации, зависит не только от приложенного напряжения и расстояния между электродами, но и от электрофизических свойств диафрагмы и ее конструктивных особенностей. Например, если диэлектрическая диафрагма выполнена сплощной, то она сильно экранирует поле. Установивщиеся стационарные 0 напряженности поля в фильтруемой жидкости

Е,

А-- 1л Jлл

&icia4-&a d где и - разность потенциалов между электродами;GI- электропроводность фильтруемой

жидкости;

GI - электропроводность диафрагмы; di-толщина слоя жидкости; di- толщина диафрагмы.

Если и 30 кВ, Gi 10 (фильтруемая среда - растительное масло с водой), Ga (материал диафрагмы - фторопласты), d 9 см, см, то

напряженность поля в фильтруемой жидкости

Е 3 10- кВ/см, практически равна нулю.

Чтобы избежать экранировки поля, т.е. максимально увеличить его напряженность в фильтруемой жидкости с целью повышения эффективности электрофильтрации, диафрагму необходимо выполнить перфорированной с отверстиями, расположенными максимально плотно одно к другому.

Плотность отверстий на диафрагме характеризуется параметром St/Sg, где Si- площадь, занимаемая перфорацией; Sg - площадь всей диафрагмы.

Если Si/S, 0, это означает, что диафрагма сплощная, и в этом случае поле в фильтруемой жидкости полностью экранируется диэлектриком диафрагмы.

Если 81/82 0,5, то в половине объема фильтруемой жидкости поле практически равно нулю (экранировка поля на 0,5).

Если отверстия диафрагмы расположены максимально плотно одно к другому (4)), то диаметр одного отверстия di Д - число отверстий на днафрагме, суммарная площадь перфорации S nydf/4 , отсюда 8,/8г -|-.

Таким образом, наименьщая экранировка поля перфорированной диэлектрической диафрагмой, т.е. наибольшая эффективность процесса электрофильтрации, наблю дается при значении параметра

Отношение диаметра отверстий диафрагмы к ее толщине di/d 0,3 определяется условием полного перекрытия газовым пузырём сечения отверстия и получено экспериментально.

В результате экспернментов установлено, что под действием электрического поля капли воды выстраиваются в сплошные цепочки, замыкающие электроды. Ток по цепочкам быстро нарастает и при достижении им некоторой величины в отверстии диафрагмы генерируется парогазовый пузырь. Если парогазовый пузырь полностью перекрывает сечение отверстия, то ток по цепочкам резко уменьшается, проводящие цепочки разрушаются и тем самым предотвращается пробой между электродами. Установлено, что при диаметрах отверстий 1 и 2 мм и данной толщине диафрагмы 100 мм парогазовый пузырь полностью перекрывает

сечение отверстий. При диаметре отверстия 3 мм и более парогазовый пузырь выносится подъемной силой и потоком жидкости, не успев полностью перекрыть отверстия. Поэтому условие полного перекрытия отверстий диафрагмы парогазовыми пузырями выполняется при di/d, ,,3; di/da 0,,3.

Таким образом, для ограничения тока между электродами, т.е. снижения энергетических затрат, необходимо, чтобы параметр di/da был меньше 0,3.

Пример 1. Эффективность работы проверяется на подсолнечном масле, содержащем 7% проводящих примесей в виде мельчайших капель воды. На электроды площадью 50 см, расстояние между которыми 60 мм, подают 9,10 В постоянного напряжения. Вблизи высоковольтного пористого электрода напряженность поля 1,. Перфорированная диафрагма выполнена из оргстекла с диаметром отверстий 2 мм, вплотную расположенных одно к другому, параметр 81/8 . Толщина диафрагмы 10 мм, время обработки 4 мин. Анализ пробы масла, взятого на выходе устройства, показывает, что в нем содержится 0,26% остаточной воды. Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, .

Пример 2. Для сравнения проведем опыт по электрофильтрации подсолнечного масла, содержащего 7% проводящих примесей, на ячейке, аналогичной изображенной на фиг. 1, отличающийся тем, что в межэлектроДном пространстве отсутствует перфорированная диэлектрическая диафрагма. На электроды подают максимально возможное напряжение , время обработки 4 мин. Анализ отфильтрованного масла показывает, что оно содержит 1,2% остаточной воды. Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, 2-10 А.

Таким образом, установление перфорированной диэлектрической диафрагмы в межэлектродном пространстве электрофильтра позволяет повысить напряженность поля ограничить ток, а тем самым повысить эффективность электрофильтрации и сократить энергетические затраты.

эооо

Фиг.2

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР масел, содержащий корпус, два электрода, один из которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности выделения примесей и снижения энергетических затрат, он снабжен перфорированной диэлектрической мембраной, выполненной со сюдующими соотношениями: Si/Sa /4, де Si -суммарная площадь перфорации; Sj,-площадь всей диафрагмы, ,3; где di-диаметр отверстий диафрагмы; d. - толщина диафрагмы, и установленной между электродами. S