Способ мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты Советский патент 1992 года по МПК B01D61/00 

Изобретение относится к процессам разделения, очистки и концентрирования жидких систем, а также для выделения высокомолекулярных соединений из растворов и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, биотехнологической и медицинской отраслях промышленности, а также в области очистки сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый за прототип способ мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты, включающий генерацию колебаний давления в жидкой системе.

Недостатком способа-прототипа является то, что низкие значения частоты колебаний давления в жидкой системе (порядка 1 Гц) не позволяют создать режим резонанса, вследствие чего, способ характеризуется низкой производительностью. Кроме того, вследствие наличия высокой степени концентрационной поляризации в пограничной зоне мембран не обеспечивается высокое качество разделения жидких систем.

Цель изобретения - повышение производительности и качества разделения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты, включающем генерацию колебаний давления в жидкой системе, согласно изобретению, генерацию колебаний давления в жидкой системе ведут с частотой 36... 18400 Гц и интенсивностью 0,2...12 Вт/см .

На чертеже изображена технологическая схема мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты.

Способ осуществляется следующим образом.

Из сборника 1 исходная жидкая система насосом 2 подается по трубопроводу и проходит через акустический излучатель 3, установленный в подвижном элементе 4 и попадает в резонансную камеру 5. В акустическом излучателе происходит генерация колебаний в диапазоне 36...18400 Гц и интенсивностью 0,2...12 Вт/см2;

Резонансный режим достигается за счет резонансной камеры 5 и подвижного элемента 4, а также путем изменения напорно-расходной характеристики насоса 2 с учетом физических характеристик жидкой системе. В результате акустической О

ю ю

:Ю СО

работки в резонансном режиме происходит турбулизация потока, снижается концентрация веществ в пограничных слоях мембран и приближается к концентрации в ядре потока, что вызывает уменьшение осмотического давления и увеличение движущей силы процесса, увеличивает проницаемость и селективность мембран.

Кроме того, в результате акустической обработки происходит очистка поверхности мембран от слаборастворимых солей, механических примесей и других осадков, образующихся в процессе мембранного разделения.

На выходе мембранного аппарата пер- меат по трубопроводу 7 направляется в сборник пермеата 8, а концентрат направляется по трубопроводу 9 в исходную емкость 1.

В случаях использования электроэнергии излучателями {магнитострикционными, пьезокерамическими, электромагнитными) последние подключаются к источнику электроэнергии 10. В тех же случаях, когда используются вихревые или струйные гидродинамические излучатели необходимость в подключении последних к источнику электроэнергии 10 отпадает.

Генерация колебаний давления в жидкой системе может производиться как непрерывно, так и периодически в зависимости от проницаемости и селективности мембран и физико-химической характеристики жидкой системы.

Настройка мембранного аппарата для обработки жидкой системы вибрационным воздействием в режиме резонанса (в точ числе и нелинейного) осуществляется в два этапа.

Этап 1 - грубая настройка. Осуществляется с помощью изменения геометрических размеров аппарата, а также с помощью подвижного элемента 4 резонансной камеры 5. Кроме того, учитывается физическая характеристика данной жидкой системы.

Этап 2 -тонкая настройка осуществляется с помощью изменения напорно-рас- ходной характеристики насоса 2.

Пример 1. Способ мембранного разделения проводился на отработанном индустриальном масле И-20 со следующими характеристиками:

-кинематическая вязкость 19,6 сСт (определялась по ГОСТ 5985-79):

-температура вспышки 144°С (определялась по ГОСТ 4333-48):

-содержание механических примесей 0,018% (определялась по ГОСТ 6370-83);

-зольность 0,27% (определялась по ГОСТ 1461-75);

-содержание воды - следы (определялось по ГОСТ 2477-65).

В качестве мембранного узла использовались углеграфитовые трубки типа НП-9 (ТУ ЖЦИЦ 757350.005), выпускаемые ВНИИЭИ г. Электроугли, насос БП1-24А, бак исходного продукта емкость 200 литров.

Температура масла И-20 составляла 70 ±3°С, давление на входе мембранного 0 узла составляло 0,6 МПа, давление пермеата на выходе - атмосферное, давление концентрата на выходе - 0,22 МПа, Скорость потока исходного продукта в проточном канале трубки составляла - 3 м/с. Расход на 5 циркуляцию составлял - 48 л/мин.

Гидродинамический генератор колебаний возбуждал колебания в жидкой системе с частотой 2500 Гц интенсивностью 2,3 ВТ/см2.

Производительность мембранного разделения по пермеату составила 142 л/час.

Масло И-20 после мембранного разделения (пермеат) имело следующие характеристики:

-кинематическую вязкость 19,8 сСт;

-температуру вспышки 121°С;

-содержание мехпримесей 0,003%; -зольность 0,004%;

-вода отсутствует.

Пример 2, Мембранное разделение сточных вод ванн промывки после обезжиривания деталей гальванических цехов проводилось на металлокерамических трубках с использованием насоса БП1-24А. Параметры исходного продукта определялись согласно соответствующим ГОСТам и до обработки содержание мехпримесей составляло 38 мг/л, а концентрация нефтепродуктов 21 мг/л. Температура сточных вод составляла 45 ± 2°С, давление на входе в мембранный узел - 0,7 МПа, давление концентрата т выходе - 0,24 МПа, давление пермеата - атмосферное, скорость потока сточных вод в центральном проточном 5 канале трубок-2,5 м/с. Расход на циркуляцию исходного продукта - 50 л/мин. Колебания в жидкой системе генерировалось с частотой 7200 Гц и интенсивностью 5,3 Вт/см2.

Производительность мембранного разделения составила 5,7 м /сут.

После разделения содержание мехпримесей в пермеэте составило 3 мг/л, а концентрация нефтепродуктов 2 мг/л.

Пример 3. Мембранное разделение 5 отработанного моющего раствора ванн обезжиривания типа лабомид с исходным содержанием мехпримесей 3436 мг/л и концентрацией нефтепродуктов 2180 мг/л проводилось на углеграфитовых трубках с

0

5

0

5

0

0

использованием насоса БГ11-24А и гидродинамического генератора колебаний. В процессе разделения температура жидкой среды составляла 53 ±3°С, давление на входе в мембранный узел составляло 0,8 МПа, давление концентрата на выходе - 0,22 МПа, скорость потока исходного продукта в центральном проточном канале трубок - 3,2 м/с. Расход на циркуляцию исходного продукта - 49 л/мин. Колебания в жидкой системе генерировались с частотой 16200 Гц и интенсивностью 11,2 Вт/см2. Производительность по пермеату составила 4,6 м /сут. После разделения содержание мехприме- сей в пермеате составило 31 мг/л, концентрация нефтепродуктов 19 мг/л.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что при мембранном разделении жидких систем, содержащих нефтепродукты, возбуждение колебаний в жидкой системе с частотой менее 37 Гц не создается в пограничных слоях мембран необходимая интенсивность колебаний, а при режиме обработки с частотой выше 18400 Гц

0

наблюдается быстрое затухание волн вследствие высокого декремента затухания. При интенсивности ниже 0,2 Вт/см не наблюдается снижения степени концентрационной поляризации, вследствие чего не достигается высокой степени очистки жидких сред. При интенсивности свыше 12 Вт/см резко возрастают энергетические затраты на осуществление способа и, кроме того, наблюдается интенсивное кольмати- рование механическими примесями пор мембран, приводящее к снижению производительности способа.

Формула изобретения Способ мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты, включающий генерацию колебаний давления в жидкой системе, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества разделения, генерацию колебаний давления ведут с частотой 36-18400 Гц и интенсивностью 0,2-12 5 Вт/см2.

5

0

Сущность изобретения: в подлежащей мембранному разделению жидкой системе, содержащей нефтепродукты, генерирун-т колебания давления с частотой 36-18400 Гц и интенсивностью 0,2-12 Вт/см2. 1 ил.

1