Способ мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 D 61/00

ГОСУДА P СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ V (. с

ЬЭ ) (л) (21) 4796210/26 (22) 29.01.90 (46) 23.09.92, Бюл. М 35 (71) Институт машиноведения им. А.А. Благонравова (72) P.Ô. Ганиев, Г,А. Калашников. M.À. Клюшев и С.А, Костров (56) Ю.И. Дытнерский. Баромембранные процессы. Теория и расчет. — M.: Химия, 1986, с. 70 — 71.

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, „„Я2„„1762993 А1 (54) СПОСОБ МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ

Н Е ФТЕ П РОДУ КТЫ (57) Сущность изобретения: в подлежащей мембран ному разделению жидкой системе. содержащей нефтепродукты, генерирукт колебания давления с частотой 36 — 18400 Гц и интенсивностью 0,2-12 Вт/см . 1 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты, включан)щем 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 резснансную камеру 5, В акустическом излуча1еле происходит генерация колебаний в диапазоне 36...18400 Гц и интенсивностью 0,2...12 Вт/см;

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 об1762993 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 пермеат по трубопроводу 7 направляется в сборник пермеата 8, а концентрат направляется по трубопроводу 9 в исходную емкость 1.

B 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-расходной 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 вЂ” 9

5 (ТУ ЖЦИЦ 757350.005), выпускаемые

ВНИИЭИ г. Электроугли, насос БГ11 — 24А, бак исходного продукта емкость 200 литров.

Температура масла И вЂ” 20 составляла

70 3 С, давление на входе мембранного

10 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

15 циркуляцию составлял — 48 л/мин, Гидродинамический генератор колебаний возбуждал колебания в жидкой системе с частотой 2500 Гц интенсивностью 2,3

ВТ/см .

20 Производигельность мембранного разделения по пермеату составила 142 л/час.

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

25 — кинематическую вязкость 19,8 сСт; — температуру вспышки 121 С; — содержание мехпримесей 0,003 ; — зольность 0,004 о ; — вода отсутствует, 30 Пример 2, Мембранное разделение сточных вод ванн промывки после обезжиривания деталей гальванических цехов проводилось на металлокерамических трубках с использованием насоса БГ11 — 24А. Пара35 метры исходного продукта определялись согласно соответствующим ГОСТам и до обработки содержание мехпримесей составляло 38 mr/n, а концентрация нефтепродуктов 21 мг/л. Температура сточных

40 вод составляла 45+ 2 С, давление на входе в мембранный узел — 0,7 МПа, давление концентрата на выходе — 0,24 МПа, давление пермеата — атмосферное, скорость потока сточных вод в центральном проточном

45 каналетрубок-2,5м/с, Расход на циркуляцию исходного продукта — 50 л/мин. Колебания в жидкой системе генерировалось с частотой

7200 Гц и интенсивностью 5,3 Вт/см, Производительность мембранного раз50 деления составила 5 7 м /сут.

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

Пример 3. Мембранное разделение

55 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

1762993

1, Составитель Г,Калашников

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор

Заказ 3406 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1/.

«/,.» ") 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/см . Производительность по пермеату составила 4,6 м /сут.

После разделения содержание мехпримесей 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 наблюдается быстрое затухание волн вследствие высокого декремента затухания. При интенсивности ниже 0,2 Вт/см не наблюдается снижения степени концентрацион5 ной поляризации, вследствие чего не достигается высокой степени очистки жидких сред. При интенсивности свыше 12

Вт/см резко возрастают энергетические

10 затраты на осуществление способа и, кроме того, наблюдается интенсивное кольматирование механическими примесями пор мембран, приводящее к снижению производительности способа.

Формула изобретения

Способ мембранного разделения жидких систем, содержащих нефтепродукты, включающий генерацию колебаний давле20 ния вжидкойсистеме,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества разделения, генерацию колебаний давления ведут с частотой

36 — 18400 Гц и интенсивностью 0,2 — 12

25 Вт/см .