коалесцирующий фильтр что это
Коалесцеры (коалесцирующие фильтры)
В процессах и системах, требующих разделения жидких и газообразных аэрозолей, частиц жидкостей, применяются коалесцирующие фильтры.
Коалесцирующие (коалесцентные) фильтры или коалесцеры представляет собой специальный фильтроэлемент, принцип действия которого основан на явлении коалесценции.
К основным характеристикам коалесцирующих фильтров можно отнести:
Фильтровальное полотно, в зависимости от применения, может быть изготовлено, например, из пенопласта, стекловолокна, пенополиуретана, волокон PTFE с нетканой основой из полипропилена и т. д.
Общее описание принципа работы коалесцера
Коалесцеры работают по принципу интеграции мелких капель в более крупные по мере прохождения потока через несколько слоев материала фильтра с последовательно увеличивающимися порами. Мелкие капли, попадая в открытые поры, сливаются в более крупные. Большие капли опускаются с основания фильтрующего элемента в зону отстойника корпуса фильтра и в итоге, в автоматический поплавковый слив, где жидкость выводится из системы.
Существует три механизма коалесцирования жидкости:
Область применения коалесцеров
Коалесцеры применяются в таких отраслях промышленности как нефтегазовая, нефтехимическая, химическая, в пищевой промышленности и в энергетике. Также коалесцеры нашли широкое применение во многих технологических процессах. И в зависимости от технологических условий могут использоваться для:
Типы коалесцирующих фильтроэлементов
Размер коалесцирующего фильтра и его тип устанавливаются различными условиями использования, такими как размер аппарата, разделяемая среда и ее химическая активность, рабочие условия эксплуатации и многие другие.
Коалесцирующие фильтроэлементы конструктивно представлены тремя типами:
Преимущества:
При всех достоинствах фильтров-коалесцеров главным недостатком является то, что в поступающей жидкости практически всегда содержится определенное количество газов, которые выделяются в виде микропузырьков. Коалесцируя между собой, они частично закупоривают поровое пространство волокна, что в свою очередь снижает эффективность разделения, уменьшает активную площадь фильтрации, увеличивает сопротивляемость прохождения фильтруемой среды.
Мы предлагаем свои решения в области коалесцирующих фильтров, а именно:
Наши специалисты готовы ответить на ваши вопросы.
Коалесценция. Коалесцирующие фильтры
Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию коалесцирующие фильтры.
Коалесценция – процесс слияния частиц дисперсной фазы в эмульсиях, пенах или туманах. Следствием этого явления становится укрупнение дисперсной фазы вплоть до полного расслоения. Коалесценция происходит самопроизвольно и объясняется стремлением системы достичь минимума свободной энергии. В данном случае это происходит путем уменьшения свободной поверхностной энергии, которая в свою очередь снижается за счет уменьшения поверхности раздела фаз. Сам процесс можно разделить на два основных этапа: транспортный и кинетический. Во время транспортного этапа происходит сближение капель дисперсной фазы до момента соприкосновения их поверхностей. Далее наступает кинетический этап, при котором происходит объединение поверхностей раздела фаз сблизившихся капель и последующее их слияние. Причем лимитирующим, то есть наиболее долгим и определяющим скорость процесса в целом, является первый этап.
Сама по себе коалесценция протекает достаточно медленно, но она может быть интенсифицирована с помощью химических и физических воздействий, направленных на разрушение межфазных пленок и увеличение количества столкновений дисперсных частиц. Так широкое распространение получило использование деэмульгаторов – составных реагентов, включающих поверхностно-активные вещества (ПАВ), растворители и т.д. Такие вещества локализуются в области раздела фаз эмульсии и уменьшают прочность поверхностной пленки, облегчая тем самым слияние отдельных капель. Деэмульгаторы подразделяются на ионогенные и неионогенные в зависимости от того, диссоциируют они на ионы или нет. В свою очередь иногенные делятся на анионоактивные и катионоактивные в зависимости от того, ионы какого знака у них являются поверхностно-активными, а неионогенные разделяют на гидрофильные и гидрофобные, то есть смачиваемые и не смачиваемые водой.
Другим способом интенсификации процесса коалесценции может быть воздействие внешнего электрического поля. При этом дисперсные частицы эмульсии подвергаются поляризации, то есть, оставаясь в целом электронейтральными, они приобретают положительно и отрицательно заряженные полюса, положение которых зависит от направления действия электрического поля. Между каплями возникает сила взаимного притяжения, увеличивающаяся по мере их сближения, что и приводит к ускорению их слипания. Такой метод распространен при деэмульгировании нефтяных эмульсий.
Фильтровальные перегородки таких фильтров обычно изготавливают из полимеров специально подобранного состава, а также стекловолокна и фторопласта. Чтобы предотвратить повреждения основной перегородки фильтр снабжают дополнительным слоем, в задачи которого входит не интенсификация коалесценции капель, а удержание других относительных крупных твердых частиц. После коалесцирующего слоя может идти дренажный слой материала, обладающего крупными порами, позволяющими укрупненным каплям стекать вниз. Фильтровальная перегородка может поддерживаться с обеих сторон дополнительной металлической сеткой, обеспечивающей прочность всей конструкции при повышенном давлении или его скачкообразных изменений.
Устройства, основанные на описанном методе, получили широкое распространение в тех случаях, когда требуется очистить стойкие эмульсии и туманы, плохо подверженные расслоению. Из наиболее показательных примеров можно привести очистку нефтепродуктов от водяных включений, либо наоборот очистку сточных вод от маслянистых и тому подобных загрязнителей. Помимо этого коалесценция используется при раскислении рафинировании расплавов металлов, а также в пищевой промышленности при производстве масел и других продуктов.
Технологии фильтрации
1. Фильтры-коалесцеры
Фильтры-коалесцеры широко применяются в установках систем очистки природного, транспортируемого, попутного нефтяного газов, в установках систем очистки топливного, импульсного и буферного газов, а также в установках систем очистки сжатого воздуха и других технических газов.
Фильтры-коалесцеры предназначены для тонкой очистки жидких и газообразных сред от механических частиц и капельной жидкости. В корпус фильтра-коалесцера устанавливаются нерегенерируемые, сменные фильтрующие элементы (картриджи) коалесцирующего типа.
В фильтрах-коалесцерах очистка среды от жидких примесей происходит благодаря способности фильтрующего элемента коалесцировать (объединять) жидкие аэрозольные частички мельчайшего диаметра от 0,3 мкм в более крупные с последующим накоплением и удалением жидкости через дренажную систему фильтра.
В газовых фильтрах-коалесцерах происходит удаление жидких примесей из потока газа, а также одновременное удержание механических примесей в пространстве материала фильтрующего элемента.
В жидкостных фильтрах-коалесцерах происходит удаление различных жидких примесей из потока очищаемой жидкости.
Фильтрующие элементы коалесцирующего типа разработаны для систем очистки жидких и газообразных сред, где требуется высокоэффективная очистка от жидких и твердых примесей.
В общем случае, процесс фильтрации осуществляется за счет следующих механизмов осаждения частиц на препятствиях, а именно: касание (зацепление), отсеивание (отсев, ситовой эффект), инерционный захват, гравитационное и диффузионное осаждение и электростатическое взаимодействие. Осажденные в объеме фильтрующего материала или накопленные на его поверхности частицы служат для вновь поступающих частиц составным элементом фильтрующей среды, повышающим степень очистки. По мере накопления частиц газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается, что приводит к необходимости замены фильтроэлементов.
При улавливании только жидких частиц фильтр работает с постоянным сопротивлением в стационарном режиме саморегенерации (самоочищения). Высокодисперсная взвесь масла или влаги, содержащаяся в газе, улавливается при огибании аэрозольным потоком препятствий, образованных на его пути структурными элементами пористого слоя. По мере прохождения очищаемого потока через несколько слоев фильтрующего материала с последовательно увеличивающимися порами частицы масляно-воздушного тумана увеличиваются в размерах до капельной величины и перемещаются внутри слоя и по наружной поверхности вниз под действием силы тяжести, а также при протекании газового потока и капиллярных сил.
В зависимости от требуемой степени очистки газа ООО «Омни технологии» осуществляет поставку и оснащает фильтры-коалесцеры фильтрующими элементами необходимой конфигурации и требуемой эффективности очистки.
2. Центробежное фильтрование
Фильтры с фильтрующими элементами циклонного типа
Системы очистки c фильтрующими элементами циклонного типа предназначены для очистки транспортируемого газа от твердых частиц и капельной жидкости на компрессорных станциях магистральных трубопроводов.
Отличительная особенность конструкции фильтра — установка секции фильтрующих элементов циклонного типа, которая представляет собой комплект из циклонных фильтрующих элементов, вертикально вваренных между двумя мембранами.
Процесс отделения примесей от газа происходит в секции фильтрующих элементов циклонного типа фильтра за счет действия на частицы центробежных сил, создаваемых внутри циклонных элементов.
Поток очищаемого газа через входной патрубок поступает в секцию циклонных фильтрующих элементов, перераспределяется между ними, и далее поступает в циклонные части фильтрующих элементов, где получает вращательное движение. Под действием центробежной силы нежелательные жидкие и механические примеси отбрасываются к стенкам циклонной части фильтрующего элемента, осаждаются в нижней дренажной камере, двигаясь вместе с вращающимся потоком, откуда в дальнейшем удаляются принудительно оператором или автоматически. Чистый газ выходит из выхлопных трубок циклонных фильтроэлементов, и далее выводится из корпуса фильтра через выходной патрубок.
3. Фильтры с фильтрующими элементами сетчатого типа
Принцип действия фильтрационного элемента сетчатого типа состоит в следующем: поток газа проходит через боковую поверхность цилиндрического элемента, закрепленного в специальном съемном креплении, фильтруется и выходит через торец данного элемента. Твердые частицы захватываются и удерживаются в пространстве материала фильтрующего элемента.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Коалесцирующий фильтр
Коалесцирующие фильтры были не загружены и не работали. [1]
Коалесцирующими фильтрами называют устройства с фильтрующей коалесцирующей средой. Наибольшее применение метод коалесценции ( слияния мелких в крупные) нашел в нефтяной промышленности для очистки нефтесодержащих сточных вод, обезвоживания топливных материалов на транспорте, при очистке вод в химической, нефтеперерабатывающей промышленности и очистке балластных вод на судах и нефтеперевалоч-ных базах. [3]
Недостатком коалесцирующих фильтров с направлением фильтрования сверху вниз является то, что в поступающей воде практически всегда содержится определенное количество газов, которые выделяются в виде микропузырьков на гидрофобной загрузке фильтров. Коалесцируя между собой, они частично закупоривают поровое пространство загрузки, что уже является серьезным недостатком. [4]
Применение коалесцирующих фильтров для очистки сточных вод основано на том, что при прохождении сточных вод через фильтр, загруженный гидрофобным материалом, частицы эмульгированной нефти укрупняются и выносятся из фильтра потоком воды в виде капель, которые быстро всплывают в процессе отстаивания. [5]
Этот недостаток коалесцирующих фильтров ликвидируется при изменении направления фильтрования. Сточная вода подается в полость предварительного отстоя и далее, пройдя коалесцирующий фильтр, поступает в тонкослойный отстойник. Такая технологическая схема наиболее оправдана. [7]
Широкое внедрение коалесцирующих фильтров сдерживается недостаточной изученностью протекающих процессов и, как следствие этого, отсутствием обоснованных методик их расчета и конструирования. Многообразие свойств нефтесодержащих сточных вод и коалесцирующих материалов не позволяют пока подходить к расчету технологических схем и конструкций установок без предварительных экспериментальных исследований. [8]
Механизм действия коалесцирующих фильтров следующий. [10]
В качестве коалесцирующих фильтров в нефтеловушке нового типа применяют фильтры из керамических колец Рашига. При пропуске воды через наброску из колец Рашига происходит механическое разрушение пленки нефтяной эмульсии и слияние мелких капелек нефти в более крупные нефтяные частицы. [11]
Поскольку применение коалесцирующих фильтров нецелесообразно, нет необходимости в сложных впускных устройствах. В этом случае, так же как и в промысловых нефтеловушках, целесообразно осуществить впускные устройства в виде дырчатой перегородки или поперечного желоба с водосливом. [12]
Нефтеловушка с коалесцирующими фильтрами состоит из одной или нескольких параллельных секций первичных и вторичных камер отстаивания ( фиг. [15]
Что такое коалесценция?
Главная страница » Что такое коалесценция?
Коалесценция – в прямом смысле слова, слияние. Термин обычно применим к жидким веществам, находящимся в состоянии капельной «агломерации». Принцип коалесценции построен на контакте одних капель с другими, что сопровождается образованием капельных форм большего размера.
Традиционным явлением индустриального сектора видится применение сжатого воздуха, который зачастую должен быть тщательно отфильтрован. Именно за счет использования фильтра коалесцирующего нисходящего потока или серии подобных фильтров достигается нужный эффект.
Существует распространенное заблуждение, что «безмасляным» воздушным компрессорам не требуется фильтрация по принципу коалесценции. Атмосферный воздух содержит значительное количество воды, масляных паров и прочие виды загрязнений, особенно в районах промышленных зон. Поэтому любой тип компрессора требует защиты.
Эффект коалесценции на практике
К примеру, если в масловодяной смеси имеются две малых капли масла, обе могут контактировать одна с другой, но не объединяются по причине существования разделительной водной пленки между ними.
Коалесценция приводит к сращиванию мелких капель с последующим образованием более крупных, которые легче отфильтровывать в системах очистки воздуха
Если же капли масла удерживаются в контакте в течение достаточного промежутка времени, водная пленка в конечном итоге разрывается, и капли масла сольются. На практике подобный эффект часто сопровождают побочные факторы:
Присутствие сторонних веществ осложняет процесс коалесценции. В этом случае наблюдается состояние так называемой эмульсии.
Если в содержимом присутствует достаточное количество ингибиторов, образуется стабильная эмульсия и процесс отделения затормаживается на неопределённое время.
Примерами стабильной эмульсии являются растворимые масла или хорошо известный пищевой майонез. Единственный практический способ разделения химически стабилизированных эмульсий – это применение эмульгатора.
Пример состояния эмульсии на привычном для всех пищевом наборе. Майонез — идеальная форма эмульсии
Однако механические коалесценты (сепараторы) эффективны только для механически индуцированных эмульсий.
Инструменты процесса коалесценции
Процесс коалесценции поддаётся усилению и блокировке. Увеличением силы, удерживающей капли в контакте (центрифуга, фибролит) эффект коалесценции повышается. Улучшается контакт капель с поверхностью, смачиваемой маслом, но не водой.
Большая часть масла, а также образующаяся за счёт конденсации влага, увлекаемые потоком сжатого воздуха, содержатся в виде распылений. Будучи в такой форме, эти вещества способны проникать сквозь материалы стандартных воздушных фильтров.
Сжатый воздух используется для разных целей:
Подобная хозяйственная деятельность зачастую требует максимального удаления масляных (водяных) капельных образований из системы сжатого воздуха. Специальные коалесцирующие фильтры успешно выполняют такую работу.
Конструкция фильтра: 1 — вход воздуха; 2 — свод; 3 — коалесцирующий элемент; 4 — резервуар; 5 — сток; 6 — собранная жидкость; 7 — разбивочный установочный стержень
Качество обработки распылённых веществ через фильтры с коалесценцией обычно характеризуется уровнем концентрации в процентах или промилле (ppm) по отношению к массе воздуха. Диапазон допустимых концентраций составляет от 1 до 0,01% (ppm).
О воздушных фильтрах с эффектом коалесценции
Фильтры коалесцирующие часто рассчитаны на удаление аэрозолей, где содержимое которых, существенно меньше номинального размера мельчайших захватываемых твердых частиц. Поэтому эффективные устройства часто поддерживают двухступенчатую фильтрацию.
Первая ступень удаляет твердые частицы и тем самым обеспечивает защиту коалесцирующего элемента, действующего на второй стадии фильтрации.
Поскольку все фильтры с коалесценцией создают большее ограничение для воздушного потока, потери давления в них существенно выше, чем в конструкциях обычных фильтров сжатого воздуха.
Работа коалесцирующих фильтров сопровождается начальным (сухим) падением давления и рабочим (насыщенным) падением давления. Оба значения зависят от давления и скорости воздушного потока.
Компрессорная установка производства сжатого воздуха, где применяется четырёх-ступенчатая система фильтрации. Устройство с эффектом коалесценции используется в качестве 4 ступени
Эффективный коэффициент очистки такими фильтрами сильно зависит от скорости воздуха, проходящей через фильтрующий узел.
Поэтому выбор фильтра с эффектом коалесценции осуществляется с учётом приемлемых параметров очистки масла, расхода воздуха и подводимых трубопроводов.
Так, фильтры с эффектом коалесценции, рассчитанные на концентрацию масла 0,1% (pmm) от объёмной составляющей воздуха, дают потери давления от 2 до 5.
Фильтры с коалесценцией, поддерживающие более тонкую очистку, рассчитанные на концентрацию 0,01% (pmm), могут давать падение до 10, при условии полной насыщенности.
Эффективные коалесцирующие устройства
По-настоящему эффективные машины, использующие принцип коалесценции, для разделения смеси масла с водой оснащаются мешочным фильтром (диффузором). Это своего рода первичная ступень коалесценции.
Мешочный фильтр применяется для отделения твердых частиц. Наличие этого элемента сводит на нет турбулентность потока внутри резервуара. Отсутствие турбулентности потока является важным для процесса разделения.
Схема эффективного масляного фильтра: 1 — дефлектор; 2 — отфильтрованное масло; 3 — матерчатый фильтр (флис); 4 — отражающий конус; 5 — канал вывода масла; А — вход воздуха; В — выход воздуха
Практически ту же функцию выполняет диффузор потока масла, являющийся альтернативой фильтра-мешка. Диффузор даёт эффект коалесценции с повышением скорости разделения. За счёт диффузора потока также минимизируется турбулентность внутри резервуара.
Фильтры с коалесценцией — это самый эффективный и простой способ избежать загрязнения дорогостоящего оборудования. Фильтры с эффектом коалесценции обеспечивают высокий уровень чистоты сжатого воздуха при умеренных потерях энергии (давления).
Благодаря выбору фильтра соответствующего класса, действующего на принципах коалесценции, конструкция которого поддерживает:
удаётся создавать оптимальные условия для системы воздушного компрессора, обеспечивать правильную долгосрочную работу при минимальном техническом обслуживании.
Как отделить влагу от сжатого воздуха?
Видеоролик ниже показывает наглядно, как изготовить эффективный отделитель влаги от воздуха своими руками. Для этого используется бывший в употреблении широко распространённый воздушный фильтр: