ES2206247T3 - Aparato separador y metodo de separado. - Google Patents

Abstract

Aparato para separar el primer y segundo componentes líquidos de una mezcla líquida, en que el primer componente líquido tiene una densidad mayor que el segundo componente líquido, aparato que incluye una vasija (10) con una entrada (13) por la cual la mezcla se introduce en la vasija (10), y una salida (14) por la cual el primer líquido separado se descarga en uso, y donde hay un conjunto separador (12) dentro de la vasija (10), conjunto separador (12) que incluye un material adsorbente del segundo componente líquido, en que el conjunto separador (12) está adaptado para desplazarse en la vasija (10) hacia abajo, en respuesta al aumento de peso del mismo a medida que el segundo componente líquido es adsorbido, caracterizado porque la entrada (13) está situada por encima de la salida (14), y la salida (14) está situada hacia el fondo de la vasija (10), de manera que la mezcla atraviesa hacia abajo el conjunto separador adsorbente (12) y es obligada a entrar en contacto con el conjunto separador (12), cuando circula de la entrada (13) a la salida (14).

Description

Aparato separador y método de separado.

Esta invención se refiere a un aparato separador y más en particular, pero no exclusivamente, a un aparato para separar aceite y agua de una mezcla de los mismos.

La invención ha sido desarrollada en particular, pero no exclusivamente, para separar aceite y agua del condensado procedente de un compresor de aire, pero puede utilizarse en otras aplicaciones para separar dos componentes líquidos, de densidad diferente, de una mezcla líquida.

Un requisito de la legislación es que, antes de verter el condensado de un compresor de aire, por ejemplo, a través de un desagüe o en el suelo, es preciso eliminar el aceite en la medida necesaria para reducir la contaminación a menos de 20 partes por millón (ppm).

Se conocen dispositivos separadores que recogen el condensado en un depósito de decantación provisto de un rebosadero por el cual se prevé que fluya el componente más ligero, formado por aceite, mientras que el componente más pesado, principalmente agua, pasa hacia el fondo del depósito, desde donde se descarga. El componente en el que predomina el agua se somete entonces, por ejemplo, a un proceso de filtrado para depurar el agua de cualquier sustancia arrastrada y de residuos de aceite.

Pero cuando la mezcla de aceite y agua forman una emulsión espesa, parte del aceite está en dispersión y los dispositivos de rebosadero no funcionan bien. Ello se debe a que la mezcla espesa, con consistencia "de mayonesa", flota sobre el componente más pesado, compuesto principalmente por agua, pero con una proporción sustancial de la "mayonesa" por debajo de la superficie del componente en el que predomina el agua. Esto complica el paso por el rebosadero y la vasija termina llena de mezcla con consistencia "de mayonesa", que puede llegar a salir de la vasija con el componente en el que predomina el agua y contaminar el filtro.

Se ha propuesto proteger el filtro, que suele ser un filtro de carbón, mediante el empleo de material oleófilo, p.ej. contenido en una bolsa. Sin embargo la cantidad de material oleófilo utilizado ha sido escaso, de manera que el dispositivo separador principal ha sido el rebosadero, y el material oleófilo puede quedar sobrecargado en poco tiempo y dejar el filtro propenso al bloqueo.

En la DE-U-90 04 019.8 se propone utilizar una bolsa flotante de material que fija el aceite mientras flota en la superficie de una mezcla líquida que contiene aceite, y que se hunde a medida que la bolsa fija más y más aceite.

Según un aspecto de la invención, proporcionamos un aparato para separar un primer y un segundo componentes líquidos de una mezcla líquida, en que el primer componente líquido tiene una densidad mayor que el segundo componente líquido, aparato que incluye una vasija con una entrada por la cual se introduce la mezcla en la vasija, y una salida por la cual el primer líquido separado se descarga en uso, y en que hay un conjunto separador dentro de la vasija, conjunto separador que incluye un material que adsorbe el segundo componente líquido y que está adaptado para desplazarse hacia abajo en la vasija en respuesta al aumento de su peso a medida que el segundo componente líquido es adsorbido, caracterizado por que la entrada está situada por encima de la salida, y porque la salida está situada hacia el fondo de la vasija, de manera que la mezcla atraviesa hacia abajo el conjunto separador adsorbente y es obligada a entrar en contacto con el conjunto separador a medida que circula de la entrada a la salida.

Se ha visto que un aparato de esta clase es muy eficiente para separar el primer y el segundo componentes líquidos. Como el conjunto separador se desplaza hacia abajo en la vasija a medida que el material adsorbente fija el segundo componente líquido, el material que no está saturado con el segundo componente líquido puede aparecer continuamente en la superficie del líquido en la vasija, donde el segundo componente líquido, más ligero, tiende a decantarse. Cuando el conjunto separador se ha desplazado hacia abajo en la vasija hasta una posición baja, tras haber adsorbido un volumen máximo del segundo material líquido, el conjunto separador, o al menos el material adsorbente, puede eliminarse.

Como la entrada está situada por encima de la salida, el líquido circula hacia abajo a través del conjunto separador en la vasija impulsado por la fuerza de la gravedad, y a medida que la mezcla atraviesa hacia abajo el material adsorbente, es probable que parte del segundo líquido sea adsorbido durante ese recorrido.

Con preferencia, la entrada está situada a una altura entre la parte superior y la inferior de la vasija, por lo general a un nivel en que una parte inferior del conjunto separador se coloca antes de que algo del segundo líquido haya sido adsorbido por ella.

Así pues el primer componente líquido, más pesado, pasará hacia abajo a través del conjunto separador que puede haber adsorbido ya segundo componente líquido, mientras que el material adsorbente del conjunto separador por encima de la entrada estará sin saturar.

En cada caso, la salida de la vasija puede conectarse a una cámara prolongada hacia arriba que tiene una salida para el primer componente líquido, y estando gobernado el nivel del líquido en la vasija por la altura de la salida desde la cámara. Por lo tanto, la mezcla puede introducirse de modo continuo o intermitente en la vasija por la entrada, mientras que un volumen equivalente del primer componente líquido fluye por la salida de la cámara, de manera que no hay riesgo de llenado excesivo de la vasija, es decir, la superficie del líquido en la vasija se mantiene a nivel constante.

En una realización preferente, la cámara prolongada hacia arriba incluye un elemento filtrante, como por ejemplo un filtro de carbón, para retener cualquier sustancia arrastrada y/o segundo componente líquido residual que acompañe al primer componente líquido. Pero, si se desea, puede disponerse un elemento filtrante en la vasija, entre el conjunto separador y la salida.

Hay una disposición en la que el conjunto separador está adaptado para flotar en la vasija a un nivel determinado por el volumen de segundo líquido adsorbido por él. Para compensar el peso del propio conjunto separador y garantizar que ninguna parte o una parte mínima del conjunto separador se sumerja en el líquido de la vasija antes de que algo del segundo componente líquido sea adsorbido por el material adsorbente, el conjunto separador puede incluir un flotador que incremente la flotabilidad del conjunto. En tal caso, el conjunto separador flotará al principio de manera que una parte inferior del mismo esté a una altura deseada en la vasija, p.ej. al nivel de la entrada.

Como alternativa a un flotador pueden proporcionarse cualquier otro medio de apoyo, como por ejemplo un elemento elástico o contrapeso, que soporte el conjunto separador en la vasija de manera que, antes de que el material adsorbente del conjunto separador adsorba segundo componente líquido, una parte inferior del conjunto separador se encuentre a una altura deseada en la vasija.

El material adsorbente del conjunto separador puede ser oleófilo, tal que el material separador esté activo para adsorber aceite de una mezcla líquida de aceite y agua, por ejemplo el aceite contenido en una mezcla líquida que sea el condensado líquido de un compresor de aire.

Según un segundo aspecto de la invención, aportamos un método para separar el primer y el segundo componentes líquidos de una mezcla líquida, en que el primer componente líquido tiene una densidad mayor que el segundo componente líquido, método que incluye introducir la mezcla en una vasija por una entrada que está situada por encima de una salida de la vasija, de manera que la mezcla es obligada a atravesar hacia abajo y entrar en contacto con un conjunto separador en la vasija, conjunto que incluye un material que adsorbe el segundo componente líquido; el método incluye además descargar de la vasija, por la salida de ésta, el primer componente líquido separado, y el conjunto separador está adaptado para desplazarse en la vasija hacia abajo en respuesta al aumento del peso del mismo a medida que el segundo componente líquido es adsorbido por él, y la mezcla se introduce en la vasija hasta que el conjunto separador se ha desplazado a una posición baja en la vasija.

El método puede incluir un filtro que retenga cualquier sustancia arrastrada y los residuos del segundo componente líquido que lleve el primer líquido separado tras haber estado la mezcla en contacto con el material adsorbente del conjunto separador. Por ejemplo, el primer componente líquido separado puede descargarse de la vasija antes del filtrado.

El nivel del líquido en la vasija puede controlarse por el nivel de una salida practicada en una cámara prolongada hacia arriba que se conecta a la salida de la vasija.

La invención se describe a continuación haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 es una vista lateral ilustrativa de un aparato según la invención, con un conjunto separador en una primera posición en una vasija.

La Figura 2 es una vista similar a la representada en la figura 1, pero que muestra el conjunto separador en una segunda posición baja.

La Figura 3 es una vista similar a la representada en la figura 1, pero de una realización alternativa.

La Figura 4 es una vista similar a la representada en la figura 1, pero de otra realización.

La Figura 4a es una vista en planta del aparato de la figura 4.

La Figura 5 es una vista similar a la representada en la figura 1, pero de otra realización más.

En relación con la figura 1 y la figura 2, una vasija primaria 10 que contiene un conjunto separador 12, que en este ejemplo es una bolsa llena de material oleófilo, tiene una entrada 13 situada hacia el extremo superior T de la vasija 10, pero que puede situarse en cualquier sitio siempre que una mezcla, que en este ejemplo es una mezcla de aceite y agua condensada a partir de un compresor de aire, pueda introducirse por ella en la vasija 10 y entrar en contacto con la bolsa 12 de material oleófilo. Una disposición alternativa se describe más abajo con referencia a la figura 4. Hacia el extremo inferior 11 de la vasija 10 hay una salida 14 que está conectada, como se describe a continuación, a una cámara prolongada hacia arriba 15, que en este ejemplo es una vasija secundaria provista de un filtro 16, es decir, un filtro de carbón, que puede estar contenido en una bolsa, tal como se indica.

La cámara 15 tiene una salida 18 desde la cual puede descargarse el primer componente líquido. Por lo tanto, el nivel del líquido en la vasija primaria 10 está gobernada y controlada por el nivel de la salida 18 de la cámara 15, por cuanto a medida que entra mezcla líquida en la vasija primaria 10, un volumen por lo general igual de líquido se descarga por la salida 18.

La bolsa 12 de material oleófilo cuenta en general con un ajuste holgado dentro de la vasija 10 y está sometida a un empuje hidrostático natural, de manera que la bolsa 12 flotará en la vasija 10 y permitirá que la mezcla líquida 20 en la vasija 10 esté en contacto con el material adsorbente oleófilo. A medida que el material de la bolsa 12 adsorbe el segundo componente líquido, es decir el aceite, el peso de la bolsa 12 aumentará y, por lo tanto, la bolsa 12 se desplazará hacia abajo en la vasija 10.

A medida que la bolsa 12 se desplaza hacia abajo, se apreciará que aparece material adsorbente fresco en una superficie 21 del líquido 20 en la vasija 10, donde el aceite tenderá a acumularse.

Todo el aceite, emulsionado o no, que entre en la vasija 10 por la entrada 13, y que no se elimine al principio por contacto con el material oleófilo de la bolsa 12, caerá en la parte de líquido 20 contenido en la vasija 11 donde está flotando la bolsa 12. La inferior densidad del aceite en todas sus formas tenderá a provocar que el aceite flote en la superficie 21 del líquido o cerca de ella, donde puede volver a entrar en contacto con el material oleófilo de la bolsa 12 y por lo tanto ser adsorbido.

A medida que en la vasija 10 se introduce más mezcla líquida, el líquido que es básicamente el primer componente líquido, es decir el agua, pasará por la salida 14 y entrará en la cámara 15 y dentro de ésta atravesará el filtro de carbón 16 para la depuración final.

Si se introduce aún más mezcla líquida en la vasija 10, aumentará cada vez más el aceite adsorbido por el material oleófilo de la bolsa 12, de donde resultará que siga aumentando el peso de la bolsa 12 y que se hunda más aún en el líquido 20. Todo el aceite adsorbido hacia una porción superior 23 de la bolsa 12 tenderá a fluir hacia abajo, de manera que el aceite tenderá a reunirse en una porción inferior 24 de la bolsa 12. Por lo tanto, el material oleófilo fresco tenderá a estar presente en la superficie 21 del líquido para entrar en contacto con el aceite flotante. Este proceso continuará hasta que todo o al menos la mayor parte del material oleófilo de la bolsa 12 se sature con aceite, en cuyo momento la bolsa 12 flotará baja en el líquido 20, como se indica en la figura 2, y necesitará ser sustituida. Este bajo nivel puede señalarse mediante un indicador 25 sujeto a la bolsa 12.

Es fácil obtener material oleófilo del tipo adecuado en diversas formas, incluida la de un polímero fundido y soplado. El material oleófilo puede encerrarse en una red o en un recipiente poroso o perforado, como el de la bolsa 12, y dicho material es ligero, al menos antes de haberse contaminado con aceite, lo que le permite flotar con facilidad en la vasija 10.

Si el material oleófilo no fuera totalmente hidrófobo, y si el peso inicial de la bolsa 12 u otro recipiente fuera tal que una porción inferior 24 de la bolsa 12 se hundiera por debajo de la superficie 21 del líquido 20 en la vasija 10 antes de que el material oleófilo estuviera contaminado con el segundo componente líquido, podría absorberse agua del líquido 20 en la vasija 10 y provocar así que la bolsa 12 se hundiera más. Así pues, la bolsa 12 podría flotar demasiado baja o incluso hundirse por completo antes de haber adsorbido el segundo líquido de la mezcla. Este problema se agrava si la vasija 10 es alta y estrecha, haciendo que el peso de la bolsa 12 se apoye en la superficie de una sección transversal pequeña de líquido 20.

En los casos en que la bolsa 12 flota inicialmente demasiado baja en la mezcla líquida 20, la porción hundida será incapaz de adsorber el aceite que flote en la superficie 21 del líquido 20 o cerca de ella.

Por consiguiente, como se indica en la disposición de la figura 5, es preferible proporcionar algún medio que aumente el empuje hidrostático de la bolsa 12. En el ejemplo de la figura 5, se incluye un flotador 30 fabricado, por ejemplo, de un material plástico expandido no humedecible, como el poliestireno. La cantidad de material flotador 30 que se emplee puede elegirse de tal modo que sea suficiente para garantizar que se anule el peso inicial de la bolsa 12 de material oleófilo, de manera que a lo sumo una cantidad mínima de la porción inferior 24 de la bolsa 12 flote por debajo de la superficie 21 del líquido 20 en la vasija 10. En el ejemplo, el material flotador 30 adopta una forma por lo general cónica, con la base 31 del cono en el fondo del conjunto separador 12. Entonces, a medida que la bolsa 12 adsorbe aceite y se hunde, como la sección transversal del flotador 30 disminuye, el empuje hidrostático aportado por el flotador 30 disminuirá. La adición del flotador 30 garantizará también que se adsorba el máximo de aceite, es decir, cuando no se equipa flotador o el flotador 30 equipado es demasiado pequeño, la bolsa 12 puede hundirse con excesiva rapidez y dar lugar a una carga insuficiente de aceite en la bolsa 12. Es evidente que el flotador 30 no deberá proporcionar un empuje hidrostático excesivo, pues de lo contrario la bolsa 12 no se hundiría ni aun estando totalmente cargada.

En otro ejemplo (no representado) puede equiparse un medio alternativo de soportar el peso del conjunto separador 12 en la vasija 10, del que podrían mencionarse, sólo atitulo de ejemplo, un resorte del que se suspendiera la bolsa 12, p.ej. un muelle en espiral o una cierta longitud de un material elástico adecuado, como muelle o goma, o un resorte sobre el que puede apoyarse la bolsa 12, u otra disposición de contrapeso.

En todos los casos, al principio el peso de la bolsa 12 de material oleófilo es soportado en su totalidad, de manera que el material oleófilo se mantiene en la superficie 21 del líquido 20 en la vasija 10 o cerca de ella, posición desde la cual la bolsa 12 se hundirá a medida que el material oleófilo se vaya cargando de aceite.

De este modo, la absorción de agua de la mezcla líquida 20 en la vasija 10 por el material oleófilo se reduce al mínimo o se impide completamente, porque la única porción de la bolsa 12 que estará por debajo de la superficie 21 del líquido 20, y por lo tanto en contacto con el agua, tendrá ya toda ella una contaminación importante con aceite y por lo tanto será incapaz de adsorber más líquido.

En relación con la figura 3, en que las partes similares a las del aparato de las figuras 1 y 2 se han rotulado con los mismos números de referencia, en lugar de equipar el filtro de carbón 16 en una cámara 15 que se prolonga hacia arriba desde la salida 14 de la vasija 10, la vasija 10 puede poseer la profundidad suficiente para acomodar la bolsa hundida 12 de material oleófilo y el filtro de carbón u otro material 16. También aquí el nivel del líquido 21 en la vasija 10 está gobernado por el nivel de una salida 18 de una cámara prolongada hacia arriba 15 conectada a la salida 14 de la vasija, que está situada debajo del filtro 16.

En referencia a las figuras 4 y 4a, también en ellas las partes similares a las del aparato de las figuras 1 y 2 se rotulan con los mismos números de referencia.

En este ejemplo, la entrada 13 para la mezcla líquida de aceite y agua se practica entre la superficie superior T y el fondo 11 de la vasija 10. Así la mezcla introducida no atraviesa hacia abajo la bolsa 12 de material oleófilo contaminado con el aceite. El agua, más pesada, circulará hacia abajo una vez pasada la porción inferior 24 de la bolsa 12 y/o a través de la misma hacia la salida 14, mientras que el aceite será adsorbido por el material oleófilo de la bolsa 12.

En este ejemplo, la entrada 13 consta de una serie de aberturas 13a alrededor y en los lados de la vasija 10, que forma parte de un depósito de decantación 40 construido en torno a la vasija 10. Las aberturas 13a están colocadas para extenderse por debajo del nivel de la salida 18 de la cámara prolongada hacia arriba 15, de manera que las aberturas 13a no actúan como rebosaderos y sobre todo permiten la entrada del aceite en la vasija 10. No obstante las aberturas 13a son bastante grandes, y se extienden por encima del nivel de la salida 18 de la cámara prolongada hacia arriba 15, para que incluso una mezcla aceite/agua espesa no emulsionada, así como una mezcla con consistencia "de mayonesa", pase por las aberturas 13a y entre en la vasija 10 con agua.

La disposición de la figura 4 está ideada en especial para ser empleada donde haya que manipular un volumen mayor de mezcla aceite/agua, o donde la mezcla tenga una proporción mayor de contaminación por aceite.

Aunque la invención se ha descrito en particular con referencia a una disposición en que la mezcla líquida es una mezcla aceite/agua y el condensado procede de un acondicionador de aire, la invención puede utilizarse para separar aceite y agua de cualquier otra mezcla. También, aunque se ha descrito que el conjunto separador 12 contiene un material oleófilo que es adecuado para adsorber aceite, en otra aplicación en que los dos componentes líquidos de la mezcla no incluyan aceite, puede utilizarse otro material que al menos adsorba con preferencia el contaminante.

Claims (13)

1. Aparato para separar el primer y segundo componentes líquidos de una mezcla líquida, en que el primer componente líquido tiene una densidad mayor que el segúndo componente líquido, aparato que incluye una vasija (10) con una entrada (13) por la cual la mezcla se introduce en la vasija (10), y una salida (14) por la cual el primer líquido separado se descarga en uso, y donde hay un conjunto separador (12) dentro de la vasija (10), conjunto separador (12) que incluye un material adsorbente del segundo componente líquido, en que el conjunto separador {12) está adaptado para desplazarse en la vasija (10) hacia abajo, en respuesta al aumento de peso del mismo a medida que el segundo componente líquido es adsorbido, caracterizado porque la entrada (13) está situada por encima de la salida (14), y la salida (14) está situada hacia el fondo de la vasija (10), de manera que la mezcla atraviesa hacia abajo el conjunto separador adsorbente (12) y es obligada a entrar en contacto con el conjunto separador (12), cuando circula de la entrada (13) a la salida (14).

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada (13) está situada a una altura entre la parte superior y la inferior de la vasija (10), por lo general a un nivel en que la parte más baja del conjunto separador (12) está situada antes de que algo del segundo líquido sea adsorbido por él.

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la salida (14) de la vasija(10) está conectada con una cámara prolongada hacia arriba (15) que tiene a su vez una salida (18) para el primer componente líquido, y estando gobernado el nivel del líquido en la vasija (10) por la altura de la salida (18) de la cámara (15).

4. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque la cámara prolongada hacia arriba (15) incluye un elemento filtrante (16) para depurar el primer componente líquido de cualquier sustancia arrastrada y/o de los residuos del segundo componente líquido.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el conjunto separador (12) está adaptado para flotar en la vasija (10) a un nivel determinado por el volumen de segundo líquido adsorbido por él.

6. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque el conjunto separador (12) incluye un flotador (30) que incrementa el empuje hidrostático del conjunto (12) de manera que, antes de que el material adsorbente del conjunto separador (12) adsorba algo del segundo componente líquido, el conjunto separador (12) flota de manera que una parte inferior del mismo está a una altura deseada en la vasija (10).

7. Aparato según cualquiera de reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se equipan medios de apoyo para soportar el conjunto separador (12) en la vasija (10) de manera que, antes de que el material adsorbente del conjunto separador (12) adsorba algo del segundo componente líquido, la parte inferior del conjunto separador (12) está a una altura deseada en la vasija (10).

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material adsorbente del conjunto separador (12) es oleófilo, de modo que el material separador está activado para adsorber aceite de una mezcla líquida de aceite y agua.

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque la entrada (13) recibe una mezcla líquida que es el condensado líquido de un compresor de aire.

10. Método para separar el primer y segundo componentes líquidos de una mezcla líquida, en que el primer componente líquido tiene una densidad mayor que el segúndo componente líquido, método que incluye introducir la mezcla en una vasija (10) por una entrada (13) que está situada por encima de una salida (14) de la vasija, de manera que la mezcla es obligada a atravesar hacia abajo y entrar en contacto con un conjunto separador (12) en la vasija (10), conjunto (12) que incluye un material que adsorbe el segundo componente líquido, método que incluya además descargar de la vasija (10), por la salida (14) de la misma, el primer componente líquido separado, en que el conjunto separador (12) está adaptado para desplazarse hacia abajo, dentro de la vasija (10), en respuesta al aumento del peso del mismo a medida que el segundo componente líquido es adsorbido por él, en que se introduce mezcla en la vasija (10) hasta que el conjunto separador (12) se ha desplazado hasta una posición baja en la vasija (10).

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque el método incluye depurar el primer líquido separado de cualquier sustancia arrastrada y del segundo componente líquido residual, después que la mezcla haya entrado en contacto con el material adsorbente del conjunto separador (12).

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque el primer componente líquido separado se descarga de la vasija (10) antes del filtrado.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el nivel del líquido en la vasija (10) está controlado por el nivel de una salida practicada en una cámara prolongada hacia arriba (15) que está conectada a la salida de la vasija (14).