ITTO930972A1 - Procedimento ed apparecchiatura per separare un miscuglio immiscibile liquido/liquido. - Google Patents

Procedimento ed apparecchiatura per separare un miscuglio immiscibile liquido/liquido. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO ED APPARECCHIATURA PER SEPARARE UN MISCUGLIO IMMISCIBILE LIQUIDO/LIQUIDO"
CAMPO TECNICO
La presente invenzione ? diretta ad un procedimento per separare piccole quantit? di un primo liquido che sono immiscibili ma sospese in un secondo liquido e ad un sistema utilizzato per tale procedimento . Pi? in particolare, la presente invenzione ? diretta ad un procedimento per separare ed allontanare una fase liquida discontinua da una fase liquida continua e ad un sistema di coalescenza/separazione utilizzato per tale procedimento.
SFONDO DELL'INVENZIONE
Molti procedimenti apparecchiature industriali, come anche dispositivi domestici, si riferiscono alla separazione di una fase liquida da un'altra fase. In alcuni casi, in particolare quando l'acqua ? la fase presente in quantit? secondaria, ? possibile utilizzare mezzi chimici per rimuovere l'acqua dagli altri componenti. Tali mezzi per rimuovere l'umidit? richiedono tuttavia la sostituzione e/o rigenerazione dei reagenti utilizzati nel procedimento. I reagenti impiegati ed i prodotti formati spesso introducono complicazioni relative alla manipolazione e all'allontanamento. A causa del costo concomitante e, in alcuni casi, gli inconvenienti associati con tali procedimenti, sono stati preferiti procedimenti ed apparecchiature fisiche a mezzi chimici per rimuovere piccole quantit? di una fase liquida da un'altra fase.
Un procedimento di coalescenza di un liquido immiscibile sospeso in un?altra fase ed un dispositivo di coalescenza, spesso denominato "coalescer", hanno trovato diffusa applicazione per rimuovere liquidi sia dalla fase gassosa, come in aerosol, sia da sospensioni di un liquido in un altro liquido. Tali dispositivi sono particolarmente efficaci quando il volume di liquido rimosso ? piccolo rispetto al volume della fase da cui esso ? rimosso. Tipicamente l'attrezzatura necessaria per rimuovere un aerosol liquido da un gas tende ad essere meno complicata di quella utilizzata per separare due fasi liquide in cui una prima fase liquida ? immiscibile e sospesa in una seconda fase liquida. Ci? si verifica in generale poich? in sospensioni aria/liquido, gli effetti gravitazionali tendono ad essere pi? significativi mentre gli effetti dell'energia superficiale, della tensione superficiale o della tensione di interfaccia tendono ad essere meno significativi che con sospensioni liquido/liquido.
Lo spettro di applicazioni in cui sono stati utilizzati coalescer per rimuovere quantit? secondarie -di una prima fase liquida, nota come "fase discontinua" o "fase sospesa", da una seconda fase liquida in cui essa ? sospesa, nota come la "fase continua" o "fase di sospensione", copre un campo considerevole di situazioni. Ad esempio sono stati utilizzati coalescer molto spesso per rimuovere o separare piccole quantit? di umidit? da combustibili a base di petrolio, comprendenti benzina, gasolio e combustibili aeronautici, come cherosene; rimuovere umidita da fluidi di pulitura; separare olio da refrigeranti e depuratori di pezzi; rimuovere la contaminazione di olio che si trova in masse d'acqua naturali; separare sistemi di solventi immiscibili utilizzati in procedimenti di estrazione, ecc.
Numerosi meccanismi e modelli sono stati proposti per descrivere la coalescenza di una gocciolina della fase discontinua dalla fase continua e la facilit? o difficolt? di separazione delle fasi immiscibili. I fattori che influenzano il procedimento di coalescenza comprendono le propriet? fisiche delle fasi, come densit?, viscosit?, tensione superficiale e tensione di interfaccia ( "Interfacial Tension" - IFT). Inoltre le propriet? del sistema, come dimensione delle gocce, curvatura dell'interfaccia, temperatura, gradienti di concentrazione e vibrazioni influenzano anche" notevolmente la coalescenza. Anche se ognuno o tutti questi fattori possono essere significativi in una situazione particolare, propriet? come densit?, dimensione delle gocce e tensione di interfaccia risultano essere tra i fattori che hanno la massima significativit? e su cui spesso ? possibile esercitare il controllo minimo in separazioni difficili di due liquidi immiscibili. Cos?, a parit? di tutte le altre condizioni, quando le densit? di due liquidi differiscono soltanto leggermente, la separazione diventa pi? difficile. Ci? vale anche per le tensioni di interfaccia dei liquidi interessati. Nelle situazioni in cui le goccioline sono pi? grandi di 10 pm (emulsioni primarie) la coalescenza e la separazione sono molto pi? facili da produrre spesso con la fase discontinua che sedimenta per gravit? dopo coalescenza formando uno strato eterogeneo. Quando le goccioline sono pi? piccole di 10 pm, in particolare con un diametro minore di 1 pm, si ottengono emulsioni secondarie o nebbie secondarie da cui la fase discontinua ? molto pi? difficile da far coalascere La seconda condizione si verifica spesso quando l'emulsione ? stata formata per agitazione rigorosa o l'inclusione di un agente tensioattivo. Quando l'emulsione per formare la nebbia secondaria avviene puramente mediante mezzi meccanici, la coalescenza pu? essere realizzata molto pi? facilmente mediante procedimenti e apparecchiature di coalescenza tradizionali. Quando la nebbia secondaria ? prodotta da materiali tensioattivi, che influenzano le tensioni di interfaccia dei liquidi, la separazione diventa pi? difficile .
Il tipo di coalescer impiegato dipende dalla difficolt? di separazione o coalescenza, influenzata dai fattori precedentemente identificati. Cos? in alcune situazioni l'attrezzatura pu? essere molto semplice, come quelle che impiegano deflettori, trasformandosi in dispositivi pi? complessi contenenti tipi differenti di riempimenti. Il tipo di fluidi separati determina spesso il riempimento utilizzato. Cos? sia la forma del materiale di riempimento sia la sua composizione influenzano l'efficienza di coalescenza e separazione. Ad esempio l'apparecchiatura di coalescenza utilizzata per separare olio ed acqua contiene tipicamente tubi, piastre, dischi, punte, aste, fibre o altre strutture interne "destinate a catturare l'olio. In modo tradizionale, il vetro ? stato il materiale di riempimento pi? spesso utilizzato, ed anche se in alcuni casi sono state impiegate membrane in coalescer, oltre ai riempimenti precedentemente elencati, le fibre costituivano la forma preferita di riempimento. Attualmente sembra che le fibre di vetro abbiano trovato l'applicazione pi? diffusa in coalescer .
Negli ultimi anni, i fabbisogni sia domestici sia industriali hanno condotto alla richiesta di liquidi pi? puri, comprendenti acqua potabile, solventi, liquidi utilizzati in procedimenti industriali e combustibili. Per soddisfare le specifiche pi? strette richieste per tali materiali, sono aumentati i requisiti con riferimento all'efficienza, al rendimento e alla capacit? dell'attrezzatura utilizzata per depurare questi liquidi. I fabbricanti di tali dispositivi hanno anche tentato di fornire una maggiore durata e periodi di intervallo pi? lunghi tra manutenzione, rigenerazione o sostituzione di componenti. Nel campo della separazione liquido/liquido, si richiede spesso che i coalescer svolgano una funzione di filtrazione per rimuovere materiale in particelle, oltre alla loro funzione primaria di coalescenza di una fase discontinua.
Una tipica apparecchiatura tradizionale di coalescenza-separazione ? illustrata nella figura 1. L'unit? coalescer-separatore 10 comprende un involucro 12 avente una base divisa. Un ingresso 14 ? previsto per introdurre liquido contaminato attraverso l'involucro, ed il liquido passa quindi attraverso una camera di ingresso 16 e successivamente attraverso un ingresso 18 del coalescer in una cartuccia di coalescer 20. Dopo il passaggio in una direzione di flusso dall'interno verso l'esterno attraverso un riempimento appropriato che forma le pareti 22 della cartuccia di coalescer, il fluido passa nel corpo dell'involucro e successivamente attraverso le pareti 32 della cartuccia 30 del separatore in un percorso di flusso dall'esterno verso l'interno. La superficie esterna delle pareti del separatore ? provvista di un materiale avente un'energia superficiale tale per cui, a causa delle tensioni superficiali delle fasi continua e discontinua, il liquido formante la fase continua possa passare attraverso le pareti del separatore e all'interno del corpo del separatore, mentre il liquido che ? immiscibile con esso non possa entrare nel corpo del separatore. In effetti il liquido formante la fase discontinua, che ? fatto coalescere in goccioline pi? grandi dal coalescer, ? respinto in vicinanza della parete 32 del separatore. La fase continua che entra nella cartuccia 30 del separatore, attraverso la parete 32 del separatore passa successivamente attraverso l?uscita 28 del separatore nella camera di uscita 26 e finalmente esce dall'uscita 24 dell'involucro. Le goccioline di liquido prodotte per coalescenza originariamente nella fase discontinua scorrono sul fondo o base 36 dell'unit? di involucro, situato sopra la camera 16 di ingresso e la camera 26 di uscita, e escono dall'uscita o spurgo 34 di fase discontinua.
In alcune industrie, le richieste di capacit? crescente hanno prodotto una maggiore dimensione delle unit? di coalescer. La figura 2 rappresenta una vista in pianta dell'interno di un'apparecchiatura tradizionale di coalescenzaseparazione destinata a fornire una capacit? su larga scala per la separazione di una fase discontinua. Come si pu? notare, anche se l'apparecchiatura comprende soltanto due elementi di separatore, sono previste numerose unit? di coalescer. In questa disposizione, il fluido entra nell'ingresso 14 dell'involucro 12 dove esso scorre quindi, attraverso percorsi separati, negli ingressi (non rappresentati) delle diverse unit? di coalescer e successivamente attraverso il riempimento di ogni unit? di coalescer 20 all'interno dell'involucro. Il liquido passa quindi nella sezione dell?involucro contenente gli elementi 30 di separatore in cui il fluido, sostanzialmente liberato dal liquido della fase discontinua, passa attraverso le pareti 32 delle unit? di separatore, nel corpo delle unit? di separatore, successivamente passando attraverso l'uscita di ognuna delle unit? di separatore ed uscendo dall'uscita 24 dell'involucro. Anche se la capacit? dell'apparecchiatura illustrata nella figura 2 ? stata aumentata rispetto al tipo illustrato nella figura 1, tale disposizione produce una distribuzione di flusso non uniforme. Ossia esiste un gradiente di velocit? o di flusso di fluido tra le diverse regioni entro l'involucro. Nella disposizione illustrata nella figura 2, esiste il gradiente come gradiente laterale in cui la fila di unit? di coalescer pi? vicina ai separatori tratta "una maggiore quantit? di fluido rispetto alle unit? d? coalescer restanti. Nello stesso tempo le unit? di separatore hanno una distribuzione di flusso non uniforme intorno alle loro circonferenze a causa della loro vicinanza alle unit? di coalescer.
Come precedentemente indicato, emulsioni o nebbie secondarie presentano uno dei problemi di separazione pi? difficili quando si utilizzano esclusivamente procedimenti fisici per separare e rimuovere la fase discontinua o dispersa. Anche se sono stati utilizzati dispositivi coalescerseparatore con gradi variabili di successo per depurare la fase continua in tali applicazioni, il procedimento e l'apparecchiatura sono accompagnati da diversi svantaggi. In primo luogo una coalescenza al 100% e rimozione della fase discontinua si dimostra difficile semplicemente a causa della dimensione molto piccola delle goccioline della fase dispersa, che a sua volta pu? essere prodotta in parte dalla presenza di una sostanza tensioattiva. In secondo luogo, nelle situazioni in cui ? presente un materiale tensioattivo, che costituisce una situazione comune, la variazione di tensione superficiale attribuibile alle' sostanze tensioattive rende difficile la coalescenza, se non si rimuovono queste sostanze tensioattive prima di un trattamento di coalescenza. In terzo luogo, dopo un periodo di impiego, le sostanze tensioattive che si trovano in molte di queste emulsioni indotte chimicamente si ritiene rivestano le superfici attive del riempimento del coalescer, che attualmente ? costituito nella maggior parte dei casi da fibre di vetro, "disarmando" o rendendo cosi inefficace il coalescer. Per tali ragioni, dispositivi coalescer-separatore non forniscono il grado di depurazione richiesto per liquidi contenenti tali sostanze tensioattive e/o richiedono una frequente sostituzione di elementi di coalescer.
Questo tipo di problema si incontra molto pi? spesso in industrie che trattano combustibili. Combustibili a base di petrolio tendono ad assorbire umidit?, in particolare all'immagazzinamento. Dispositivi filtro-coalescerseparatore sono stati tradizionalmente utilizzati per rimuovere acqua trascinata da tali combustibili. Tuttavia negli ultimi anni sono stati utilizzati additivi, in particolare tensioattivi, in quantit? crescenti in tali combustibili. Di conseguenza, per ottenere le stesse concentrazioni minime di umidit?, i trattamenti per rimuovere umidit? dopo il mescolamento, trasporto e immagazzinamento di tali combustibili hanno richiesto una variazione pi? frequente di unit? di coalescenza. Bench? l'inclusione di resine fenoliche o acriliche che agiscono
come agenti leganti per riempimenti di fibre di vetro abbia avuto un effetto collaterale nel ridurre leggermente il disarmo, tuttavia il disarmo si verifica ancora in liquidi contenenti una elevata percentuale di tensioattivi.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione ? diretta ad una apparecchiatura coalescer-separatore che supera molti degli svantaggi di dispositivi di coalescer tradizionali. A causa della migliore distribuzione di flusso risultante dalla presente invenzione, la vita delle unit? di coalescer impiegate ? notevolmente aumentata ed ? notevolmente aumentata una separazione efficace di una fase discontinua, come acqua che si trova tipicamente in combustibili a base di petrolio. Inoltre, a causa della disposizione dei componenti secondo la presente invenzione, ? possibile ottenere una unit? pi? compatta che raggiunge lo stesso livello o un livello migliore di prestazioni rispetto ad unit? tradizionali pi? grandi.
Per raggiungere questi risultati, ? previsto dalla presente invenzione un sistema di depurazione di liquido che comprende almeno un gruppo di coalescenza, ognuno dei quali comprende almeno un elemento o unit? di coalescenza per far coalescere la fase discontinua o sospesa (piuttosto che disciolta) di un miscuglio di liquidi immiscibili in goccioline e almeno un gruppo di separazione, ognuno dei quali comprende almeno un elemento o unit? per separare le goccioline prodotte per coalescenza dalla fase continua. In un aspetto della presente invenzione, i gruppi e/o elementi di coalescenza ed i gruppi e/o elementi di separazione sono disposti in relazione sovrapposta o impilata. Tipicamente gli elementi di coalescenza e gli elementi di separazione sono racchiusi entro un involucro avente passaggi di ingresso e di uscita di fluido, in particolare liquido. L'involucro comprende una uscita per il liquido che originariamente formava la fase continua ed usualmente una uscita per il liquido che originariamente formava la fase liquida discontinua .
Un altro aspetto della presente invenzione si riferisce ad un sistema per la separazione di due liquidi parzialmente o totalmente immiscibili comprendente almeno un elemento di coalescenza ed almeno un elemento di separazione, in cui ?'elemento o gli elementi di coalescenza comprendono un materiale poroso avente un'energia superficiale {o tensione superficiale critica di bagnatura) che ? maggiore della tensione superficiale della fase liquida continua ma minore della tensione superficiale della fase liquida discontinua. Preferibilmente il materiale formante la parte di separazione di fase del coalescer ha una configurazione fibrosa.
Un altro aspetto della presente invenzione si riferisce ad un procedimento per separare un liquido in fase discontinua, come acqua, da un liquido in fase continua, in particolare un liquido organico, come un combustibile. Il procedimento comprende l'introduzione di un miscuglio del liquido in fase discontinua e in fase continua in almeno un elemento di coalescenza che comprende un materiale di riempimento avente una energia superficiale critica di bagnatura intermedia tra la tensione superficiale critica di bagnatura del liquido in fase discontinua e continua in modo da formare goccioline della fase discontinua. Successivamente il miscuglio del liquido in fase continua e delle goccioline del liquido in fase discontinua ? convogliato ad almeno un elemento di separazione che permette il passaggio del liquido in fase continua ma impedisce o contrasta sostanzialmente il passaggio delle goccioline di liquido in fase discontinua, in modo che il liquido in fase continua sia separato dalle goccioline di liquido in fase discontinua.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La figura 1 illustra una vista in sezione ed in elevazione con un'interruzione parziale di un sistema tradizionale di separazione di liquido coalescer-separatore .
La figura 2 rappresenta una vista in pianta dell'interno di un sistema tradizionale di separazione di liquido coalescer-separatore avente una molteplicit? di elementi di separazione ed una molteplicit? di elementi di coalescenza.
La figura 3a "illustra una forma di attuazione della presente invenzione in cui elementi di coalescenza sono sovrapposti sopra elementi di separazione .
La figura 3b rappresenta una vista in sezione della forma di attuazione illustrata nella figura 3a lungo la linea III-III.
La figura 4 illustra un'altra forma di attuazione della presente invenzione in cui elementi di separazione sono sovrapposti sopra elementi di coalescenza.
DESCRIZIONE DELLE FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE
Come precedentemente indicato, la presente invenzione ? diretta ad un sistema di coalescenza e separazione immiscibile liquido/liquido che, in confronto con sistemi tradizionali di coalescenzaseparazione di liquidi, fornisce una maggiore vita utile degli elementi di coalescer, pu? essere formato come una unit? pi? piccola rispetto ad un sistema tradizionale simile di capacit? e prestazioni simili, e, a causa della disposizione degli elementi, produce una distribuzione di flusso perfezionata che ? pi? efficace nella separazione di componenti liquidi.
Nella descrizione della presente invenzione, termini come "coalescer", "elemento di coalescenza", "unit? di coalescenza" e termini simili, sia al singolare sia al plurale, sono stati utilizzati per descrivere il dispositivo o elemento che provoca la coalescenza della fase discontinua o polidivisa di un miscuglio di liquidi immiscibili per formare goccioline. Indipendentemente dal termine utilizzato, la fase di coalescenza che impiega tale dispositivo avviene nello stesso modo. Anche se il termine "coalescer" descrive genericamente tale dispositivo ed il termine "elemento di coalescenza" descrive una unit? componente o cartuccia di un sistema che pu? contenere unit? multiple di coalescenza e di separazione, la presente invenzione pu? essere intesa contenente soltanto una unit? di coalescer in un sistema coalescer-separatore, fino ad una molteplicit? di tali unit?. Inoltre tali unit? di coalescenza possono essere fisse e non rimovibili (senza danneggiare in modo significativo il sistema) o preferibilmente possono contenere elementi facilmente rimovibili e sostituibili. In modo simile, termini come "separatore", "elemento di separazione", "unit? di separatore" e termini simili hanno significati simili l'uno all'altro come quelli relativi a coalescer precedentemente discussi .
Quando un liquido ? portato in contatto con la superficie di monte di un mezzo poroso e si applica una piccola differenza di pressione, il flusso all'interno ed attraverso il mezzo poroso pu? avvenire o non avvenire. Una condizione in cui non si verifica flusso ? quella in cui il liquido non bagna il materiale dal quale ? costituita la struttura porosa.
E' possibile preparare una serie di liquidi, ognuno con una tensione superficiale di circa 3 dyne/cm pi? alta rispetto al precedente. Una goccia di ogni liquido pu? quindi essere disposta su una superficie porosa ed osservata per determinare se ? rapidamente assorbita o rimane sulla superficie. Ad esempio applicando questa tecnica ad un foglio di filtro di politetrafluoroetilene (PTFE) poroso da 0,2 micron si ? osservata una bagnatura istantanea per un liquido con una tensione superficiale di 26 dyne/cm. Tuttavia la struttura rimane non bagnata quando si applica un liquido con una tensione superficiale di 29 dyne/cm.
Un comportamento simile si osserva per mezzi porosi preparati utilizzando altre resine sintetiche, con i valori bagnato-non bagnato che dipendono principalmente dalle caratteristiche superficiali del materiale dal quale ? costituito il mezzo poroso, ed in secondo luogo dalle caratteristiche di dimensione dei pori del mezzo poroso. Ad esempio fogli di poliestere fibroso, in modo specifico tereftalato di polibutilene (nel seguito "PBT"), che hanno diametri dei pori minori di circa 20 micron, sono stati bagnati da un liquido con una tensione superficiale di 50 dyne/cm, ma non sono stati bagnati da un liquido con una tensione superficiale di 54 dyne/cm.
Allo scopo di caratterizzare questo comportamento di un mezzo poroso, l'espressione "tensione superficiale critica di bagnatura" ("Criticai Wetting Surface Tension" - CWST) ? stata definita come descritto in seguito. La CWST di un mezzo poroso pu? essere determinata applicando singolarmente alla sua superficie, preferibilmente a gocce, una serie di liquidi con tensioni superficiali variabili di 2-4 dyne/cm, ed osservando l'assorbimento o mancato assorbimento di ogni liquido. La CWST di un mezzo poroso, in unit? dyne/cm, ? definita come il valore medio della tensione superficiale del liquido che ? assorbito e della tensione superficiale di un liquido di tensione superficiale vicina che non ? assorbito. Cosi negli esempi dei due paragrafi precedenti le CWST sono rispettivamente 27,5 e 52 dyne/cm.
Nella misura di CWST, si prepara una serie di liquidi standard per la prova con tensioni superficiali variabili in sequenza di circa 2-4 dyne/cm. Dieci gocce di ognuno di almeno due dei liquidi standard a tensione superficiale sequenziale sono applicate indipendentemente su parti rappresentative del mezzo poroso e lasciate permanere per 10 minuti. Si esegue quindi una osservazione dopo 10 minuti. La bagnatura ? definita come assorbimento all'interno, o ovvia bagnatura del mezzo poroso per almeno nove delle dieci gocce entro 10 minuti. La mancata bagnatura ? definita come mancato assorbimento o mancata bagnatura di almeno nove delle dieci gocce in 10 minuti. La prova ? proseguita utilizzando liquidi di tensione superficiale successivamente pi? alta o pi? bassa, fino a quando non si identifica una coppia, in cui un'liquido bagna e uno non bagna, che ? costituita dai liquidi pi? vicini come tensione superficiale. La CWST si trova quindi entro questo campo e, per comodit?, si utilizza la media delle due tensioni superficiali come unico valore per specificare la CWST.
Soluzioni appropriate con tensione superficiale variabile possono essere preparate in diversi modi, ma tuttavia quelle utilizzate nello sviluppo del prodotto descritto nella presente erano:
Un primo aspetto della presente invenzione ? diretto ad un sistema di coalescenza-separazione che impiega sia un gruppo di coalescenza che comprende almeno un elemento di coalescenza sia un gruppo di separazione che comprende almeno un elemento di separazione in cui il gruppo o elemento di coalescenza ? disposto rispetto al gruppo o elemento di separazione in una relazione sovrapposta o impilata. Quando si utilizzano elementi cilindrici di coalescenza e di separazione, gli assi cilindrici degli elementi sono disposti in direzione sostanzialmente verticale. Nella sua forma pi? semplice, la presente invenzione pu? comprende un unico elemento di coalescenza o coalescer ed un unico elemento di separazione o separatore. Questa disposizione potrebbe essere utilizzata per coalescer e separatori formati da qualsiasi mezzo adatto, i quali mezzi sono disposti in qualsiasi configurazione adatta. Nella sua forma pi? semplice, il mezzo che funge da coalescer pu? essere previsto in forma di foglio e disposto in relazione di vicinanza ma di spaziatura rispetto al separatore, che pu? anche essere in forma di foglio. In tale forma di attuazione, sia l'elemento di coalescenza sia l'elemento di separazione, l'uno indipendentemente dall'altro, possono essere formati come fogli piatti o come fogli pieghettati o ondulati in cui i picchi e gli avvallamenti di ogni foglio giacciono in piani paralleli l'uno all'altro. La configurazione preferita del coalescer e separatore ? cilindrica, in cui la parte funzionale del coalescer e separatore (ossia la parte del coalescer o separatore che svolge la funzione di coalescenza o separazione, rispettivamente) ?, indipendentemente, formata come un cilindro intorno all'asse dell'elemento. In ogni caso la parte funzionale dell'elemento pu? essere disposta come foglio o tappeto cilindrico, foglio o tappeto pieghettato cilindrico, o foglio o tappeto elicoidale o avvolto a spirale, in cui l'ultima soluzione si riferisce in particolare a coalescer. Nel caso di separatori, la parte funzionale dell?elemento pu? anche essere un nastro o preferibilmente una griglia.
I coalescer e separatori o elementi di coalescenza e separazione secondo la presente invenzione possono essere fabbricati come un?unica unit? con uno o piu stadi o parti di coalescenza ed uno o pi? stadi o parti di separazione. Pi? preferibilmente, gli elementi di coalescenza e di separazione sono fabbricati e montati come unit? separate. In pratica ci? permette la rimozione e la sostituzione degli elementi separati.
La figura 3a illustra una forma di attuazione della presente invenzione in cui una molteplicit? di elementi di coalescenza 20 sono singolarmente sovrapposti sopra una molteplicit? di elementi di separazione 30. Gli elementi di coalescenza 20 e gli elementi di separazione 30, illustrati nella forma di attuazione della figura 3a, sono disposti entro un involucro 12. Un ingresso di liquido ? previsto in una parete dell?involucro per l'introduzione di liquido, in questa forma di attuazione, sopra gli elementi di coalescer. Sono previsti ingressi di liquido 18 nell'estremit? superiore di ogni elemento di coalescenza cilindrico 20 per l'introduzione
in esso di liquido contaminato. Ogni elemento di coalescenza ha un riempimento che forma la parete cilindrica 22 dell'elemento di coalescenza. Il riempimento contiene un materiale che ha un'energia superficiale critica di bagnatura intermedia tra le tensioni superficiali dei liquidi formanti le fasi continua e discontinua.
In modo simile, ogni elemento di separazione comprende una parete traforata 32 che ? formata da, o ha un rivestimento superficiale esterno di, un materiale che respinge (o non ? bagnato da) un liquido della fase discontinua, che pu? essere denominato "materiale di barriera per la fase discontinua". Tale materiale non dovrebbe reagire con nessun liquido o altra sostanza presente nel miscuglio di liquidi immiscibili. Quando ? utilizzato come rivestimento sulla parete del separatore, tale materiale dovrebbe rimanere sostanzialmente immobilizzato su di essa. Tipicamente l'energia superficiale critica di bagnatura di questo materiale ? selezionata in modo da permettere il passaggio del liquido formante la fase continua attraverso i piccoli pori del materiale formante la parete dell'elemento di separatore, e quando il separatore ? un elemento cilindrico, come illustrato nella figura 3a, permettere cos? l'ingresso di questo liquido nel separatore ma respingere o impedire l'ingresso del liquido che forma \a fase discontinua. Ad esempio, in sistemi in cui l'acqua costituisce la fase discontinua, si selezionano materiali come parete del separatore o applicati sulla parete del separatore che hanno un'energia superficiale critica o CWST inferiore alla tensione superficiale dell'acqua. Per applicazioni in cui l'acqua o un liquido avente una tensione superficiale simile costituisce la fase discontinua, materiali preferiti per l'uso come materiale di barriera per la fase discontinua per formare o rivestire la parete dell'elemento di separazione comprendono siliconi, come una carta trattata con silicone, e preferibilmente materiali fluoropolimerici tra i quali fluorocarburi o periluorocarburi o perfluororesine sono particolarmente preferibili. Esempi di materiali preferiti utilizzabili come riempimento o rivestimento nel separatore comprendono politetrafluoroetilene (PTFE) o altri polimeri polifluorati come resine etilene-propilene fluorate (FEP).
Una forma di attuazione preferita comprende un rivestimento di uno di questi materiali su una griglia di acciaio inossidabile, o un pacco di carta pieghettata. Altri materiali adatti comprendono quelli descritti nel brevetto statunitense di Miller ed altri (brevetto statunitense N. 4.759.782), incorporato in modo specifico nella presente per riferimento. Generalmente la parte funzionale o di materiale di barriera per la fase discontinua, che ? anche la parte che lascia passare il liquido della fase continua del separatore ? selezionata in modo da avere fori pi? piccoli di un numero sostanziale delle goccioline del liquido che formavano originariamente la fase discontinua. Tipicamente la dimensione dei pori della parte funzionale della parete del separatore ? selezionata in modo da essere compresa tra circa 5 ?m e circa 140 ?m, preferibilmente tra circa 40 ?m e circa 100 ym. Pi? preferibilmente, ed in particolare quando la fase discontinua ? acqua, la dimensione dei pori ? di circa 80 ym.
Altri mezzi adatti per l'uso quale parte funzionale o di materiale di barriera per la fase discontinua dell'elemento di separazione sono strutture di fluorocarburo fibroso poroso del tipo descritto nel brevetto statunitense di Hurley ed altri (Brevetto statunitense N. 4.716.074), incorporato in modo specifico nella presente per riferimento. Tali materiali sono strutture fibrose porose aventi una buona integrit? strutturale che comprendono fibre di polimero di fluorocarburo ed un legante di fluorocarburo. Tali mezzi, anche se sono adatti per l'uso secondo la presente invenzione, sono intesi principalmente come strati di supporto e drenaggio in cartucce di filtrazione.
Bench? abbia una certa similarit? come composizione e preparazione con le strutture descritte da Hurley ed altri, il mezzo pi? preferito secondo la presente invenzione ? una struttura di fluorocarburo fibroso poroso calandrato che comprende fibre di PTFE in un legante di fluorocarburo, preferibilmente un legante FEP. Le fibre impiegate sono fibre di PTFE imbianchite e lavate in acqua aventi diametri variabili fino a circa 70 pm, preferibilmente tra circa 54 e circa 70 pm. Pi? preferite sono fibre di PTFE aventi un diametro nominale di circa 65 pm. Questo materiale ? preparato in modo da avere un peso del foglio compreso tra circa 15 e circa 35 g/piede quadrato (tra circa 161 e circa 376 g/m ), preferibilmente tra circa 15 e circa 25 g/piede quadrato (tra circa 161 e circa 269 g/m ). Pi? preferito ? un mezzo avente un peso del foglio di circa 21,5 g/piede quadrato (231 g/m ).
Come precedentemente indicato, bench? esistano similarit? sia come preparazione sia come composizione tra i mezzi preferiti di fluorocarburo fibroso poroso utilizzati quale materiale di barriera per la fase discontinua secondo la presente invenzione ed i mezzi descritti nel brevetto statunitense N. 4.716.074, esistono anche differenze sostanziali tra questi materiali. Cos? il materiale che ? pi? preferito nella presente domanda ? calandrato ad uno spessore compreso tra circa 50 e 90%, preferibilmente circa 75%, del suo spessore originale. Tale calandratura aumenta sia il ?? sia il punto di gorgogliamento dei mezzi e produce un mezzo di separazione pi? efficiente che fornisce una velocit? di flusso sostanzialmente uniforme perpendicolarmente a, ed in contatto con tutte le parti della superficie di monte. In contrasto, un materiale non calandrato presenta un elevato flusso trasversale (movimento o diffusione in una direzione da un bordo all'altro piuttosto che in unadirezione tra una superficie e l'altra) ed una resistenza sostanzialmente impercettibile al flusso di fluido in una direzione da monte a valle attraverso il mezzo. Sostanzialmente fluidi che passano attraverso tali mezzi seguono il percorso di minima resistenza e possono non entrare in contatto con tutte le parti del mezzo. Cos? il procedimento di calandratura del mezzo fornisce le qualit? desiderabili per il mezzo secondo la presente invenzione, rendendo tale mezzo sostanzialmente non adatto quale strato di supporto e di drenaggio. Analogamente un materiale che dimostra di essere adatto quale strato di supporto e drenaggio ? spesso non particolarmente efficace quale materiale di barriera per la fase discontinua .
Questo mezzo preferito, avente uno spessore medio prima della calandratura compreso tra circa 0,015 e circa 0,025 pollici (tra circa 0,381 e circa 0,635 mm) preferibilmente tra circa 0,018 e circa 0,022 pollici (tra circa 0,457 e circa 0,559 mm) e pi? preferibilmente di circa 0,019 pollici (0,483 mm), e calandrato ad uno spessore compreso tra circa 0,004 e circa 0,009 pollici (tra circa 0,102 e circa 0,229 mm), preferibilmente tra circa 0,005 e circa 0,007 pollici (tra circa 0,127 e circa 0,178 mm) e pi? preferibilmente a circa 0,006 pollici (0,152 mm). La calandratura ? eseguita a temperatura ambiente sotto una pressione adatta per ottenere una compressione e riduzione di spessore per produrre il ?? e punto di gorgogliamento desiderati. Il prodotto calandrato ha un primo punto di gorgogliamento (che riflette la dimensione del poro pi? grande), misurato in alcool etilico, compreso tra circa 0,5 e circa 4 pollici (tra circa 1,3 e circa 10,2 cm) di acqua, preferibilmente tra circa 2 e circa 3,5 pollici (tra circa 5,1 e circa 8,9 cm) di acqua, preferibilmente circa 2,75 pollici (circa 7 cm) di acqua. Il mezzo calandrato ha anche un punto di gorgogliamento medio dei pori misurato in alcool etilico compreso tra circa 2 e circa 10 pollici (tra circa 5,1 e circa 25,4 cm) di acqua, preferibilmente tra circa 3,5 e circa 6 pollici (tra circa 8,9 e circa 15,2 cm) di acqua. Pi? preferibilmente il punto di gorgogliamento medio dei pori ? di circa 4,5 pollici (11,4 cm) di acqua. Il foglio calandrato di fibre PTFE legate con legante FEP ha una caduta di pressione attraverso il mezzo (??), misurata con una velocit? frontale di aria a 28 piedi/minuto (8,54 metri/minuto), compresa tra circa 0,5 e circa 12 pollici (tra circa 28 e circa 1,17 numero di Frazier o tra circa 1,3 e circa 30,5 cm) di acqua, preferibilmente tra circa 1 e circa 5 pollici (tra circa 14 e circa 2,8 numero di Frazier o tra circa 7,6 e circa 12,7 cm) di acqua, e pi? preferibilmente 1,4 pollici (circa 10 numero di Frazier o circa 3,5 cm) di acqua.
Dopo il passaggio nel separatore 30 attraverso la parete 32 in una direzione dall'esterno verso l'interno, il liquido formante la fase continua esce dall'uscita 28 del separatore ed entra nella camera 26 di uscita. Successivamente il liquido che formava originariamente la fase continua esce dal dispositivo attraverso l?uscita 24. Il liquido che formava la fase discontinua nel miscuglio di liquidi originale si raccoglie sul fondo o base 36 ed ? rimosso dall'apparecchiatura attraverso l'uscita o drenaggio 34 per la fase discontinua.
Nel funzionamento, un miscuglio di liquidi immiscibili ? introdotto nell'involucro 12 attraverso l'ingresso 14 di liquido immiscibile. Dopo l'ingresso nell'involucro, il miscuglio scorre nella direzione delle frecce riportate nelle figure 3a e 4. In particolare il liquido entra in ogni elemento di coalescenza attraverso la parte di ingresso 18 in uno dei coperchi di estremit? e, poich? l'altro coperchio di estremit? chiude completamente a tenuta l'unit?, il liquido scorre attraverso il riempimento poroso che forma la parete 22 di ogni elemento di coalescenza. Ogni elemento di coalescenza ? mantenuto in posizione fissa rispetto ad un altro elemento di coalescenza affiancato e/o alla parete dell'involucro. Ci? pu? essere ottenuto mediante mezzi specifici di posizionamento e/o fissaggio (non rappresentati) o, alternativamente, almeno in parte, utilizzando barriere di liquido 38a, disposte tra elementi, o mediante barriere di liquido 38b, disposte tra elementi e la parete interna. Queste barriere possono essere formate in sezioni separate o come unica unit?. Queste barriere di liquido agiscono principalmente come elementi di tenuta al liquido ed assicurano che il liquido che scorre nell'involucro sotto la forza di gravit? o una pressione addizionale possa scorrere soltanto sul fondo dell'involucro entrando dapprima nella parte di ingresso 18 di ognuno degli elementi di coalescenza e passando attraverso le pareti degli elementi d? coalescenza. Dopo il passaggio attraverso la parete dell'elemento di coalescenza in una direzione dall'interno verso l'esterno, il liquido scorre in ogni elemento di separazione attraverso una parte di parete 32 in una direzione dall'esterno verso l'interno. A causa della composizione che forma la parete esterna dell'elemento di separazione o su cui ? disposto un rivestimento, soltanto la fase continua entra nell'elemento di separazione, lasciando molte goccioline del liquido della fase discontinua formate dagli elementi di coalescenza che cadono sulla partizione o fondo 36 disposto tra e sotto gli elementi di separazione {nella forma di attuazione illustrata nella figura 3a). Questo liquido ? quindi estratto dall'involucro attraverso l'uscita o drenaggio 34 per la fase discontinua. Il liquido della fase continua esce da ogni elemento di separazione attraverso l'uscita 28 entrando nella camera di uscita 26 dalla quale esce dall'involucro attraverso' l'uscita 24 della fase continua .
Le figure 3a e 3b illustrano una forma di attuazione della presente invenzione contenente un gruppo di sette elementi di coalescenza di liquido sovrapposti sopra un gruppo di sette separatori di liquido. Tuttavia, anche se questa ? una forma di attuazione e disposizione preferita, la presente invenzione non ? ad essa limitata ed altre forme di attuazione e varianti sono possibili. Il numero e la disposizione particolari di elementi di separazione e di coalescenza dipendono dal miscuglio specifico separato. La disposizione illustrata nella figura 3a ? pi? adatta, ed ? preferita, per miscugli immiscibili di liquidi in cui la fase discontinua ? pi? densa della fase continua, come ad esempio in cui acqua ? sospesa in un combustibile a base di petrolio. In tale situazione, la fase discontinua pi? densa tender? a muoversi nella direzione degli elementi di separazione 30 dopo il passaggio attraverso gli elementi di coalescenza 20. Quando la fase discontinua ? meno densa della fase continua, ad esempio acqua sospesa in CCl4, si preferisce posizionare elementi di separazione sopra elementi di coalescenza. Una forma di attuazione di questo tipo ? illustrata nella figura 4. Anche se la figura precedente rappresenta le disposizioni preferite, quando la fase discontinua ? presente in concentrazioni molto basse in ingresso, ad esempio concentrazioni fino a circa 0,02, si ? verificato che l'orientamento inverso della figura 4 ? relativamente efficace anche quando la fase discontinua ? pi? densa. Inoltre, invece di un unico elemento di coalescenza disposto in relazione di sovrapposizione rispetto ad ogni elemento di separazione, ? possibile sovrapporre un gruppo di coalescenza composto da una molteplicit? di elementi di coalescenza in serie rispetto ad ogni elemento di separazione.
La relazione di serie potrebbe assumere una variet? di forme. Nelle forme di attuazione in cui una molteplicit? di elementi di coalescenza sono utilizzati per ogni elemento di separazione impiegato, ed ? possibile utilizzare pi? di un elemento di separazione, gli elementi di coalescenza sono disposti ad esempio entro un gruppo in direzione parallela l'uno con l'altro e complessivamente in una relazione di sovrapposizione ed in serie con gli uno o pi? elementi di separazione impiegati. In questa disposizione, un insieme di elementi d? coalescenza, disposti in parallelo l'uno con l'altro, possono essere disposti sopra o sotto uno o pi? elementi di separazione. In questa forma di attuazione, bench? un elemento di coalescenza possa essere disposto coassialmente rispetto ad ogni elemento di separazione impiegato, tale disposizione non ? richiesta.
In un'altra forma di attuazione della presente invenzione, gli elementi di coalescenza (C) e di separazione (S) sono disposti in serie alternate, e preferibilmente in una disposizione coassiale testa-coda (ossia C-S-C-S). Tale disposizione potrebbe essere utilizzata con miscugli che sono difficili da separare. Con questa disposizione, il liquido originariamente presente nella fase discontinua, che non ha subito una coalescenza sufficiente per essere resp?nto dalle pareti del separatore, ? trasferito al coalescer successivo della serie, e le goccioline di liquido che erano formate dal liquido discontinuo si accrescono come dimensione dopo il passaggio attraverso ogni stadio successivo .
In un'altra forma di attuazione della presente invenzione, forma di attuazione preferita, un gruppo di coalescenza ? formato da una molteplicit? di elementi di coalescenza che sono disposti in una disposizione a sovrapposizione impilata e coassiale in serie l'uno con l'altro e sono disposti complessivamente in serie con un elemento di separazione (ad esempio C-C-C-S). Ulteriori dettagli di tale disposizione sono indicati nel seguito .
Inoltre, anche se la figura 3b indica sei elementi sovrapposti di coalescenza-separazione disposti radialmente intorno ad un elemento di separazione-coalescenza centrale, il numero di elementi di separazione e coalescenza disposti radialmente in relazione di sovrapposizione pu? essere aumentato o diminuito, come anche gli elementi di separazione e coalescenza disposti in posizione centrale. Bench? gli elementi disposti radialmente forniscano il dispositivo di depurazione di liquido pi? compatto con la migliore distribuzione di flusso, ? possibile utilizzare per scopi particolari altre disposizioni, come una disposizione lineare o rettangolare.
Nei casi in cui gli elementi di coalescenza e di separazione sono fabbricati come unit? separate, i coperchi di estremit? ciechi o chiusi degli elementi di coalescenza e di separazione possono essere realizzati in modo da interbloccarsi l?uno con l'altro. Alternativamente possono essere previsti mezzi per posizionare ogni elemento entro l'involucro in modo che essi rimangano in posizioni sovrapposte. Quando una molteplicit? di elementi di coalescenza sono impiegati per ogni elemento di separazione utilizzato, gli elementi di coalescenza possono essere disposti in serie l'uno rispetto all'altro (ad esempio C-C-C-S), preferibilmente in una disposizione impilata o a sovrapposizione. In tale disposizione, gli elementi di coalescenza possono essere interconnessi in numerosi modi. Ad esempio gli elementi di coalescenza che incontrano dapprima il miscuglio di ingresso di liquidi immiscibili possono essere uniti ad elementi di coalescenza successivi di valle in una disposizione testa-coda attraverso condotti che uniscono una parte di uscita di ogni elemento di coalescenza (che differiscono dai coperchi di estremit? ciechi degli elementi di coalescenza delle figure 3a e 4 per il fatto che hanno uscite di fluido nei coperchi di estremit? di valle) all'elemento di valle successivo. In tale disposizione, l'estremit? di uscita di ogni condotto pu? essere collegata alla parte di ingresso dell'elemento di coalescenza seguente della serie e tutti gli elementi di coalescenza della serie possono avere le due parti di ingresso e di uscita, con l'eccezione degli ultimi elementi di coalescenza di ogni serie che sono disposti in una relazione di sovrapposizione rispetto agli elementi di separazione e possono avere soltanto un ingresso di fluido. Questi ultimi elementi di coalescenza o elementi di coalescenza di fine serie possono essere sostanzialmente come illustrato nella figura 3a, con un coperchio di estremit? con un ingresso ed un coperchio di estremit? cieco o chiuso all'altra estremit? dell'elemento di coalescenza. In una disposizione alternativa, invece di utilizzare condotti tra elementi di coalescenza successivi, la parte uscita di fluido di un elemento di coalescenza pu? essere costruita in modo da impegnarsi a tenuta con la parte di ingresso dell'elemento di coalescenza di valle.
Ancora in un'altra forma di attuazione che utilizza una molteplicit? di elementi di coalescenza per ogni elemento di separazione, gli elementi di coalescenza, singolarmente o come gruppi di una molteplicit? di elementi di coalescenza, possono essere disposti l'uno sopra l'altro in serie, preferibilmente impilati, ma distanziati l'uno dall'altro. In questa forma di attuazione, tutti gli elementi di coalescenza possono comprendere parti di ingresso 18 e coperchi di estremit? ciechi all'estremit? opposta .di ogni elemento, come quelli illustrati nelle figure 3a e 4. Invece dello scorrimento di liquido in continuo da un elemento di coalescenza all'elemento di coalescenza successivo di valle della serie attraverso il centro di ogni elemento uscendo attraverso il riempimento formante le pareti dell'ultimo elemento di coalescenza, come nella forma di attuazione discussa immediatamente in precedenza, ogni elemento di coalescenza pu? essere provvisto di un coperchio di estremit? chiuso o sigillato e il liquido pu? uscite soltanto attraverso le pareti di ogni elemento di coalescenza entrando nella parte di ingresso dell'elemento di coalescenza di valle immediatamente successivo. In tale caso sarebbe preferibile utilizzare barriere multiple, come 38a e 38b, per separare ogni elemento di coalescenza successivo o insieme di elementi di coalescenza in modo da dirigere il flusso di liquido che passa attraverso le pareti dell'elemento di coalescenza di questo insieme o gruppo verso l'ingresso dell'elemento di coalescenza dell'insieme immediatamente a valle.
La figura 3a illustra un dispositivo in cui l'ingresso 14 del miscuglio di liquidi ? disposto nella parete dell'involucro immediatamente sopra gli elementi di coalescer mentre l'uscita 24 di liquido per la fase continua depurata ? disposta sul fondo dell'involucro in comunicazione con la camera di uscita 26. Bench? queste siano disposizioni preferite, gli ingressi e le uscite possono essere disposti in altri punti dell'involucro. Ad esempio, nella forma di attuazione illustrata nella figura 3a, l'ingresso 14 pu? essere disposto nella sommit? dell'involucro 38 mentre l'uscita di liquido 24 potrebbe essere disposta nella parete dell'involucro. In quest'ultimo caso, il dispositivo pu? avere preferibilmente un fondo piatto invece che il fondo sferico illustrato nella figura 3a e l'uscita 24 pu? essere disposta vicino alla base del dispositivo. In forme di attuazione in cui gli elementi di separazione sono disposti sopra gli elementi di coalescenza come nella figura 4, le posizioni relative di ingressi ed uscite possono essere invertite rispetto a quelle descritte per la forma di attuazione illustrata nella figura 3a. Ad esempio l'ingresso 14 del miscuglio di liquidi ? disposto nella parte inferiore dell'involucro sotto gli elementi di coalescenza mentre l'uscita 24 di liquido per la fase continua ? disposta nella parte superiore dell'involucro.
In forme di attuazione della presente invenzione in cui gli elementi di coalescenza e/o gli elementi di separazione sono destinati ad essere facilmente rimossi dal dispositivo per la sostituzione o la rigenerazione, l'involucro ? realizzato in modo che la sommit? o il fondo dell'involucro sia smontabile. Poich? molto spesso gli elementi di coalescenza saranno gettati e sostituiti, il sistema preferito per il tipo di forma di attuazione illustrato nella figura 3a in cui gli elementi di coalescenza sono sovrapposti sopra elementi di separazione comprende un involucro con una parte superiore o di coperchio smontabile 38. Pi? preferibilmente la sommit? ? costituita da un coperchio oscillante, ma alternativamente la sommit? potrebbe comprendere filettature o perni per impegnarsi con filettature simili o una parte di base a baionetta nella parete 42 dell'involucro oppure potrebbe essere un coperchio a cerniera equilibrato caricato elasticamente come descritto da Miller ed altri nel brevetto statunitense N. 4.419.234. Nei sistemi in cui gli elementi di separazione sono disposti sopra gli elementi di coalescenza, l'involucro pu? essere costruito in modo da comprendere un fondo smontabile.
E' possibile utilizzare una alimentazione sotto pressione in alcuni casi. Di conseguenza la parete dell'involucro pu? anche essere provvista di sfiati e valvole riduttrici di pressione, come anche raccordi per manometri di ingresso e di uscita.
Come precedentemente indicato/ anche se in molti casi la separazione pu? essere ottenuta in modo adeguato utilizzando elementi di coalescenza ed elementi di separazione in numeri uguali, per fornire una unit? la pi? compatta possibile con il minimo volume di involucro possibile, e una separazione adeguata ed una capacit? soddisfacente in termini di portate, in molte situazioni ? desiderabile aumentare il rapporto tra il numero di elementi di coalescenza ed il numero di elementi di separazione impiegati. Anche se ? sostanzialmente uguale al rapporto tra elementi di coalescenza ed elementi di separazione in molte situazioni, il parametro pi? pertinente ? il rapporto tra area superficiale effettiva degli elementi di coalescenza ed area superficiale effettiva degli elementi di separazione. In una certa misura esso dipende dalla dimensione, forma e configurazione delle parti funzionalmente efficaci degli elementi di coalescenza e di separazione. Nella maggior parte delle situazioni esso corrisponde all'area superficiale piana o area superficiale cilindrica (l'altezza per la circonferenza della parte funzionalmente efficace), nota anche come "area superficiale proiettata", dell'elemento cilindrico.
Quando si utilizza un elemento pieghettato per l'elemento di coalescenza o l'elemento di separazione, una misura pi? pertinente ? la "area superficiale effettiva" . Questa misura di area superficiale si allontana abbastanza dalla misura dell'area superficiale piana o cilindrica poich? ? l'area effettiva del materiale misurata quando le pieghettature o ondulazioni sono rimosse ed il materiale ? disteso (o l'altezza per il numero di pieghettature per la profondit? delle pieghettature per 2). Questa misura di area superficiale ? maggiore dell'area superficiale cilindrica. Ci? pu? essere preso in considerazione nella determinazione dell'area superficiale effettiva.
Nei casi in cui la dimensione, forma e configurazione degli elementi di separazione e degli elementi di coalescenza sono uguali, ? soltanto necessario esprimere il rapporto tra le aree superficiali come rapporto tra il numero di unit?. Alternativamente, quando la configurazione ed il diametro degli elementi di separazione e degli elementi di coalescenza sono uguali, pu? essere necessario soltanto confrontare l'altezza dell'elemento di coalescenza con quella dell'elemento di separazione.
Come precedentemente suggerito, il rapporto tra l'area superficiale effettiva del coalescer o elemento di coalescenza e quella del separatore o elemento di separazione varia con la separazione da eseguire. I fattori da prendere in considerazione nella determinazione del rapporto appropriato sono la natura dei liquidi che formano la fase sospesa o discontinua e la fase di sospensione o continua, la natura del riempimento e della barriera di liquido per la fase discontinua, e la portata in massa e/o volume del miscuglio di liquidi. Questi fattori prendono in considerazione le propriet? chimiche e fisiche sia dei liquidi sia dei materiali disciolti (come sostanze tensioattive) e la parte funzionale degli elementi di coalescenza e di separazione, come anche la loro interazione reciproca. Tuttavia per la maggior parte delle applicazioni questo rapporto varia da 'circa 0,25 a 1 a circa 10 a 1. Quando l'acqua forma la fase discontinua ed il liquido formante la fase continua ha un'elevata viscosit?, preferibilmente il rapporto ? tra circa 5 a 1 e circa 10 a 1. Alternativamente, quando il liquido nella fase continua ha una bassa viscosit?, preferibilmente il rapporto ? tra circa 0,25 a 1 e circa 4 a 1. Come utilizzato nella discussione della presente invenzione "elevata viscosit?" significa circa 50 cp o pi? e "bassa viscosit?" si riferisce a meno di circa 5 cp.
Nella disposizione coalescer-separatore impilata secondo la presente invenzione, ? possibile utilizzare qualsiasi riempimento per formare la parete del coalescer attraverso la quale il miscuglio immiscibile di liquidi passa, purch? non reagisca chimicamente con, o assorba qualche componente dei miscugli di liquidi. Tipicamente ci? comprende materiali come vetro, sughero e nylon. Tuttavia altri materiali, come quelli elencati nel brevetto statunitense di Pali ed altri (Brevetto statunitense N. 3.266.442), incorporato in modo specifico nella presente per riferimento, potrebbero essere utilizzati nella disposizione impilata secondo la presente invenzione.
Secondo un aspetto particolare della presente invenzione, che non ? limitato alla disposizione sovrapposta di coalescer e separatore, ma che ? utilizzato preferibilmente con essa per ottenere ancora ulteriori benefici, un materiale di riempimento ? scelto per il coalescer con propriet? specifiche di energia superficiale.
Secondo questo aspetto preferito della presente invenzione, il riempimento ? selezionato considerando il miscuglio di liquidi da separare. In particolare l'energia superficiale o CWST del materiale di riempimento ? selezionata in modo da essere minore della tensione superficiale del liquido della fase discontinua e maggiore della tensione superficiale della fase continua. Adatti per l'uso nella presente invenzione come materiali di riempimento per l?elemento di coalescenza sono quelli aventi una dimensione dei pori nel campo tra circa 0,5 pm e circa 25 piti, preferibilmente tra circa 0,5 pm e circa 3 pm (in particolare per liquidi aventi bassi IFT) e pi? preferibilmente circa 3 pm. Questo valore ? particolarmente preferibile quale dimensione dei pori del materiale di riempimento preferito discusso in seguito. In generale la dimensione dei pori efficace pu? essere selezionata in base alla relazione p = 50/B.P., in cui p = dimensione effettiva dei pori in micron e B.P. = punto di gorgogliamento ad estremit? aperta del materiale in pollici di acqua utilizzando un liquido contenente etanolo. (La costante ? determinata in parte dallo spessore e dalla natura del materiale utilizzato e dalle condizioni di misurazione ed ? nota come "efficienza di cattura". Per il materiale preferito-come riempimento secondo la presente invenzione il valore ? 50. Per riempimenti di fibre di vetro questo valore pu? essere tipicamente 150). In molte situazioni, ed in particolare nelle situazioni in cui ? presente acqua quale fase discontinua, poliesteri, compresi policarbonati, sono preferiti quali' materiali di riempimento. Tra i poliesteri preferiti, si preferiscono tereftal?to di polietilene e tereftalato di polibutilene, e quest'ultimo ? quello preferito. A causa di considerazioni di costo e della caduta di pressione attraverso il riempimento (??), questi materiali sono preferibilmente utilizzati in forma di fibre, bench? in alcuni casi si possano utilizzare membrane. Le fibre possono essere utilizzate come tappeti tessuti, ma si preferiscono generalmente tappeti non tessuti. Si ? trovato che materiali con le tensioni superficiali critiche di bagnatura precedentemente descritte, ed in particolare poliesteri, sono molto meno facilmente disarmati rispetto a materiali tradizionali, e il loro uso produce vite utili prolungate per gli elementi di coalescenza. Inoltre tali materiali sono efficaci per separare liquidi aventi IFT molto bassi, tipicamente in corrispondenza di, o inferiori a 20 dyne/cm, e preferibilmente sotto 10 dyne/cm.
Quali tappeti fibrosi preferiti utilizzati come riempimento negli elementi di coalescenza secondo la presente invenzione, ? possibile utilizzare tappeti contenenti fibre di diametro uniforme, come anche tappeti aventi fibre di diametri variabili o differenti sulla profondit? del tappeto (ossia da una superficie alla superficie parallela opposta) . Si preferiscono tappeti non tessuti contenenti almeno una struttura a diametro di fibre parzialmente graduato e pi? preferiti sono tappeti disposti in strutture cilindriche di fibre aventi una struttura a diametro di fibre graduato in almeno una parte della struttura nella direzione radiale. Si preferisce inoltre che tale struttura abbia un volume di cavit? sostanzialmente costante su almeno una parte sostanziale della struttura, anche come precedentemente menzionato, nella direzione radiale. Una delle forme di attuazione preferite comprende fibre di diametro costante nella parte di valle, con la parte di monte sagomata dal diametro della fibra della parte di valle fino a un diametro maggiore. Le fibre impiegate per realizzare tali tappeti sono preferibilmente sostanzialmente esenti da legami tra le fibre ma sono fissate l'una all'altra mediante ingarbugliamento meccanico o intreccio. Le fibre impiegate per realizzare i tappeti non tessuti sono preferibilmente microfibre polimeriche sintetiche, pi? preferibilmente di natura termoplastica. Esempi di tali microfibre termoplastiche comprendono poliolefine, poliammidi e poliesteri. Tale materiale di riempimento e strutture cilindriche provviste di tali materiali sono disponibili dalla Pali Corporation e sono descritti nei brevetti statunitensi N. 4.594.202 e 4.726.901, incorporati in modo specifico nella presente. Tipicamente i volumi di vuoto di tali materiali sono compresi nel campo tra circa 60-95%, pi? preferibilmente tra circa 75 e circa 85%. Essi hanno anche tipicamente spessori anulari compresi tra circa 0,4 e circa 1 pollice (1,0-2,5 cm). Il diametro delle fibre varia da circa 1,5 pm o meno fino a circa 20 pm o pi?. Quando il prodotto ? preparato in modo da ottenere un volume di vuoto nel campo tra circa 75 e circa 85%, i diametri delle fibre sono preferibilmente selezionati inferiori a circa 20 ???. Il riempimento pu? anc he comprendere uno "strato di coalescenza finale" di fibre fini aventi diametri non maggiori di circa 5 ??? e preferibilmente tra circa 3 pm e circa 5 pm. Queste fibre di coalescenza fini sono presenti in uno strato di valle avente uno spessore compreso tra circa 0,1 e circa 0,5 pollici (tra circa 2,5 e circa 12,7 mm).
Ogni elemento di coalescenza pu? essere provvisto di un materiale di drenaggio e/o di supporto di monte o di valle. Poich? la maggior parte degli elementi di coalescer cilindrici sono impiegati in situazioni in cui il flusso avviene in una direzione dall'interno verso l'esterno, sono generalmente previsti mezzi per proteggere la superficie di valle del riempimento dal danneggiamento e da una compressione eccessiva prodotta da pressioni elevate o condizioni di flusso turbolento. Cos? allo scopo di mantenere l'integrit? strutturale e permettere un flusso libero di liquido, una materia plastica (ad esempio vetro rivestilo di PVC) o acciaio inossidabile ? disposto o avvolto intorno al riempimento. A valle del riempimento, ? possibile disporre un feltro trapuntato o un cascame di fibre contenente aria, formato preferibilmente da poliestere. Questo elemento, che ha pori molto grandi, ossia notevolmente pi? grandi di quelli del riempimento, ? previsto per ridurre la turbolenza e orientare o "raddrizzare" il flusso di fluido. Eventualmente una "calza" o manicotto esterno formato da Remay, Orlon o cotone pu? essere disposto a valle dello strato di riduzione della turbolenza per impedire la migrazione di fibre da quest?ultimo strato. Inoltre un materiale filtrante di monte pu? essere previsto per catturare materiale in particelle prima che entri in contatto con il riempimento dell'elemento di coalescenza. Preferibilmente si tratta di un filtro di profondit? avente dimensioni di pori efficaci notevolmente pi? grandi del materiale di riempimento del coalescer in modo da non ostacolare il flusso entro il coalescer. In una forma di attuazione preferita, come quella precedentemente discussa, il riempimento utilizzato nell'elemento di coalescenza pu? essere di un tipo profilato avente pori graduati che convergono dalla superficie di monte alla superficie di valle. Questo tipo di struttura funziona in modo da imprigionare sporcizia o materiale in particelle nei pori pi? grandi e svolgere una funzione di coalescenza nei pori di valle pi? stretti. Tutti questi strati a configurazione cilindrica sono' racchiusi entro coperchi di estremit?.
Il coperchio di estremit?, l'anima ed eventuali elementi di supporto possono essere fabbricati in materiali che sono inerti rispetto al liquido trattato. Tipicamente essi saranno formati da fibra di vetro, metallo come acciaio inossidabile, o preferibilmente materia plastica.
Il separatore pu? comprendere elementi simili a quelli degli elementi di coalescenza, come coperchi di estremit?, anima e, in misura minore, strati di supporto e drenaggio. Essi possono anche essere formati negli stessi materiali utilizzati per formare elementi simili negli elementi di coalescenza. Il separatore pu? essere formato come, o comprendere un elemento di riempimento o rivestito poroso che permette un flusso libero del liquido della fase'continua ma respinge il liquido che formava originariamente la fase discontinua. Preferibilmente si tratta di una griglia di acciaio inossidabile, ad esempio una rete a griglia 100 x 100, rivestita di PTFE. Pi? preferibilmente, la parte funzionale dell'elemento di separazione ? formata dal mezzo precedentemente descritto, un nastro calandrato di fibre PTFE e legante FEP.
L'elemento di separazione pu? essere provvisto di un'anima di materia plastica o di metallo di valle. Qualsiasi materia plastica che ? inerte o altamente resistente ai liquidi trattati e eventuali additivi o contaminanti che si trovano nei liquidi, e che ha una resistenza e rigidezza soddisfacenti, pu? essere utilizzata per formare l'anima. Esempi sono poliesteri, compresi policarbonati come Lexan, poliammidi e Delrin. Come con gli elementi di coalescenza, gli elementi di separazione possono essere provvisti di un manicotto a pori aperti per facilitare la distribuzione del flusso di fluido lungo la dimensione di altezza dell'unit? in posizione intermedia tra lo strato di repulsione o di barriera per la fase discontinua e l'anima. Si preferisce un materiale pieghettato noto come Epocel? (disponibile dalla Pali Corporation) che ? formato da cellulosa ed un legante fenolico. Una forma di attuazione preferita della presente invenzione impiega, procedendo nella direzione da monte verso valle, un manicotto di un mezzo calandrato formato da fibre PTFE ed un legante FEP (come precedentemente descritto), un manicotto di supporto polimerico o di rete metallica ed un'anima di supporto di metallo.
Secondo la presente invenzione, l'energia superficiale critica o CWST della parte funzionale del riempimento o rivestimento del separatore ? inferiore alla tensione superficiale della fase discontinua. Cos?, in situazioni in cui ? presente acqua, la presente invenzione ? principalmente efficace per rimuovere acqua in una fase discontinua da un altro liquido avente una tensione superficiale inferiore a quella dell'acqua. In generale, quando l'acqua costituisce la fase continua ed il liquido da rimuovere costituisce la fase discontinua o sospesa ed ha una tensione superficiale inferiore a quella dell'acqua, un separatore avente un riempimento o rivestimento con una energia superficiale inferiore alla tensione superficiale dell'acqua sarebbe inefficace poich? impedirebbe il passaggio dell'acqua ma potrebbe permettere il flusso del liquido nella fase discontinua attraverso le pareti del separatore senza migliorarne la coalescenza.L'impiego di un rivestimento avente una energia superficiale maggiore della tensione superficiale dell'acqua permetterebbe che entrambi i liquidi della fase continua e della fase discontinua passino attraverso il separatore, dimostrandosi ancora inefficace .
Il seguente esempio indica il modo in cui la presente invenzione ? utilizzata. L'invenzione non deve tuttavia essere intesa limitata in nessun modo ad esso.
Esempio
Un sistema coalescer-separatore secondo la presente invenzione ? stato verificato per la rimozione di acqua da benzina. Un'apparecchiatura ? stata costruita come precedentemente descritto. Un involucro contenente un unico elemento di coalescenza sovrapposto in una disposizione coassiale sopra un unico elemento di separazione. Il rapporto tra l'area superficiale effettiva dell'elemento di coalescenza e quella dell'elemento di separazione era circa 3 a 1. Il riempimento che formava le pareti dell'elemento di coalescenza era formato da un tappeto di fibre profilate di tereftalato di polibutilene in cui circa 0,10 pollici (2,54 mm) a monte erano formati da fibre grossolane (tra circa 40 e 60 pm) e la parte restante di valle del tappeto era formata da fibre fini (tra circa 3 e circa 5 pm) aventi una dimensione effettiva dei pori di circa 3 ??? ed un volume di vuoto di circa 75%. L'elemento di coalescer era provvisto di coperchi di estremit? formati da acciaio inossidabile e un'anima di acciaio inossidabile con un diametro interno di 1,815 pollici (46,1 mm). Una gabbia di supporto formata da una rete di fibra di vetro rivestita di cloruro di polivinile e fissata con un cordone di nylon fusibile a caldo era disposta a valle dell'elemento e a monte di un tappeto di poliestere contenente aria. Gli elementi di separazione contenevano una barriera di liquido per la fase discontinua di Teflon applicato su una griglia di acciaio inossidabile 100 x 100. Il separatore comprendeva gli stessi coperchi di estremit? ed anima rispetto al coalescer. Un pacco di Epocel? ondulato era disposto a valle del rivestimento di Teflon del separat?re.
L'involucro coalescer-separatore era collegato ad un serbatoio contenente benzina da 500 galloni (1890 litri) per mezzo di un sistema ad anello chiuso provvisto di valvole (a globo e tradizionali) , regolatori di portata (Kates) e pompe di fluido per controllare la pressione e la portata del liquido nel sistema oltre a creare un'emulsione di combustibile ed acqua. Il sistema era anche provvisto di un dispositivo Aqua Glo (disponibile dalla Gammon Technical Products Company) per determinare la concentrazione dell'acqua nel sistema.
La benzina utilizzata nelle prove conteneva un miscuglio commerciale di additivi che comprendeva, tra le altre cose, un tensioattivo o detergente del motore. La composizione di additivi ? stata mescolata con una benzina di qualit? in tre volte la concentrazione tipica di una benzina disponibile in commercio per creare una corrente di processo estremamente disarmante.
Dopo l'inizio del flusso di benzina nel sistema e lo sfiato di aria da uno sfiato nell'involucro, la portata di combustibile attraverso il sistema ? stata impostata a 5 galloni (19 litri) al minuto. E' stata quindi introdotta acqua nel sistema, con regolazione per mezzo di un flussometro. Dopo aver raggiunto l'equilibrio (come determinato da un ?? costante), e dopo che l'acqua iniziava a raccogliersi, sono state determinate concentrazioni di acqua di valle con l'Aqua Glo. La concentrazione di monte dell'acqua ? stata quindi nuovamente regolata approssimativamente ad intervalli di 10 minuti e la procedura ? stata ripetuta. La concentrazione di acqua ? stata aumentata da 2-7% (volume/volume) ai valori indicati e con i risultati riportati nella tabella 2 seguente. Campioni di combustibile di monte e di valle sono stati rimossi per l'analisi Clear and Bright.

Claims (32)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di depurazione di liquido in grado di separare un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido ? interamente o parzialmente immiscibile nel, e forma una fase discontinua con il secondo liquido formante una fase continua, comprendente: (a) un involucro; (b) un ingresso di fluido nell'involucro suddetto; (c) una prima uscita di liquido nell'involucro suddetto; (d) una seconda uscita di liquido nell'involucro suddetto; (e) almeno un gruppo di coalescenza per far coalescere il primo liquido suddetto; e (f) almeno un gruppo di separazione per separare goccioline del primo liquido suddetto dal secondo liquido suddetto, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto e l'almeno un gruppo di separazione suddetto sono disposti in relazione di sovrapposizione nell'involucro suddetto.
  2. 2. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende almeno un elemento di coalescenza e l'almeno un gruppo di separazione suddetto comprende almeno un elemento di separazione .
  3. 3. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un elemento di coalescenza suddetto comprende un materiale di riempimento avente una tensione superficiale critica di bagnatura intermedia tra le tensioni superficiali del primo e del secondo liquido suddetti .
  4. 4. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 3, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende un poliestere.
  5. 5. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 3, in cui il materiale di riempimento suddetto comprende tereft?lato di polibutilene .
  6. 6. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende almeno un elemento di coalescenza avente una parte funzionale e l 'almeno un gruppo di separazione suddetto comprende almeno un elemento di separazione avente una parte funzionale, in cui il rapporto tra l'area superficiale effettiva della parte funzionale di ognuno degli almeno un gruppo di coalescenza suddetti e l'area superficiale effettiva della parte funzionale di ognuno degli almeno un gruppo di separazione suddetti ? compreso nel campo tra circa 0,25:1 e circa 10:1.
  7. 7. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 6, in cui il rapporto suddetto ? compreso tra circa 5:1 e circa 10:1.
  8. 8. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 6, in cui il rapporto suddetto ? compreso tra circa 0,25:1 e circa 4:1.
  9. 9. Sistema d? depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende una molteplicit? di elementi di coalescenza, ognuno dei quali ? disposto entro l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto in una relazione parallela.
  10. 10. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l?almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende una molteplicit? di elementi di coalescenza, ognuno dei quali ? disposto entro l?almeno un gruppo di coalescenza suddetto in una relazione in serie.
  11. 11. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende un elemento di coalescenza e l'almeno un gruppo di separazione suddetto comprende un elemento di separazione.
  12. 12. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto comprende una molteplicit? di elementi di coalescenza.
  13. 13. Sistema di depurazione di liquido in grado di separare un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido ? interamente o parzialmente immiscibile in, e forma una fase discontinua con un secondo liquido formante una fase continua, comprendente: (a) un involucro; (b) un ingresso di fluido nell'involucro suddetto; (c) una prima uscita di liquido nell'involucro suddetto; (d) una seconda uscita di liquido nell'involucro suddetto; (e) una molteplicit? di elementi di coalescenza per far coalescere il primo liquido suddetto; e (f) una molteplicit? di elementi di separazione per separare goccioline del primo liquido suddetto dal secondo liquido suddetto, in cui la molteplicit? suddetta di elementi di coalescenza e la molteplicit? suddetta di elementi di separazione sono disposti in relazione alternata e di sovrapposizione nell?involucro suddetto.
  14. 14. Sistema di depurazione di liquido in grado di separare un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido ? interamente o parzialmente immiscibile in, e forma una fase discontinua con un secondo liquido formante una fase continua, comprendente: almeno un gruppo di coalescenza per far coalescere il primo liquido suddetto; e almeno un gruppo di separazione per separare goccioline del primo liquido suddetto dal secondo liquido suddetto, 'in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto e l 'almeno un gruppo di separazione suddetto sono disposti in relazione di sovrapposizione e di comunicazione di fluido.
  15. 15. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, in cui 1"almeno un gruppo di coalescenza suddetto ? sovrapposto sopra il gruppo di separazione suddetto.
  16. 16. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un gruppo di separazione suddetto ? sovrapposto sopra il gruppo di coalescenza suddetto.
  17. 17. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, in cui ognuno degli almeno un elemento di coalescenza suddetti ? disposto coassialmente rispetto ad ognuno degli almeno un elemento di separazione suddetti.
  18. 18. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno un elemento di coalescenza nell'almeno un gruppo di coalescenza suddetto ed avente una parte funzionale ed almeno un elemento di separazione nell'almeno un gruppo di separazione suddetto ed avente una parte funzionale, in cui l 'almeno un elemento di coalescenza suddetto ? disposto coassialmente rispetto all1elemento di separazione suddetto ed ha un materiale di riempimento formato da tereftalato di polibutilene in cui il rapporto tra la sua area superficiale effettiva e quella della parte funzionale dell'almeno un elemento di separazione suddetto ? compreso nel campo tra circa 0,25:1 e circa 10:1.
  19. 19. Procedimento per l'estrazione di acqua da un combustibile organico liquido in cui essa ? sostanzialmente immiscibile, comprendente: (a) l'introduzione di un miscuglio di acqua e combustibile organico liquido in almeno un gruppo di coalescenza che comprende almeno un elemento di coalescenza con un materiale di riempimento avente una tensione superficiale critica di bagnatura intermedia tra le tensioni superficiali dell'acqua e del combustibile organico liquido suddetto in modo da formare un miscuglio di goccioline di acqua e di combustibile organico liquido suddetto; (b)ilconvogliamento del miscuglio di goccioline di acqua e di combustibile organico liquido ad almeno un gruppo di separazione che comprende almeno un elemento di separazione che permette il passaggio del combustibile organico liquido suddetto ma sostanzialmente contrasta o impedisce il passaggio delle goccioline di acqua suddette in modo che il combustibile organico liquido suddetto sia separato dalle goccioline di acqua suddette.
  20. 20. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui il materiale di riempimento suddetto ? un poliestere.
  21. 21. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui il materiale di riempimento suddetto ? tereftalato di polibutilene.
  22. 22. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui il combustibile suddetto ha una elevata concentrazione di sostanze tensioattive.
  23. 23. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui il combustibile suddetto ? un combustibile a base di petrolio.
  24. 24. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l'almeno un gruppo di coalescenza suddetto e l'almeno un gruppo di separazione suddetto sono disposti in relazione di sovrapposizione .
  25. 25. Procedimento secondo la rivendicazione 20, in cui il materiale di riempimento di poliestere suddetto comprende una struttura formata come una massa di 'microfibre non tessute che sono sostanzialmente prive di collegamento tra le fibre e sono fissate l?una all?altra mediante ingarbugliamento meccanico, in cui la struttura suddetta ha un volume di vuoto sostanzialmente costante almeno per una parte sostanziale della struttura .
  26. 26. Procedimento secondo la rivendicazione 25, in cui la struttura di poliestere suddetta ? graduata, misurata nella direzione radiale.
  27. 27. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un elemento di separazione suddetto comprende una struttura fibrosa porosa calandrata che comprende fibre di politetrafluoroetilene ed un legante di fluorocarburo.
  28. 28. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 27, in cui le fibre suddette hanno diametri fino a circa 70 micron.
  29. 29. Sistema di depurazione di liquido secondo la rivendicazione 27, in cui il legante suddetto ? un etilene-propilene fluorato.
  30. 30. Elemento di separazione per separare un primo liquido da un secondo liquido, in cui il primo liquido ? interamente o parzialmente immiscibile nel, e forma una fase discontinua con il secondo liquido formante una fase continua, comprendente una struttura fibrosa porosa calandrata comprendente fibre di politetrafluoroetilene aventi diametri fino a circa 70 micron ed un legante di fluorocarburo.
  31. 31. Elemento di separazione secondo la rivendicazione 30, comprendente inoltre un manicotto di supporto di rete metallica o polimerica ed un'anima di supporto di metallo, in cui ogni elemento tra la struttura fibrosa suddetta, il manicotto di supporto e l'anima di supporto ha una configurazione cilindrica e una relazione concentrica, e coperchi di estremit? fissati a tenuta alla struttura fibrosa suddetta, al manicotto di supporto suddetto e all'anima di supporto suddetta.
  32. 32. Mezzo di separazione comprendente una struttura fibrosa porosa calandrata comprendente fibre di politetraf luoroetilene aventi diametri fino a circa 70 micron ed un legante di fluorocarburo .
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2321858B (en) * 1994-03-08 1998-10-21 Pall Corp Corrosive liquid coalescing element
GB2316016B (en) * 1994-03-08 1998-10-21 Pall Corp Corrosive liquid coalescer system
US5480547A (en) * 1994-03-08 1996-01-02 Pall Corporation Corrosive liquid coalescer
DE19849004A1 (de) * 1998-10-24 2000-04-27 Bayer Ag Reinigung von Polycarbonat enthaltenden Lösungen
JP2001310040A (ja) * 2000-04-28 2001-11-06 Sankyo Kk 遊技機
FR2829703B1 (fr) * 2001-09-19 2004-03-05 Delphi Tech Inc Dispositif de separation de l'eau contenue dans du gazole destine a alimenter un moteur diesel
ITRE20060113A1 (it) * 2006-09-28 2008-03-29 Ufi Filters Spa Gruppo filtrante per carburante
DE102006050381A1 (de) * 2006-10-25 2008-05-08 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Abtrennung einer organischen von einer elektrolythaltigen wässrigen und organischen Phase
DE102006059714A1 (de) * 2006-12-18 2008-06-26 Mahle International Gmbh Verfahren zur Abtrennung einer Wasserphase aus einer Ölphase
DE202007007120U1 (de) * 2007-05-16 2008-10-23 Mann + Hummel Gmbh Kraftstoffzuführeinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine
DE102009009420A1 (de) * 2009-02-18 2010-09-09 Mann + Hummel Gmbh Wasserabscheider insbesondere für Kraftstoffzuführsysteme von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen
WO2010132785A2 (en) 2009-05-15 2010-11-18 Cummins Filtration Ip, Inc. Surface coalescer
DE102010026647A1 (de) * 2010-07-09 2012-01-12 Mahle International Gmbh Phasentrennvorrichtung
JP5860878B2 (ja) * 2010-08-06 2016-02-16 ベコー テヒノロギース ゲーエムベーハー カートリッジ式油分離器
CN103635847A (zh) 2011-06-21 2014-03-12 富士胶片株式会社 变焦镜头和成像装置
CN121222126A (zh) 2016-07-19 2025-12-30 安美世滤清系统知识产权公司 穿孔层聚结器
JP6960958B2 (ja) * 2019-04-16 2021-11-05 和興フィルタテクノロジー株式会社 フィルタ装置
TWI908465B (zh) * 2023-12-20 2025-12-11 美商帷幕公司 過濾聚結器、聚結器、系統和使用方法
TWI909816B (zh) * 2023-12-20 2025-12-21 美商帷幕公司 過濾聚結器、聚結器、系統和使用方法
TW202525405A (zh) * 2023-12-20 2025-07-01 美商帷幕公司 過濾聚結器、聚結器、系統和使用方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102949B (de) * 1954-11-12 1961-03-23 Purolator Products Inc Filtrier- und Entwaesserungsgeraet fuer fluessige Kohlenwasserstoffe
FR1321845A (fr) * 1961-04-14 1963-03-22 Fram Corp Séparateur pour fluides non miscibles
GB933852A (en) * 1961-07-10 1963-08-14 Fram Corp Separator for immiscible fluids
US3312350A (en) * 1964-06-19 1967-04-04 Bendix Corp Filter assembly sump drain flow regulator
US3948767A (en) * 1974-02-06 1976-04-06 Chapman Willis F Method and apparatus for separating oil from aqueous liquids
GB1505840A (en) * 1975-09-04 1978-03-30 Barton Hydraulic Eng Co Ltd Separator of oil and water
GB2007520A (en) * 1977-11-09 1979-05-23 Serck Industries Ltd Apparatus for Removing Suspended Solids and a Dispersed Second Liquid From a First Liquid
US4372847A (en) * 1980-06-23 1983-02-08 Chicago Rawhide Manufacturing Company Fuel filter assembly and cartridge
US4565629A (en) * 1982-02-24 1986-01-21 Parker-Hannifin Corporation Filter assembly
US4437986A (en) * 1982-09-22 1984-03-20 Fram Corporation Separating device and cartridge therefor
US4588500A (en) * 1984-09-04 1986-05-13 Kaydon Corporation Fuel filter and dehydrator
US4759782A (en) * 1985-07-05 1988-07-26 Pall Corporation Coalescing filter for removal of liquid aerosols from gaseous streams
US4716074A (en) * 1986-02-10 1987-12-29 Pall Corporation Porous fibrous fluorocarbon structures
US4892667A (en) * 1988-09-16 1990-01-09 Kaydon Corporation Method and means for dewatering lubricating oils

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