UA77436C2 - Method and apparatus for the dehydration of oil - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до систем змащення і гідравлічних систем і, зокрема, до способу і пристрою для 2 вилучення вільної, емульгованої або розчиненої води з масла або з будь-яких рідин, що мають низьку легкість (випаровуваність).

Масло зазвичай використовують як мастило і як робочу рідину в різних гідравлічних системах. Відомо, що наявність води негативно позначається на якості масла, стані різних елементів і роботі практично будь-якої гідравлічної системи. Добре відомо, що попадання води в систему змащування або в гідравлічну систему 710 негативно позначається на змащуючій здатності масла, викликає корозію різних елементів системи, призводить до окиснення масла, хімічного зносу і появи задирок, і знижує довговічність підшипників. Шкідливий вплив води на стан і роботу системи змащення або гідравлічної системи виявляється при наявності в системі і вільної, і емульгованої, і розчиненої води.

В даний час відомі численні спроби вирішення проблеми вилучення з масла води і підвищення за рахунок 19 цього характеристик різних систем змащення і гідравлічних систем. До найбільш широко застосовуваних в даний час для вилучення з масла води пристроїв і систем відносяться різного роду відстійники, центрифуги, фільтри, що абсорбують воду і вакуумні очисники, що зневоднюють масло. Однак усі такі пристрої і системи мають розглянуті нижче певні обмеження, зокрема, що стосується їх ефективності, простоти в експлуатації і вартості виготовлення або обслуговування.

Різні відстійники використовуються для видалення з масла великих кількостей "вільної" води, питома вага якої, як відомо, більше питомої ваги масла. Такі відстійники, у яких з масла видаляється "вільна" вода, вимагають тривалого відстою масла і займають досить велику площу. При цьому, однак, вони не призначені для розділення водомасляних емульсій і не можуть використовуватися для видалення з масла розчиненої в ньому води. с 29 У центрифугах відділення води від масла відбувається під дією відцентрової сили, що накладається на Ге) гравітаційне поле. Центрифуги власне кажучи також призначені для видалення з масла вільної води.

Центрифуги, однак, мають досить високу вартість і мають обмежені можливості при розділенні водомасляних емульсій. Центрифуги, крім того, не призначені для видалення з масла розчиненої в ньому води.

У водяних абсорбуючих фільтрах використовують спеціальне фільтруюче середовище, що абсорбує воду, ее, яка утримується в маслі. У результаті абсорбції води і розбухання фільтруючого середовища вільний прохідний со перетин фільтру поступово зменшується, а перепад тиску на фільтрі поступово зростає. У той момент, коли перепад тиску на фільтрі досягає певної величини, фільтр необхідно знімати і заміняти новим. Такі абсорбуючі З воду фільтри, що ефективно видаляють з масла вільну воду, не призначені, однак, для видалення з масла ї- емульгованої або розчиненої в ньому води. Крім того, абсорбуючі воду фільтри мають обмежену пропускну здатність. Тому в міру насичення водою їх необхідно періодично замінювати. З цих причин абсорбуючі воду в фільтри зазвичай використовують тільки для видалення з масла дуже невеликих кількостей (слідів) води. У системах з високим вмістом в маслі води необхідність постійної заміни абсорбуючих воду фільтрів багаторазово підвищує вартість. «

В даний час для відділення від масла води використовують також різні вакуумні маслоочисники. Відділення З води від масла в таких очисниках відбувається в результаті вакуумної дистиляції, масообміну між утримуючим с воду маслом і сухим повітрям або одночасно і тим, і іншим способом.

Із» При вакуумній дистиляції в маслоочиснику створюється розрідження, що знижує температуру кипіння води.

Так, зокрема, якщо при барометричному тиску (нормальному атмосферному тиску), що дорівнює 101Змм вод. ст. (29,92 дюйма рт. ст.), температура кипіння води становить 1002 (2122Р), то при тиску, що дорівнює 100мм вод. 75 сх, (вакуумі, що дорівнює приблизно 26 дюймів рт.ст.), температура кипіння води становить всього 502 (1222Р). їм При створенні достатнього розрідження з урахуванням температури масла вода, що міститься в маслі, починає -і випаровуватися в розріджене повітря і видаляється з масла. їз Масло, яке оброблюють, зазвичай прокачують через вакуумний маслоочисник, вакуум у якому створюється за допомогою відповідного вакуум-насоса. Для підвищення швидкості випаровування води в маслоочиснику (95) 50 необхідно максимально збільшити співвідношення між площею поверхні масла і його об'ємом. Зазвичай для

Ф цього у вакуумних маслоочисниках використовують структуровану або неупорядковану насадку, розташовані каскадом тарілки, диски, що обертаються, або інші добре відомі пристрої, які широко застосовуються при вакуумній дистиляції і при вакуумному фільтруванні. Масло, яке зазвичай подають в маслоочисник зверху, під дією власної маси проходить Через насадку, у якій воно розділяється на порівняно тонкі плівки. Оброблене 59 масло збирається в нижній частині маслоочисника і відкачується з нього масляним насосом. Як приклади таких

ГФ) маслоочисників можна назвати маслоочисники, запропоновані |в патентах ОБ 4604109 на ім'я Ковіожм і 05 7 5133880 на ім'я І ипадиіві і ін.). Для зменшення необхідного вакууму масло можна нагрівати.

Створюваний у маслоочиснику вакуум знижує температуру кипіння води і збільшує кількість води, що видаляється з масла. Збільшити кількість води, що видаляється з масла, можна також за рахунок нагрівання бо маслоочисника. При цьому, однак, необхідно прийняти певні заходи, що обмежують величину створюваного в маслоочиснику вакууму і його температуру, оскільки при надмірному збільшенні вакууму і/або температури може відбутися випаровування не лише води, але і вуглеводнів з низькою молекулярною масою, що містяться в маслі.

Необхідно відзначити, що при вакуумному очищенні масла разом з водою з масла віддаляються будь-які рідини, температура кипіння яких менше температури кипіння води. Видалення з масла таких рідин залежить від бо конкретної ситуації й у деяких випадках є небажаним.

У системах для очищення масла від води, які основані на масообміні, використовують по суті такі ж маслоочисники. У таких системах, однак, видалення з масла води відбувається не в результаті дистиляції, а за допомогою сухого повітря або газу, який безупинно пропускають у протитечії через масло, що стікає вниз. При різній концентрації води в маслі і порівняно сухому повітрі молекули води, що містяться в маслі, безупинно переходять з масла в повітря. Вологе повітря відбирають з апарату за допомогою вакуум-насоса і викидають в атмосферу. Такий спосіб очищення масла не пов'язаний з випаровуванням води за рахунок додаткового нагрівання масла до температури, більшої температури кипіння води. Тому в порівнянні з системами вакуумної дистиляції системи, що засновані на масообміні, можуть працювати при більш низьких температурах та/або при 7/0 меншому вакуумі.

Системи вакуумної дистиляції і масообміну, які здатні видаляти з масла вільну, емульговану і розчинену воду, мають, однак, певні недоліки, що обмежують їх застосування. В обох системах для підтримання мінімально припустимого, для нормальної (не всуху) роботи масляного насоса, рівня масла в очиснику необхідно використовувати відповідні пристрої контролю рівня. Одночасно, щоб запобігти переповненню очисника, /5 необхідно також контролювати і максимальний рівень масла. Недостатньо точний контроль рівня масла може призвести до зниження ефективності очисника і попадання масла у вакуум-насос при повному заповненні очисника маслом.

У вакуумних очисниках при випаровуванні води, що міститься в маслі, часто відбувається спінення.

Утворення піни, що має меншу у порівнянні з маслом питому вагу, може негативно позначитися на роботі бистеми контролю рівня і, як наслідок цього, призвести до зниження ефективності очисника.

Звичайні очисники, що містять різні нагрівники, засоби контролю, насоси і т.п., являють собою досить складне обладнання. Крім того, продуктивність таких очисників обмежена наявністю в них набивки, в'язкістю масла і витратою повітря. Тому зазвичай для обробки досить великої кількості масла необхідно суттєво збільшувати розміри очисників. Очисники, що містять набивку, разом з масляними насосами, вакуум-насосами, с ов нагрівниками, панелями керування і різними з'єднаннями мають не тільки великі розміри, але і високу вартість.

Досить складні системи очищення, що мають велику кількість різних елементів, вимагають високих витрат, і) пов'язаних з їх обслуговуванням і експлуатацією.

Здатні видаляти з масла вільну, емульговану і розчинену воду вакуумні водовіддільники є досить перспективним обладнанням, яке забезпечує можливість видалення з масла води. Однак властиві їм недоліки «о зо перешкоджають їх широкому поширенню і/або виключають можливість їх практичного застосування в більшості систем змащення і гідравлічних систем. Через великі розміри і високу вартість вакуумні водовіддільники можна о використовувати тільки в складі стаціонарного обладнання і практично не можна використовувати на різних «Е мобільних установках.

Потребуючі високих капіталовкладень, вакуумні очисники (водовіддільники) зазвичай не використовуються як ї- обладнання, що є невід'ємною частиною тієї або іншої системи, за винятком великих, дорогих систем змащення ї- або гідравлічних систем. Зазвичай такі водовіддільники використовують одночасно для очищення масла в декількох системах, переміщаючи їх з місця на місце в міру необхідності від однієї установки або одного бака з маслом до іншої установки або іншого бака з маслом відповідно. При такому використанні очисників завжди існує небезпека попадання води в масло, що знаходиться в системі змащення або в гідравлічній системі, не « підключеної до очисника машини. Вода буде залишатися в такій системі аж до підключення до неї очисника і з с видалення води з масла, що знаходиться в ньому. Саме цими розуміннями і пояснюються дослідження, які постійно ведуться в даний час, спрямовані на розробку більш досконалих способів видалення з масла води. До з найбільш перспективних засобів очищення масла від води варто, імовірно, віднести мембранні системи.

В даний час мембранні системи досить широко використовуються для видалення води з органічних рідин.

Тому, однак, необхідно відзначити, що наявність у використовуваній для цієї цілі мембрані пор або дефектів -І неминуче приводить до проходження масла через мембранний роздільник за законами гідравліки. У результаті цього відбувається втрата певної кількості масла. Крім того масло, що не випаровується, яке утворює на одному

Ш- з боків мембрани покриття, забиває мембрану і тим самим знижує її проникність і відповідно зменшує кількість їх води, яка проходить через неї.

ЇУ патенті ОЗ 4857081 на ім'я Тауїог| запропонований спосіб видалення води з газів і рідин, які містять о вуглеводні або галогеновані вуглеводні. Запропонований у цьому патенті спосіб базується на застосуванні

Ф мембрани з мідноаміачної гідратцелюлози. Виготовлені з мідноаміачної гідратцелюлози мембрани, які досить добре відомі, мають структуру з з'єднаними між собою каналами або порами |див. патент 5 3888771 на ім'я

Ізиде і ін.). Розподілення пор у таких мембранах становить від 10 до 90, у середньому 30 ангстрем (патенти 05 дв 3888771 на ім'я Івиде та ін. Її 05 5192440 на ім'я Зепоривсп). Відділення води від рідкої органічної фази в такій виготовленій з мідноаміачної гідратцелюлози мембрані відбувається в результаті діалізу. Проникаючі

Ф) через мембрану речовини проходять через неї як рідини. Гідравлічна проникність мембрани або можливість ка проходження через неї рідин обумовлена пористою структурою мембрани. Точно так само через мембрану проходять і розчинні у воді речовини. Саме з цієї причини такі мембрани не можуть використовуватися для во відділення води від масла, яке, як відомо, має обмежену розчинність у воді.

Придатні для зневоднювання масла мембрани, запропоновані в патенті на ім'я Тауїог, мають структуру, У якій часто з'являються дефекти. Молекулярна структура виготовленої з мідноаміачної гідратцелюлози мембрани зберігається тільки в присутності вологи. Після видалення вологи з гідрофільної мембрани в її порах виникають великі капілярні напруги, що призводять до усадки і розтріскування мембрани. Через різний діаметр пор, 65 виникаючі в мембрані під час висихання капілярні напруги нерівномірно розподіляються по всій мікроструктурі мембрани. Через різницю виникаючих у мембрані напруг відбувається, як відомо, розтріскування мембрани або поява в ній "дефектів". При використанні такої мембрани для відділення води від масла в замкнутій системі волога в мембрані рано або пізно зникає. У результаті цього в мембрані, як зазначено вище, з'являються тріщини або "дефекти". При наявності в мембрані таких "дефектів" вона стає проникною і пропускає масло, що протікає через неї, за законами гідравліки.

ЇУ патенті 05 5182022 на ім'я Равзіегпак та ін. пропонується використовувати для зневоднювання етиленгліколю процес дифузійного випаровування. Цей процес використовується в тих випадках, коли суміші, які розділяють, складаються з повністю розчинених один в одному компонентів, до яких, зокрема, відносяться вода і етиленгліколь. При розділенні сумішей таким способом через мембрану, виготовлену із сульфованого 7/0 поліетилену, проходить велика кількість етиленгліколю. Для фахівців у даній області техніки очевидно, що проходження через мембрану великих кількостей етиленгліколю обумовлено законами гідравліки і пов'язано з наявністю дефектів (визначення дефектів наведено нижче) в розподіляючому шарі. Для здійснення запропонованого в цьому патенті способу не потрібне застосування розподіляючого шару, що не має дефектів, оскільки втрати неводної фази є при цьому досить припустимими. Очевидно, що це ні в якій мірі не відноситься /5 до зневоднювання масла в системах змащення або в гідравлічних системах.

ЇУ патенті 5 5464540 на ім'я Егпезеп)| пропонується використовувати процес дифузійного випаровування для виділення з рідкої суміші одного з її компонентів. Потік рідини, який обробляють цим способом, містить компонент, що не видаляється з його, який подають в апарат у виді пари. В описі до цього патенту в стовпчику 5, рядки 8-13, сказано, що запропонований у ньому спосіб можна застосовувати для видалення води з масла, 2о зокрема з кунжутної або кукурудзяної олії. Однак у наведених у цьому патенті прикладах містяться тільки ті дані, що відносяться до зневоднювання органічних сполук, які мають високу легкість (випаровуваність), що у великій кількості містяться в кунжутній і кукурудзяній олії. Так, зокрема, наводяться приклади зневоднювання ацетону, толуолу й етанолу. Очевидно, що для видалення води з таких олій необхідно використовувати (відповідно до наведеного нижче визначення) непористу мембрану, яка не має дефектів. Крім того, можуть сч г Виникнути певні сумніви і питання, пов'язані з практичним одержанням змиваючого воду потоку пари кукурудзяної або кунжутної олії, який використовується для виділення води з органічних сполук, які обробляють і) запропонованим у цьому патенті способом.

ЇУ патенті ОБ 5552023 на ім'я 2поц| пропонується використовувати для зневоднювання етиленгліколю метод мембранної дистиляції. Для цього, зокрема, пропонується використовувати пористі мембрани. Запропонований у Ге зо цьому патенті спосіб непридатний для видалення води з масла, оскільки пориста основа мембрани добре просочується рідиною і за законами гідравліки легко пропускає рідини. о

ЇУ патенті О5 6001257 на ім'я Вгацоп та ін. описана призначена для зневоднювання різних рідин цеолітна «г мембрана, яка по суті не має дефектів. В описі до цього патенту в стовпчику 4, рядки 12-15, говориться про те, що цеолітна мембрана істотно визначає всю роботу апарата, призначеного для розділення будь-яких двох - зв Відин, тільки одна з яких може проходити через мембрану. При виготовленні цеолітних мембран використовують М матеріали цеолітного типу, відомі також як молекулярні сита, з розгалуженою мережею каналів, утворених з'єднаними між собою атомами кисню тетраегдрами кремнію/кисню. У стовпчику 2, рядки 46-49, опису до цього патенту сказано, що матеріал повинний "по суті не мати дефектів" без будь-якого розкриття терміна "по суті" і без будь-якого визначення терміна "дефекти". Таку цеолітну мембрану не можна застосовувати для видалення « 70 Води з масла через наявність у ній визначених нижче дефектів, через які мембрана стає проникною для масла, в с що проходить через неї за законами гідравліки. . Нижче перераховані деякі терміни, що зустрічаються в описі, і розкритий їх зміст, який вони мають у а контексті даного винаходу.

Термін "дефект" представляє отвір у мембрані, розмір якого є достатнім для проходження через мембрану, за законами гідравліки, рідини, що має низьку легкість (випаровуваність). -І Під мембраною, що "не має дефектів" мається на увазі мембрана, що не має отворів, досить великих для проходження через мембрану рідин за законами гідравліки і обмежуючих проходження через мембрану

Ш- матеріалів у результаті дифузії розчину. Гідравлічно проникною для масла є така мембрана, що має постійні їх отвори (або мікроканали), діаметр яких перевищує розмір молекули масла або дорівнює йому. Вважається, що 5о розмір молекул масла становить від 5 до 10 ангстрем, однак через наявність в маслі різних фракцій з о молекулами різних розмірів точний розмір молекули масла, що визначає наявність або відсутність у мембрані

Ф дефектів, залежить від хімічного складу конкретного масла, яке зневоднюють. Тому в мембрані, що не має дефектів, мінімальний діаметр отворів повинний бути менше розміру всіх молекул масла. "Непористою" мембраною є мембрана, що не має пор у їх звичайному розумінні, тобто постійних отворів, дв діаметр яких дорівнює мінімальному розміру молекул масла і повинний бути, як зазначено вище, більше 5-10 ангстрем, але в кожному конкретному випадку залежить від виду масла, з якого видаляють воду. (Ф, З урахуванням цих визначень мембрана, що не має дефектів неминуче є непористою, у той час як непориста ка мембрана необов'язково не повинна мати дефектів. Теоретично непориста мембрана повинна являти собою мембрану, що не має дефектів, зокрема зазначених вище дефектів. З цього слідує, що теоретично мембрана, що бо не має дефектів, повинна мати таку ж газову проникність/селективність, що і щільна плівка, виготовлена з того ж самого матеріалу. На практиці, однак, ця умова не завжди дотримується. Так, (наприклад, у роботі авторів

Ріппаш і Когоз (Ріппаш ЇЇ. ії Когозв МУ. "Савз-Рептеайоп Ргорепіез ої Авуттеїйіс Роїіусагропаїйе,

Роїуезіегсагропайїе, апа Рішогіпаїей Роїуітіде Метрьгапез Ргерагей ру (Ше Сепегаїйгей ОгулМеї Рназе Іпмегвіоп

Ргосезв", 3. Арріїей Роїутег Зсіепсе, т. 46, 1992, ст. 1195-1204) і в роботі автора Резек (Резек 5., "Адцеоиз 65 Оцепспед Азуттеїйіс РоїузинМопе Ріа( Зпеєї апа Ноїом Рірег Метьгапез Ргерагей ру Огу/Меї Рпазе 5ерагаїйоп", дисертація, представлена в Техаському університеті, розташованому в м. Остин (1993))), розділяюча газ мембрана, що не має дефектів визначається як мембрана, відносна вибіркова здатність якої становить від 75 до 8595 від відносної вибіркової здатності щільної плівки. Можна показати, що мембрана, відносна вибіркова здатність якої становить 8595 від відносної вибіркової здатності щільної плівки, може мати велику кількість дефектів, через які мембрана стає гідравлічно проникною для масла.

Нижче розглянута мембрана з полісульфоновим вибірковим шаром, нанесеним на підкладку, що має незначний гідравлічний опір. При 3592 відносна проникність полісульфону для кисню становить 1,4 одиниць

Баррера (довідник Метргапе Напароок), а селективність по відношенню до О2/Мо становить 5,6. Так, наприклад, товщина полісульфонового селективного шару становить 700 ангстрем. Таку товщину має більшість 7/0 мембран, що виробляються промислово. У цьому випадку проникність такого вибіркового шару для кисню повинна становити 20 одиниць газопроникності (ОГП), а для азоту - 3,57 ОГП. Згідно визначенню, даному Ріппацй ії Когоз (1992), таку полісульфонову мембрану варто віднести до мембран, що не мають дефектів, якщо її селективність по відношенню до О25/Мо становить 8595 від селективності щільної плівки, тобто 4,76. Очевидно, однак, що згідно визначенню, прийнятому в даному винаході, така мембрана має дефекти. При досить 7/5 невеликих розмірах дефектів проходження через дефекти потоку рідини або газу визначається дифузією

Кнудсена. При більших розмірах дефектів потік рідини (або газу), що проходить Через дефекти повинен бути конвективним (або в'язким) і визначається законом Хагена-Пуазейля. У наведеній нижче таблиці зазначено кількість дефектів різного розміру, при яких селективність мембрани по відношенню до О5/М» становить 4,76 на один квадратний метр полісульфонового вибіркового шару. сч о шарі при надлишковому тиску, рівному 1 фунт на кв.дюйм о з о . . . . . . «

Зазначені в таблиці дефекти мають досить великий розмір, при якому така мембрана стає гідравлічно проникною для масла і тому фактично не придатною для його зневоднювання. Однак в інших випадках, і - наприклад при розділенні газів, наявність у мембрані таких дефектів, хоча і знижує ефективність розділення їч- газів, але не виключає можливості її практичного застосування.

Теоретично непористу мембрану варто, відповідно до прийнятих визначень, розглядати як мембрану, що не має дефектів. Однак на практиці ця умова також не завжди дотримується. На практиці до непористих мембран відносяться мембрани, що мають певну гідравлічну проникність, зазвичай достатню для зменшення здатності « 20 мембрани до розділення газів до 8595 від фактичної вибіркової здатності щільної плівки. Іншими словами, такі ш-в мембрани мають хоча і відносно невелику, але все-таки достатню кількість пор. Фактична кількість пор у с мембрани, яку варто вважати "непористою", залежить від розміру пор і властивостей матеріалів, які :з» розділяються мембраною. У розглянутому випадку мембрани, що не мають дефектів, відносяться до непористих мембран, що відповідають зазначеному вище визначенню, а не до непористих мембран у загальноприйнятому в даний час змісті. Для успішного здійснення винаходу мембрани повинні відповідати наведеним вище - визначенням "непористих" і "до не мають дефектів" мембран.

Під "маслом" у контексті даного винаходу мається на увазі хімічний матеріал, що має низьку легкість - (випаровуваність). Зазвичай масло містить багато фракцій з різною молекулярною масою і різною молекулярною їз структурою в суміші. "Напівпроникною" є мембрана, що має відповідну проникність для певних матеріалів і непроникна для інших о матеріалів. Таку мембрану можна також назвати "розділялючою" мембраною.

Ф Під "змочуванням" у контексті даного винаходу мається на увазі поширення рідини по поверхні.

Термін "забивання" або "закупорювання" означає опір масопереносу за рахунок небажаного ефекту, наприклад у результаті заповнення пор підкладки мембрани маслом або утворення шару масла на чистому боці мембрани.

У даному винаході пропонується мембранний спосіб видалення вільної, емульгованої або розчиненої води з (Ф) масел або інших рідин, що мають низьку легкість (випаровуваність). Пропонований у винаході спосіб можна г застосовувати на працюючому і мобільному обладнанні, а також на стаціонарних установках у стаціонарних умовах. Пропонований у винаході спосіб є досить простим у здійсненні, а необхідні для його здійснення во пристрої мають невеликі розміри і досить компактні для їхнього практичного і дешевого застосування в різних за розмірами системах.

У даному винаході пропонується також розділлючий шар, що не має дефектів, або мембрана, що не має дефектів, гідравлічно непроникний, відповідно непроникна для рідин і обмежуючий, відповідно обмежуюча можливість їх проходження через нього, відповідно неї. У винаході пропонується також спосіб видалення пару, бе Що проходять через розділялючий шар. Іншими словами, у даному винаході пропонується пристрій і спосіб ефективного видалення з масла вільної, емульгованої або розчиненої води.

Даний винахід відноситься, зокрема, до вибіркового зневоднювання масел з застосуванням непористої мембрани, що не має дефектів. Запропонований у винаході спосіб відноситься переважно до зневоднювання потоку масла, що взаємодіє з одним боком ("припливним боком") напівпроникної мембрани. Мембрана ділить роздільну камеру на дві частини, в одну з яких подається масло, а з іншої видаляється вода, що пройшла через мембрану і відділена від масла. У тій частині камери, у якій збирається відділена від масла вода, шляхом створення вакууму або за допомогою газу, що змиває воду, зі зворотного боку мембрани підтримується низький парціальний тиск води. Вода може знаходитися в маслі або в розчиненому вигляді, або у вигляді окремої фази, або в емульгованому, диспергованому або "вільному" стані. Матеріал, з якого виготовляють мембрану, повинне 70 бути хімічно сумісним з маслом, мати вибіркову проникність і пропускати воду. Хімічно сумісна з маслом мембрана не вступає з маслом у хімічну реакцію і зберігає свої фізичні властивості, такі як розмір, міцність, проникність і вибіркова здатність, при впливі на неї масла.

Таким чином, однією з задач даного винаходу є усунення недоліків, властивих звичайним способам зневоднювання масла, і створення і розробка позбавлених цих недоліків нового способу і нового пристрою для /5 Зневоднювання масла.

Іншою задачею даного винаходу є створення водовіддільника для масла, призначеного для вилучення з масел вільної, емульгованої або розчиненої води.

Ще однією задачею даного винаходу є створення простого у використанні водовіддільника для масла.

Задачею даного винаходу є також створення відносного невеликого і компактного водовіддільника для го масла.

Ще однією задачею даного винаходу є створення дешевого водовіддільника для масла.

Задачею даного винаходу є також створення водовіддільника для масла, який можна застосовувати і у невеликих, і у великих системах.

Ще однією задачею даного винаходу є створення водовіддільника для масла, який можна застосовувати на с г Мобільному обладнанні під час його роботи і пересування.

Інші задачі і переваги даного винаходу більш докладно розглянуті у наведеному нижче описі і у формулі і) винаходу з посиланням на прикладені до опису і складаючі його частину креслення, на яких одні і ті ж самі елементи позначені тими ж самими номерами.

На прикладених до опису кресленнях показано: «о зо на Фіг.1 - аксонометрична проекція мембрани, яку застосовують у даному винаході, на Фіг.2 - аксонометрична проекція другого варіанта виконання мембрани, яку застосовують у даному і, винаході, «г на Фіг.3 - аксонометрична проекція ще одного варіанта виконання мембрани, яку застосовують у даному винаході, в. на Фіг4А - вигляд зверху плетеного мату, що складається з безлічі показаних на Фіг.3 порожнистих ї- волоконних мембран, на Фіг.4Б - поперечний переріз мату площиною В-В по Фіг.4А, на Фіг.48 - схематичне зображення згорнутого в рулон мату, показаного на Фіг.4АБ, на Фіг.4Г - аксонометрична проекція двох порожнистих волоконних напівпроникних мембран, показаних на «

Фіг.З і по спіралі намотаних одна на одну, з с на Фіг.5 - схематичне зображення згорнутої в рулон мембрани, показаної на Фіг.1, . на Фіг.б6 - схема, що ілюструє запропонований у винаході мембранний спосіб сепарації, у якому видалення з а масла води здійснюється за допомогою вакуумного насосу, на Фіг.7 - схема, що ілюструє інший варіант здійснення показаного на Фіг.б способу сепарації, у якому для видалення з масла води використовують потік газу, що змиває воду зі зворотного боку мембрани, -І на Фіг.8 - схема, що ілюструє ще один варіант здійснення показаного на Фіг.б способу сепарації, у якому для захисту мембрани від забруднення потоком оброблюваного масла використовується встановлений до

Ш- мембрани фільтр, ї5» на Фіг9 - вертикальна проекція запропонованого у винаході пристрою з порожнистою волоконною мембраною, у якому масло, що очищається від води, проходить усередині волокон, о на Фіг.10 - вертикальна проекція запропонованого у винаході пристрою з порожнистою волоконною

Ф мембраною, у якому масло, що очищається від води, проходить зовні волокон, на Фіг.11 - вертикальна проекція запропонованого у винаході пристрою з порожнистою волоконною мембраною, у якому масло, що очищається від води, проходить зовні волокон, а вода рухається в протитечії з очищеним маслом, на Фіг.12 - вертикальна проекція запропонованого у винаході пристрою з порожнистою волоконною (Ф, мембраною, у якому для видалення з масла води застосовують газ, що змиває воду зі зворотного боку ка мембрани, на Фіг.13 - аксонометрична проекція ще одного варіанта виконання показаної на Фіг.1 мембрани, яка у цьому бо варіанті має нанесене на підкладку поверхневе покриття, що утворює шар матеріалу, який розділяє суміші на компоненти, на Фіг.14 - зображення у збільшеному масштабі ділянки торця мембрани, показаної на Фіг.13, на Фіг.15 - аксонометрична проекція іншого варіанта виконання показаної на Фіг.3 мембрани, яка у цьому варіанті має нанесене на підкладку поверхневе покриття, що утворює шар матеріалу, який розділяє суміші на 65 Компоненти, і на Фіг.16 - зображення у збільшеному масштабі ділянки торця мембрани, показаної на Фіг.15.

Необхідно відзначити, що розглянуті в описі і показані на кресленнях варіанти є тільки прикладами можливого здійснення винаходу, що ілюструють його основну ідею в тому вигляді, як вона викладена у формулі винаходу. Тому зазначені в цих прикладах конкретні розміри і фізичні параметри не повинні розглядатися як такі, що обмежують обсяг винаходу, якщо вони не зазначені у формулі винаходу.

Перш ніж перейти до детального розгляду кращих варіантів здійснення винаходу варто зазначити, що як посилання в нього включені |довідник Метбгапе Напароок, опублікований Мап Могзігапа Кеїппоїа, 1992, ст.3-15, і довідник Нападрбсок ої Іпдизігіа! Метрбгапез, 1-е вид., 1995, ст.56-611.

Пропоновані у винаході пристрої і спосіб призначені для видалення води або інших розчинників, що мають 7/0 високу летючість (випаровуваність), з великого класу рідин, що мають низьку летючість (випаровуваність). Під рідиною, що має низьку летючість, мається на увазі рідина, у якої точка кипіння за нормальних умов перевищує точку кипіння води (1002). Тому вода відноситься до рідин, що мають високу летючість. Необхідно відзначити, що поведінка різних рідин, які у чистому вигляді мають низьку летючість, у суміші з іншими рідинами може відрізнятися від ідеальної. Виявлятися ця властивість може в більшій, у порівнянні з чистою рідиною, позірній 75 Швидкості випаровування відповідного компоненту суміші. У переважному варіанті даний винахід відноситься до розділення суміші, що містить воду і масло на воду і масло (або до видалення з масла води).

При зневоднюванні масла запропонованим у винаході способом, потоком рідини, у якій містяться щонайменше масло і вода, діють на один бік непористої напівпроникної мембрани, що не має дефектів, яка розділяє камеру сепарації на дві порожнини, в одну з яких подається рідка суміш масла і води, яка розділяється, а з іншої виводиться перміат, у даному випадку відділена від масла вода, по різні боки від мембрани підтримують парціальний перепад хімічного потенціалу води, під дією якого переважно вода проходить Через мембрану з першої порожнини камери сепарації в її другу порожнину, із другої порожнини видаляють воду, яка пройшла в неї через мембрану і з першої порожнини виводять зневоднене масло. Під "перепадом хімічного потенціалу" можна також розуміти "перепад активності" води або "перепад парціального с тиску" води. "Перепад парціального тиску" означає різницю між тиском пару води в першій порожнині і рівноважним тиском пару води, що відповідає концентрації води, яка міститься в маслі. о

Запропонований у винаході пристрій для зневоднювання масла має корпус, у якому знаходиться щонайменше непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, яка розділяє корпус щонайменше на дві порожнини, в одну з яких подається рідка суміш масла і води, яка розділяється, а з іншої виводиться відділена Ге) зо Від масла вода, щонайменше один вхідний патрубок, з'єднаний з першою порожниною, щонайменше один вихідний патрубок, з'єднаний з першою порожниною, і щонайменше один вихідний патрубок, з'єднаний з другою і, порожниною. При зневоднюванні масла за допомогою такого пристрою суміш масла і води через вхідний /-«ф патрубок подається усередину корпусу, суміш масла і води, що попадає в корпус діє на один бік напівпроникної мембрани, по різні боки від мембрани підтримується парціальний перепад хімічного потенціалу води, під дією -

Зз5 якого переважно вода проходить через мембрану з першої порожнини корпусу в його другу порожнину, із другої р порожнини корпусу через вихідний патрубок видаляється вода, що пройшла в неї Через мембрану і з першої порожнини корпусу через інший вихідний патрубок виводиться зневоднене масло.

Мембрана може мати будь-які розміри і форму і будь-яку поверхню, що дозволяє розділяти суміш масла і води на масло і воду. Зазвичай мембрану виготовляють у вигляді самонесучої плівки, порожнистих волокон, «

Композитних листів або композитних порожнистих волокон. У мембранах, що складаються з залитих компаундом Пд с або будь-яким іншим способом зібраних одне з одним порожнистих волокон, номінально волокна розташовують й паралельно одне одному. У мембранах, що складаються з композитних порожнистих волокон або з простих "» порожнистих волокон, окремі волокна можна також намотати одне на інше. В іншому варіанті з окремих волокон можна сплести мат. Сплетені з окремих волокон плоскі мати або листи можна згорнути в рулон. Крім того, між окремими листами або матами можна розташувати різні роздільні елементи. -І Мембрана, яку використовують для зневоднювання масла складається щонайменше з тонкого щільного непористого шару (або "поверхневого покриття"), що не має дефектів, який розділяє суміш на окремі компоненти - і несучої основи або підкладки. В другому, але не обов'язковому для практичного здійснення винаходу, варіанті ї» можна використовувати і самонесучий шар, що розділяє суміш на компоненти. Для фахівців у даній області техніки очевидно, що щільні непористі шари, що розділяють суміші на компоненти, можуть мати певні дефекти. о При використанні такого шару для розділення суміші газів або рідин, Через наявні в шарі дефекти може

Ф проходити не розділена на компоненти суміш газів або рідин. У тому випадку, коли такий шар, який розділяє суміш на компоненти, використовується для розділення на компоненти суміші газів, суміш газів може проходити через наявні в шарі дефекти в результаті "дифузії розчину" за законом Кнудсена. Детально це явище розглянуте |В дисертації Сіаизі М. "Роптайоп апа Спагасіегігайоп ої Авуттеїйіс Роїуїтіде Ноїом/ Рірег Метьгапез ог

Саз Зерагайоп", захищеній при Техаському університеті в м. Остин (1998)). При використанні такого шару, який іФ) має дефекти, для розділення суміші рідин рідина за законами гідравліки проходить через наявні в шарі дефекти. ко Нерозділена на компоненти рідина, що проходить через мембрану, яка має дефекти, попадає з однієї порожнини розділеного мембраною корпусу в його другу порожнину, розташовану з протилежного боку мембрани. У деяких бо випадках використання такої мембрани є припустимим, а в інших випадках - неприпустимим.

Прикладом щільного, непористого шару, що не має дефектів, для розділення сумішей є щільна, відлита з розчину мембрана. Такі мембрани добре відомі фахівцям у даній області техніки. Щільний, непористий шар, що не має дефектів, для розділення сумішей з певною швидкістю, придатний для промислового застосування, можна виготовити у вигляді відлитої з розчину досить тонкої плівки, товщина якої відповідає необхідної 65 Швидкості зневоднювання. Для усунення дефектів на відповідну підкладку можна послідовно нанести декілька шарів відлитого з розчину полімерного покриття з проміжним утворенням поперечних зв'язків між молекулами полімеру кожного шару.

При зневоднюванні масла попадання масла, з причини гідравлічної проникності мембрани, в розташовану зі зворотного боку мембрани порожнину, розділеного мембраною корпусу водовіддільника, у якій повинна знаходитися тільки вода, призводить до втрат масла в системі змащення або в гідравлічній системі і по суті просто виключає можливість застосування такого водовіддільника і одночасно супроводжується "замаслюванням" зворотного боку мембрани. Якщо шар, який розділяє суміш масла і води на масло і воду, нанесений на підкладку своїм зворотним боком, то масло, яке проходить через нього за законами гідравліки, буде заповнювати і забивати пори підкладки, збільшуючи її гідравлічний опір, який повинна перебороти 7/0 видалена з масла вода. При випадковому або невипадковому випаровуванні масла масло, що випаровується зі швидкістю, меншою гідравлічної швидкості масла в дефектах мембрани, незворотно забиває мембрану і знижує швидкість його зневоднювання. Крім того, при наявності в мембрані дефектів газ, який використовується для вилучення зі зворотного боку мембрани відділеної від масла води, може через дефекти мембрани потрапити в "чисте" (зневоднене) масло. Попадання газу в масло може, що очевидно, призвести до небажаного спінення /5 масла.

В основі проникності такого щільного, непористого шару, що не має дефектів, для розділення сумішей лежить так звана "дифузія розчину". Відомо, що "дифузія розчину" полягає в розчиненні в розділялючому шарі одного з компонентів суміші, яку розділяють, його наступною дифузією Через розділлючий шар і десорбцією на зворотному боці шару. При вилученні з масла води рідка суміш води і масла змочує один з боків мембрани, а 2о вода, що проходить через мембрану у вигляді пари або в газоподібному вигляді, вилучається зі зворотного боку мембрани. При наявності в розділяючому шарі дефектів через них, за законами гідравліки, на зворотний бік шару проходить рідка суміш води і масла. У результаті цього, як уже було відзначено вище, відбувається замаслення мембрани і втрата певної кількості масла, що знаходиться в системі, Через що такий спосіб зневоднювання масла стає практично неприйнятним. с

Дифузійне випаровування полягає в розділенні в щільному непористому розділяючому шарі суміші повністю перемішаних між собою рідин. При дифузійному випаровуванні, крім того, певні компоненти суміші проходять і) через розділлючий шар з обмеженою швидкістю і у вигляді пари видаляються зі зворотного боку шару. При зневоднюванні масла дифузійним випаровуванням і наявності в розділялючому шарі окремих дефектів проходження на зворотний бік шару неводної фази не є катастрофічним. Пов'язано це з тим, що неводна фаза Ге зо має високу пружність пари (тиск насиченої пари) і легко випаровується. Відбувається це и по відношенню до компонентів, що мають низьку легкість, таких як етиленгліколь, поведінка якого при його перемішуванні з водою і, різко відрізняється від поведінки чистого етиленгліколю. «г

Пористі мембрани, які застосовуються при мікрофільтрації, ультрафільтрації і діалізі, непридатні для застосування при зневоднюванні рідин, що мають низьку легкість, які проникають у пори і забивають мембрану. -

До мембран, які можна застосовувати для зневоднювання масла запропонованим у винаході способом, ча відносяться щільні непористі плівки або асиметричні мембрани з відносно щільними розділялючими суміш на компоненти шарами або поверхневими покриттями, нанесеними на один або обидва боки несучої підкладки.

Щільні непористі мембрани виготовляють або "інверсією фази", або "литтям з розчину". При виготовленні мембран інверсією фази застосовують систему полімер-розчинник-осаджувач, де полімер, що міститься в ній « Випадає в осад при випаровуванні або екстракції розчинника або додаванні осаджувача. У результаті інверсії пт») с фази одержують негомогенну пористу симетричну або несиметричну полімерну матрицю, у якій можуть . міститися ділянки з щільним, непористим полімером. Щільний непористий розділлючий шар можна одержати и?» розділенням фаз при відповідному виборі системи розчинник-осаджувач і системи осадження. При виготовленні мембрани литтям з розчину використовують відповідну систему полімер-розчинник, що утворює гель, який потім висушують. Мембрани, виготовлені литтям з розчину полімеру, зазвичай являють собою непористі щільні плівки. -І В обох випадках щільну непористу плівку можна застосовувати як покриття для іншої несучої підкладки. Щільні непористі розділяючі суміші на компоненти шари, виготовлені і тим і іншим способами, можуть мати дефекти (05

Ш- 4230463). Різні способи наступної обробки таких шарів, з метою зменшення кількості наявних у них дефектів, їх детально розглянуті |в роботі Непів і Тгіроді (Непіз У. і Тгіроді М., "Сотрозіе НоїІом/ Рірег Метбгапевз ог

Заз Зерагайоп: Те Кевізіапсе Моде! Арргоасі", у. Метрьг. зсі. 8, 1981, ст.233-245)). Для усунення дефектів у о мембрані, що їх має, на неї послідовно аж до повного усунення всіх дефектів наносять декілька шарів покриття.

Ф До складу цих шарів вторинного покриття може входити полімер, який входить до складу самого розділяючого суміш на компоненти шару, або який-небудь інший полімер. Щільний непористий розділлючий шар, що не має дефектів, можна виготовити литтям з розчину у вигляді досить товстої однорідної полімерної плівки. ГУ роботі дво Ріотт (Ріготт Р.Н., "баз ігапзрогі ргорегпієв апа адіпуо ої (піп апа (піск Яйтв таде їот атогрпоиз діаззу роїутегв", дисертація, захищена при Техаському університеті в м. Остин (1994))| говориться, що для розділення

Ф) сумішей можна також використовувати і надтонкі щільні, непористі шари, що не мають дефектів. ка Проникність газів через щільну непористу однорідну плівку, що не має дефектів, визначається внутрішніми властивостями полімеру (Сіацйвзі, 1998). Внутрішня проникність полімеру, наприклад, не залежить від товщини бо розділяючого шару. При використанні такого шару для розділення на компоненти суміші газів і в тому випадку, коли цей шар являє собою вільно розташовану плівку, і в тому випадку, коли він створює поверхневе покриття підкладки, що має значно менший опір, ніж сам розділяючий шар, співвідношення показників проникності окремих компонентів конкретної суміші також залежить від внутрішніх властивостей полімеру, що лежить в основі розділлючого шару. Таке співвідношення зазвичай називають внутрішньою вибірковою здатністю 65 полімеру за окремими компонентами конкретного газу.

Відсутність у щільного непористого розділяючого шару "внутрішньої" вибіркової здатності по відношенню до конкретної комбінації газів швидше за все обумовлено наявністю в ньому дефектів. Дефекти утворюють у шарі канали для проходження через шар нерозділених компонентів суміші. Відомо, що якщо пориста підкладка мембрани має винятково низький гідравлічний опір, то це свідчить про наявність дефектів у шарах, що розділяють суміші на компоненти |Сіайзі, 1998; 05 4902422). Такий підхід можна використовувати для визначення наявності або відсутності дефектів незалежно від способу формування розділяючого шару.

Очевидно, що через шар, який не має дефектів, нерозділена на компоненти суміш газів або рідин проходити не буде, і зі зворотного боку мембрани будуть десорбуватися у вигляді пари тільки компоненти суміші, які проходять через шар. 70 Тонкий щільний непористий розділяючий суміш на компоненти шар можна виконати у вигляді окремого шару.

Крім того, його можна виконати за одне ціле з несучою підкладкою. Такий шар можна виготовити з такого ж матеріалу, що і підкладку, або з іншого матеріалу в композитній формі. У композитній мембрані розділялючий шар міцно зв'язаний з підкладкою. При виготовленні композитних мембран щільний непористий розділлючий шар наносять на підкладку при виконанні окремої технологічної операції. Композитні плівки, волокна або листи /5 Можна виготовляти і пористими, і непористими. Для зневоднювання масла запропонованим у винаході способом переважно, але не обов'язково використовувати плоскі листові мембрани. Для відділення суміші масла і води, яку зневоднюють, від видаленої з неї води один або обидва боки таких волокон, плівок або листів можна герметизувати. Розділялючий шар мембрани можна виготовити з того ж матеріалу, що і підкладку, яку зазвичай виготовляють з пористого органічного або неорганічного полімеру, кераміки або скла, або з іншого матеріалу. У 2о переважному варіанті здійснення винаходу застосовують мембрану, що складається з підкладки у вигляді композитного листа або композитного порожнистого волокна, покритою з одного або з обох боків тонким щільним непористим розділлючим суміш на компоненти шаром полімеру. При використанні симетричних або несиметричних мембран рідина може змочувати мембрану з будь-якого боку, хоча в переважному варіанті використовується мембрана з розділлючим шаром, який розташований на боці мембрани, що змочується с бумішшю води і масла, яку розділяють на компоненти.

Щільний непористий шар або поверхневе покриття можна також виконати у вигляді невід'ємної частини і) мембрани щонайменше номінально під час виготовлення підкладки. Винахід, однак, не обмежений одночасним виготовленням щільного непористого поверхневого покриття і підкладки мембрани. У принципі щільний непористий шар можна виконати як окрему або складову частину композитної мембрани. Щільний непористий (о зо шар мембрани можна виготовляти не одночасно з виготовленням підкладки. Виготовлений окремо щільний непористий шар потім відповідним чином з'єднують з підкладкою. і

Підкладка мембрани може бути пористою або непористою. Щільне непористе поверхневе покриття «Е мембрани і її підкладка можуть мати полімерну основу. Щільне непористе поверхневе покриття мембрани і її підкладку можна виготовляти з неорганічних і органічних полімерів. До таких полімерів відносяться, зокрема, ї- лінійні полімери, розгалужені полімери, зшиті полімери, лінійні циклополімери, ступінчасті полімери, матричні ї- циклополімери, сополімери, потрійні сополімери, щеплені полімери або їх суміші.

Рідина з низькою легкістю може змочувати пористу підкладку мембрани. В другому варіанті пористу підкладку мембрани можна обробити таким чином, щоб рідина з низькою легкістю не змочувала підкладку. Однак така обробка підкладки є не обов'язковою. Запропонований у винаході спосіб зневоднювання масла припускає « використання мембрани, пориста підкладка якої не змочується рідиною з низькою легкістю. Можливий також і з с інший варіант здійснення запропонованого у винаході способу з використанням мембрани з пористою підкладкою, що не змочується рідиною з низькою легкістю в результаті її відповідної обробки. Переважно, ;» однак, використовувати такі пористі підкладки, що за своєю природою не змочуються рідиною з низькою легкістю.

У мембранах із щільним непористим шаром або поверхневим покриттям, розташованим тільки з одного боку -І мембрани, наявність у цьому шарі дефектів робить мембрану маслопроникною, про що говорилося вище.

Масло, що проходить через мембрану за законами гідравліки, випаровується зі зворотного боку мембрани з

Ш- меншою, в порівнянні з водою, швидкістю або взагалі не випаровується і забиває мембрану і знижує швидкість ї5» зневоднювання. Тому в переважному варіанті застосовують мембрани з пористою підкладкою, покритою з одного або з обох боків щільним непористим шаром або поверхневим покриттям, що не має дефектів, який о розділяє суміш масла і води на компоненти. Мембрана з щільним непористим розділлючим шаром, що не має

Ф дефектів, по суті непроникна для масла, яке у мембранах з розділлючим шаром, що має дефекти, проходить через ці дефекти за законами гідравліки. Наявність у мембрані двох щільних непористих шарів, що не мають дефектів, розділлючих суміш масла і води на компоненти, якими з двох боків покрита пориста підкладка

Мембрани, ще більше знижує імовірність можливого проходу через мембрану масла за законами гідравліки.

При використанні як мембрани порожнистих волокон суміш масла і води, яку розділяють на компоненти,

Ф) проходить через внутрішній отвір волокна або змочує волокно зовні. У переважному варіанті для зменшення ка втрат тиску використовують волоконні мембрани, що змочуються зовні сумішшю води і масла, яку розділяють.

До складу розділяючого суміш на компоненти шару або поверхневого покриття можуть входити будь-які бо полімери, хімічно сумісні з сумішшю, яку розділяють на компоненти і придатні для виготовлення щільного непористого шару, через який масло не може проходити в помітних кількостях. Шар або поверхневе покриття, яке розділяє суміш на компоненти вважається хімічно сумісним з маслом у тому випадку, коли воно не вступає у взаємодію з маслом або не змінює при контакті з маслом своїх фізичних властивостей, таких як розміри, міцність, проникність і вибіркова здатність. До полімерів, що можуть входити до складу щільного непористого 65 шару, відносяться, зокрема, але не обмежуючись тільки ними, поліїміди, полісульфони, полікарбонати, складні поліефіри, поліаміди, полісечовини, поліефіраміди, аморфний тефлон, поліорганосилани, алкілцелюлоза і поліолефіни.

Запропоновану у винаході мембрану можна застосовувати в протитечійних і прямотечійних водовіддільниках і у водовіддільниках з поперечними або радіально-поперечними потоками оброблюваної в них рідини і виділеного з неї компоненту. Один або обидва потоки (що проходять через водовіддільник по різні боки від мембрани) можна ретельно перемішати або взагалі не перемішувати. При цьому оброблюваний у водовіддільнику потік масла і води, який розділяється мембраною на компоненти переважно повинен бути ретельно перемішаний.

Потік рідини, що містить рідину з низькою легкістю (зокрема масло) і воду, можна обробляти в корпусі з 70 мембраною, щільний непористий шар, що не має дефектів, якої змочується рідиною, яку розділяють на воду і масло. Такий варіант обробки з прокачуванням масла, яке зневоднюють, через корпус з боку щільного непористого шару мембрани не обмежує винахід. При зневоднюванні масла запропонованим у винаході способом суміш масла і води можна також обробляти в корпусі з мембраною, у якої щільний непористий шар або поверхневе покриття розташоване зі зворотного боку.

Парціальний тиск води зі зворотного боку мембрани можна зменшити шляхом створення вакууму або за допомогою змиваючого воду зі зворотної сторони мембрани газу з низьким парціальним тиском водяної пари, наприклад, діоксиду вуглецю, аргону, водню, гелію, азоту, метану або переважно повітря. Потік відділеної від масла води разом зі змиваючим її зі зворотного боку мембрани газом може проходити через водовіддільник паралельно потоку масла, що містить воду, назустріч йому або в поперечному або радіально-поперечному 2о напрямку. Тиск на зворотному боці мембрани (тиск видаленої з масла води) вибирається рівним або меншим тиску суміші масла і води, яку обробляють.

Тиск на зворотному боці мембрани може бути і більшим тиску оброблюваної суміші масла і води. Тиск на зворотному боці мембрани більше тиску оброблюваної суміші масла і води, наприклад, при використанні газу, що змиває воду зі зворотного боку мембрани. Як газ, що змиває воду зі зворотного боку мембрани, можна с об Використовувати зневоднене стиснене повітря або азот, тиск якого більше тиску в тій частині корпусу водовіддільника, у яку подається суміш масла і води, яка обробляється в ньому. Зазвичай в таких випадках і) активність рідини з високою легкістю, що вилучається з рідкої суміші, яку обробляють, у тій частині корпусу, у яку подають оброблювану рідку суміш, більше в порівнянні з тією частиною корпусу, у якій збирається рідина з високою легкістю, що вилучається із суміші. Ге зо До зневоднювання масла за допомогою мембрани масло, що містить воду краще відфільтрувати. Під час фільтрування масло очищають від різних часток і основної маси води, що міститься в ньому. Фільтрування о масла, яке зневоднюють, можна виконувати будь-яким відомим способом фільтрування текучих середовищ. «Е

Попереднє фільтрування масла, яке зневоднюють, захищає від ушкодження частками, які знаходяться в маслі, мембрану, що відокремлює від масла воду. -

У переважному варіанті здійснення винаходу використовують мембрану у вигляді порожнистого волокна з ча пористою підкладкою, один або обидва боки якої покриті щільними непористим шаром, що не має дефектів, який відокремлює від масла воду. Мембрана, яку застосовують в цьому переважному варіанті дозволяє звести до мінімуму товщину примежового шару на боці мембрани, що змочується, сумішшю масла і води. Крім того, мембрана, яку застосовують в переважному варіанті дозволяє звести до мінімуму втрати тиску суміші масла і «

ВОДИ, ЯКУ обробляють у водовіддільнику. Для видалення відділеної від масла води зі зворотного боку мембрани з с можна застосовувати вакуум або газ, який змиває воду зі зворотного боку мембрани. Відділена від масла вода,

Й яка пройшла через мембрану, знаходиться на зворотному боці мембрани в пароподібному або газоподібному а стані. Крім газу, що змиває зі зворотного боку мембрани видалену з масла воду, можна використовувати рідину.

Активність такого газу або рідини по відношенню до води повинна бути меншою, ніж у рідини, яка має низьку легкість. -І Запропонований у винаході пристрій для зневоднювання масла можна використовувати там, де в даний час застосовуються вакуумні очисники масла або інші звичайні водовіддільники. Запропоновані у винаході спосіб і

Ш- пристрій можна застосовувати для обробки масла у системі, що нагадує "нирковий контур", у якій водовіддільник ї5» з'єднаний з резервуаром, що являє собою частину одного з елементів установки. Масло, що відбирається з такого резервуару, після обробки у водовіддільнику знову подається в резервуар. Водовіддільник для масла о може працювати в безперервному або періодичному режимі як під час роботи установки, так і під час її зупинки.

Ф Запропонований у винаході пристрій можна також застосовувати для паралельної обробки масла в окремому резервуарі, не зв'язаному з основною масляною магістраллю. Такими не з'єднаний з іншими елементами установки резервуар можна використовувати тільки для обробки масла і доведення його параметрів до необхідного рівня.

Запропонований у винаході пристрій можна також використовувати як пристрій, вбудований в основну

Ф) масляну магістраль. Наявність щільної непористої перегородки, що розділяє масло, яке обробляють, від ка вилученої з нього води, дозволяє працювати з різними тисками в масляній магістралі і у системі зливу води.

Іншими словами, запропонований у винаході пристрій може працювати при подачі в нього масла з тиском, бо рівним робочому тиску в системі змащення або в гідравлічній системі. Такий варіант застосування запропонованого у винаході пристрою є найбільш переважним, оскільки дозволяє вмонтувати його в існуючу масляну магістраль. При цьому одночасно повністю або в значній мірі відпадає необхідність у створенні паралельної маслосистеми або створенні системи типу "ниркового контуру". Можливість використання запропонованого у винаході пристрою на існуючих магістралях при робочому тиску в системі дозволяє зменшити 65 його розміри і вагу і використовувати практично в будь-яких гідравлічних системах або системах змащення.

Запропонований у винаході пристрій не вимагає додаткової витрати енергії, використання окремих насосів і елементів керування і тому може з успіхом застосовуватися не тільки в стаціонарних умовах, але і на мобільних установках.

На Фіг.1 прикладених до опису креслень, на яких одні і ті ж самі елементи позначені тими самими позиціями, показана запропонована у винаході плоска листова напівпроникна мембрана 18. Ця мембрана 18 складається з непористого, що не має дефектів, розділлючого суміші на компоненти шару або поверхневого покриття, 22 і підкладки 24. Розділлючий суміш на компоненти шар (поверхневе покриття) 22, може бути розташований з одного або з обох боків підкладки 24.

На Фіг.13-14 показаний інший різновид напівпроникної мембрани 18, у якій розділяючий суміш на компоненти /о шар, або поверхневе покриття, 22 виконаний як одне ціле з підкладкою 24, будь-яким з способів, який застосовують у даний час для виготовлення мембран. У цьому варіанті розділлючим шаром (поверхневим покриттям) 22 також може бути покритий будь-який з боків або обидва боки підкладки 24.

На Фіг.2 показані дві плоскі листові напівпроникні мембрани 18, відділені одна від іншої множиною елементів 34, що утворюють канали для проходу суміші масла і води, яку обробляють. Роздільники 34 можна /5 Виготовити з різних добре відомих матеріалів, у тому числі і з заливальних компаундів. Кожна мембрана 18 має поверхневе покриття 22 і підкладку 24. Між мембраною 18 і роздільниками 34 розташований збираючий перміат (фільтрат) роздільник 25, який перешкоджає перемішуванню суміші масла і води, яку обробляють, з видаленою з масла водою. Мембрани 18 відділені одна від одної утворюючими канали для проходу суміші масла і води, яку обробляють, роздільниками 34.

На Фіг.3 показана запропонована у винаході напівпроникна мембрана 20, виконана у вигляді порожнистого волокна. Запропонована в цьому варіанті здійснення винаходу мембрана 20, виконана у вигляді порожнистого волокна, складається з розділяючого суміш на компоненти шару 22 і підкладки 24. Розділялючий шар може бути розташований тільки на одній внутрішній або зовнішній поверхні волокна або одночасно і на внутрішній, і на зовнішній поверхнях волокна. сч

На Фіг.15-16 показаний інший різновид виконаної у вигляді порожнистого волокна мембрани 20, у якій розділяючий шар, або поверхневе покриття, 22 виконаний як одне ціле з підкладкою 24 будь-яким з способів, (8) який застосовують у даний час для виготовлення мембран. У цьому варіанті розділлючим шаром також може бути покритий будь-який з боків або обидва боки підкладки 24.

На Фіг4АА показаний мат 30, сплетений з множини напівпроникних мембран 20, виконаних у вигляді Ге зо порожнистих волокон. Якщо скористатися термінологією, прийнятою в текстильній промисловості, то виконані у вигляді порожнистих волокон мембрани 20 утворюють утік тканого мату 30. При виготовленні з порожнистих о волокон або мембран 20 тканого мату використовуються відповідні наповнювачі 28. Такого роду наповнювачі 28 «г зазвичай використовуються при виготовленні тканих матів або полотна.

Поперечний переріз показаного на Фіг.4А мату площиною В-В показано на Фіг.4Б. На Фіг.4Б згадувані вище ї- з5 елементи позначені тими ж позиціями. Виготовити запропоновану у винаході мембрану у вигляді тканого мату, ча що складається з множини порожнистих напівпроникних волокон, можна будь-яким відомим у текстильній промисловості способом, що виключає ушкодження окремих волокон.

На Фіг.48 показаний змотаний у рулон мат 30. На кінцях цього мату ЗО розташований утворюючий канал для проходу суміші масла і води, яку обробляють, роздільник 34, виготовлений заливанням компаунда 35, яким «

Заповнені проміжки між порожнистими волокнами 20, про що більш детально сказано нижче. з с На Фіг.АГ показані дві виготовлені з порожнистих волокон напівпроникні мембрани 20, навиті одна на одну у вигляді тросу або канату 32. ;» На Фіг.5 показана згорнута звичайним шляхом у рулон листова напівпроникна мембрана 18, що утворює у спірально намотаному модулі порожнину, у яку подається суміш, яку обробляють, і порожнину, у якій збирається перміат. До намотування мембрани 18 у рулон до мембрани поверх розділяючого суміш на компоненти шару 22 -І кріпиться роздільник 34, що утворює канал для проходу через мембрану суміші, яку обробляють. Одночасно в рулон можна намотати декілька листових напівпроникних мембран 20. До намотування в рулон листові

Ш- напівпроникні мембрани 18 укладають одна на одну в горизонтальній площині. Між покладеними одна на одну їх мембранами 18 можна розташувати роздільники 34. Зібрані одна з іншою розташовані горизонтально листові мембрани 20 потім намотують по спіралі на осердя 60 (при його використанні). У намотаній в рулон о багатолистовій мембрані роздільник 34, що утворює канал для проходу через мембрану суміші, яку обробляють,

Ф стикається з роздільником, 25, що збирає перміат.

На Фіг.б6 показаний запропонований у винаході водовіддільник для масла, у якому зі зворотного боку мембрани, на якій збирається вилучена з масла вода, створюється вакуум. Масло 40 разом з водою, що ов Міститься в ньому, подається у верхню порожнину мембранного корпусу 42 водовіддільника, у якій воно обробляється мембраною, 18, яка ефективно змочується ним. До обробки мембраною 20 масло, що містить воду

Ф) 40 можна підігріти. Зневоднена рідина 44, що має низьку легкість (випаровуваність), виводиться з верхньої ка порожнини корпусу 42 водовіддільника. Вилучена мембраною з масла вода 46 відкачується з водовіддільника вакуум-насосом 48. Масло, яке містить воду, 40, як і вилучена з масла вода 46, проходять через водовіддільник бо У певному напрямку паралельно або перпендикулярно мембрані 20. Для більш ефективного зневоднювання масла корпус 42 водовіддільника можна нагріти до відповідної температури.

Очевидно, що розміри корпусу 42 водовіддільника варто вибирати з урахуванням витрати масла 40, яке очищається від води, припустимих втрат тиску і кількості води, що вилучається з масла. У показаному на Фіг.б варіанті вилучена з масла вода 46 проходить через корпус водовіддільника перпендикулярно потоку 65 / протікаючого через нього масла 40, яке очищається від води, що, однак, не виключає можливості застосування і протитечійних, і прямотечійних водовіддільників, а також водовіддільників з радіально-поперечними потоками масла і видаленої з нього води.

На Фіг.7 і 8 показані водовіддільники, у яких використовується газ 50, що змиває видалену з масла воду зі зворотного боку мембрани 20. На Фіг.8 показаний фільтр 52, призначений для механічного очищення суміші масла і води, яку обробляють у водовіддільнику.

На Фіг.9, 10, 11 їі 12 показані схеми водовіддільників, у яких рідина, що протікає через отвір порожнистого волокна 20, відокремлюється від рідини, що протікає уздовж зовнішньої поверхні волокна, заливальним компаундом 34. З водовіддільника, показаного на Фіг.11, очищене масло виводиться через перфороване осердя 60. Перфороване осердя 60 має звичайну конструкцію і складається з корпусу 62 з /о перфорованою ділянкою 64 і вихідним отвором 68. На перфорованій ділянці осердя розташована велика кількість отворів 66 для проходу очищеного від води масла. Вихідний отвір 68 осердя сполучений з внутрішньою порожниною корпусу 42 водовіддільника, з якої виходить очищене від води масло 44. Перфоровані отвори в осерді повинні мати відповідні розміри і форму. Рідина, що має низьку летючість, (масло) вільно проходить через корпус 62 і його перфоровану ділянку 64. Усередину корпусу 62 рідина, що має низьку летючість, попадає 7/5 через перфоровані отвори 66. Виходить з перфорованого осердя 60 рідина, що має низьку летючість, через його вихідний отвір 68.

Запропонований у винаході пристрій можна використовувати не тільки для зневоднювання мастил, але і для зневоднювання інших рідин, наприклад рослинних або харчових олій, силіконів або інших рідин, що мають низьку летючість (випаровуваність).

Терміни і вирази, що зустрічаються в наведеному вище описі, не обмежують суть даного винаходу і тому їх можна замінити будь-якими еквівалентними за змістом термінами і виразами. Повною мірою суть і обсяг даного винаходу визначаються тільки формулою винаходу.

Приклад виготовлення мембрани за винаходом.

Спосіб виготовлення мембрани полягає у реакції фторполімеру, поліметилтрифторпропілсилоксану, сч ов Модифікованого силанолом, з крос-лінкером (зшивальним агентом), полідіетоксисилоксаном, у присутності металевого каталізатора з метою формування зшитого фторполімерного щільного шару. і)

Для одержання мембрани вищезазначені компоненти розчиняють у розчиннику, наносять цей розчин на пористу підкладку. Потім, під дією тепла випарюють розчинник та піддають отвердінню полімерну систему.

Даний процес повторюють, поки вся підкладка не виявиться покритою фторсиліконовим щільним шаром. «о со

Claims (15)

Формула винаходу «

1. Спосіб зневоднювання масла, який полягає в тому, Що о а) потоком рідини, яка містить у вільному, емульгованому або розчиненому вигляді воду і масло, впливають їч- на один бік непористої напівпроникної мембрани, яка не має дефектів і яка ділить роздільну камеру на дві порожнини, в одну з яких подають потік рідини, яку обробляють, а з іншої вилучають воду, яка пройшла через мембрану і відділилася від цієї рідини, при цьому така непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, є складовою частиною порожнистого волокна, у якому розділяючий рідину на компоненти щільний непористий « 70 шар, що не має дефектів, розташований на пористій основі, та ці розділялючий рідину на компоненти шар і з с пориста основа за своєю природою є полімерними; б) на різних боках мембрани підтримують різний парціальний тиск води, при якому вода, яка міститься в :з» рідині, у результаті "дифузії розчину" проходить через розділяючий полімерний шар у вигляді пари з зазначеної порожнини в іншу порожнину роздільної камери; в) з розташованої під мембраною порожнини роздільної камери виводять водяну пару за допомогою газу, що - змиває воду зі зворотного боку мембрани, або під дією вакууму; г) перешкоджають проходженню масла через мембрану в розташовану під нею порожнину роздільної камери - і їз д) виводять з розташованої над мембраною порожнини роздільної камери зневоднене масло.

2. Спосіб зневоднювання рідин, що мають низьку леткість, який полягає в тому, що і95) а) потоком рідини, яка містить принаймні воду і рідину з низькою леткістю, впливають на один бік Ф непористої напівпроникної мембрани, яка не має дефектів і яка ділить роздільну камеру на дві порожнини, в одну з яких подають потік рідини, яку обробляють, а з іншої вилучають воду, яка пройшла через мембрану і відділилася від цієї рідини, при цьому така непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, є складовою вв частиною порожнистого волокна, в якому розділяючий рідину на компоненти щільний непористий шар, що не має дефектів, розташований на пористій основі, та ці розділялючий рідину на компоненти шар і основа за своєю (Ф) природою є полімерними; ГІ б) на різних боках мембрани підтримують різний парціальний тиск води, при якому вода, яка міститься в рідині, проходить через мембрану з зазначеної порожнини в іншу порожнину, а рідина з низькою леткістю не бо Може пройти через мембрану за законами гідравліки; в) з розташованої під мембраною порожнини роздільної камери виводять воду, яка пройшла через мембрану, і г) з розташованої над мембраною порожнини роздільної камери виводять зневоднену рідину.

3. Спосіб зневоднювання масла, який полягає в тому, що 65 а) потоком рідини, яка містить принаймні воду і масло, впливають на один бік непористої напівпроникної мембрани, що не має дефектів;

б) при цьому вода знаходиться в маслі у вільному, емульгованому або розчиненому вигляді, а в) мембрана ділить роздільну камеру на дві порожнини, в одну з яких подають потік рідини, яку обробляють, а з іншої вилучають воду, що пройшла через мембрану і відділилася від цієї рідини; г) на різних боках мембрани підтримують різний парціальний тиск води, при якому вода, яку містить рідина, проходить через мембрану з зазначеної порожнини в іншу порожнину, а масло не може пройти через мембрану за законами гідравліки; д) з розташованої під мембраною порожнини роздільної камери виводять воду, що пройшла через мембрану, і 70 е) з розташованої над мембраною порожнини роздільної камери виводять зневоднене масло.

4. Спосіб за п. 2, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, є щільним непористим самонесучим шаром.

5. Спосіб за п. 3, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, має один або декілька щільних непористих шарів на пористому або непористому порожнистому волокні.

6. Спосіб за п. 3, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, має один або декілька щільних непористих шарів на пористому або непористому плоскому листі.

7. Спосіб за п. 3, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, має пористу основу, яка не змочується рідиною з низькою леткістю.

8. Спосіб за п. 3, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, має оброблену пористу основу, яка після обробки не змочується рідиною з низькою леткістю.

9. Спосіб за п. 2, у якому тиск рідини, яка пройшла через мембрану, більше тиску рідини, яку зневоднюють.

10. Спосіб за п. 2, у якому тиск рідини, яка пройшла через мембрану, дорівнює тиску рідини, яку зневоднюють, або менше нього.

11. Спосіб за п. 2, у якому напівпроникна мембрана складається з множини порожнистих волокон, які сч ов сплетені в мат. | о

12. Пристрій для зневоднювання масла, що містить а) корпус, у якому знаходиться рідина; б) розташовану в корпусі непористу напівпроникну мембрану, що не має дефектів і яка ділить внутрішній простір корпусу принаймні на одну порожнину, у якій знаходиться масло, яке зневоднюють, і одну порожнину, у «о зо якій знаходиться відділена від масла вода, що пройшла через мембрану; в) принаймні один вхідний отвір, через який в зазначену порожнину подається масло, яке зневоднюють; і, г) принаймні один вихідний отвір, через який з нього виводиться зневоднене масло, і «г д) принаймні один вихідний отвір, через який з корпусу виходить вилучена з масла вода, яка пройшла через мембрану. ї-

13. Пристрій за п. 12, у якому непориста напівпроникна мембрана має основу. ї-

14. Пристрій за п. 12, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, складається з одного або декількох щільних непористих шарів на пористому або непористому порожнистому волокні.

15. Пристрій за п. 12, у якому непориста напівпроникна мембрана, що не має дефектів, має один або декілька щільних непористих шарів на пористому або непористому плоскому листі. «

- . и? -і -і щ» (95) 4) іме) 60 б5