RU2081672C1

RU2081672C1 - Filter for cleaning water from petroleum derivatives

Info

Publication number: RU2081672C1
Application number: RU94045006A
Authority: RU
Inventors: З.Т. Дмитриева; И.В. Былина; Н.И. Родионова
Original assignee: Институт химии нефти СО РАН
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94045006A

Abstract

FIELD: water purification. SUBSTANCE: filter contains housing with end caps, axially installed removable rod, perforated discs rigidly attached to rod by pairs at a distance between pairs 10-150 mm, and natural and synthetic fiber layers 4-5 mm thick on the both sides of discs. EFFECT: improved structure. 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к изделиям и материалам для очистки воды от нефти и нефтепродуктов методом фильтрации и может быть использовано для очистки природных и сточных вод нефтехимической, нефтедобывающей промышленности и морских судов. The invention relates to products and materials for purifying water from oil and oil products by filtration and can be used to purify natural and waste waters of the petrochemical, oil industry and marine vessels.

Известен фильтр с трехслойной сплошной загрузкой материала для очистки питьевой воды, содержащий гидрофобный силикат для поглощения ароматических углеводородов, макропористый высокоосновный анионит для удаления гуминовых кислот, пестицидов, активированный уголь для удаления остаточного Cl₂ (Пат. США N 4561976, кл. B 01 D 21/06, 1985). Этот фильтр очищает воду на 81,5%
Японской компанией (РЖХим. 20 И 375, 1986) предложена система ступенчатых фильтров для удаления из воды взвешенных частиц и масел, включая песчаный фильтр, два фильтра с поглотителем масла и фильтр с активированным углем.Known filter with a three-layer continuous loading of material for treating drinking water, containing hydrophobic silicate for absorption of aromatic hydrocarbons, macroporous highly basic anion exchange resin for the removal of humic acids, pesticides, activated carbon to remove residual Cl ₂ (US Pat. US N 4561976, CL B 01 D 21 / 06, 1985). This filter purifies water by 81.5%
A Japanese company (RZHKhim. 20 and 375, 1986) proposed a system of step filters for removing suspended particles and oils from water, including a sand filter, two filters with an oil absorber and an activated carbon filter.

Известен также фильтр, содержащий емкость, в которой размещена перфорированная трубка с закрытым одним концом и фильтрующим материалом из древесной стружки, соломки (Пат. США N 3617566, кл. E 02 B 75/04, 1971). Also known is a filter containing a container in which a perforated tube is placed with one end closed and filtering material made of wood chips, straws (US Pat. US No. 3617566, class E 02 B 75/04, 1971).

Конструкция этого фильтра усовершенствована введением распределительных клапанов внутри фильтрующего материала в нескольких параллельных плоскостях и на разных уровнях (А.С. СССР N 1590101, кл. B 01 D 35/14, 1990). The design of this filter is improved by the introduction of control valves inside the filter material in several parallel planes and at different levels (AS USSR N 1590101, class B 01 D 35/14, 1990).

Известен также фильтр для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий цилиндрический корпус с перфорированным шнеком для реверсивного вращения (А. С. СССР N 1553166, B 01 D 24/26, 1988). При этом перфорации шнека выполнены с размерами, меньшими размеров сжатых кусочков эластичной фильтрующей загрузки. Also known is a filter for cleaning oily wastewater, including a cylindrical body with a perforated screw for reverse rotation (A. S. USSR N 1553166, B 01 D 24/26, 1988). In this case, the perforations of the screw are made with dimensions smaller than the sizes of the compressed pieces of the elastic filtering load.

Известен фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус, подвижную и неподвижную перфорированную перегородки, заключенный между ними фильтрующий слой из отдельных нитей, концы которых закреплены на перегородках под углом к вертикали, воздухораспределитель, неподвижно установленную сетку над воздухораспределителем и второй (дополнительный) слой нитей, концы которых закреплены на сетке и на подвижной перфорированной перегородке, последняя снабжена направляющими стержнями, а сечение нитей второго (дополнительного) слоя больше сечения нитей первого фильтрующего слоя в 5-50 раз (см. А.С. СССР N 743695, кл. B 01 D 23/24, 1980). A known filter for cleaning liquid, comprising a housing, a movable and fixed perforated partitions, a filter layer made of separate threads between them, the ends of which are fixed to the partitions at an angle to the vertical, an air distributor, a fixed grid above the air distributor and a second (additional) layer of threads, the ends which are fixed on the mesh and on the movable perforated partition, the latter is equipped with guide rods, and the cross section of the threads of the second (additional) layer is larger than the cross section itey first filter layer in 5-50 times (see. AS USSR N 743695, cl. B 01 D 23/24, 1980).

Известный фильтр для очистки жидкости (Пат. США N 3165471, кл. 210-347, 1965) содержит корпус фильтрующего патрона, трубчатый перфорированный стержень, вокруг которого радиально расположены слои фильтрующего материала из синтетического войлока. Каждый слой материала заключен между перфорированными жесткими дисками, которые выполняют функцию разделителей (держателей) волокнистого материала и предохраняют его от механической деформации. Каждые два слоя материала, зажатые между дисками, образуют секцию с внутренней полостью (камерой) для сбора профильтрованной жидкости. The known filter for cleaning liquid (US Pat. US N 3165471, CL 210-347, 1965) contains a filter cartridge housing, a perforated tubular rod around which layers of filter material made of synthetic felt are radially located. Each layer of material is enclosed between perforated hard disks, which act as separators (holders) of the fibrous material and protect it from mechanical deformation. Each two layers of material sandwiched between the disks form a section with an internal cavity (chamber) for collecting filtered fluid.

В описании патента США N 3165471 приведены конструкция и структура фильтра и отсутствуют параметры работы фильтра и его технические характеристики. Наиболее близким по общим признакам (прототипом) к заявленному является фильтр для очистки жидкости и газа (А.С. СССР N 1181683, B 01 D 24/46, 1985), содержащий корпус с патрубками, фильтрующий материал, выполненный в виде нескольких слоев волокон, размещенных между подвижной и неподвижной горизонтальными перфорированными перегородками, установленными по высоте корпуса и соединенными между собой гибкими тягами, и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и регенерации, он снабжен ограничителями, выполненными в виде штырей, вертикально закрепленных на перегородках, при этом отношение высоты штырей к длине гибких тяг составляет 1/2-1,4, а плотность упаковки волокон в слоях увеличивается по ходу движения жидкости или газа от 0,05-0,2 до 0,15-0,4 г/см³. Высота штырей уменьшается по ходу очищаемой жидкости или газа, а волокна закреплены на перегородках одним концом пучками.US Pat. No. 3,165,471 describes the design and structure of the filter, and there are no filter parameters or specifications. The closest in common features (prototype) to the claimed one is a filter for cleaning liquid and gas (AS USSR N 1181683, B 01 D 24/46, 1985), containing a housing with nozzles, filtering material made in the form of several layers of fibers located between the movable and stationary horizontal perforated partitions installed along the height of the housing and interconnected by flexible rods, and the drive, characterized in that, in order to increase the efficiency of cleaning and regeneration, it is equipped with limiters made in the form of pins vertically mounted on the partitions, the ratio of the height of the pins to the length of the flexible rods is 1 / 2-1,4, and the packing density of the fibers in the layers increases along the course of the liquid or gas from 0.05-0.2 to 0.15- 0.4 g / cm ³ . The height of the pins decreases along the liquid or gas being cleaned, and the fibers are fixed on the partitions with one end in bundles.

Основным недостатком фильтра-прототипа является тот факт, что плотность упаковки волокон в слоях увеличивается по ходу движения жидкости или газа от 0,05-2,0 до 0,15-0,4 г/см³. Увеличение плотности упаковки фильтрующего материала приводит пропорционально к уменьшению его емкости вследствие уменьшения активной сорбционной поверхности.The main disadvantage of the filter prototype is the fact that the packing density of the fibers in the layers increases along the movement of the liquid or gas from 0.05-2.0 to 0.15-0.4 g / cm ³ . An increase in the packing density of the filter material leads in proportion to a decrease in its capacity due to a decrease in the active sorption surface.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение емкости, сорбционной способности фильтра, степени очистки воды и ресурса сорбента. The problem to which the invention is directed, is to increase the capacity, sorption ability of the filter, the degree of water purification and sorbent resource.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воды от нефтепродуктов содержит в корпусе съемную фильтрующую насадку, состоящую из перфорированных дисков, которые попарно фиксированы на стержне на расстоянии друг от друга 20 мм. Пары дисков отнесены друг от друга на расстояние 10-150 мм. Диски с диаметром перфорации 1 мм покрыты с обеих сторон сорбирующим материалом с толщиной слоев 4-5 мм, изготовленным на натуральных и синтетических тонких волокон. The technical result is achieved by the fact that the filter for purifying water from oil products contains a removable filter nozzle in the housing, consisting of perforated disks that are pairwise fixed on the rod at a distance of 20 mm from each other. Pairs of discs are spaced from each other at a distance of 10-150 mm. Discs with a perforation diameter of 1 mm are coated on both sides with sorbent material with a layer thickness of 4-5 mm, made on natural and synthetic thin fibers.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый фильтр для очистки воды от нефтепродуктов отличается от известного конструктивным решением, а именно: корпус фильтра содержат съемную фильтрующую насадку, состоящую из перфорированных дисков, которые попарно фиксированы по оси на расстоянии 20 мм друг от друга. Данные пары перфорированных дисков с диаметром перфорации 1 мм закреплены на стержне на расстоянии друг от друга 10-150 мм. Диски покрыты с обеих сторон сорбирующим материалом с толщиной слоев 4-5 мм, изготовленным из натуральных и синтетических тонких волокон. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive filter for cleaning water from oil products differs from the known constructive solution, namely: the filter housing contains a removable filter nozzle consisting of perforated disks that are pairwise fixed along the axis at a distance of 20 mm from each other. These pairs of perforated discs with a perforation diameter of 1 mm are fixed to the rod at a distance of 10-150 mm from each other. Disks are coated on both sides with sorbent material with a layer thickness of 4-5 mm made of natural and synthetic thin fibers.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных фильтров для очистки воды от нефтепродуктов показал, что использование съемной фильтрующей насадки в корпусе фильтра обеспечивает заявляемому фильтру такие свойства, которые он проявляет в заявленном технической решении, а именно увеличение емкости, степени очистки воды и ресурса сорбента в результате эффективной сорбционной способности насадки в фильтре. Таким образом, съемная фильтрующая насадка данной конструкции и структуры придает фильтру новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of known filters for water purification from oil products showed that the use of a removable filter nozzle in the filter housing provides the claimed filter with the properties that it exhibits in the claimed technical solution, namely, an increase in capacity, degree of water purification and sorbent resource as a result of the effective sorption ability of the nozzle in filter. Thus, a removable filter nozzle of this design and structure gives the filter new properties, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "inventive step".

Общий вид конструкции и структуры фильтра показаны на чертеже. Фильтр содержит корпус 6 с входным 8 и выходным 9 патрубками и крышками 7. Внутри корпуса размещена съемная фильтрующая насадка, состоящая из стержня 1 (с ограничителем 2 на одном конце), на котором жестко прикреплены попарно 10 перфорированные 3 (Вид А) диски 4 с диаметром перфорации 1 мм. Диски 4 толщиной 1 мм, расположенные попарно 10, закреплены на оси на расстоянии 20 мм друг от друга. Расстояние между расположенными по парам дисками 10 составляет 10-150 мм. На поверхности дисков с обеих сторон закреплен сорбирующий материал 5 толщиной 4-5 мм, изготовленный на натуральных и синтетических тонких волокон. Диаметр фильтрующих слоев 5 на 1,5-2 мм больше диаметра дисков 4. Характеристики фильтров в зависимости от их параметров приведены в таблице. В статике и динамике конструкция и структура фильтра остаются постоянными. General view of the design and structure of the filter shown in the drawing. The filter contains a housing 6 with input 8 and output 9 nozzles and caps 7. Inside the housing there is a removable filter nozzle consisting of a rod 1 (with a limiter 2 at one end), on which 10 perforated 3 (View A) discs 4 are secured rigidly in pairs perforation diameter 1 mm. Disks 4 with a thickness of 1 mm, arranged in pairs 10, are fixed on the axis at a distance of 20 mm from each other. The distance between the disks 10 arranged in pairs is 10-150 mm. On the surface of the disks on both sides is fixed sorbent material 5 with a thickness of 4-5 mm, made on natural and synthetic thin fibers. The diameter of the filter layers 5 is 1.5-2 mm larger than the diameter of the disks 4. The characteristics of the filters depending on their parameters are shown in the table. In statics and dynamics, the design and structure of the filter remain constant.

Испытание фильтров данной конструкции и структуры проводят следующим образом. На стальном стержней 1 с ограничителем 2 на одном конце и диаметром 2 мм закрепляют (фиксируют) парами 10 на расстоянии 20 мм друг от друга перфорированные 3 (Вид А) диски 4 с диаметром перфорации 1 мм и толщиной дисков 1 мм. Расположенные попарно диски 10 фиксируют на расстоянии 10-150 мм. Диски изготавливают из металлического или пластмассового материала. На поверхности дисков с обеих сторон закрепляют сорбирующий материал 5 толщиной 4-5 мм с сильно развитой поверхностью. Диаметр фильтрующих слоев 5 на 1,5-2 мм больше диаметра дисков 4. Testing filters of this design and structure is carried out as follows. On steel rods 1 with a limiter 2 at one end and a diameter of 2 mm, they are fixed (fixed) in pairs 10 at a distance of 20 mm from each other perforated 3 (View A) discs 4 with a perforation diameter of 1 mm and a thickness of 1 mm discs. The disks 10 arranged in pairs are fixed at a distance of 10-150 mm. Disks are made of metal or plastic material. On the surface of the disks, sorbent material 5 with a thickness of 4-5 mm with a strongly developed surface is fixed on both sides. The diameter of the filter layers 5 is 1.5-2 mm larger than the diameter of the disks 4.

Приготовленную таким образом фильтрующую насадку вставляют в корпус 6 фильтра, один конец которого закрывают крышкой 7 с патрубком 8. Через патрубок 8 с помощью нагревательного насоса со скоростью 45 л/ч на фильтр подают воду, содержащую 100 мг/л нефтепродуктов. После фильтрации через все слои очищенная вода отводится через патрубок 9. Загрязненную воду фильтруют до степени очистки фильтрата 99,85%
Результаты испытания разработанных фильтров (таблица) показывают, что основной характеристикой (сорбционной емкостью) можно управлять в широком интервале, от 1 до 18, с помощью таких параметров, как конструкция и структура фильтра. Так, применение в конструкции перфорированных дисков, фиксированных попарно по оси корпуса фильтра на определенном расстоянии, увеличивает ресурс сорбента нефтепродуктов в 50-100 раз (примеры 1-8) в сравнении с фильтром, содержащим сплошную загрузку фильтрующего материала (пример 9). Это позволяет уменьшить расход сорбента в 4-5 раз и вместе с тем увеличить производительность фильтра в 3-4 раза (до 45 л/ч), степень очистки воды до 99,85%
Кроме того, фильтрующая насадка представляет съемный элемент конструкции, что облегчает (упрощает) перезарядку фильтра и делает его применение технологичным.The filter nozzle thus prepared is inserted into the filter housing 6, one end of which is closed by a cover 7 with a nozzle 8. Through the nozzle 8, water containing 100 mg / l of petroleum products is supplied to the filter with a heating pump at a speed of 45 l / h. After filtration through all layers, the purified water is discharged through the nozzle 9. The contaminated water is filtered to a degree of purification of the filtrate of 99.85%
The test results of the developed filters (table) show that the main characteristic (sorption capacity) can be controlled in a wide range, from 1 to 18, using parameters such as the design and structure of the filter. So, the use in the design of perforated disks fixed in pairs along the axis of the filter housing at a certain distance increases the resource of the sorbent of oil products by 50-100 times (examples 1-8) in comparison with a filter containing a continuous load of filter material (example 9). This allows you to reduce the sorbent consumption by 4-5 times and at the same time increase the filter performance by 3-4 times (up to 45 l / h), the degree of water purification up to 99.85%
In addition, the filter nozzle is a removable structural element, which facilitates (simplifies) the recharging of the filter and makes its use technologically advanced.

Claims

A filter for water purification from oil products, comprising a housing with end caps, to which intake and outlet pipes are attached, perforated disks installed in the housing, a rod and fibrous filter material, characterized in that the rod is removable along the housing axis, the disks are made with a diameter perforations of 1 mm and are rigidly attached in pairs to the rod at a distance between paired disks of 20 mm and between pairs of disks 10 150 mm, the fibers are made of synthetic and natural materials and found on the rear on both sides of the disc layer thickness of 4 to 5 mm.