Коалесценция. Коалесцирующие фильтры

Коалесценция – процесс слияния частиц дисперсной фазы в эмульсиях, пенах или туманах. Следствием этого явления становится укрупнение дисперсной фазы вплоть до полного расслоения. Коалесценция происходит самопроизвольно и объясняется стремлением системы достичь минимума свободной энергии. В данном случае это происходит путем уменьшения свободной поверхностной энергии, которая в свою очередь снижается за счет уменьшения поверхности раздела фаз. Сам процесс можно разделить на два основных этапа: транспортный и кинетический. Во время транспортного этапа происходит сближение капель дисперсной фазы до момента соприкосновения их поверхностей. Далее наступает кинетический этап, при котором происходит объединение поверхностей раздела фаз сблизившихся капель и последующее их слияние. Причем лимитирующим, то есть наиболее долгим и определяющим скорость процесса в целом, является первый этап.

Сама по себе коалесценция протекает достаточно медленно, но она может быть интенсифицирована с помощью химических и физических воздействий, направленных на разрушение межфазных пленок и увеличение количества столкновений дисперсных частиц. Так широкое распространение получило использование деэмульгаторов – составных реагентов, включающих поверхностно-активные вещества (ПАВ), растворители и т.д. Такие вещества локализуются в области раздела фаз эмульсии и уменьшают прочность поверхностной пленки, облегчая тем самым слияние отдельных капель. Деэмульгаторы подразделяются на ионогенные и неионогенные в зависимости от того, диссоциируют они на ионы или нет. В свою очередь иногенные делятся на анионоактивные и катионоактивные в зависимости от того, ионы какого знака у них являются поверхностно-активными, а неионогенные разделяют на гидрофильные и гидрофобные, то есть смачиваемые и не смачиваемые водой.

Другим способом интенсификации процесса коалесценции может быть воздействие внешнего электрического поля. При этом дисперсные частицы эмульсии подвергаются поляризации, то есть, оставаясь в целом электронейтральными, они приобретают положительно и отрицательно заряженные полюса, положение которых зависит от направления действия электрического поля. Между каплями возникает сила взаимного притяжения, увеличивающаяся по мере их сближения, что и приводит к ускорению их слипания. Такой метод распространен при деэмульгировании нефтяных эмульсий.

Явление коалесценции используется в фильтровальном оборудовании, где реализуется другой способ интенсификации процесса путем физического воздействия. В данном случае не воздействуют на сами дисперсные частицы, , а обеспечивают условия, принуждающие капли к слиянию. Принципиально коалесцентные фильтры не отличаются от обычных, но механизм разделения фаз в них имеет несколько иную форму. При прохождении разделяемой суспензией узких мест (отверстий или пор фильтровальной перегородки), находящиеся в ней дисперсные частицы неизбежно сталкиваются, за счет чего происходит их объединение и укрупнение. При достижении определенного размера укрупненные капли под действием гравитации осаждаются из потока. В то же время фильтр по-прежнему может осуществлять очистку проходящей среды привычным способом, задерживая достаточно крупные твердые и жидкие частицы.

Фильтровальные перегородки таких фильтров обычно изготавливают из полимеров специально подобранного состава, а также стекловолокна и фторопласта. Чтобы предотвратить повреждения основной перегородки фильтр снабжают дополнительным слоем, в задачи которого входит не интенсификация коалесценции капель, а удержание других относительных крупных твердых частиц. После коалесцирующего слоя может идти дренажный слой материала, обладающего крупными порами, позволяющими укрупненным каплям стекать вниз. Фильтровальная перегородка может поддерживаться с обеих сторон дополнительной металлической сеткой, обеспечивающей прочность всей конструкции при повышенном давлении или его скачкообразных изменений.

Устройства, основанные на описанном методе, получили широкое распространение в тех случаях, когда требуется очистить стойкие эмульсии и туманы, плохо подверженные расслоению. Из наиболее показательных примеров можно привести очистку нефтепродуктов от водяных включений, либо наоборот очистку сточных вод от маслянистых и тому подобных загрязнителей. Помимо этого коалесценция используется при раскислении рафинировании расплавов металлов, а также в пищевой промышленности при производстве масел и других продуктов.

Коалесцирующий фильтр

Техническая спецификация

Перепад давления по фильтру:

Двухступенчатый коалесцирующий фильтр - сепаратор высокой производительности с вертикальной подачей– это механическое устройство, проектированное для фильтрации твердых частиц и разделения двух несмешивающихся жидкостей (воду от потока жидкого углеводорода) в соответствии с предоставленными спецификациями. Проектирован в соответствии с требованиями ASME, секция VII, раздел 1. Используется на нефтеперерабатывающих заводах, терминалах хранения насыпью, вертолётных площадках и аэропортах. Предложение подготовлено на основе предоставленных технических спецификаций, поэтому по исполнению имеются опции.

• управляющий распределитель
• пилотное испытательное устройство
• регулирующая задвижка выброса воды
• клапаны дренажа воды
• датчик уровня жидкости
• глухая крышка для монтажных фланцев управления регулятором
• погружные нагреватели
• отбор проб
• платформа для работы и лестница

В объем поставки включены:

• элементы коагулятора жидкость / жидкость – 16 шт
  • многослойный материал для повышенной мощности удержания твердых частиц
  • удаление твердых частиц: 2 микрона
  • обезвоживание до менее чем 5 ррм
  • удаление очень мелких твердых частиц
  • максимальная коалесценция воды
  • длина 1430 мм
• гидрофобные элементы сепаратора, промежуточная фаза – 8 шт
  • гидрофобный сепаратор с полотном с тефлоновым покрытием
  • водоотталкивающая добавка, может очищаться и использоваться повторно
  • 6” (152 мм) внешний диаметр х 3.5” (89 мм) внутренний диметр с различной длиной
  • двусторонне исполнение с открытым концом; плоское уплотнение
  • крышки и внутренний элемент из белой стали (жести)
• один дополнительный комплект картриджей для замены
  Установка на металлических салазках

Расчетный вес 1500 кг
Расчетные ширина и высота: 1500 мм х 2900 мм
Расчетный диаметр 1100 мм