Коалесценция. Коалесцирующие фильтры
Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию 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.
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.
Что такое коалесценция?
Главная страница » Что такое коалесценция?
Коалесценция – в прямом смысле слова, слияние. Термин обычно применим к жидким веществам, находящимся в состоянии капельной «агломерации». Принцип коалесценции построен на контакте одних капель с другими, что сопровождается образованием капельных форм большего размера.
Традиционным явлением индустриального сектора видится применение сжатого воздуха, который зачастую должен быть тщательно отфильтрован. Именно за счет использования фильтра коалесцирующего нисходящего потока или серии подобных фильтров достигается нужный эффект.
Существует распространенное заблуждение, что «безмасляным» воздушным компрессорам не требуется фильтрация по принципу коалесценции. Атмосферный воздух содержит значительное количество воды, масляных паров и прочие виды загрязнений, особенно в районах промышленных зон. Поэтому любой тип компрессора требует защиты.
Эффект коалесценции на практике
К примеру, если в масловодяной смеси имеются две малых капли масла, обе могут контактировать одна с другой, но не объединяются по причине существования разделительной водной пленки между ними.
Коалесценция приводит к сращиванию мелких капель с последующим образованием более крупных, которые легче отфильтровывать в системах очистки воздуха
Если же капли масла удерживаются в контакте в течение достаточного промежутка времени, водная пленка в конечном итоге разрывается, и капли масла сольются. На практике подобный эффект часто сопровождают побочные факторы:
Присутствие сторонних веществ осложняет процесс коалесценции. В этом случае наблюдается состояние так называемой эмульсии.
Если в содержимом присутствует достаточное количество ингибиторов, образуется стабильная эмульсия и процесс отделения затормаживается на неопределённое время.
Примерами стабильной эмульсии являются растворимые масла или хорошо известный пищевой майонез. Единственный практический способ разделения химически стабилизированных эмульсий – это применение эмульгатора.
Пример состояния эмульсии на привычном для всех пищевом наборе. Майонез — идеальная форма эмульсии
Однако механические коалесценты (сепараторы) эффективны только для механически индуцированных эмульсий.
Инструменты процесса коалесценции
Процесс коалесценции поддаётся усилению и блокировке. Увеличением силы, удерживающей капли в контакте (центрифуга, фибролит) эффект коалесценции повышается. Улучшается контакт капель с поверхностью, смачиваемой маслом, но не водой.
Большая часть масла, а также образующаяся за счёт конденсации влага, увлекаемые потоком сжатого воздуха, содержатся в виде распылений. Будучи в такой форме, эти вещества способны проникать сквозь материалы стандартных воздушных фильтров.
Сжатый воздух используется для разных целей:
Подобная хозяйственная деятельность зачастую требует максимального удаления масляных (водяных) капельных образований из системы сжатого воздуха. Специальные коалесцирующие фильтры успешно выполняют такую работу.
Конструкция фильтра: 1 — вход воздуха; 2 — свод; 3 — коалесцирующий элемент; 4 — резервуар; 5 — сток; 6 — собранная жидкость; 7 — разбивочный установочный стержень
Качество обработки распылённых веществ через фильтры с коалесценцией обычно характеризуется уровнем концентрации в процентах или промилле (ppm) по отношению к массе воздуха. Диапазон допустимых концентраций составляет от 1 до 0,01% (ppm).
О воздушных фильтрах с эффектом коалесценции
Фильтры коалесцирующие часто рассчитаны на удаление аэрозолей, где содержимое которых, существенно меньше номинального размера мельчайших захватываемых твердых частиц. Поэтому эффективные устройства часто поддерживают двухступенчатую фильтрацию.
Первая ступень удаляет твердые частицы и тем самым обеспечивает защиту коалесцирующего элемента, действующего на второй стадии фильтрации.
Поскольку все фильтры с коалесценцией создают большее ограничение для воздушного потока, потери давления в них существенно выше, чем в конструкциях обычных фильтров сжатого воздуха.
Работа коалесцирующих фильтров сопровождается начальным (сухим) падением давления и рабочим (насыщенным) падением давления. Оба значения зависят от давления и скорости воздушного потока.
Компрессорная установка производства сжатого воздуха, где применяется четырёх-ступенчатая система фильтрации. Устройство с эффектом коалесценции используется в качестве 4 ступени
Эффективный коэффициент очистки такими фильтрами сильно зависит от скорости воздуха, проходящей через фильтрующий узел.
Поэтому выбор фильтра с эффектом коалесценции осуществляется с учётом приемлемых параметров очистки масла, расхода воздуха и подводимых трубопроводов.
Так, фильтры с эффектом коалесценции, рассчитанные на концентрацию масла 0,1% (pmm) от объёмной составляющей воздуха, дают потери давления от 2 до 5.
Фильтры с коалесценцией, поддерживающие более тонкую очистку, рассчитанные на концентрацию 0,01% (pmm), могут давать падение до 10, при условии полной насыщенности.
Эффективные коалесцирующие устройства
По-настоящему эффективные машины, использующие принцип коалесценции, для разделения смеси масла с водой оснащаются мешочным фильтром (диффузором). Это своего рода первичная ступень коалесценции.
Мешочный фильтр применяется для отделения твердых частиц. Наличие этого элемента сводит на нет турбулентность потока внутри резервуара. Отсутствие турбулентности потока является важным для процесса разделения.
Схема эффективного масляного фильтра: 1 — дефлектор; 2 — отфильтрованное масло; 3 — матерчатый фильтр (флис); 4 — отражающий конус; 5 — канал вывода масла; А — вход воздуха; В — выход воздуха
Практически ту же функцию выполняет диффузор потока масла, являющийся альтернативой фильтра-мешка. Диффузор даёт эффект коалесценции с повышением скорости разделения. За счёт диффузора потока также минимизируется турбулентность внутри резервуара.
Фильтры с коалесценцией — это самый эффективный и простой способ избежать загрязнения дорогостоящего оборудования. Фильтры с эффектом коалесценции обеспечивают высокий уровень чистоты сжатого воздуха при умеренных потерях энергии (давления).
Благодаря выбору фильтра соответствующего класса, действующего на принципах коалесценции, конструкция которого поддерживает:
удаётся создавать оптимальные условия для системы воздушного компрессора, обеспечивать правильную долгосрочную работу при минимальном техническом обслуживании.
Как отделить влагу от сжатого воздуха?
Видеоролик ниже показывает наглядно, как изготовить эффективный отделитель влаги от воздуха своими руками. Для этого используется бывший в употреблении широко распространённый воздушный фильтр:
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Коалесцентные фильтры для обезвоживания нефти нефтепродуктов, осушки газов
Дата публикации: 11.04.2016
Кроме того, качество сырой нефти и нефтепродуктов определяется содержанием солей, которое может достигать нескольких граммов на литр.
Наличие в нефти (нефтепродуктах) воды и солей (органических, неорганических) вызывает целый ряд трудностей в процессе их переработки и транспортировки.
Для обезвоживания нефти и нефтепродуктов разработано большое количество аппаратов и устройств, использующих различные физико-химические процессы в зависимости от требований к качеству продукта и состава исходного продукта.
Одним из наиболее эффективных методов обезвоживания нефтепродуктов является использование фильтрующих материалов обладающих коалесцентными свойствами, и аппаратов на их основе – коалесцентных фильтров.
Основой коалесцентных фильтров являются коалесцентные фильтрующие материалы и фильтроэлементы. В зависимости от требований к разделению дисперсной среды и дисперсной фазы, требований к размерам аэрозольных примесей, агрессивности разделяемых сред применяется широкий спектр коалесцентных материалов.
НПП «ЭкоЭнергоМаш» разработано большое количество коалесцентных фильтров на основе фильтрующих коалесцентных материалов собственной разработки КПЯМ (Ф), КПЯМ (М) (металлических, фторопластовых, полимерных и комбинированных материалов).
Основным достоинством применяемых материалов является высокая обменная поверхность коалесцентно-фильтрующих устройств (КФУ), низкое гидравлическое сопротивление, высокая устойчивость в различных агрессивных средах, высокая гидрофобность и гидрофильность применяемых материалов, что позволяет достичь превосходных результатов в процессах разделения многофазных сред.
Основные преимущества коалесцентных фильтров:
Эффективность коалесцентных фильтров на основе пористо-ячеистых материалов НПП «Экоэнергомаш» по сравнению с традиционной адсорбционной технологией очистки заключается в следующем:
Многолетняя эксплуатация пористо-ячеистых КФУ показала: материал фильтра не поддается разрушительному действию агрессивных сред и коррозии, устойчив в интенсивных процессах с высокими температурами, аварийных ситуаций не возникало.
Безусловно, положительным качеством фазо-разделительных пакетов из пористо-ячеистых КФУ является их способность к самоочищению, отделению не только влаги, но и меркаптанов. Устройство практически не создает сопротивления пропускаемому потоку. При отсутствии у нефтяников и газовиков других возможностей модернизации неэффективного, исчерпавшего свой потенциал оборудования, предложение установки недорогого, производительного и экологически безопасного аппарата представляется весьма привлекательным.
Как показывает опыт использования комбинированных пористо-ячеистых КФУ, модернизация существующих транспортных систем углеводородов, позволит увеличить срок службы транспортной системы трубопроводов в результате снижения коррозийной активности среды, усовершенствует технологическую схему подготовки нефти, максимально сократит затраты на вторичную переработку продуктов, повысив качество и выход товарной продукции при сокращении потерь.
При включении КФУ необходимой производительности (от 50 до 400 м3/час) в систему гидростатических отстойников значительно сокращается путь и время транспортировки продукции от установок да емкостей товарно-сырьевых парков.
Среди многочисленных преимуществ, позволяющих говорить о приоритетности использования пористо-ячеистых КФУ, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности нельзя упускать и экологический аспект. Включив фильтр на линии отвода на факел попутных нефтесодержащих газов, тем самым можно защитить воздушный бассейн от углеводородных выбросов и продуктов их неполного сгорания.
НПП «Экоэнергомаш» предлагает рассмотреть любые формы сотрудничества, разработать техпроект реконструкции или изготовление новых аппаратов, провести предварительные исследования на образцах Заказчика с выездом на действующие объекты, изготовить и поставить КФУ для ваших условий эксплуатации.
Коалесцеры (коалесцирующие фильтры)
В процессах и системах, требующих разделения жидких и газообразных аэрозолей, частиц жидкостей, применяются коалесцирующие фильтры.
Коалесцирующие (коалесцентные) фильтры или коалесцеры представляет собой специальный фильтроэлемент, принцип действия которого основан на явлении коалесценции.
К основным характеристикам коалесцирующих фильтров можно отнести:
Фильтровальное полотно, в зависимости от применения, может быть изготовлено, например, из пенопласта, стекловолокна, пенополиуретана, волокон PTFE с нетканой основой из полипропилена и т. д.
Общее описание принципа работы коалесцера
Коалесцеры работают по принципу интеграции мелких капель в более крупные по мере прохождения потока через несколько слоев материала фильтра с последовательно увеличивающимися порами. Мелкие капли, попадая в открытые поры, сливаются в более крупные. Большие капли опускаются с основания фильтрующего элемента в зону отстойника корпуса фильтра и в итоге, в автоматический поплавковый слив, где жидкость выводится из системы.
Существует три механизма коалесцирования жидкости:
Область применения коалесцеров
Коалесцеры применяются в таких отраслях промышленности как нефтегазовая, нефтехимическая, химическая, в пищевой промышленности и в энергетике. Также коалесцеры нашли широкое применение во многих технологических процессах. И в зависимости от технологических условий могут использоваться для:
Типы коалесцирующих фильтроэлементов
Размер коалесцирующего фильтра и его тип устанавливаются различными условиями использования, такими как размер аппарата, разделяемая среда и ее химическая активность, рабочие условия эксплуатации и многие другие.
Коалесцирующие фильтроэлементы конструктивно представлены тремя типами:
Преимущества:
При всех достоинствах фильтров-коалесцеров главным недостатком является то, что в поступающей жидкости практически всегда содержится определенное количество газов, которые выделяются в виде микропузырьков. Коалесцируя между собой, они частично закупоривают поровое пространство волокна, что в свою очередь снижает эффективность разделения, уменьшает активную площадь фильтрации, увеличивает сопротивляемость прохождения фильтруемой среды.
Мы предлагаем свои решения в области коалесцирующих фильтров, а именно:
Наши специалисты готовы ответить на ваши вопросы.
Коалесцирующие фильтры
Вы здесь
Компания DM Lieferant отгрузила продукцию Buhler Technologies
Buhler Technologies GmbH – известная на весь мир немецкая компания, специализирующаяся на разработке и изготовлении широкого спектра решений для газового анализа и гидравлических систем.
Фильтры-коалесцеры
Современные коалесцирующие фильтры, выпускаемые ведущими мировыми производителями, отличаются высоким качеством очистки, производительностью и позволяют надежно защищать оборудование предприятий от загрязнений, воды, эмульсий, а также различного рода нежелательных твердых и жидких частиц.
Страницы
Коалесцирующие (коалесцентные) фильтры или коалесцеры представляет собой специальный фильтровальный элемент, принцип действия которого основан на явлении коалесценции, при котором осуществляется процесс слияния капель и других подобных частиц среды внутри жидкости или газа.
Производители
Технические особенности и преимущества
В связи с тем, что процесс коалесценции сам по себе протекает довольно медленно, в настоящее время разработано ряд способов по его ускорению за счет химических и физических воздействий:
В фильтровальном оборудовании для ускорения коалесценции, как правило, используют физическое воздействие, обеспечивающее создание благоприятных условий для оптимального слипания капель. Фильтровальный элемент имеет большое число узких зон, представленных порами и отверстиями. Проходящие через него частицы сталкиваются, в результате чего происходит их слияние и увеличение размеров. Силы гравитации способствуют осаждению из потока предельно укрупненных частиц. При этом фильтр очищает поток среды, удерживая частицы требуемых размеров в соответствии с применяемым способом очистки.
Фильтрующие перегородки современных коалесцентных фильтров выполняются из полимерных материалов, стекловолокна, фторопласта. Для обеспечения необходимой прочности и стойкости к повышенному давлению, коалесцирующий слой может оснащаться с обеих сторон металлической сеткой. Для удержания достаточно крупных по размерам частиц перед фильтрующей перегородкой фильтра устанавливают специальный защитный слой. За коалесцирующей перегородкой размещают дренажный слой из крупнопористого материала, обеспечивающего облегченное стекание больших капель.
Благодаря своим техническим особенностям, фильтры-коалесцеры способны обеспечивать высокое качество сепарирования и высокую степень отделения загрязняющих частиц наряду с высокими показателями производительности, что позволяет им существенно превосходить многие другие системы очистки.
Виды коалесцирующих фильтров
В зависимости от способа воздействия на дисперсные частицы, фильтры-коалесцеры подразделяют на механические и электростатические.
Для механических фильтров характерно использование специальных перегородок, обеспечивающих сливание капель, в то время как в электростатических для этих целей применяют электрические поля как переменного, так и постоянного тока, а также их комбинации.
Также коалесцирующие фильтры подразделяют по типу жидкость/жидкость и жидкость/газ.
Область применения фильтров-коалесцеров
Фильтровальное оборудование и системы, использующие в своей основе явление коалесценции, отлично зарекомендовали себя и получили широкое распространение в следующих отраслях и сферах производства:
Применение фильтров-коалесцеров обеспечивает надежную работу ответственного и высоконагруженного оборудования (турбин, компрессоров), позволяет существенно увеличивать межремонтный интервал различных агрегатов, снижать стоимость эксплуатации, уменьшать число простоев и аварийных остановок.
