專(zhuān)利名稱(chēng)：一種去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器。
背景技術(shù)：
有機(jī)溶劑如醇類(lèi)、酯類(lèi)、醚類(lèi)、酮類(lèi)、芳香族化合物、含氯烴化物、油品等在生產(chǎn)與應(yīng)用過(guò)程中不可避免的引入或產(chǎn)生了水分，給溶劑的分離提純及回收帶來(lái)了不便。
現(xiàn)有去除有機(jī)溶劑中微量水分的設(shè)備有聚結(jié)器以及基于新型膜分離技術(shù)蒸汽滲透法的滲透汽化膜過(guò)濾組件等。傳統(tǒng)的聚結(jié)器利用濾芯的特殊纖維對(duì)有機(jī)溶劑中所含水分的吸附聚結(jié)作用，脫除有機(jī)溶劑中游離及乳化水，但在實(shí)際應(yīng)用中，濾芯易被有機(jī)溶劑中的固體雜質(zhì)所堵塞，且濾芯的過(guò)濾介質(zhì)材料與料液未達(dá)到充分接觸，利用不夠充分，濾芯的使用壽命較短且價(jià)格較高，在實(shí)際應(yīng)用中成本較高。滲透汽化膜技術(shù)是新型分離技術(shù)，能有效低能耗地脫除有機(jī)溶劑中的微量水分，但是目前滲透汽化膜組件在實(shí)踐中應(yīng)用的關(guān)鍵在于制備適合特定體系的性能優(yōu)良的復(fù)合膜，復(fù)合膜的成本較高，且該組件沒(méi)有過(guò)濾有機(jī)溶劑中固體雜質(zhì)的功能，在實(shí)際應(yīng)用還需預(yù)設(shè)過(guò)濾器，增加了處理費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用壽命長(zhǎng)的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器。
本發(fā)明提出的一種去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，由進(jìn)料管1、出料管9、殼體14、封頭18、液固分離區(qū)、油水分離區(qū)、沉降分離區(qū)組成，殼體14呈圓柱形，其一側(cè)封閉，另一側(cè)開(kāi)口，開(kāi)口的一側(cè)通過(guò)法蘭2連接封頭18，進(jìn)料管1位于封頭18的一側(cè)，出料管9位于殼體14的頂部，殼體14內(nèi)沿軸線(xiàn)方向依次設(shè)有液固分離區(qū)和油水分離區(qū)，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，其中液固分離區(qū)位于殼體14開(kāi)口一側(cè)，靠近進(jìn)料管1，由豎直板機(jī)械過(guò)濾器、固體廢渣斗17、廢渣排出管16組成，豎直板機(jī)械過(guò)濾器由多塊錯(cuò)位等間距排列的豎直隔板3組合而成，每塊豎直隔板3均呈圓缺形，固體廢渣斗17呈圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，位于直板機(jī)械過(guò)濾器下方，隔渣斗17下方設(shè)有廢渣排出管16；油水分離區(qū)由穿孔固定板4、穿孔隔板5、濾芯管6、固定板7、固定件8組成，穿孔固定板4和固定板7分別沿與殼體14軸線(xiàn)相垂直的方向設(shè)置，濾芯管6為中空的裸管，其兩端分別設(shè)有螺紋，濾芯管6一端通過(guò)螺紋連接穿孔固定板4，另一端通過(guò)螺紋連接固定板7，固定板7通過(guò)固定件8固定濾芯管6；
沉降分離區(qū)由控制液位計(jì)10、出水管11、水分儲(chǔ)存罐13組成，控制液位計(jì)10位于殼體14外部一側(cè)，其上下兩端通過(guò)接口與殼體14連接組成一個(gè)連通器，水分儲(chǔ)存罐13位于殼體14底部，水分儲(chǔ)存罐13通過(guò)出水閥門(mén)12連接出水管11。
本發(fā)明中，豎直隔板3的數(shù)量為4-12塊，為偶數(shù)塊。
本發(fā)明中，濾芯管6可為1圈至多圈，通常為1-20圈，每圈濾芯管6為4-32根，濾芯管數(shù)由內(nèi)至外依次遞增。
本發(fā)明中，每根濾芯管6上等間距分布有12-36個(gè)相同的窄螺紋，其余段上均勻開(kāi)孔，孔徑為10-40mm，根據(jù)流量要求來(lái)調(diào)整。
本發(fā)明中，每根濾芯管6管壁覆蓋一層連續(xù)的過(guò)濾介質(zhì)層。濾芯管6的均勻排布以及管壁上的均勻開(kāi)孔保證了油水分離區(qū)料液的均勻分布。料液通過(guò)管壁開(kāi)孔向過(guò)濾介質(zhì)層滲透，不僅使得料液與過(guò)濾介質(zhì)充分接觸，有利于油水分離效果的提高，而且3倍或更顯著地延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。
本發(fā)明中，濾芯管上的過(guò)濾介質(zhì)層可以采用連續(xù)的纖維狀材料。濾芯裸管上等間距的窄螺紋與均勻分布小孔的存在都破壞了裸管表面的光滑度，顯著增強(qiáng)了過(guò)濾介質(zhì)層與裸管間的靜摩擦力，因此固定過(guò)濾介質(zhì)層時(shí)無(wú)需添加粘合劑，可在制造過(guò)程中盤(pán)旋固定裸管上。過(guò)濾介質(zhì)層纖維直徑小于200μm。
本發(fā)明中，纖維狀材料可以為疏水性材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)，對(duì)大多數(shù)有機(jī)溶劑，如醚、酯、酮、芳烴(如苯酚、二甲苯)、石油產(chǎn)品(如汽油、煤油)、烷烴有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性，不溶于水與有機(jī)溶劑，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明中，可以在控制液位計(jì)10上增設(shè)控制開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)連接出水閥門(mén)12，在監(jiān)測(cè)油水界面的同時(shí)可對(duì)界面進(jìn)行控制。沉降分離區(qū)內(nèi)水相液位達(dá)到過(guò)濾器內(nèi)徑的1/5時(shí)排水，則應(yīng)保證過(guò)濾器內(nèi)水相的平均液位大于等于過(guò)濾器內(nèi)徑的1/20(保留一定水位盡可能減少油分進(jìn)入排水管)并且小于等于其1/5。當(dāng)過(guò)濾器內(nèi)油水界面達(dá)到上限值，控制控制液位計(jì)啟動(dòng)控制，出水管的閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，自動(dòng)排水，當(dāng)油水界面達(dá)到下限值時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，從而達(dá)到自動(dòng)有效排水的效果。
本發(fā)明中，穿孔隔板5呈圓缺形，在穿孔固定板4與固定板7之間等間距上下交錯(cuò)排布，個(gè)數(shù)為4-12，為偶數(shù)塊。所有的隔板都為相同的圓缺形，圓缺形的直邊與最上端(下端)的濾芯管上端(下端)齊平，隔板焊接固定在過(guò)濾器殼體上。交錯(cuò)的隔板形成了上下交錯(cuò)的隔離區(qū)。料液流入濾芯中空管，從裸管上的小孔向外層的過(guò)濾介質(zhì)層滲透，進(jìn)入了由穿孔固定板與第一塊隔板組成的第一隔離區(qū)。由于隔板的溢流作用，從過(guò)濾介質(zhì)層滲透出的料液在該隔離區(qū)底端逐漸積累直至液位超出隔板圓缺形直邊，從隔板上端溢流進(jìn)入由第二塊隔板與第三塊隔板形成的第二隔離區(qū)。增設(shè)了隔離區(qū)，不僅顯著延長(zhǎng)了料液在油水分離區(qū)的停留時(shí)間，使得料液與過(guò)濾介質(zhì)接觸時(shí)間顯著增長(zhǎng)，而且通過(guò)料液的積累、溢流、流向在不同隔離區(qū)的交錯(cuò)，使得濾芯管一圈的過(guò)濾介質(zhì)都與料液得到充分接觸，極大地提高了過(guò)濾介質(zhì)的利用率。由于以上兩點(diǎn)，隔板的設(shè)立使得濾芯使用壽命延長(zhǎng)了三倍或更多，油水分離效果顯著增強(qiáng)。
本發(fā)明中，液固分離區(qū)通過(guò)交錯(cuò)隔板的機(jī)械過(guò)濾作用，大部分下沉雜質(zhì)沉降到本裝置底端，在固體廢渣斗內(nèi)積累，由廢渣排出管16定期排出，從而避免了濾芯管6的堵塞，使得濾芯管6使用壽命延長(zhǎng)4倍甚至更長(zhǎng)。本發(fā)明的沉降分離區(qū)主要由控制液位計(jì)10、水分儲(chǔ)存罐13、出水管11、出水閥門(mén)12組成。有機(jī)溶劑離開(kāi)油水分離區(qū)后，水相液珠繼續(xù)增大，最后由于重力差異使沉降分離區(qū)出現(xiàn)油水分離界面，水分沉降到過(guò)濾器的底端，通過(guò)控制控制液位計(jì)10、水分儲(chǔ)存罐13、出水管11、閥門(mén)的聯(lián)合作用，自動(dòng)排出。去除水分后的有機(jī)溶劑從過(guò)濾器頂端的出料管9排出。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下料液通過(guò)進(jìn)料管1水平進(jìn)入本裝置，料液首先經(jīng)過(guò)液固分離區(qū)，通過(guò)交錯(cuò)豎直隔板3的機(jī)械過(guò)濾作用，大部分固體雜質(zhì)沉降積累于固體廢渣斗17，經(jīng)由廢渣排出管16定期排出。豎直隔板3的預(yù)過(guò)濾作用，避免了后續(xù)濾芯管6小孔以及過(guò)濾介質(zhì)層的堵塞，顯著地延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。料液經(jīng)過(guò)預(yù)過(guò)濾，通過(guò)濾芯管6進(jìn)入油水分離區(qū)，料液從濾芯管6上的小孔向外層過(guò)濾介質(zhì)層滲透，進(jìn)入由穿孔隔板5組成的交錯(cuò)隔離區(qū)，濾芯管6上的開(kāi)孔以及隔離區(qū)的設(shè)置，使得有機(jī)溶劑在油水分離區(qū)的停留時(shí)間成倍地延長(zhǎng)，有機(jī)溶劑得以與過(guò)濾介質(zhì)層充分全方位接觸，過(guò)濾介質(zhì)層得到充分得利用，顯著地延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命，增強(qiáng)了油水分離的效果。水相液珠在與過(guò)濾介質(zhì)的相互作用下，逐步融合增大，當(dāng)料液離開(kāi)油水分離區(qū)，進(jìn)入沉降分離區(qū)時(shí)，水相液珠與油相的重力差異已足以使兩者分離，出現(xiàn)油水分離界面。水相沉降到本裝置底端，通過(guò)控制控制液位計(jì)10、水分儲(chǔ)存罐13、出水管11、閥門(mén)的聯(lián)合作用自動(dòng)排水，脫除水分的有機(jī)溶液從本裝置頂部的出料管9排出。
本發(fā)明通過(guò)液固分離、油水分離、沉降分離的聯(lián)合，不僅有效脫除了有機(jī)溶劑中的水分，而且去除了有機(jī)溶劑中的固體雜質(zhì)。通過(guò)預(yù)過(guò)濾作用、濾芯管設(shè)計(jì)、隔板隔離區(qū)設(shè)置，控制控制液位計(jì)的安裝，顯著地延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命，提高了除水效果，而且達(dá)到了對(duì)油水分離界面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)排水。


圖1為本發(fā)明主視圖。
圖2為本發(fā)明俯視圖。
圖3為本發(fā)明圖1中A-A視圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為進(jìn)料管，2為法蘭，3為豎直隔板，4為穿孔固定板，5為穿孔隔板，6為濾芯管，7為固定板，8為固定件，9為出料管，10為控制液位計(jì)，11為出水管，12為出水閥門(mén)，13為水分儲(chǔ)存罐，14為殼體，15為排渣閥門(mén)，16為廢渣排出管，17為固體廢渣斗，18為封頭。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)附圖進(jìn)一步解釋說(shuō)明該發(fā)明。
實(shí)施例1將下列各部件按圖1-圖3所示方式連接，該領(lǐng)域的技術(shù)人員均能順利實(shí)施。過(guò)濾器殼體14長(zhǎng)為1.6米，外徑為159mm，壁厚4.5mm，材質(zhì)采用304不銹鋼。豎直隔板3為5塊，每塊的厚度為4mm，穿孔固定板4的厚度為6mm，穿孔隔板5的厚度為5mm，濾芯管6內(nèi)徑為10mm，過(guò)濾介質(zhì)層厚度為2.5mm，固定板7的厚度為6mm，出料管9的尺寸為φ18×1.5mm，控制液位計(jì)10采用浮球液位控制器，水分儲(chǔ)存罐13容量為1升。將該裝置用于某一小型企業(yè)去除苯酚丙酮混合有機(jī)溶劑中微量水分，該混合有機(jī)溶劑過(guò)濾處理前不僅含有接近100ppm的水分，而且?jiàn)A雜著一定量大粒徑的固體雜質(zhì)?；旌嫌袡C(jī)溶劑以約40L/h的流量水平進(jìn)入過(guò)濾器，首先進(jìn)入由五塊相同上下交錯(cuò)等間距排布的豎直隔板3以及固體廢渣斗17、廢渣排出管16構(gòu)成的固液分離區(qū)。經(jīng)過(guò)豎直隔板3的機(jī)械過(guò)濾作用，混合有機(jī)溶劑中的絕大多數(shù)的大粒徑固體雜質(zhì)沉降于本裝置底端，并沿固體廢渣斗17的斗壁下滑，積累于廢渣斗17底端，避免有機(jī)溶劑流動(dòng)速度過(guò)快將廢渣斗內(nèi)的廢渣重新帶起，間隔半星期打開(kāi)廢渣排出管16排渣。
去除了固體雜質(zhì)的苯酚丙酮混合有機(jī)溶劑離開(kāi)液固分離區(qū)，通過(guò)濾芯管6進(jìn)入油水分離區(qū)?；旌先軇臑V芯管6裸管小孔向外層的過(guò)濾介質(zhì)層滲透，裸管小孔孔徑為14mm，過(guò)濾介質(zhì)材料采用聚苯硫醚。聚苯硫醚材料適用于大多數(shù)有機(jī)溶劑體系，在醚、酯、酮、芳烴(如苯酚、二甲苯)、石油產(chǎn)品(如汽油、煤油)、烷烴等中都有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐熱耐磨，對(duì)苯酚丙酮混合有機(jī)溶劑中的水分有很好的吸附凝聚作用。濾芯管6沿過(guò)濾器中心軸分兩圈均勻排布，內(nèi)、外圈的濾芯管個(gè)數(shù)分別為4與8。濾芯管6一端通過(guò)螺紋固定于穿孔固定板4，另一端依次穿過(guò)四塊等間距上下交錯(cuò)排布的穿孔隔板5，通過(guò)固定件8螺栓與固定板7固定。由于穿孔固定板4、穿孔隔板5、固定板7形成了五個(gè)交錯(cuò)的隔離區(qū)，混合溶劑與濾芯管6整圈的聚苯硫醚纖維得到反復(fù)充分的接觸，因而明顯延長(zhǎng)了混合溶劑在油水分離區(qū)的停留時(shí)間以及濾芯的使用壽命，顯著地提高油水分離效果。該狀態(tài)下濾芯管6使用壽命為兩個(gè)半月。
通過(guò)聚苯硫醚的吸附凝聚作用，苯酚丙酮混合溶劑中的水相小液珠逐步融合增大，在狹長(zhǎng)的沉降分離區(qū)重力差異足以使得水相與有機(jī)相進(jìn)行分離，水相沉降到本裝置底部，儲(chǔ)存于水分儲(chǔ)存罐13。沉降分離區(qū)長(zhǎng)度相當(dāng)于油水分離區(qū)的兩倍，保證油水充分分離，盡可能避免有機(jī)溶劑進(jìn)入水分儲(chǔ)存罐從排水管排出。該區(qū)的排水通過(guò)控制控制液位計(jì)10自動(dòng)控制，其中控制控制液位計(jì)10采用浮球液位控制器。日平均脫除水量約為0.36升，自動(dòng)排水周期約為兩天。
實(shí)施例2過(guò)濾器殼體14長(zhǎng)為1.8米，外徑為169mm，壁厚4.5mm，材質(zhì)采用304不銹鋼。豎直隔板3為5塊，每塊的厚度為4mm，穿孔固定板4的厚度為6mm，穿孔隔板5的厚度為4mm，濾芯管6內(nèi)徑為12mm，過(guò)濾介質(zhì)層厚度為3mm，濾芯管分兩圈排布，內(nèi)、外圈的濾芯管數(shù)分別為4與8，總數(shù)為12根，固定板7的厚度為6mm，出料管9的尺寸為φ18×1.5mm，控制液位計(jì)10采用浮球液位控制器，水分儲(chǔ)存罐13容量為1.5升。該裝置用于脫除某一油品煉制企業(yè)油品中殘留水分。油品通過(guò)豎直隔板的機(jī)械過(guò)濾作用，有效去除了油品中的下沉雜質(zhì)，之后利用濾芯過(guò)濾介質(zhì)層一聚丙烯纖維對(duì)油品中水分的吸附凝聚作用，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本地脫除油品中的游離以及乳化水，油品一次通過(guò)該裝置脫除80％以上的水分。
權(quán)利要求
1.一種去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，由進(jìn)料管(1)、出料管(9)、殼體(14)、封頭(18)、液固分離區(qū)、油水分離區(qū)、沉降分離區(qū)組成，其特征在于殼體(14)呈圓柱形，其一側(cè)封閉，另一側(cè)開(kāi)口，開(kāi)口的一側(cè)通過(guò)法蘭(2)連接封頭(18)，進(jìn)料管(1)位于封頭(18)的一側(cè)，出料管(9)位于殼體(14)的頂部，殼體(14)內(nèi)沿軸線(xiàn)方向依次設(shè)有液固分離區(qū)和油水分離區(qū)，其中液固分離區(qū)位于殼體(14)開(kāi)口一側(cè)，靠近進(jìn)料管(1)，由豎直板機(jī)械過(guò)濾器、固體廢渣斗(17)、廢渣排出管(16)組成，豎直板機(jī)械過(guò)濾器由多塊錯(cuò)位等間距排列的豎直隔板(3)組合而成，每塊豎直隔板(3)均呈圓缺形，固體廢渣斗(17)呈圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，位于直板機(jī)械過(guò)濾器下方，隔渣斗(17)下方設(shè)有廢渣排出管(16)；油水分離區(qū)由穿孔固定板(4)、穿孔隔板(5)、濾芯管(6)、固定板(7)、固定件(8)組成，穿孔固定板(4)和固定板(7)分別沿與殼體(14)軸線(xiàn)相垂直的方向設(shè)置，濾芯管(6)為中空的裸管，其兩端分別設(shè)有螺紋，濾芯管(6)一端通過(guò)螺紋連接穿孔固定板(4)，另一端通過(guò)螺紋連接固定板(7)，固定板(7)通過(guò)固定件(8)固定濾芯管(6)；沉降分離區(qū)由控制液位計(jì)(10)、出水管(11)、水分儲(chǔ)存罐(13)組成，控制液位計(jì)(10)位于殼體(14)外部一側(cè)，其上下兩端通過(guò)接口與殼體(14)連接組成一個(gè)連通器，水分儲(chǔ)存罐(13)位于殼體(14)底部，水分儲(chǔ)存罐(13)通過(guò)出水閥門(mén)(12)連接出水管(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于豎直隔板(3)為4一12塊，為偶數(shù)塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于濾芯管(6)為1-20圈，每圈濾芯管(6)為4-32根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于每根濾芯管(6)上等間距分布有12-36個(gè)相同的螺紋，其余段上均勻開(kāi)孔，孔徑為10-40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于每根濾芯管(6)管壁覆蓋一層連續(xù)的過(guò)濾介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于濾芯管(6)上的過(guò)濾介質(zhì)層采用連續(xù)的纖維狀材料，過(guò)濾介質(zhì)層纖維直徑小于200μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于在控制液位計(jì)(10)上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)連接出水閥門(mén)(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器，其特征在于穿孔隔板(5)呈圓缺形，等間距上下交錯(cuò)排布于穿孔固定板(4)與固定板(7)之間，個(gè)數(shù)為4-12，為偶數(shù)塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除有機(jī)溶劑中微量水分的過(guò)濾器。由進(jìn)料管、出料管、殼體、液固分離區(qū)、油水分離區(qū)、沉降分離區(qū)組成，液固分離區(qū)位于殼體內(nèi)開(kāi)口一側(cè)，由多塊豎直隔板錯(cuò)位等間距排列、固體廢渣斗、廢渣排出管組成，固體廢渣斗構(gòu)位于多塊豎直隔板下方；油水分離區(qū)由穿孔固定板、穿孔隔板、濾芯管、固定板組成，穿孔固定板和固定板分別沿與殼體軸線(xiàn)相垂直的方向設(shè)置，濾芯管兩端分別連接穿孔固定板、固定板；沉降分離區(qū)由控制液位計(jì)、出水管、水分儲(chǔ)存罐組成，控制液位計(jì)位于殼體一側(cè)，水分儲(chǔ)存罐位于殼體底部，并連接出水管。本發(fā)明通過(guò)預(yù)過(guò)濾、濾芯管、隔板和控制液位計(jì)的設(shè)置，延長(zhǎng)濾芯管使用壽命，提高除水效果，達(dá)到對(duì)油水分離界面實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)排水。
文檔編號(hào)B01D29/52GK1970129SQ20061011775
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者吳倩, 陳女, 聞科, 李佟茗 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)