СЕПАРАЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩАЯ УСТАНОВКА
SEPARATION FILTER UNIT

Изобретение относится к области топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и может быть использовано при нефтепереработке и нефтепродуктообеспечении для глубокого обезвоживания и очистки от механических загрязнений нефтяных топлив и газа с одновременным удалением остаточной воды и механических загрязнений из сепарирующе-фильтрующего элемента с помощью вакуума.
В процессе очистки топлива в сепарирующе-фильтрующих элементах скапливается определенное количество остаточной воды и механических примесей, которые необходимо периодически из них удалять (регенерировать).
Известен фильтр-водоотделитель, предназначенный для очистки топлива от воды и механических загрязнений, который содержит многослойный фильтрующий элемент, выполненный в виде коаксиально размещенных фильтрующего, коагулирующего и водоотталкивающего слоев (патент RU №38450 U1, кл. B01D 27/06, 2004 г.).
Недостатком известного фильтра-водоотделителя является сложность конструкции, низкая надежность и высокая трудоемкость в силу того, что использованный в нем фильтрующий элемент из поливинилформаля с постоянной по всему объему пористостью имеет свойство изменять свою форму и размер по мере накопления в нем водной фазы (набухание).
Известен фильтрующий элемент, содержащий коаксиально расположенные фильтрующий и коагулирующий цилиндрические слои, изготовленные из поливинилформаля, между которыми без зазора размещена перфорированная цилиндрическая перегородка, причем материал этих слоев имеет градиент пористости, направленный к перегородке (патент RU №88574 U1, кл. B01D 27/04, 2009 г.).
Недостатком этого фильтрующего элемента является сложность конструкции, необходимость его демонтажа из фильтрующей установки для очистки от выделенной из топлива воды и механических примесей и невозможность 100%-ной очистки.
В качестве прототипа выбрана фильтровальная станция для подземных разработок, которая содержит два фильтра обратной промывки и три клапана, служащие для попеременного отключения одного из фильтров обратной промывки от притока и соединения входа соответствующего фильтра обратной промывки с вводом обратной промывки (патент RU №2370304 С2, кл. B01D 35/12, 2009 г.).
Недостатками прототипа являются:
1. Невозможность использования станции для очистки топлива от воды, в то время как утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 27.02.2008 г. №118 Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» предусматривает, в частности, для авиационного бензина и топлива для реактивных двигателей отсутствие, кроме механических примесей, еще и воды.
2. Примененная обратная промывка не обеспечивает эффективную очистку фильтрующего элемента от загрязнений.
3. Отсутствие средства измерения, позволяющего объективно оценить состояние фильтрующего элемента, требующее его промывки (регенерации) и переключения работы станции с процесса фильтрации очищаемой среды на промывку фильтрующего элемента.
4. Применение клапанов, не позволяющих осуществить автоматизацию технологического процесса.
Накапливающиеся в сепарирующе-фильтрующих элементах в процессе работы количества воды и механических примесей, выделяемых из очищаемой среды, не позволяют очищать жидкое нефтяное и газообразное топлива с предъявляемыми к ним повышенными требованиями по степени очистки.
Задача изобретения - повышение степени очистки жидких нефтяных топлив и газа путем удаления из них воды и механических примесей, регенерации сепарирующе-фильтрующего элемента с помощью вакуума, обеспечение непрерывности и автоматизации процесса очистки топлив, а также предотвращение коррозии металла технологического оборудования.
В основу предлагаемого изобретения положена задача повышения эффективности и снижения трудоемкости очистки топлива и газа от воды и механических примесей путем периодической очистки сепарирующе-фильтрующих элементов из пористого поливинилформаля от скапливающихся в них воды и механических примесей с помощью вакуума без демонтажа их из установки и без остановки процесса очистки топлива и газа.
Технический результат достигается тем, что на входе очищаемого продукта устанавливаются параллельно два фильтра-сепаратора, через которые с помощью переключения электроуправляемого золотникового гидрораспределителя может поочередно пропускаться очищаемый продукт. При этом один фильтр-сепаратор находится в рабочем состоянии очистки топлива, другой - в режиме регенерации сепарирующее-фильтрующего элемента.
На выходе из фильтров-сепараторов устанавливается второй электроуправляемый золотниковый гидрораспределитель, переключением которого можно поочередно подключать к тому или другому фильтру-сепаратору вакуумный насос.
Когда первый фильтр-сепаратор подключен на вход очищаемого продукта, второй подключается к вакуумному насосу, и наоборот - когда второй подключен на вход очищаемого продукта, первый подключается к вакуумному насосу. В то время, как один фильтр-сепаратор осуществляет очистку поступающего продукта, во втором происходит очистка сепарирующе-фильтрующего элемента от выделенных из очищаемого продукта воды и механических примесей с помощью вакуума, создаваемого вакуумным насосом, практически до первоначального состояния.
Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом и представляет собой установку, состоящую из двух фильтров-сепараторов 1, 2 с сепарирующе-фильтрующими элементами 3, 4, двух электроуправляемых золотниковых гидрораспределителей 5, 6, вакуумного насоса 7, блока управления 8, датчиков давления 9, 10 и двух обратных клапанов 11, 12.
Установка работает следующим образом.
Очищаемый продукт через распределитель 5 в положении, изображенном на чертеже, поступает в фильтр-сепаратор 1, проходит через сепарирующе-фильтрующий элемент 3, очищается и через распределитель 6 поступает в приемную емкость. При этом выделенная из очищаемого продукта вода с механическими примесями через обратный клапан 11 выходит наружу.
Одновременно в фильтре-сепараторе 2 происходит очистка (регенерация) сепарирующее-фильтрующего элемента 4. Воздух засасывается из атмосферы вакуумным насосом 7 через распределитель 5, проходит через элемент 4 и с извлеченными из него остаточной водой и механическими примесями через распределитель 6 и вакуумный насос 7 выходит наружу. При этом для исключения подсоса воздуха обратный клапан 12 закрыт.
При достижении предельного уровня насыщения водой и механическими примесями работающего на очистку топлива или газа элемента 3, определяемого по разнице давлений, измеряемых датчиками: на входе 9 и выходе 10, блок управления 8 переключает распределитель 5 на соединение фильтра-сепаратора 1 с атмосферой, а распределитель 6 - на соединение фильтра-сепаратора 2 с вакуумным насосом 7 и включает насос в работу.
В результате происходит удаление остаточных количеств воды и механических примесей из элемента 3 и очистка его до первоначального (сухого) состояния, при котором блок управления 8 выключает вакуумный насос 7 и переключает распределитель 5 на подачу очищаемого продукта в фильтр-сепаратор 1. При этом распределитель 6 соединяет его с приемной емкостью очищенного продукта.
Таким образом, одновременно происходят два процесса очистки: в одном фильтре-сепараторе - очистка топлива или газа, в другом - очистка (регенерация) сепарирующе-фильтрующего элемента, причем весь процесс происходит в автоматическом режиме.
Переключение потока очищаемой среды с одного фильтра-сепаратора на другой происходит автоматически при накоплении в сепарирующе-фильтрующем элементе предельно допустимых количеств воды и механических примесей за счет увеличения до заранее заданной величины разницы давлений до и после сепарирующее-фильтрующего элемента, определяемых датчиками давления 9 и 10. При этом блок управления выдает команду на срабатывание электроуправляемых распределителей 5 или 6.
Преимуществом заявляемого изобретения является то, что применение его в системе ТЭК обеспечит получение жидкого топлива и газа с остаточной водой 0,000015% по массе (в настоящее время 0,0015% по массе), что практически можно считать ее отсутствием и соответствием требованиям действующих нормативных документов, а так же 100%-ной очисткой топлива от механических примесей.
На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемая сепарационно-фильтрующая установка обладает новизной и полезностью, т.к. подобные установки в отечественной и зарубежной практике отсутствуют.