油脱水器制造技术

描述了一种从低挥发性液体，比如油中除去游离的、乳化的或者溶解的水的方法和设备。所述低挥发性液体是通过使有关液流与半透膜的一侧接触而脱除的。所述膜把分离室分为液流注入的进料侧和从其中取出水的渗透侧。所述室的渗透侧通过真空的存在或者通过使用吹扫气而保持在低的水分压下。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
油脱水器                        专利技术背景1.专利
本专利技术在广泛的意义上涉及润滑和液压工业，具体而言，涉及一种用于从油，更一般来说是从低挥发性液体中除去游离的、乳化的或者溶解的水的设备和方法。2.相关技术讨论油用在润滑和液压系统中。人们普遍认为，水的存在对于这种系统中的油、系统中的组分以及系统的操作来说均具有有害的作用。众所周知，当水污染进入到润滑或者液压系统中时，可能会导致腐蚀、油氧化、化学磨损、轴承疲劳寿命降低和润滑性能损失。这些有害的作用可能是由以游离的、乳化的或者溶解的形式存在的水直接造成的。因此，为了使润滑和液压系统具有最佳的性能，已经有人进行了有效的尝试来从油中除去水。已经用于除去水污染的设备和体系包括澄清罐或者储罐，离心机，吸水过滤器，和真空脱水净油器。但是，正如即将讨论的那样，这些设备在脱水能力、操作容易性、投资费用或者生产费用方面具有明显的局限性。澄清罐根据油与水的密度和重力沉降差别从油中除去大量的“游离”水。为了有效地除去“游离”水，澄清罐需要长的停留时间和巨大的占地面积。但是，它们对于分离油水乳液来说不起作用并且不能除去溶解的水。离心机通过在流体上产生离心力，即有效地增加重力而加速油中水的重力沉降作用。离心机可有效地从油中除去游离水。但是，这些离心机通常来说是很昂贵的，并且在分离油水乳液方面能力有限。它们不能从油中除去溶解的水。吸水过滤器使用特殊的过滤介质，这种过滤介质能吸收油中的水分。当吸水时，介质膨胀，流动受阻，过滤器两侧的压差升高。当压-->差达到预定的水平时，移出并丢弃该吸水过滤器，安装新的过滤器。这些吸水过滤器可有效地除去游离水，但是在从油中除去乳化的或者溶解的水时却效果有限。另外，吸水过滤器的吸水能力有限。因此，一旦浸满了水，就必须将它们更换。因此，它们通常只用于其中只存在痕量水的场合。在水的浓度较高的应用场合中，连续不断地更换吸水过滤器的成本就变得非常高。有几种类型的真空脱水净油器已经用于油的脱水。这些净油器通常根据真空蒸馏、水分从油传质到干燥空气中或者根据这两种原理的组合来操作。在真空蒸馏中，要应用真空来降低水的沸点。例如，在1013mmH2O(29.92″Hg)表压(标准大气压)下水的沸点为100℃(212°F)，但在100mmH2O(大约26″Hg真空条件)下时其沸点仅为50℃(122°F)。通过相对于油温来说适用充分的真空，油中的水就将会从油中蒸发到低压空气(真空)中，从而使油脱水。使油流到通过真空泵而施加真空的接触器中是实现这一操作的典型方法。为了使水的汽化速度在给定的容器中达到最高，优选油具有大的表面积-体积比。这可以通过使油流过规整填料、散堆填料、级联塔盘、旋转圆盘、或真空蒸馏与接触器领域公知的其他方法来实现。油通常在接触器的顶部进入并通过重力作用向下流过填料，扩展成相对薄的膜。在容器的底部收集所述油，在那里，必须通过油泵将其排出。其实例参见Koslow的美国专利4,604,109和Lundquist等人的美国专利5,133,880。为了降低所需的真空度，可以对油进行加热。应用真空的目的是降低水的沸点并提高脱水率。也可以进行加热来提高脱水率。但是，必须非常小心以避免施加太多的热和/或太低的真空，因为当温度和/或真空增加到其沸点以下的程度时，油中越来越多的低分子量烃也将会蒸发出来。应当理解，任何沸点低于水的液体也将被除去。根据不同的应用场合，这可能是希望的或者也可能并不是所希望的。以传质为基础的系统使用类似的接触器。但是，它不是依靠蒸馏来除去水，而是使干燥空气或者气体连续不断地逆流向上穿过向下流动的油。油中的水分子将通过浓度梯度转移到相对干燥的空气中。通过真空泵或者鼓风机从接触器中抽出此刻变潮湿的空气并排到大气-->中。不必为了使水蒸发而将油加热到水的沸点以上。因此，与真空蒸馏系统相比，用以传质为基础的系统脱水可以使用较少的热和/或真空。虽然真空蒸馏和传质系统确实能除去游离的、乳化的和溶解的水，但是它们的若干缺陷已经妨碍了它们的广泛应用。在这两个系统中，为了保证油位不变得太低而使油泵干转，要在容器中使用液面控制。使用液面控制还能保证油位不变得太高以避免真空容器中充满油。这将会降低容器的脱水效率或者使容器失去脱水能力，并且甚至可能导致油完全充满容器并溢流到真空泵中。当水在油中蒸发时，真空净化器还易受到容器中起泡现象的影响。这种泡沫比油的比重低，并可能导致液面控制失灵以及净化器性能降低。由于使用加热器、控制件，泵等的特有性质，净化器是相对复杂的设备部件。另外，使用的填料类型、油的粘度、以及气流速率也限制着通过接触器的流速。这通常导致要使用相对于流体的量来说非常大的容器。当所有必要的油泵、真空泵、加热器、控制件、配电板和连接件组装在一起时，系统变得十分庞大并且昂贵。由于这些系统的部件数目及其复杂性，系统的维护和操作成本一般也十分高。由于真空脱水净油器具有从油中除去游离的、乳化的或者溶解的水的能力，所以真空脱水净油器已经变成从油中脱水所需要的方法。但是，与真空净油器有关的缺陷阻碍了这些净化器的广泛使用和/或使得它们在大部分润滑或者液压系统中的使用不切实际。因为它们具有相对大型的尺寸和成本，因此它们被限制在非移动的固定应用场合中，在移动式设备上的使用是不现实的。由于它们的投资费用很高，因此，它们通常不会被永久地安装在系统中，除非该系统是相对大的、昂贵的润滑或者液压系统。而是，它们通常被若干个系统共用，在一个机器或者储罐上纯化油之后，将其搬移到另一个机器上，等等。但是，当净化器以这种方式使用时，没有连接到净化器上的机器中的油可能会被水污染。这种油将保持污染状态直到净化器可以再与其相连并再次使油脱水。因此，本领域技术人员一直在继续搜寻更好的方法从油中除去水。本申请人将其尝试指向膜基系统。-->膜基系统已经用于从有机系统中除去水。但是，必须承认，用于这一目的的膜中存在着孔或者缺陷，这将会使油液压渗透到渗透侧。这一状况将造成油的损失。也会有人考虑用不挥发的油来涂敷膜的渗透侧，这样会使膜发生淤塞并降低其透过水的有效性。Taylor的美国专利4,857,081公开了一种使烃或者卤代烃气体或者液体脱水的方法。该方法以铜铵再生纤维素膜为基础，铜铵再生纤维素膜对本领域技术人员来说是已知的，它们具有相互连接的通道或孔的结构(Isuge等人的美国专利3,888,771)。这些膜还被认为具有约10-90，平均30的孔分布(Isuge等人的美国专利3,888,771，Sengbusch的美国专利5,192,440)。通过这种铜铵再生纤维素从液态有机相中分离水所依据的机理是渗析机理。渗透物质以液体的形式穿过膜。因为膜上有孔，所以它允许通过它进行液压渗透。水溶性的物质也可以穿过该膜。这就阻碍了它在油的脱水方面的应用，因为油也总具有一定的水溶性。即使Taylor适宜用于油的脱水，Taylor的结构本身也将产生缺陷。再生纤维素膜的分子结构是通过水分的存在得以保持的。在从亲水性膜上除去水分时，孔经受到大的毛细管张力，从而可能导致膜收缩开裂。因为膜具有各种各样大小的孔，所以在干燥过程中形成的毛细管张力会导致在整个膜的微观结构上产生应力差。众所周知，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使油脱水的方法，包括以下步骤：ａ）使无缺陷的、致密的无孔膜的一侧与含游离的、乳化的或者溶解的水和油的液流接触，其中所述膜将分离室分为液流注入的进料侧和从其中取出水的渗透侧；其中：１）无缺陷的、致密的无孔膜是中空纤维的复合 材料部件，其中无缺陷的、致密的、无孔分离层负载在多孔载体上；和２）分离层和多孔载体在性质上是聚合物性质的；ｂ）保持对于水的分压差以使得水有选择地通过“溶液扩散”从进料侧渗透过聚合物分离层，以蒸汽的形式渗透到渗透侧；ｃ ）用吹扫气流或者真空从渗透侧除去已经渗透出来的水蒸汽；ｄ）防止油以液相形式渗透到渗透侧；和ｅ）从膜的进料侧除去脱水后的油。

【技术特征摘要】
1.一种使油脱水的方法，包括以下步骤：a)使无缺陷的、致密的无孔膜的一侧与含游离的、乳化的或者溶解的水和油的液流接触，其中所述膜将分离室分为液流注入的进料侧和从其中取出水的渗透侧；其中：1)无缺陷的、致密的无孔膜是中空纤维的复合材料部件，其中无缺陷的、致密的、无孔分离层负载在多孔载体上；和2)分离层和多孔载体在性质上是聚合物性质的；b)保持对于水的分压差以使得水有选择地通过“溶液扩散”从进料侧渗透过聚合物分离层，以蒸汽的形式渗透到渗透侧；c)用吹扫气流或者真空从渗透侧除去已经渗透出来的水蒸汽；d)防止油以液相形式渗透到渗透侧；和e)从膜的进料侧除去脱水后的油。2.一种使低挥发性液体脱水的方法，包括以下步骤：a)使无缺陷的、无孔的半透膜的一侧与至少含有水和低挥发性液体的液流接触，其中所述膜将分离室分为液流注入的进料侧和从其中取出水的渗透侧，其中：1)无缺陷的、致密的无孔膜是中空纤维的复合材料部件，其中无缺陷的、致密的、无孔分离层负载在多孔载体上；和2)分离层和多孔载体在性质上是聚合物性质的；b)保持对于水的分压差以使得水通过所述膜从进料侧渗透到渗透侧，而低挥发性液体则不能通过液压传输方式渗透到渗透侧；c)从渗透侧除去已经渗透出来的水；和d)从膜的进料侧除去脱水后的液体。3.一种使油脱水的方法，包括以下步骤：a)使无缺陷的、半渗透的无孔膜的一侧与至少含有水和油的液流接触；b)其中水以游离的、乳化的或者溶解的形式存在于油中；c)其中所述膜将分离室分成液流注入的进料侧和从其中取出水的渗透侧；d)保持对于水的分压差以使得水通过所述膜从进料侧渗透到渗透侧，而油则不能通过液压传输方式渗透到渗透侧；e)从渗透侧除去已经渗透出来的水；和f)从膜的进料侧除去脱水后的油。4.权利要求2中定义的方法，其中低挥发性液体是油。5.权利要求2中定义的方法，其中低挥发性液体定义为其标准沸点大于水的标准沸点的液体。6.权利要求2中定义的方法，其中水以溶解的、分散的或者乳化的的形式或者以游离相存在于低挥发性液体中。7.权利要求2中定义的方法，其中无缺陷的、无孔的半透膜由致密的、无孔的自载层组成。8.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的、无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成。9.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的、无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的平片材上的致密的无孔层组成。10.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括作为中空纤维不可分割的一部分的致密的无孔层，所述致密的无孔层与中空纤维中的承载结构同时形成。11.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括作为平片材不可分割的一部分的致密的无孔层，所述致密的无孔层与平片材中的承载结构名义上同时形成。12.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括作为复合材料部件不可分割的一部分的致密的无孔层，所述致密的无孔层与中空纤维中的承载结构在不同的时间形成。13.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括作为平片材不可分割的一部分的致密的无孔层，所述致密的无孔层与平片材中的承载结构在不同的时间形成。14.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括中空纤维形式的承载结构，所述中空纤维在孔或外表面上具有致密的无孔层。15.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括平片材形式的承载结构，所述平片材的一侧上具有致密的无孔层。16.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括中空纤维形式的承载结构，所述中空纤维在孔和外表面上同时具有致密的无孔层。17.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜包括平片材形式的承载结构，所述平片材的两侧上同时具有致密的无孔层。18.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，并且低挥发性液体进料到具有致密的无孔层的一侧。19.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由处于多孔的或者无孔的平片材上的致密的无孔层组成，并且油进料到没有致密的无孔层的一侧。20.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，其中油进料到纤维的外侧。21.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，其中油进料到纤维的内侧。22.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，其中所述纤维成螺旋形卷绕。23.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的平片材上的致密的无孔层组成，其中所述平片材成螺旋形卷绕。24.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的平片材上的致密的无孔层组成，其中隔离层分离平片材。25.权利要求2中定义的方法，其中液流被很好地混合。26.权利要求2中定义的方法，其中液流没有很好地混合。27.权利要求2中定义的方法，其中该方法在线地处于另一个系统中，在所述另一个系统中，低挥发性液体总流量的至少一部分在所述方法进行期间不断地进料。28.权利要求2中定义的方法，其中该方法在另一个系统中以“肾形回路”方式操作，在所述另一个系统中，低挥发性液体总流量的一部分在所述方法进行期间不断地进料。29.权利要求2中定义的方法，其中该方法在另一个系统中以脱机方式操作，且其中，在所述方法进行期间低挥发性液体从存储设备中进料。30.权利要求2中定义的方法，其中原料流动方向与半透膜表面平行。31.权利要求2中定义的方法，其中原料流动方向与半透膜表面垂直。32.权利要求30中定义的方法，其中渗透侧的流动与半透膜的表面平行。33.权利要求30中定义的方法，其中渗透侧的流动与半透膜的表面垂直。34.权利要求31中定义的方法，其中渗透侧的流动与半透膜的表面平行。35.权利要求31中定义的方法，其中渗透侧的流动与半透膜的表面垂直。36.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由一个或多个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，且原料以平行于中空纤维的方向流动。37.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的半透膜由至少一个处于多孔的或者无孔的中空纤维上的致密的无孔层组成，且在渗透侧的流动平行于中空纤维。38.权利要求3中定义的方法，其中无缺陷的无孔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR斯皮尔曼，JH布尔班，M通迪尔，M齐亚，
申请(专利权)人：多孔媒介公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]