提供用于从水-烃乳液分离水的分离介质、分离模件和方法，包括：纤维性非织造聚结层，用于接收水-烃乳液和使其中存在的水作为非连续相聚结，获得尺寸为1mm或更大的聚结水滴；和位于聚结层下游的纤维性非织造液滴保持层，其具有至少90m2/g或更大的高BET表面积，足以保持聚结水滴的尺寸，使之能与烃分离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】领域 一般地，本文公开的实施方式涉及用于分离水-烃乳液的分离介质和方法。尤其优选地，本文公开的实施方式涉及从水-烃燃料(例如柴油机燃料)乳液分离水。背景 分离水-烃乳液的需求是普遍存在的；一直以来影响着多个工业领域。水-烃乳液的分离常规上牵涉依赖于单或多元件、新流动型式、蒸馏室、平行金属板、取向纱、气侵机制和静电电荷的系统。其余分离系统使用包含纤维性多孔聚结介质的元件，乳液穿经所述聚结介质进行分离。不管系统设计如何，所有水-烃分离系统目标在于收集乳化液滴成紧密接近状态以促进聚结。聚结以及随后因水和烃间密度差进行的分离是所有分离系统幕后机理。 常规已知的纤维性多孔聚结介质通过同样的一般机理以流动-穿过应用方式诱导乳液分离，不管乳液性质如何。聚结介质为乳液非连续相给予一在能量上不同于连续相的表面。因而，介质表面会与乳液连续相竞争乳液非连续或液滴相。当乳液接触到并通过聚结介质，液滴在固体表面和连续相间分配。吸附到固体介质表面的液滴沿着纤维表面移行，有时润湿纤维表面。当更多乳液流过介质，被吸附的非连续相遭遇其它与介质缔合的液滴，二者聚结。在乳液通过介质时，液滴迁移-聚结过程持续。因此,在如下情形中，聚结介质一般被认为成功用于打破给定乳液如果非连续相优先吸附或被排斥，以及如果液滴相在介质出口已聚结成为尺寸足够大到能与连续相分离的液滴。一般，与连续相分离的液滴随所牵涉液体间的密度差而变。反之，在如下情形中，聚结介质被认为不能成功用于打破乳液如果液滴在介质出口仍保持足够小的尺寸，以致它们被连续相带走而未能分离。当烃对水的界面张力(Y )为高于25达因/厘米时，常规纤维性多孔聚结介质已知能有效地从烃中移除超过90 wt. %的乳化水。如果烃显示烃-水界面张力低于25达因/厘米(俗称“亚25界面张力烃”)，则水-烃乳液明显更粘滞，现有技术乳胶分离介质移除乳化水的能力显著地减小到致使40 100 wt. %乳化水能进入最终应用而未经移除。当烃中搀杂有表面活性剂时，烃界面张力降低。在这方面，现有技术纤维性多孔聚结介质在亚25界面张力烃中失败的一个根源在于表面活性的提高。在亚25界面张力烃情况中，乳胶分离要求更复杂的系统，经常牵涉嵌套的褶裥式元件、流程控制器、外罩和蒸馏室。现有技术提供了很多复杂系统的示例，很艰难地设法用来分离水-烃乳液。因此，面对如此复杂性，显然需要通用介质，其应能进行乳液分离，而无论烃-水界面张力或表面活性剂含量如何。常规纤维性多孔聚结介质的表面活性剂-去活化作用涉及液滴尺寸、液滴稳定性和表面。表面活性剂是同时包含亲水性和疏水性结构部分的分子。当存在于烃-水混合物中时，表面活性剂在界面排成一行，其亲水性头基与水样相缔合，疏水性尾部延伸到油样相中。这是表面活性剂的最低能量构象，导致烃-水界面张力降低。由于界面张力降低，将给定增长量的输入能量给予烃-水混合物，在表面活性剂存在下会导致更高的界面表面积。界面表面积与非连续相液滴尺寸成反比。因此，与不存在表面活性剂的情况相比，在表面活性剂存在下，给定增长量的输入能量会导致非连续相较小的液滴尺寸分布。在这方面，所有燃料-水分离介质依赖于水滴与介质间的物理相互作用来实现分离。表面活性剂缔造足够小的水滴，以致许多水滴穿过介质而不与之交会。表面活性剂还使乳液稳定而防止分离，从而冲撞介质的液滴很少会从燃料中分配到介质上。类似地，冲撞其它液滴的那些液滴抵制聚结成为成功分离所必需的更大液滴。最终，表面活性剂与介质和水滴表面缔合，妨碍介质与水间独特表面相互作用，从而使燃料内的水不稳定并产生分离。总之，将表面活性剂掺混入烃的结果是现有技术纤维性多孔聚结介质去活化，以及水避免进入最终应用。随着柴油机燃料质量要求的变化，对能独立于烃界面张力而移除水的纤维性多孔聚结介质的需求变得实质上更加突出。在2007年重型公路柴油机规定(Heavy DutyHighway Diesel Rule)中，EPA要求微粒(PM2. 5)及氮氧化物(NOx)排放分别减少90%和92%，在2010年NOx容许量另外再降3 %。在该要求颁布时，硫敏感性废气后处理被认为是满足2007年排放目标所必需的。结果，2007年公路规定还要求柴油机燃料中硫含量降低 97%至15 ppm。所致超低硫柴油机燃料(ULSD)失去了它原来的润滑性，需要加入表面活性剂以满足发动机磨损控制的要求。ULSD—致地对水呈现为亚25界面张力烃。EPA所要求的柴油机燃料要求将级联非道路柴油机、轨道和船用燃料作为EPA多级排放控制手段的一部分，预示所有非汽油运输和发电燃料将来会聚焦于亚25达因/厘米界面张力。此外，在美国，多个政府管理机构已开始鼓励或干脆要求将最低生物柴油掺混组分用于商业运输燃料。生物柴油是脂肪酸甲酯掺混物，来源于植物和动物甘油三酯的由苛性碱催化的甲醇酯化。生物柴油是表面活性剂，含低至2%生物柴油的燃料掺混物的界面张力远低于25达因/厘米。结果，可用于非汽油运输和发电的燃料池正迅速转变成界面张力区，在该界面张力区中现有技术燃料-水乳胶分离介质没能从烃中移除水。不管燃料界面张力变化，水仍然是燃料污染物，牵涉腐蚀钢发动机部件和促进微生物生长。所有非汽油发动机在燃料系统中设置有燃料-水分离能力。此外，符合EPA 2007年公路规定的发动机排放很大程度上依赖于对水极端敏感的高压燃料喷射装置。这使得燃料除水具有更高的重要性，为了设计能满足2007年EPA排放要求(造成燃料质量系统性变化)的系统。发动机的燃油里程和操作者界面要求造成对小、轻和易操作水分离系统的需求。这些需求常常致使常规已知的复杂分离系统不可用。结果，燃料质量要求的变化引起了明确需求，需要能独立于烃界面张力而移除水的纤维性多孔聚结介质。新聚结介质的示例述于共同拥有的共同未决美国专利申请No. 12/014, 864,申请日为 2008年 I 月 16 日，题名“Coalescence Media for Separation of Water-HydrocarbonEmulsions”(其全文以引用方式明确地并入本文，下文注为“US ’864申请”)。这些介质实现高表面积，具有所需孔隙结构和渗透性，并且能有效地分离水和含表面活性剂烃的粘滞乳液诸如生物柴油-ULSD掺混物而不使用复杂的分离系统。现有技术介质常常需要多层来影响单一的水-烃乳液分离功能，而在高表面活性剂含量、低界面张力烃中不保证成功分离。相比之下，美国专利申请No. 12/014,864所述介质以单一干燥层由湿铺法形成，该湿铺法使用均匀分配的湿铺配料，所述配料包括纤维素或纤维素纤维合成纤维、高表面积原纤化纤维、玻璃微纤维和表面积提高性合成材料，所述介质在低界面张力烃中用单层过滤介质成功地执行单一的水分离功能。典型地，任何纤维性多孔聚结介质构成多层介质结构的一部分，多层介质结构中的一些层执行除乳液分离以外的功能。在此情况下，层可以是或不是层压在一起的。使用多个层的理由可归因于介质完整性考虑和/或过滤需要。关于介质完整性，多层被用来支撑纤维性多孔聚结介质或复合结构，以保护纤维性多孔聚结介质避开高速旋转褶裥件，和保护最终应用时避免出现可能的纤维自其它介质层迁移。关于过滤需要，多层被用来为聚结性能增加过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.09 US 12/576,8391.用于从水-烃乳液分离水的分离介质，包括 纤维性非织造聚结层，用于接收水-烃乳液和使其中存在的水作为非连续相聚结，以获得尺寸为I mm或更大的聚结水滴；和 位于聚结层下游的纤维性非织造液滴保持层，其具有足以保持聚结水滴的尺寸以使之与烃分离的至少90 m2/g或更大的高BET表面积。2.权利要求I的分离介质，其中液滴保持层具有至少95m2/g或更大的高BET表面积。3.权利要求I的分离介质，其中液滴保持层具有至少100m2/g或更大的高BET表面积。4.权利要求I的分离介质，其中液滴保持层包含高BET表面积纤维和低BET表面积纤维的混合物。5.权利要求I的分离介质，其中液滴保持层包含树脂粘合剤。6.权利要求I的分离介质，其中树脂粘合剂包括极性化学基团。7.权利要求I的分离介质，其进ー步包括至少ー个与聚结层和液滴保持层之ー相邻的附加层。8.权利要求7的分离介质，其中所述至少一个附加层位于聚结层和液滴保持层之间。9.权利要求7的分离介质，其中所述至少一个附加层位于聚结层上游。10.权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：F潘格斯图，C施坦费尔，
申请(专利权)人：阿斯特罗姆公司，
类型：发明
国别省市：
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