CN109401829A - 一种液压油深度脱水的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压油深度脱水的工艺：将压缩空气用空气膜干燥器干燥得到含水率0.3mg/L以下的干燥空气；将干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，填料塔底部出口得到干燥脱水后的液压油。本发明还提供用于液压油深度脱水的装置，包括空气膜干燥器和气液传质填料塔，所述空气膜干燥器设有压缩空气入口，干燥空气出口，气液传质填料塔设有空气入口、空气出口，液压油入口和液压油出口，干燥空气出口连通气液传质填料塔的空气入口。本发明的干燥脱水工艺无需加热，可以防止液压油受热变质；利用空气干燥液压油，气液接触面大，干燥效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压油深度脱水的装置及工艺。
背景技术
液压油就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、抗磨、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。
液压油的污染物主要有固体颗粒、水分、空气和氯化物。在实践与研究中，到液压油性能恶化的主要原因之一是水进入液压油中，水污染会引起油液性能的恶化，导致元件的磨损。
目前液压油脱水主要有以下五种方法：
(1)沉积法除水：是利用液体的不同密度进行除水。其主要是用于对大量的油液进行初步的油水分离，适用于各种类型的液压油品，但只能分离油液中的游离水，且需要的静置时间长。
(2)真空法除水：是利用不同液体的饱和蒸汽压的不同原理来除水。真空法可以除去油液中存在的游离水、溶解水和乳化水，处理效果显著，可以满足我军现役四代机的航空液压油要求。
(3)离心法除水：是通过机械能使油液作环形运动产生径向加速度，由于不同物质加速度不同，可分离出油液中密度不同的不溶性物质，这种方法适用于大量油液的快速集中处理。
(4)聚结分离法：是利用液体对某一多孔隙介质亲和作用(或润湿性)的差异，使混合在一起的两种不溶性液体分离。这种方法是通过让液压油连续流过除水滤芯进行除水，适合于在线连续除水，但在需要大流量油液时会产生一定的管阻，适合对液压流量要求不大的场合。
(5)吸附除水法：是利用分子附着力不同，分离油液中的可溶性和不溶性物质来除水。通常是采用高吸水性的聚合物材料制成滤芯，当油液流过滤芯时，高吸水性聚合物会与水作用形成凝胶体，滤芯体积随之增大，从而慢慢的使滤芯压差增大，在使用一段时间后，需要及时更换滤芯。
现有技术的各种脱水法中，真空脱水机需要加热、容易使液压油变质。而膜过滤机，需要对液压油进行精细预处理，且运行一段时间后，膜需要反复清洗，增加成本，而且膜的吸收效率会逐渐下降。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种液压油深度脱水的系统及工艺，采用空气膜干燥器+超滤膜曝气构成液压油深度脱水系统，吸收效率高，节能环保。
本发明采用的技术方案是：
一种液压油深度脱水的工艺，包括以下步骤：
(1)空气干燥：将压缩空气通入空气膜干燥器中，得到含水率0.3mg/L以下的干燥空气；
(2)液压油脱水：将步骤(1)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，填料塔底部出口得到干燥脱水后的液压油，空气从填料塔上部排出；
进一步，所述步骤(1)中，压缩空气可将常压空气经过空气压缩机压缩得到，也可直接由外界压缩空气管道输送进来，压缩空气的压力为0.3-0.8MPa，有利于后续空气膜干燥器的干燥效果。
所述步骤(1)中，将压缩空气通入空气膜干燥器中，空气中的水份被截留，透过膜的空气湿度可以达到露点(-40℃)。
所述步骤(1)中，压缩空气在空气膜干燥器中的流量为1000-3000L/h，优选1500-2000L/h。
所述的空气膜干燥器利用含氟高分子材料优良的亲水特性，水蒸气的透过速率比氮气、氧气等高至少两个数量级，膜除湿技术利用水蒸气的这一特性，使得湿空气在通过膜表面时，水蒸气透过膜进入渗透侧而其他气体不能透过，实现水蒸气与干燥空气分离，空气膜干燥器是常用的压缩空气干燥器。
所述步骤(2)中，填料塔中的气液体积比为3-20：1，优选5-10:1。
所述步骤(2)中，本发明得到的干燥脱水后的液压油的含水率可达100-180mg/L。
所述气液传质填料塔的填料可采用常规促进气液交换的填料，如拉西环、阶梯环、鞍、矩鞍环等，材质可以选用金属、塑料、陶瓷等。进一步，优选采用超亲水中空纤维膜。所述超亲水中空纤维膜采用聚丙烯腈、聚醚砜、聚酰胺、聚氨酯等疏油亲水材料，用浸没沉淀相转化法制作而成，表面还可用聚乙烯醇等超疏水亲油材料进行改性，这种膜亲水疏油、抗污染能力强，使用寿命更长，所述制作方法以及改性方法都是公知的。超亲水中空纤维膜可直接于市场上购买获得，也可按照公开文献自行制备，如“聚丙烯腈超滤膜的制备，方超平等，化学工程第39卷第7期，2011,65-68”，“聚丙烯腈/聚氨酯共混相容性对共混膜性能的影响，王海博等，膜科学与技术，第35卷第6期，2015，67-71”等。
更优选所述超亲水中空纤维膜的长度为1～5mm，优选为2mm。
所述气液传质填料塔中填料层的体积优选为填料塔体积的30～40％。
所述步骤(2)中，干燥空气在填料塔中与液压油逆向接触，吸收液压油中的水份，提高干燥空气的利用率。
进一步，所述方法步骤(2)优选按以下方法操作：
将步骤(1)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，液压油从填料塔底部出口流出，通过循环管道回到填料塔上部，再次进入填料塔，进行循环干燥，循环多次直至液压油含水量达标后，从底部液压油出口连通的出口管道排放，得到干燥脱水后的液压油。
对于不同用途的液压油，含水量标准不同，有100mg/L的、200mg/L的、也有300mg/L的，本发明得到的干燥脱水后的液压油的含水率可达100-180mg/L，根据不同的液压油含水量标准，循环干燥时达到特定标准即可。
本发明还提供用于液压油深度脱水的装置，所述装置包括空气膜干燥器和气液传质填料塔，所述空气膜干燥器设有压缩空气入口，干燥空气出口，所述气液传质填料塔设有空气入口、空气出口，液压油入口和液压油出口，所述空气膜干燥器的干燥空气出口连通气液传质填料塔的空气入口。
进一步，所述气液传质填料塔设有底部空气入口、顶部空气出口、上部液压油入口和底部液压油出口，所述空气膜干燥器的干燥空气出口连通气液传质填料塔的底部空气入口；
所述空气膜干燥器的干燥空气出口出来的干燥空气从气液传质填料塔的底部空气入口进入，由下至上通过填料塔，从顶部空气出口排出，液压油从上部液压油入口浸入，由上而下通过填料塔，从底部液压油出口排出，干燥空气与液压油逆向接触。
进一步，本发明所述装置还包括空气压缩机，即所述装置由空气压缩机、空气膜干燥器和气液传质填料塔组成，所述空气压缩机设有空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气出口连通空气膜干燥器的压缩空气入口。
进一步，所述气液传质填料塔的填料选用超亲水中空纤维膜，更优选所述超亲水中空纤维膜的长度为1～5mm，优选为2mm。
进一步，本发明所述装置中设有循环管道，所述循环管道一端连通底部液压油出口，另一端连通上部液压油入口，所述循环管道上设有循环泵。底部液压油出口排出的液压油可通过循环管道再次从上部液压油入口进入填料塔，进行循环干燥，直至液压油含水量达标后，从底部液压油出口连通的出口管道排放。
本发明的有益效果在于：
1.干燥脱水工艺无需加热，可以防止液压油受热变质
2.利用空气干燥液压油，气液接触面大，干燥效率高。
3.填料塔中采用超亲水中空纤维膜为填料，既可以吸水，又可以作为填料增加气液传质面积。
4.便于连续生产、操作方便。
附图说明
图1用于液压油深度脱水的装置图。
图1中，1为空气压缩机；2为空气膜干燥器；3为气液传质填料塔；4为循环泵；5为液压油储罐；6为循环管道；7为出口管道
1-1为空气压缩机的空气入口；1-2为空气压缩机的压缩空气出口；
2-1为空气膜干燥器的压缩空气入口；2-2为空气膜干燥器的干燥空气出口；
3-1为气液传质填料塔的底部空气入口；3-2为气液传质填料塔的顶部空气出口；3-3为气液传质填料塔的上部液压油入口；3-4为气液传质填料塔的底部液压油出口。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1：
液压油深度脱水的装置如图1所示，所述装置包括空气压缩机1、空气膜干燥器2、气液传质填料塔3、液压油储罐5、循环泵4，空气压缩机1设有空气入口1-1和压缩空气出口1-2，所述空气膜干燥器2设有压缩空气入口2-1，干燥空气出口2-2，所述气液传质填料塔3设有底部空气入口3-1、顶部空气出口3-2、上部液压油入口3-3和底部液压油出口3-4，所述压缩空气出口1-2连通空气膜干燥器2的压缩空气入口2-1；所述空气膜干燥器2的干燥空气出口2-2连通气液传质填料塔3的底部空气入口3-1；
所述空气膜干燥器2的干燥空气出口2-2出来的干燥空气从气液传质填料塔3的底部空气入口3-1进入，由下至上通过填料塔，从顶部空气出口3-2排出，液压油从上部液压油入口3-3浸入，由上而下通过填料塔，从底部液压油出口3-4排出，干燥空气与液压油逆向接触。
进一步，所述装置还设有循环管道6，所述循环管道6的一端连通底部液压油出口3-4，另一端连通上部液压油入口3-3，在本实施例中，循环管道6先连通液压油储罐5，然后再连通上部液压油入口3-3；也可不经过液压油储罐5，直接连通上部液压油入口3-3；所述循环管道6上设有循环泵4。底部液压油出口3-4排出的液压油可通过循环管道6，在循环泵4的作用下从上部液压油入口3-3进入填料塔，进行循环干燥，直至液压油含水量达标后，从底部液压油出口3-4连通的出口管道7排放。
经测，常压空气含水率为23mg/L，某液压油含水率为5000mg/L，处理量为50L/d。
(1)空气压缩：常压空气经过空气压缩机压缩后，压力为0.3Mpa，含水率为19mg/L。
(2)空气干燥：将压缩空气通入空气膜干燥器中，进气速度为1800L/h，出口气体压力与进口压力相差不大，出口空气的含水率为0.3mg/L.
(3)液压油脱水：将步骤(2)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，气液传质填料塔的填料选用超亲水中空纤维膜，长度为2mm的颗粒，填料层体积为填料塔体积的35％，与从填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，气液体积比5:1，气体流速15m/s，液压油从填料塔底部液压油出口流出，通过循环管道回到填料塔上部，再次进入填料塔，进行循环干燥，循环干燥一次，最后出口液压油的含水率为178mg/L，小于200mg/L，达到用油标准，从出口管道排出。
实施例2：
经测，常压空气含水率为23mg/L，某液压油含水率为8000mg/L，处理量为45L/d。
(1)空气压缩：常压空气经过空气压缩机压缩后，压力为0.8Mpa，含水率为8mg/L。
(2)空气干燥：将压缩空气通入空气膜干燥器中，进气速度为1500L/h，出口气体压力与进口压力相差不大，出口空气的含水率为0.28mg/L.
(3)液压油脱水：将步骤(2)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，气液传质填料塔的填料选用超亲水中空纤维膜，长度为2mm的颗粒，填料层体积为填料塔体积的30％，与上部进入的液压油逆向接触干燥，气液比10:1，气体流速为18m/s，液压油从填料塔底部液压油出口流出，通过循环管道回到填料塔上部，再次进入填料塔，进行循环干燥，循环干燥一次，出口液压油的含水率为155mg/L，小于200mg/L，达到用油标准，从出口管道排出。
实施例3：
经测，常压空气含水率为23mg/L，某液压油含水率为3000mg/L，处理量为60L/d。
(1)空气压缩：常压空气经过空气压缩机压缩后，压力为0.5Mpa，含水率为11mg/L。
(2)空气干燥：将压缩空气通入空气膜干燥器中，进气速度为2000L/h，出口气体压力与进口压力相差不大，出口空气的含水率为0.3mg/L.
(3)液压油脱水：将步骤(2)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，气液传质填料塔的填料选用超亲水中空纤维膜，长度为1mm的颗粒，填料层体积为填料塔体积的40％，与上部进入的液压油逆向接触干燥，气液比8:1，气体流速为20m/s，液压油从填料塔底部液压油出口流出，通过循环管道回到填料塔上部，再次进入填料塔，进行循环干燥，循环干燥二次，出口液压油的含水率为100mg/L，达到用油标准，从出口管道排出。
Claims (10)
1.一种液压油深度脱水的工艺，其特征在于所述工艺包括以下步骤：
(1)空气干燥：将压缩空气通入空气膜干燥器中，得到含水率0.3mg/L以下的干燥空气；
(2)液压油脱水：将步骤(1)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，填料塔底部出口得到干燥脱水后的液压油。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中，压缩空气的压力为0.3-0.8MPa。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中，压缩空气在空气膜干燥器中的流量为1000-3000L/h。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)按以下方法操作：
将步骤(1)得到的干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，液压油从填料塔底部出口流出，通过循环管道回到填料塔上部，再次进入填料塔，进行循环干燥，循环多次直至液压油含水量达标后，从底部液压油出口连通的出口管道排放，得到干燥脱水后的液压油。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，填料塔中的气液体积比为3-20：1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述气液传质填料塔的填料选用超亲水中空纤维膜。
7.一种用于液压油深度脱水的装置，其特征在于所述装置包括空气膜干燥器和气液传质填料塔，所述空气膜干燥器设有压缩空气入口，干燥空气出口，所述气液传质填料塔设有空气入口、空气出口，液压油入口和液压油出口，所述空气膜干燥器的干燥空气出口连通气液传质填料塔的空气入口。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述气液传质填料塔设有底部空气入口、顶部空气出口、上部液压油入口和底部液压油出口，所述空气膜干燥器的干燥空气出口连通气液传质填料塔的底部空气入口；
所述空气膜干燥器的干燥空气出口出来的干燥空气从气液传质填料塔的底部空气入口进入，由下至上通过填料塔，从顶部空气出口排出，液压油从上部液压油入口浸入，由上而下通过填料塔，从底部液压油出口排出，干燥空气与液压油逆向接触。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于所述装置还包括空气压缩机，即所述装置由空气压缩机、空气膜干燥器和气液传质填料塔组成，所述空气压缩机设有空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气出口连通空气膜干燥器的压缩空气入口。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述装置中设有循环管道，所述循环管道一端连通底部液压油出口，另一端连通上部液压油入口，所述循环管道上设有循环泵；底部液压油出口排出的液压油可通过循环管道再次从上部液压油入口进入填料塔，进行循环干燥，直至液压油含水量达标后，从底部液压油出口连通的出口管道排放。
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