Фильтр для очистки воды

Полезная модель относится к фильтрам для очистки воды гранулами разной формы и может найти применение для очистки других жидкостей от механических включений. Фильтр для очистки воды, включает корпус, заполненный слоевой сыпучей зернистой загрузкой, а сыпучие зерна выполнены из керамических проппантов крупной фракции (16/20, 12/18) меш и мелкой фракции (20/40, 30/50, 40/60) меш кондиционной и некондиционной сферичности расположенных послойно так, что слой проппанта крупной фракции помещен над слоем проппанта мелкой фракции, причем насыпной вес гранул верхнего слоя относится к насыпному весу гранул нижнего слоя, как 0.9-0.8: 1.

Корпус фильтра имеет цилиндрическую форму. 1 н. и 1 з.п. фиг.1.

Полезная модель относится к фильтрам для очистки воды гранулами разной формы и может найти применение не только для очистки воды, но и для очистки других жидкостей от механических включений.

Известен зернистый фильтр с гранулами различной формы и линейных размеров, которые имеют возможность контактирования между собой в областях контакта, не превышающих для каждой гранулы 50% поверхности этой гранулы, причем часть гранул загрузки отсортированы по форме и размеру и уложены так, чтобы обеспечить минимальные объемы межгранульного пространства уложенных по форме и размеру и ориентированных гранул загрузки (см. описание ИЗ 2283163 от 30.03.2004 г.).

К недостаткам известного фильтра следует отнести то, что из-за низкой проницаемости загрузки фильтр имеет недостаточно высокую производительность. Кроме того, геометрическая форма материала загрузки позволяет предположить его высокую истираемость при выполнении условия контактирования гранул разной формы и линейных размеров.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки воды, которое представляет собой корпус с днищем, заполненный слоем зернистой фильтрующей загрузки плотностью меньше единицы и снабженный системой подачи исходной воды или промывной воды и системой отвода очищенной воды из придонной части корпуса и защитным элементом, выполненным в виде сетки, отверстия которой меньше самых мелких гранул фильтрующей загрузки. Слой зернистой фильтрующей загрузки состоит из гранул различной крупности (см. описание ИМ 75956 от 15.05.2008 г.).

Недостатком такого фильтра для очистки воды является его не достаточно эффективная работа и пониженная производительность, за счет низкоплотных зернистых гранул, имеющих низкую прочность, а следовательно большую истираемость и слабую гидравлическую устойчивость.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является повышение производительности работы фильтра, а также эффективности водоочистки за счет увеличения проницаемости, повышения прочности и гидравлической устойчивости фильтрующей загрузки.

Указанный результат достигается тем, что в фильтре для очистки воды, включающем корпус, заполненный слоевой сыпучей зернистой загрузкой, сыпучие зерна выполнены из керамических проппантов крупной фракции (16/20, 12/18) меш и мелкой фракции (20/40, 30/50, 40/60) меш кондиционной и некондиционной сферичности расположенных послойно так, что слой проппанта крупной фракции помещен над слоем проппанта мелкой фракции, причем насыпной вес гранул верхнего слоя относится к насыпному весу гранул нижнего слоя, как 0.9-0.8: 1.

Корпус фильтра имеет цилиндрическую форму.

Общеизвестно, что максимальный объем порового пространства, а следовательно и проницаемость для жидких сред имеет упаковка из гранул одинакового размера. Однако для использования сфер в качестве фильтра необходимо максимально увеличить длину пути жидкости в упаковке, т.е. заполнить крупные поры оптимальным количеством более мелких гранул. Исследованиями авторов установлено, что послойно уложенный в единый корпус керамический проппант различных фракций, обладающих разным насыпным весом, является устройством, позволяющим решить поставленную задачу.

Проппанты - прочные гранулы, удерживающие трещины при гидравлическом разрыве пласта (ГРП) от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных и/или газовых скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов используют песок, дробь, дробленую скорлупу грецких орехов, стеклосферы, керамические гранулы и пр. Каждый из применяемых видов проппантов имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее приемлемыми с точки зрения соотношения цена/качество являются керамические проплаты, сырьем для изготовления которых являются глины, бокситы, пески, полевые шпаты, серпентинит, брусит и т.д. Керамический проппант в силу технологических особенностей его изготовления (тонкое измельчение исходной шихты, ее грануляция и высокотемпературный обжиг) имеет более высокие показатели прочности и удельной поверхности по сравнению с известными материалами, применяемыми для фильтрации жидких сред. В результате многолетней практики применения проппантов выработаны требования к их фракционному составу сферичности и насыпной плотности. Определены оптимальные сочетания параметров для каждой отдельно взятой фракции. Требования, предъявляемые к керамическим проппантам, позволяют получать продукт, обладающий максимальной прочностью и проницаемостью проппантной пачки и минимальной истираемостью гранул.

В зависимости от размера гранул, проппанты подразделяются на следующие основные фракции (Рекомендации Американского института нефти API RP- 60), указанные в таблице 1.

Таблица 1
п.п.	Фракция проппантов, меш	Фракция проппантов, мм (после контрольных сит)
1	10/14	2,0-1,41
2	12/18	1,68-1,0
3	16/20	1,19-0,84

В рамках указанных фракций существуют и другие - более узкие, кроме того по заявкам потребителей предприятия - производители выпускают продукцию другого гранулометрического состава.

Сферичность, округлость - не менее 0,8, насыпная плотность - 1,15-1,82 г/см³.

При использовании проппанта в качестве материала загрузки фильтра его высокие показатели сферичности позволяют получать максимальную производительность каждой отдельно взятой фракции, а добавленные в пачку для упрочнения и снижения истираемости более мелкие гранулы, обеспечивают необходимую степень очистки. Кроме того, керамический проппант не требует дополнительного рассева и в рамках одной фракции обладает равномерной проницаемостью по всему объему, что особенно важно при его промывке. Развитие технологии изготовления проппантов позволяет получать высокопрочный продукт с низкой плотностью, что в значительной мере снижает стоимость загрузки фильтра, а с учетом того, что даже некондиционные проппанты имеют сферичность 0.75-0.8, явно прослеживается тенденция к дальнейшему снижению стоимости фильтрующих элементов на их основе.

Размещение в верхних слоях загрузки более легкого проппанта предотвращает перераспределение гранул разных фракций при технологических перемещениях.

Соотношение насыпной плотности слоев проппанта 0.9-0.8:1 определены экспериментально.

Заявляемый фильтр для очистки воды, поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид фильтра.

Фильтр для очистки воды состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого на высоте 1/3 от дна размещена сетка 2, с размером ячеек меньше 0,25 мм. На сетке 2 помещены мелкие гранулы 3, а затем крупные гранулы 4. Верхняя часть корпуса 1 снабжена заливным патрубком воды 5 для очистки. В нижней части корпуса 1 расположен сливной патрубок очищенной воды 6.

Фильтр для очистки воды работает следующим образом.

При подаче воды для очистки через патрубок 5, вода оставляет механические взвеси в слоях гранул 3, 4. После очистки вода через патрубок 6 подается потребителю.

На дату подачи заявки предлагаемой полезной модели, на промышленной базе ООО «ФОРЭС" проведены лабораторные испытания фильтра с использованием в качестве загрузки магнийсиликатного проппанта, которые показали повышение производительности работы фильтра, а также эффективность водоочистки, за счет увеличения проницаемости, повышения прочности и гидравлической устойчивости фильтрующей загрузки.

1. Фильтр для очистки воды, включающий корпус, заполненный слоевой сыпучей зернистой загрузкой, отличающийся тем, что сыпучие зерна выполнены из керамических проппантов крупной фракции 16/20, 12/18 меш и мелкой фракции 20/40, 30/50, 40/60 меш кондиционной и некондиционной сферичности, расположенных послойно так, что слой проппанта крупной фракции помещен над слоем проппанта мелкой фракции, причем насыпной вес гранул верхнего слоя относится к насыпному весу гранул нижнего слоя, как 0,9-0,8:1.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что корпус фильтра имеет цилиндрическую форму.