ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1995 года по МПК B04C5/12 

Изобретение относится к технике разделения суспензий и может быть использовано при очистке буровых и нефтепромысловых сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты.

Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным патрубком и сливные патрубки [1].

Недостаток данного гидроциклона заключается в том, что из-за большого угла конусности (20^о) из сточных вод выделяется не более 40% нефтепродуктов и нефти.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа трехкомпонентный (трехпродуктовый) гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубками для отвода нефти, воды и шлама [2].

Недостатком этого гидроциклона является низкое качество разделения суспензии, в частности вместе с нефтью удаляется большое количество воды. Указанный недостаток обусловлен тем, что конструктивно не обеспечивается высокая степень разделения фракций (нефти и воды).

Цель изобретения - повышение качества и эффективности очистки сточных вод за счет обеспечения упорядочения движения восходящего потока.

Для этого заявляемый трехкомпонентный гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубками для отвода нефти, воды и шлама, патрубок для отвода нефти выполнен составным, при этом нижняя его часть в пределах конической части корпуса выполнена в виде сплошного стержня, а верхняя часть в пределах цилиндрической части корпуса - перфорированной с прямоугольными тангенциальными отверстиями. Верхняя часть патрубка для отвода нефти больше нижней его части. Кроме того, в нижней части патрубка для отвода нефти установлен центратор.

Для более полного выделения нефти из суспензии необходимо увеличить центробежные силы и время пребывания очищаемой суспензии в гидроциклоне. Традиционные методы решения проблемы - уменьшение диаметра и угла конусности гидроциклона. Однако при этом для получения требуемой производительности необходимо увеличить количество гидроциклонов, что в конечном счете повлияет на динамический процесс разделения. Кроме того, уменьшение размеров ограничивается конструктивно.

В предлагаемом изобретении качество и эффективность разделения суспензии предлагается повысить за счет упорядочения движения восходящего потока жидкости.

Для этого патрубок для отвода нефти выполнен составным: в пределах конической части корпуса в виде сплошного стержня, а в пределах цилиндрической части корпуса - с прямоугольными тангенциальными отверстиями. При этом диаметр верхней части патрубка больше нижней его части на двойную толщину вращающегося вокруг сплошного стержня нефтяного потока (2-6 мм), что позволяет как бы "срезать" только нефтяной слой и удалять его из гидроциклона. Устройство позволяет не только увеличить степень очистки жидкости от нефти, но и уменьшить гидравлическое сопротивление гидроциклона в целом.

На фиг.1 - трехкомпонентный гидроциклон; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Трехкопонентный гидроциклон содержит цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным патрубком 2 и патрубки 3, 4 и 5 соответственно для отвода нефти, воды и шлама. Патрубок 3 для отвода нефти выполнен из двух частей (составным): нижняя часть 6, расположенная в пределах конусной части 7 корпуса 1, выполнена в виде сплошного стержня с центратором 8, а верхняя часть 9 патрубка 3 перфорированной с прямоугольными тангенциальными отверстиями 10 и расположена в пределах цилиндрической части 11 корпуса 1. Диаметр верхней части 9 патрубка 3 больше диаметра нижней части 6 на величину двойной толщины вращающегося вокруг патрубка 3 нефтяного потока, причем диаметр нижней части 6 патрубка 3 принимают равными диаметру воздушного потока. Последний определяется экспериментально, например, в гидроциклоне с прозрачным корпусом и колеблется ориентировочно в пределах 5-8 мм.

Гидроциклон работает следующим образом.

Сточные воды под давлением подаются через входной тангенциальный патрубок 2 и раскручиваются в цилиндрической части 11 корпуса 1. Под воздействием центробежных сил происходит разделение жидкости в соответствии с радиусом вращения. Вдоль оси гидроциклона образуется воздушный столб, размеры которого зависят от давления на входе и диаметров разгрузочных отверстий. В нижней части конуса 7 происходит окончательное разделение потоков: легкие фракции поднимаются, вращаясь вокруг стержня 6, тяжелые фракции (компоненты) разгружаются через нижний патрубок 5. Выполнение нижней части патрубка 3 в виде сплошного стержня стабилизирует положение поднимающегося столба жидкости, что способствует качественному разделению нефти и воды, при этом вращающийся нефтяной столб располагается ближе к стержню, так как нефть легче воды, а вращающийся столб воды - дальше от стержня. Далее столб нефти поднимается в зону перфорированного патрубка 3 и благодаря наличию тангенциальных прямоугольных отверстий 10 попадает во внутреннюю полость патрубка 3, а затем выводится наружу. Вода выводится через патрубок 4. Благодаря тому, что диаметр верхней перфорированной части 9 патрубка 3 больше диаметра нижней части 6 на величину двойной толщины вращающегося нефтяного потока (2-6 м, определяется экспериментальным путем), нефтяной слой отделяется от водяного, что приводит к качественному разделению компонентов.

Для уменьшения вибрационных колебаний стержня 6 и опасности поломки в точках крепления в нижней части 6 патрубка 3 установлен свободно вращающихся центратор 8.

Использование: при очистке буровых и нефтепромысловых сточных вод. Сущность: трехкомпонентный гидроциклон включает цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2 и патрубками для отвода нефти, воды и шлама 3 - 5. Патрубок для отвода нефти 3 выполнен составным. Нижняя часть 6 патрубка 3 для отвода нефти выполнена в виде сплошного стержня, а верхняя часть 9 - перфорированной с прямоугольными тангенциальными отверстиями. Диаметр верхней части патрубка в пределах цилиндрической части корпуса гидроциклона больше диаметра его нижней части в пределах конической части корпуса на двойную толщину вращающегося вокруг сплошного стержня нефтяного потока. Кроме того, для уменьшения вибрационных колебаний патрубка и исключения поломки в точках крепления в нижней части патрубка для отвода нефти установлен свободно вращающийся центратор 8. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ГИДРОЦИКЛОН, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком и патрубками для отвода нефти, воды и шлама, отличающийся тем, что патрубок для отвода нефти выполнен составным, при этом нижняя его часть в пределах конической части корпуса выполнена в виде сплошного стержня, а верхняя часть в пределах цилиндрической части корпуса выполнена перфорированной с прямоугольными тангенциальными отверстиями. 2. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что диаметр верхней части патрубка больше диаметра его нижней части. 3. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен центратором, установленным в нижней части патрубка для отвода нефти.