УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к физико-технологическим процессам обработки жидких сред методом флотации и предназначено для их очистки от нефтепродуктов, масел, смазочных материалов.

Известно устройство для очистки жидкостей флотацией, включающее камеру обработки с расположенными в ней перфорированными трубопроводами, один из которых соединен с источником переохлажденного газа, другой с источником перегретого газа, закрепленный над уровнем жидкости сопловый насадок, соединенный с источником сжатого газа и ориентированный вдоль поверхности жидкости (1).

Целью изобретения является повышение степени очистки суспензий, улучшение экологических характеристик за счет создания условий фазовых переходов в обрабатываемой суспензии и использования этих условий для процесса очистки.

Это достигается в устройстве для обработки суспензий, содержащем рабочую камеру с патрубками подачи суспензий и отвода обработанной жидкости и шлама, трубопроводы с отверстиями подачи газа в камеру обработки суспензии, за счет дополнительного оснащения трубопроводов подачи газа соплами, имеющими на своих срезах иглы для ионизации истекающего из сопл газа, а сопла расположены со смещением в плане и по высоте на величину (1-5)D, где D диаметр среза сопла, диаметры всех сопл приняты одинаковыми, при этом в верхней части камера снабжена двойной перфорированной крышкой, полость которой соединена с источником сжатого нейтрального газа, отверстия сориентированы под углом к горизонтали, а трубопроводы подачи газа в камеру обработки соединены с золотниковыми регуляторами их импульсной подачи и с часовым программным устройством.

На фиг. 1 показано устройство для обработки суспензий, общий вид; на фиг; 2 принципиальная блок-схема управления; на фиг. 3 сечение устройства по вертикали; на фиг. 4 узел I на фиг. 3 устройства.

Устройство для обработки суспензий содержит камеру 1 с патрубком ввода 2 исходной жидкости и патрубками отвода 3 обработанной жидкости и трубопроводы 4 и 5 подачи газа в объем обработки, один из которых соединен с источником переохлажденного газа, а другой с источником перегретого газа. Трубопроводы выполнены с отверстиями и размещены один над другим. В верхней части камера снабжена полым газоводом 6, соединенным с патрубком 7 отвода выделенных пенных продуктов. В нижней части газовод представляет собой полую сетчатую крышку 8, а верхняя крышка газовода имеет уклон 70-90 промиле с развитием сечения между верхней крышкой и сетчатой крышкой 8 в сторону выходного патрубка 7. Патрубок ввода 2 имеет несколько выходных отверстий 9 для равномерного заполнения объема камеры 1, а трубопроводы 4 и 5 имеют соответственно выходные отверстия 10 и 11, равномерно распределенные внизу камеры по площади днища. Днище камеры, как и верхняя крышка, выполнены сферическими и соединены со стенками криволинейными переходами для более эффективного гидро- и газодинамического процесса в полости камеры путем исключения зон застоя и зон завихрений в камере 1.

Для управления устройством имеется блок управления 12, например часовое программное устройство (ЧПУ). Блоком 12 выбрана система микрокомпьютера типа ДВК-4, в котором заложена оттарированная программа подачи рабочих компонентов в зависимости от всех параметров: исходной суспензии, расхода агента по трубопроводу 4, расхода агента по трубопроводу 5, выхода отработанной жидкости по патрубку 3 и отходов по патрубку 7. При заполнении объема камеры 1 в начальный период возможно отслеживание наполнения визуально по гидромеру 13.

ЧПУ 14 предназначено для регулирования по времени подачи рабочих агентов в трубопроводы 4, 5 и 6, например, с помощью золотникового, линейного или кругового узла, который на чертеже не раскрыт, из емкости 15 и емкости 16, заполненных газообразными рабочими агентами: емкость 15 хладагентом (с Т^о -30) (-70)^оС), емкость 16 является источником парогазовой смеси при Т 120-230^оС: перегретый пар в смеси с нейтральным газом типа СО₂, Не и т.п. Емкости имеют штатные редукторы 17 и 18, соединенные посредством дросселей с обратными клапанами 19 и 20 с трубопроводами 4 и 5. Дроссели служат для импульсной подачи агента и поддержания избыточного дежурного давления в трубопроводах 4 и 5 в промежутках между импульсной подачей агента для исключения заливания обратно в трубопровод через отверстия 10 и 11.

Трубопровод 6 оборудован таким же клапаном 21 в целях экономии газа при импульсной его подаче над крышкой (сеткой) 8.

Верхняя крышка 22 совместно с полой сетчатой крышкой 8 являются продолжением газовода 6 и предназначена для равномерной подачи сжатого газа через сопла 23 и 24 под острым углом в одну сторону к отводящему патрубку 7, который целесообразно соединить с емкостью утилизации выделенных отходов посредством эжектора.

Целесообразно разместить трубопроводы 4 и 5 подачи газа со смещением их отверстий по вертикали и горизонтали. По горизонтали оси отверстий 10 и 11 смещены в каждом из двух взаимно перпендикулярных направлений (в шахматном порядке) на величину 1-5 диаметра среза рабочего выходного сечения сопла; по вертикали зазор между срезами сопл составляет 0,5-5 диаметров их среза (условно срезы всех сопл считаются равными по диаметрам), т.е. в плане ни одна струя по оси истечения из сопла не совпадает с осями истечения струй другого яруса, это обязательное условие технологии, проверенное экспериментами.

Такая принципиальная конструктивная схема устройства позволяет наиболее эффективно реализовать технологию обработки загрязненных жидкостей разработанным оригинальным методом флотации.

При такой конструкции дополнительное повышение эффективности получают за счет оборудования выходных отверстий 10 и 11 на срезах их сопл 25 и 26 иглами 27 и 28, соединенными с источником ионов, запитка игл стекающими ионами осуществляется только в начальный момент процесса, а далее через 3-5 с. Иглы сами начинают отдавать стекающие с их острий ионы, генерируемые на них за счет скоростного обтекания струями газа из сопл и электризации этим скоростным потоком газа, причем материал игл на соплах 25 выбран отличным от материала игл на соплах 26 для разной полярности стекающих с этих разных игл ионов (заряженных + и -).

Устройство работает следующим образом.

Подают исходную суспензию по патрубку 2 непрерывно и под конкретный расход подачи подбирают, на основе оттарированных лабораторных данных, введенных в указанный узел 12, расход рабочих компонентов газов из сопл трубопроводов 4 и 5 и расход газа из сопл 23 и 24 газовода 6. Для этого используют блок управления 12 и часовое программное устройство 14, с помощью которого регулируют подачу газов в камеру 1. Одновременно на иглы 27 подают ионы с зарядами отрицательного знака, а на иглы 28 ионы, имеющие заряды положительного знака, для усиления коагуляции частиц на границах струй, истекающих из сопл 25 и 26 отверстий 10, 11, и при включении патрубков 3 и 7 реализуют способ.

П р и м е р. Исходную суспензию, содержащую 5-7 вес.ед. нефтепродуктов (мазута, солярного топлива, нигрола, солидола, автола) подают в камеру 1 непрерывно с расходом 1,2-2,5 м³/мин, при объеме камеры 0,33 м³, по трубопроводу 5 подают перегретый газ (СО₂) при 200^оС с одновременной подачей ионов с отрицательными зарядами на иглы 27, а на иглы 28 подают ионы с положительными зарядами, вырываясь из сопл 26, струя газа имеет на своей периферии "рубашку" ионизированного газа, вокруг которой коагулируют частицы загрязнений за счет фазового переходного эффекта, время подачи перегретого газа 1-3 с. После такого импульса ЧПУ 14 перекрывает газ из источника 16 через клапан 19, а его остаток дросселирует через клапан 20 и поддерживает давление в полости магистрали без выхода газа в камеру 1. Одновременно с выключением газа из емкости 16 включают импульсно на 1-3 с газ переохлажденный из источника (емкости) 15 и при Т -45^оС, подают газ (СО₂, Не) в трубопровод 4 через сопла 25, подавая на иглы 27 ионы с отрицательными зарядами, что создает ионизируемую "рубашку" вокруг струи газа и коагуляцию частиц загрязнений на периферии струи, а так как интервал между работой сопл выбирают 0,1-0,3 с, то верхняя струя начинает работать, когда нижние сопла 26 только что перекрыты и струя из них создала непрерывный столб, основание которого находится у сопла 25, т.е. струи из сопл 25, отставая на 0,1-0,3 с, создают эффект фазового перехода на границах между струями, и этот созданный эффект используется для массовой коагуляции включений, независимо от размера их частиц на контакте между рубашками струй. Частицы не только подвергают коагуляции за счет фазового перехода, но дополнительно коагулируют за счет передачи разнополярных по заряду ионов от границ струй в их сечении. При этом наблюдается интенсивный вынос включений через сетку 8, этот пенный нефтепродукт отводят струями газа из сопл 23 и 24 по патрубку 7 на использование как топливо.

Такой оригинальный процесс очистки суспензии позволяет повысить степень очистки по сравнению с базовым объектом до степени по п.д.к. 0,05-0,005 вес. ед. на 1,0 вес.ед. суспензии, при существенном упрощении процесса без использования коагулянтов, реагентов, сорбентов, только за счет создания и использования физико-химического процесса фазовых переходов на границах жидкость-струи.

Использование: очистка стоков автопредприятий, хранилищ нефтепродуктов, окончательная очистка стоков, направляемых в водоемы. Сущность изобретения: технология включает воздействие на исходную жидкость полярными разнотемпературными динамическими потоками газовой среды (рабочего агента), начиная выше ввода жидкости в камеру установки за счет размещения подающих перфорированных трубопроводов друг над другом с тарированным расстоянием между трубопроводами по высоте и расстояниями между их отверстиями. Подъем включений из обрабатываемого объема осуществляют через сетку, в которой и над ней под острым углом к выходному патрубку пенного продукта размещены сопла, работа которых осуществляется в пульсирующем динамическом режиме. При воздействии на жидкость полярными струями, имеющими различную температуру, добиваются эффективной очистки ее от углеводородных и механических примесей за счет значительной интенсификации процесса коагуляции частиц и выделения примесей из объема суспензии, что приводит к сокращению времени более, чем на порядок при очистке сточных вод до установленных норм по ПДК по требованиям экологических норм на сброс сточных жидкостей. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУСПЕНЗИЙ, содержащее камеру с расположенными в ней перфорированными трубопроводами, один из которых соединен с источником перегретого газа, а другой переохлажденного газа, размещенный над уровнем жидкости сопловой насадок, соединенный с источником сжатого газа и ориентированный вдоль поверхности жидкости, патрубки подачи обрабатываемой жидкости и отвода очищенной жидкости и пенного продукта, отличающееся тем, что камера снабжена сетчатой крышкой с соплами, направленными под острым углом в сторону патрубка отвода пенного продукта, при этом перфорированные трубопроводы подачи перегретого и переохлажденного газов расположены друг над другом, а их отверстия снабжены соплами с закрепленными на них ионизирующими иглами, оси которых смещены одна относительно другой по горизонтали на (1 - 5)D, а по вертикали на (0,5 5)D, где D диаметр сопел.