СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к смесительной технике и может быть использовано для приготовления смесей из различных компонентов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Известен статический смеситель, содержащий корпус с установленными в нем смесительными элементами, выполненными в виде пакетов гофрированных полос и закрепленными в корпусе посредством сегментных накладок.

(Авторское свидетельство СССР N 1542597, B 01 F 5/06, 1990 г.)
Недостатком данного статического смесителя является повышенное гидравлическое сопротивление и сложность монтажа смесительных элементов в его корпусе. Кроме того, наблюдается быстрое забивание пространства между гофрированными полосами различными перемешиваемыми компонентами.

Известен статический смеситель, образованный цилиндрическим корпусом с патрубками ввода и вывода обрабатываемой среды, в полости которого последовательно размещены завихрители в виде плоских пластин, лопастей и лопаток сложной формы. За счет определенной последовательности их установки несколько возрастает степень гомогенизации обрабатываемой среды, так как одни элементы как бы "подготавливают" ее поток для других.

(Патент США, N 4461579, B 01 F 5/00, 1984 г.)
Однако и этот смеситель достаточно сложен, а кроме того, не обеспечивает высокой степени гомогенизации.

Известен статический смеситель, содержащий цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода смешиваемых компонентов, установленные в корпусе последовательно завихрители со сквозными отверстиями и расположенные между ними с образованием со стенками корпуса канала сверхзвукового профиля завихрителя без отверстий, при этом один из последних расположен в этом ряду последним.

(Патент RU N 2079350, B 01 F 5/00, 1997 г.)
Данная конструкция позволяет несколько интенсифицировать процесс смешения, однако не исключается образование застойных зон.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является статический смеситель фирмы "Прематехника", содержащий корпус с коническими днищами с патрубками ввода основного и подмешиваемого компонентов и вывода готового продукта. В корпусе размещены смесительные элементы, выполненные в виде кососрезанных отрезков труб, и установленных последовательно в один ряд под углом к его продольной оси.

(Материалы симпозиума - презентация фирмы "Прематехника" (D-6000, Франкфурт/М 1, Ратенаулплатц, 2-8), 8-10 апреля 1992 г., Уфа, Уфимский нефтеперерабатывающий завод, часть 3, раздел 12)
Недостатком указанного статического смесителя является недостаточная степень смешения перемешиваемых компонентов, обусловленная низкой скоростью радиального перемещения потоков в смесительных элементах.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса смешения за счет увеличения скорости радиального перемещения потоков в смесительных элементах.

Указанный технический результат достигается тем, что в статическом смесителе, содержащем корпус с коническими днищами с патрубками ввода основного и подмешиваемого компонентов и вывода готового продукта и размещенные в нем смесительные элементы, выполненные в виде косо срезанных отрезков труб, внешний диаметр которых меньше внутреннего диаметра корпуса смесителя и установленных под углом к его продольной оси, согласно изобретению каждый смесительный элемент снабжен установленным внутри вдоль его оси средством для интенсификации процесса смешивания.

Согласно изобретению средство для интенсификации процесса смешивания может быть выполнено в виде продольной перегородки, установленной под углом к его продольной оси с равномерным смещением по ее разные стороны на величину 0,1-0,4 его радиуса.

Согласно изобретению средство для интенсификации процесса смешивания может быть выполнено в виде направляющей лопатки, установленной внутри вдоль его оси таким образом, что выходной ее конец повернут к входному на угол предпочтительно 30-90^o.

На фиг. 1 показан статический смеситель по п.п. 1,2, общий вид, совмещенный с разрезом (смесительные элементы условно показаны в одном положении); на фиг. 2 - вид по A с фиг. 1 - истинное расположение смесительных элементов внутри корпуса смесителя; на фиг. 3 - зависимость изменения гидравлического сопротивления смесителя и качества смешения компонентов от величины смещения продольных перегородок в смесительных элементах.

Статический смеситель содержит корпус 1, с коническими днищами 2 и 3. Днище 2 снабжено осевым патрубком 4 ввода основного компонента, а днище 3 - осевым патрубком 5 вывода готового продукта. К корпусу 1 у входного конца прикреплен боковой патрубок 6 для подачи второго подмешиваемого компонента. Внутри корпуса 1 установлены последовательно в один ряд смесительные элементы 7, выполненные в виде косо срезанных отрезков труб с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Каждый смесительный элемент 7 снабжен продольной перегородкой 8,, входной и выходной концы которой смещены в разные стороны от его оси на величину предпочтительно 0,1-0,4 радиуса смесительного элемента 7.

Статический смеситель работает следующим образом.

Основной компонент подают в корпус 1 по осевому патрубку 4, прикрепленному аксиально в днище 2, а второй - подмешиваемый компонент подают по боковому тангенциальному патрубку 6. Оба потока этих еще не смешанных компонентов попадают на первый смесительный элемент 7, снабженный продольной перегородкой 8, установленной под углом к набегающим потокам и в пространство между смесительным элементом и корпусом смесителя, и начинают перемещаться не только вдоль корпуса 1 смесителя, но также и поперек его. При этом в любом сечении наблюдаются одновременно и зоны сжатия и зоны разряжения потока. При этом потоки интенсивно перемещаются из зон с повышенным давлением в зоны с более низким давлением, осуществляя радиальный перенос вещества. Дополнительное радиальное перемещение внутри каждого смесительного элемента 7 обеспечивается за счет установки в каждом смесительном элементе продольной перегородки, смещенной в разные стороны относительно его оси на величину 0,1-0,4 радиуса смесительного элемента. Потоки смешиваемых компонентов, двигаясь по изогнутой траектории в корпусе 1 смесителя, приобретают вращательное радиальное движение и при выходе из каждого смесительного элемента 7 и при встрече с потоком, движущимся в корпусе 1 вне этого элемента 7, дополнительно перемешиваются. Последовательная установка в корпусе 1 нескольких смесительных элементов 7 позволяет достичь требуемую степень смешения компонентов. Полученную смесь выводят из корпуса 1 через осевой патрубок.

Установка в каждом смесительном элементе продольной перегородки, с равновелико смещенными входным и выходным концами относительно оси смесительного элемента позволит достичь оптимального соотношения степени перемешивания и перепада давления компонентов в статическом смесителе. Как видно из графиков, приведенных на фиг. 3, уменьшение величины смещения продольной перегородки менее 0,1 радиуса смесительного элемента, приводит к снижению перепада давления смесителя, но не обеспечивает достаточную степень смешения компонентов. Увеличение же величины смещения продольной перегородки более 0,4 радиуса смесительного элемента приводит к незначительному росту степени смешения компонентов при существенном повышении перепада давления в смесителе.

На фиг. 4 показан статический смеситель по пп. 1, 3, общий вид, совмещенный с разрезом; на фиг. 5 - смесительный элемент с направляющей лопаткой; на фиг. 6 - зависимость изменения гидравлического сопротивления и качества смешения статического смесителя от угла поворота выходного конца направляющей лопатки.

Статический смеситель содержит корпус 1 с коническими днищами 2 и 3. Днище 2 снабжено осевым патрубком 4 ввода основного компонента, а днище 3 - осевым патрубком 5 вывода готового продукта. К корпусу 1 у входного конца прикреплен боковой патрубок 6 для подачи второго смешиваемого компонента. Внутри корпуса 1 установлены последовательно в один ряд смесительные элементы 7, выполненные в виде косо срезанных отрезков труб с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Внутри каждого смесительного элемента закреплена по его оси по крайней мере одна направляющая лопатка 8, выходной конец которой также закреплен в диаметральной плоскости и повернут по отношению к входному концу на угол предпочтительно 30-90^o.

Статический смеситель работает следующим образом.

Основной компонент подают в корпус 1 по осевому патрубку 4 в днище 2, а второй - подмешиваемый компонент подают по боковому патрубку 6. Оба потока этих еще не смешанных компонентов попадают на первый смесительный элемент 7, установленный под углом к набегающим потокам и в пространство между смесительным элементом и корпусом смесителя, и начинают перемещаться не только вдоль корпуса 1 смесителя, но также и поперек его. При этом в любом сечении наблюдаются одновременно и зоны сжатия и зоны разряжения потока. При этом потоки интенсивно перемещаются из зон с повышенным давлением в зоны с более низким давлением, осуществляя радиальный перенос вещества. Радиальное же перемещение внутри каждого смесительного элемента 7 обеспечивается при помощи установленных по его оси и изогнутых вдоль нее направляющих лопаток 8. Поток смешиваемых компонентов, двигаясь вдоль изогнутой по оси смесительного элемента 7 направляющей лопатки 8 приобретают вращательное движение и при выходе из смесительного элемента 7 и при встрече с потоком, движущимся вне этого элемента 7 в корпусе 1, дополнительно перемешиваются. Последовательная установка в корпусе 1 нескольких смесительных элементов 7 позволяет достичь требуемую степень смешения компонентов. Полученную смесь выводят из корпуса 1 через осевой патрубок 5 в днище 3.

Установка по оси каждого смесительного элемента по крайней мере по одной направляющей лопатке и изогнутой вдоль нее таким образом, что выходной ее конец повернут по отношению к входному на угол предпочтительно 30-90^o, позволит достичь оптимального соотношения степени перемешивания и перепада давления компонентов в статическом смесителе. Как видно из графиков, приведенных на фиг. 6, уменьшение угла закрутки направляющей лопатки на угол, меньший 30^o, хотя и приводит к снижению перепада давления, но обеспечивает очень низкую степень смешения компонентов. Увеличение же угла закрутки направляющих лопаток на угол более 90^o приводит к незначительному росту степени смешивания компонентов при существенном повышении перепада давления на смесительном элементе.

Предварительные испытания по определению эффективности работы предлагаемого статического смесителя, проведенные на установках АО "Новоил" (г. Уфа) показали, что при включении его в технологическую линию подачи сырой нефти от элеектродегидраторов к печи нагрева, скорость коррозии оборудования и трубопроводов за счет более равномерного распределения содощелочного раствора в нефти снизилась в среднем в 3 раза с 0,15 до 0,05 мм/год. Кроме того, установка предлагаемого статического смесителя в шлемовой линии атмосферных колонн позволила также снизить скорость коррозии данных трубопроводов до 0,07-0,05 мм/год при переработке сернистых башкирских нефтей.

Изобретение предназначено для приготовления смесей из различных компонентов в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Сущность изобретения: статический смеситель содержит корпус с коническими днищами с патрубками для ввода основного и подмешиваемого компонентов и вывода готового продукта. В корпусе размещены смесительные элементы, выполненные в виде кососрезанных отрезков труб, установленных под углом к его продольной оси. Каждый смесительный элемент снабжен по крайней мере одной направляющей лопаткой, установленной внутри вдоль его оси так, что выходной ее конец повернут к входному концу на угол предпочтительно 30 - 90^o, или каждый смесительный элемент снабжен продольной перегородкой, установленной под углом к его продольной оси с равновеликим смещением по ее разные стороны на величину 0,1 - 0,4 его радиуса. В результате повышается эффективность процесса смешивания за счет увеличения скорости радиального перемещения потоков в смесительных элементах. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Статический смеситель, содержащий корпус с коническими днищами с патрубками ввода основного и подмешиваемого компонентов и вывода готового продукта и размещенные в нем смесительные элементы, выполненные в виде кососрезанных отрезков труб, внешний диаметр которых меньше внутреннего диаметра корпуса смесителя и установленных под углом к его продольной оси, отличающийся тем, что каждый смесительный элемент снабжен установленным внутри вдоль его оси средством для интенсификации процесса смешивания. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что средство для интенсификации процесса смешивания выполнено в виде продольной перегородки, установленной под углом к его продольной оси с равномерным смещением по ее разные стороны на величину 0,1 - 0,4 его радиуса. 3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что средство для интенсификации процесса смешивания выполнено в виде направляющей лопатки, установленной внутри вдоль его оси так, что выходной ее конец повернут к входному на угол предпочтительно 30 - 90^o.