УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/00 C02F103/34 

Изобретение относится к технике очистки жидкости от жидких и твердых примесей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтехимической, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Известен флотатор с падающей струей, содержащий корпус, перегородку, разделяющую корпус на нижнюю и верхнюю камеры, и переточную трубу, вмонтированную в перегородку снизу. Верхняя камера снабжена тангенциальным патрубком, а нижняя - патрубком выхода пенного продукта и патрубком выхода очищенной воды (см. Труды ТатНИИнефтемаш. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области нефтепромышленного машиностроения, М., ЦИНТИТЭИ по химическому и нефтяному машиностроению, 1992, с.29-34).

Недостатком данного флотатора является тангенциальное расположение патрубка входа загрязненной воды на корпусе флотатора. При таком расположении патрубка ось вращения жидкостного столба в верхней камере совпадает с продольной осью аппарата, что делает необходимьм центральное размещение переточной трубы в горизонтальной перегородке. Однако в аппарате большого поперечного сечения, в котором требуется обрабатывать большой объем воды, центрально расположенная в горизонтальной перегородке переточная труба как единственно возможная при тангенциальном расположении патрубка на корпусе не обеспечит равномерное распределение газовых пузырьков в обрабатываемом объеме.

Ближайшим заявляемому по технической сущности является устройство для очистки жидкости, содержащее флотационную камеру с патрубками входа и выхода жидкости, выхода газа, пены и шлама, пеносъемник и средство для создания разрежения, выполненное в виде вертикальной емкости с выходными патрубками осветленной жидкости, газа, шлама и выходным патрубком пены с пеносъемником, снабженной горизонтальной перегородкой с вмонтированными снизу вертикальными трубами, расположенными на равном расстоянии друг от друга (см. А.с. СССР 1230998, МКИ C 02 F 1/00, БИ 18, 1986 г.).

Расположение вертикальных труб в горизонтальной перегородке вертикальной емкости по окружности на равном расстоянии друг от друга позволяет обрабатывать жидкость пузырьками газа равномерно в аппарате большого поперечного сечения, рассчитанном на большую производительность.

К общим недостаткам указанных устройств для очистки жидкости относятся низкое качество очистки при резких колебаниях нагрузки и эффективная работа только в узком диапазоне изменения нагрузок. Это обусловлено следующим. При резком повышении нагрузки уровень жидкости в аппарате на горизонтальной перегородке резко возрастает и вращающаяся "воронка" над вертикальной трубой исчезает. Резкое снижение нагрузки приводит к резкому падению уровня жидкости на горизонтальной перегородке, и высоты этого уровня становится недостаточно для существования вращающейся "воронки", и она исчезнет. В обоих случаях подсос газа уходящим в вертикальную трубу потоком жидкости будет отсутствовать, что приведет к резкому снижению эффективности очистки.

Небольшой перепад уровня жидкости на горизонтальной перегородке, при котором еще сохраняется вращающая "воронка" над вертикальной трубой, делает устройство для очистки жидкости очень чувствительным к изменениям нагрузки.

Задачей изобретения является разработка такой конструкции устройства для очистки жидкости, которая позволила бы повысить качество очистки воды от жидких примесей в широком диапазоне изменений нагрузки, в том числе при резких ее колебаниях, и расширить диапазон эффективной работы аппарата.

Поставленная задача решается разработкой устройства для очистки жидкости, выполненного в виде вертикальной емкости с патрубками входа исходной и выхода осветленной жидкости, входа и выхода газа, выхода шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником, снабженной горизонтальной перегородкой с вмонтированными снизу вертикальными трубами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга. Причем верхний конец каждой вертикальной трубы выполнен в виде конфузора, под которым установлена винтовая лопасть, а в горизонтальную перегородку дополнительно вмонтирована вертикальная труба, верхний торец которой расположен выше горизонтальной перегородки, а нижний - ниже патрубка выхода пены.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для очистки жидкости содержит вертикальную емкость 1 с патрубками 2 входа исходной и 3 выхода осветленной жидкости, патрубками 4 и 5 входа и выхода газа соответственно, патрубком 6 выхода шлама и патрубком 7 выхода пены с пеносъемником 8. В верхней части емкости 1 установлена горизонтальная перегородка 9 с вмонтированными снизу вертикальными трубами 10, расположенньми по окружности на равном расстоянии друг от друга. Верхний конец каждой вертикальной трубы 10 выполнен в виде конфузора 11, под которым установлена винтовая лопасть 12. В горизонтальную перегородку 9 вмонтирована дополнительно вертикальная труба 13, верхний торец которой расположен выше перегородки, а нижний - ниже патрубка 7. К патрубку 3 присоединена установленная в емкости 1 в вертикальном положении труба 14, под которой установлена с зазором перегородка 15.

Устройство для очистки жидкости работает следующим образом. Загрязненная жидкость поступает по патрубку 2 в емкость 1 на горизонтальную перегородку 9, с которой стекает в конфузоры 11 и через винтовые лопасти 12 сбрасывается по трубам 10 вниз. Газ поступает в емкость 1 по патрубкам 4. Поток жидкости при провале с перегородки 9 в конфузоры 11 приобретает вращение, при этом винтовые лопасти 12 усиливают эффект вращения. В результате винтового движения потока над конфузорами 11 возникает "воронка", способствующая интенсивному подсосу газа из газового пространства емкости 1 над перегородкой 9 в трубе 10. На выходе из винтовой лопасти 12 каждой трубы 10 поток жидкости распадается на капли, переходя в дисперсную фазу. Падающий в трубах 10 капельный поток жидкости вбивает частички газа в жидкостной гидродинамический столб затопленного участка труб. Высота уровня гидродинамического столба в трубах 10 превышает высоту обрабатываемого объема жидкости в емкости 1 под перегородкой 9 на величину, определяемую гидродинамическим сопротивлением подтопленного участка трубы. Уровень жидкости в емкости 1 устанавливается на высоте расположения патрубка 7.

В гидродинамическом столбе жидкости происходит перераспределение фаз. Капли жидкости в этом гидродинамическом столбе сливаются с основной массой жидкости, а газ движется вниз со сплошной фазой в виде пузырьков различной формы и размеров.

Выброшенная из труб 10 жидкость смешивается с жидкостью обрабатываемого объема, а газовые пузырьки всплывают вверх, захватывая жидкие и твердые примеси и создавая на поверхности обрабатываемого объема жидкости пену. Пенный продукт удаляется из емкости 1 через патрубок 7. Количество удаляемого пенного продукта регулируется пеносъемником 8. Очищенная от примесей жидкость по трубе 14 поднимается вверх и выходит из емкости 1 через патрубок 3. Перегородка 15 исключает попадание газовых пузырьков в трубу 14.

При резком повышении нагрузки уровень жидкости на перегородке 9 резко возрастает и становится выше верхнего торца трубы 13. Однако в дальнейшем повышение уровня жидкости на перегородке прекращается, так как жидкость будет уже перетекать с перегородки 9 не только в трубы 10, но и в трубу 13.

Резкое понижение нагрузки приведет к тому, что с перегородки 9 в трубы 10 будет успевать уходить полностью вся поступающая на перегородку жидкость. Однако и при малых нагрузках конфузоры 11 из-за их малого рабочего объема остаются все время заполненными за счет непрерывно поступающей с перегородки 9 жидкости. Вращение потока жидкости сохраняется и при малых нагрузках, но только уже не на перегородке 9 над трубами 10, а в конфузорах 11. Поэтому устойчивая воронка в конфузорах 11 обеспечит интенсивный подсос газа в трубы 10 и при малых нагрузках, а винтовые лопасти 12 будут усиливать этот эффект.

Предлагаемое устройство для очистки жидкости благодаря выполнению верхних концов вертикальных труб в виде конфузоров и размещению под каждым конфузором винтовой лопасти мало чувствительно к резким колебаниям нагрузки, и, следовательно, подсос газа в обрабатываемый объем жидкости всегда будет достаточным для эффективной флотации как жидких, так и твердых примесей. Эти преимущества обеспечивают использование предлагаемого устройства в различных отраслях промышленности для умягчения, обеззараживания, физико-химической и биохимической очистки воды.

Изобретение относится к технике очистки жидкости от жидких и твердых примесей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтехимической, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Устройство содержит вертикальную емкость с горизонтальной перегородкой, в которую снизу по окружности равномерно вмонтированы вертикальные трубы. Верхний конец каждой трубы выполнен в виде конфузора, под которым установлена винтовая лопасть. В перегородку вмонтирована дополнительная труба, верхний конец которой выше перегородки, а нижний - ниже патрубка выхода пены. Технический результат состоит в повышении качества очистки воды в широком диапазоне изменений нагрузки. 1 ил.

Устройство для очистки жидкости, содержащее вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной жидкости, входа и выхода газа, выхода шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником, снабженную горизонтальной перегородкой с вмонтированными снизу вертикальными трубами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга, отличающееся тем, что верхний конец каждой вертикальной трубы выполнен в виде конфузора, под которым установлена винтовая лопасть, а в горизонтальную перегородку вмонтирована дополнительно вертикальная труба, верхний торец которой расположен выше горизонтальной перегородки, а нижний - ниже патрубка выхода пены.