ДЕЗИНТЕГРАТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Российский патент 2010 года по МПК B02C13/22 

Изобретение относится к оборудованию для утилизации отходов, а именно к устройствам дезинтеграции нефтешламов и водонефтяных эмульсий гидродинамическим и кавитационным воздействием, и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.

На производственных объектах нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности ежегодно скапливается огромное количество токсичных отходов, в том числе треть из них составляют нефтешламы, представляющие собой многокомпонентные физико-химические системы (смеси), состоящие, главным образом, из нефтепродуктов, воды и минеральных добавок (песок, глина, окислы металлов, которые захоранивают на специальных полигонах или несанкционированно сбрасывают в неположенных местах, при этом они загрязняют почву и грунтовые воды, тем самым нанося огромный ущерб окружающей среде.

Проблема ликвидации нефтесодержащих отходов актуальна как в экологическом плане, так и с точки зрения использования их в качестве вторичного сырья с целью извлечения из них ценных углеводородных компонентов и получения полезных продуктов для использования в различных областях промышленности, в основном в топливной и строительной. На борьбу по ликвидации нефтесодержащих отходов тратятся огромные средства.

Известны различные устройства для переработки нефтесодержащих шламов, позволяющие перерабатывать практически любой вид нефтесодержащих отходов методами диспергирования, флотации, деструкции, стерилизации, экстракции и другими химическими и механическими способами, используемыми в зависимости от решаемой задачи. Дезинтеграция - это распад, разделение на части целостной структуры, ослабление, нарушение связей в единой системе.

Известен дезинтегратор, состоящий из двух роторов, имеющих самостоятельный привод и установленных концентрически для вращения навстречу друг другу, при этом каждый ротор состоит из двух кольцевых дисков, соединенных стальными цилиндрическими пальцами, которые расположены на роторах по концентрическим окружностям, причем каждый ряд пальцев одного ротора входит между двумя рядами пальцев другого (Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии, 4-е издание, М.: "Химия", 1967 г., с.68-69).

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и недостаточный диапазон регулирования процесса.

Известен дезинтегратор, содержащий цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным патрубками и верхним и нижним горизонтальными дисками с закрепленными по концентрическим окружностям ударными элементами, каждый из которых расположен между ударными элементами противолежащего диска, на выходе осевого загрузочного патрубка под углом к верхнему горизонтальному диску установлены разбрасывающие патрубки, изогнутые в направлении, противоположном направлению вращения верхнего диска, причем на конце каждого из разбрасывающих патрубков закреплен диффузор, а на нижнем диске под разбрасывающими патрубками установлено устройство для равномерного распределения материала по периметру рабочей камеры (патент России №2291745, МКИ В02С 13/22, опубл. 2007.01.20).

Известен дезинтегратор, включающий два расположенных соосно друг другу ротора-диска с установленными по периферии перфорированными в цилиндрической части ободами, пальцы, закрепленные по концентрическим рядам на дисках, и привод, обеспечивающий вращение дисков в противоположные стороны, валы роторов выполнены полыми, диски закреплены на валах роторов под углом для обеспечения возвратно-поступательного перемещения обрабатываемого материала в осевом направлении от диска к диску, сопровождаемого периодическими колебаниями устройства, каждый палец каждого диска имеет начало с одной стороны диска, а продолжение на другой стороне диска, при этом плоскость пальцевых торцов с одной стороны диска параллельна плоскости пальцевых торцов с другой стороны диска; кроме этого, пальцы выполнены съемными в виде конических стержней, имеющих в поперечном сечении остроконечную звезду, уменьшающуюся в размерах от средней части к периферии стержня (патент России №2279316, МКИ В02С 13/22, опубл. 2006.07.10).

Недостатком данных устройств является невозможность достижения степени измельчения, необходимой для обработки вязкой жидкости.

Известен дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками и ротор, включающий вал с диском. При этом в корпусе дезинтегратора выполнен кольцевой паз с радиальными отверстиями, а диск ротора имеет кольцевой выступ с радиальными отверстиями, размещенный внутри кольцевого паза корпуса, кроме того, стенки кольцевого паза корпуса и поверхности входящего в него кольцевого выступа диска ротора выполнены в виде конусов, имеющих общую ось вращения, которая совпадает с осью вращения ротора, а зазор, образованный коническими поверхностями кольцевого паза корпуса и кольцевого выступа диска ротора, выполнен регулируемым за счет осевого смещения ротора относительно корпуса дезинтегратора (патент России №2217470, МКИ С10С 3/14, опубл. 2003.11.27).

Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность процесса измельчения и невысокая производительность.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса переработки любого нефтесодержащего шлама независимо от его природы и вязкости (нефти, масла, мазута, гудрона и т.д.) и повышение производительности установки.

Поставленная задача достигается тем, что в дезинтеграторе для переработки нефтесодержащих отходов, включающем цилиндрический корпус, внутри которого в кольцевой камере установлены соосно друг другу два ротора в виде дисков, закрепленных на полых валах, ударные элементы, закрепленные по концентрическим рядам на дисках, привод, обеспечивающий вращение дисков в противоположные стороны, ударные элементы выполнены в виде симметричных лопаток, профиль которых ограничен с одной стороны внутренней вогнутой, а с другой наружной выпуклой поверхностями, концы лопаток образуют острую кромку, при этом ударные элементы расположены таким образом, что при вращении роторов внутренняя вогнутая часть лопатки каждого диска ориентирована навстречу вращению с возможностью создания противотоков, вызывающих механические удары и гидравлическую турбулентность в обрабатываемом продукте, разрушения коллоидных веществ, а полости валов служат для подачи нефтесодержащих отходов.

Дополнительно радиус r выпуклой поверхности лопаток меньше радиуса R внутренней вогнутой поверхности.

Дополнительно радиальные зазоры δ между острыми кромками лопаток, образующиеся при сближении ударных элементов встречных рядов, составляют примерно 5% ширины лопатки а.

Дополнительно шаг расположения ударных элементов в каждом ряду может быть одинаков.

Дополнительно в корпусе выполнены кольцевые ступенчатые проточки.

Дополнительно диски установлены с зазором в кольцевых ступенчатых проточках корпуса, а образующие дисков выполнены ступенчатыми, состоящими из цилиндрической части, диаметр которой меньше внутреннего диаметра кольцевой ступенчатой проточки корпуса, и конической, образующей острую кромку по периферии диска, при этом рабочие поверхности дисков перпендикулярны оси вращения и расположены параллельно друг другу.

Дополнительно подача нефтесодержащих отходов может осуществляться через обе полости валов.

Дополнительно подача нефтесодержащих отходов может осуществляться через одну полость, при этом другая полость перекрывается заглушкой.

Дополнительно встречное вращение роторов обеспечивается отдельными приводами с регулируемой угловой скоростью.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - продольный разрез дезинтегратора.

Фиг.2 - сечение А-А, взаимное расположение лопаток

Фиг.3 - вид Б, расположение диска в корпусе.

Фиг.4 - вид В, параметры лопатки.

Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого в кольцевой камере 2 установлены соосно друг другу с возможностью встречного вращения вокруг общей оси два ротора 3, состоящие из дисков 4, жестко соединенных, например, с помощью сварки с соответствующими полыми валами 5, полости 6 которых служат для подачи исходного продукта (нефтесодержащих отходов), который может подаваться как через обе полости 6 валов 5, так и через одну полость, при этом другая полость перекрывается заглушкой (не показана). Полые валы 5 установлены в подшипниках 7. Встречное вращение роторов 3 обеспечивается отдельными приводами с регулируемой угловой скоростью (приводы не показаны) посредством, например, шкивов 8, закрепленных на полых валах 5.

В корпусе 1 выполнены кольцевые ступенчатые проточки 9. Образующая диска 4 выполнена ступенчатой, состоящей из цилиндрической части 10, диаметр которой меньше внутреннего диаметра кольцевой ступенчатой проточки 9 корпуса 1, и конической 11, образующей острую кромку по периферии диска 4.

Диски 4 установлены с зазором в кольцевых ступенчатых проточках 9 корпуса 1

Рабочие поверхности 12 дисков 4 перпендикулярны оси вращения и расположены параллельно друг другу, на них неподвижно закреплены, например запрессованы в отверстия дисков и зафиксированы с тыльной стороны диска, ударные элементы 13, расположенные рядами по концентрическим окружностям с разным радиусом и общим центром, совпадающим с осью вала, причем ряды ударных элементов, закрепленных на одном диске, чередуются с рядами ударных элементов другого диска. Шаг расположения ударных элементов в каждом ряду может быть одинаков. Ударные элементы 13 представляют собой симметричные лопатки 14, профиль которых ограничен с одной стороны внутренней вогнутой, а с другой наружной выпуклой поверхностями, концы лопаток образуют острую кромку, при этом радиус r выпуклой поверхности меньше радиуса R внутренней вогнутой поверхности. Ударные элементы 13 расположены таким образом, что при вращении роторов 3 внутренняя вогнутая часть лопатки 14 каждого диска 4 ориентирована навстречу вращению с возможностью создания противотоков, вызывающих механические удары и гидравлическую турбулентность в обрабатываемом продукте, разрушения коллоидных веществ и выполнения автофильтрации обрабатываемого продукта, при этом радиальные зазоры δ между острыми кромками лопаток 14, образующиеся при сближении ударных элементов встречных рядов, составляют примерно 5% ширины лопатки а.

Для выхода готового продукта к корпусу 1 присоединен патрубок 15.

Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов работает следующим образом.

Жидкость, подлежащая обработке, в виде нефтесодержащих отходов через полости 6 полых валов 5 поступает в зону встречного вращения ударных элементов 13, равномерно распределяется по окружности первого ряда, затем через зазоры между лопатками распределяется дальше по рядам, вогнутые поверхности лопаток перемещаются навстречу друг другу, при этом при сближении ударных элементов встречных рядов на величину радиального зазора δ происходит ударное повышение давления и скорости жидкости в зазоре, затем в области внутренней вогнутой поверхности лопатки следующего ряда давление и скорость резко снижаются. При этом жидкость многократно подвергается механическому воздействию острых кромок лопаток 14 и кавитационному действию высокой скорости встречного движения лопаток. По мере удаления ряда от центра к периферии в связи с увеличением окружной скорости процесс измельчения последовательно интенсифицируется, происходит активация нефтяного сырья за счет периодического ударного и кавитационного воздействия в высокочастотном пульсирующем режиме, в результате чего происходит более глубокое структурное изменение углеводородной системы и повышается степень его механической обработки. Затем под действием центробежной силы и дополнительного давления, создаваемого лопатками 14, жидкость радиально вытесняется в кольцевую камеру 2 корпуса 1, при этом острые кромки дисков 4 препятствуют попаданию жидкости в зону, расположенную между дисками 4 и кольцевыми ступенчатыми проточками 9 корпуса 1, и продукт через патрубок 15 удаляется из корпуса 1.

Выбор оптимальной угловой скорости вращения дисков для переработки каждого вида нефтесодержащих отходов позволяет повысить производительность процесса и повысить качество продукта.

Описанная конструкция ударных элементов создает дополнительный эффект повышения давления в потоке жидкости, а механическое воздействие острых кромок соседних лопаток при малом радиальном зазоре между ними и кавитационное действие высокой скорости встречного движения лопаток повышают эффективность дезинтеграции.

Изобретение относится к оборудованию для утилизации отходов, а именно к устройствам дезинтеграции нефтешламов и водонефтяных эмульсий гидродинамическим и кавитационным воздействием, и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов включает цилиндрический корпус, внутри которого в кольцевой камере установлены соосно друг другу два ротора в виде дисков, закрепленных на полых валах, ударные элементы, закрепленные по концентрическим рядам на дисках, привод, обеспечивающий вращение дисков в противоположные стороны. Ударные элементы выполнены в виде симметричных лопаток, профиль которых ограничен с одной стороны внутренней вогнутой, а с другой наружной выпуклой поверхностями, концы лопаток образуют острую кромку, при этом ударные элементы расположены таким образом, что при вращении роторов внутренняя вогнутая часть лопатки каждого диска ориентирована навстречу вращению с возможностью создания противотоков, вызывающих механические удары и гидравлическую турбулентность в обрабатываемом продукте, разрушения коллоидных веществ, а полости валов служат для подачи нефтесодержащих отходов. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса переработки любого нефтесодержащего шлама независимо от его природы и вязкости и производительность установки. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов, включающий цилиндрический корпус, внутри которого в кольцевой камере установлены соосно друг другу два ротора в виде дисков, закрепленных на полых валах, ударные элементы, закрепленные по концентрическим рядам на дисках, привод, обеспечивающий вращение дисков в противоположные стороны, отличающийся тем, что ударные элементы выполнены в виде симметричных лопаток, профиль которых ограничен с одной стороны внутренней вогнутой, а с другой наружной выпуклой поверхностями, концы лопаток образуют острую кромку, при этом ударные элементы расположены таким образом, что при вращении роторов внутренняя вогнутая часть лопатки каждого диска ориентирована навстречу вращению с возможностью создания противотоков, вызывающих механические удары и гидравлическую турбулентность в обрабатываемом продукте, разрушение коллоидных веществ, а полости валов служат для подачи нефтесодержащих отходов.

2. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что радиус r выпуклой поверхности лопаток меньше радиуса R внутренней вогнутой поверхности.

3. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что радиальные зазоры δ между острыми кромками лопаток, образующиеся при сближении ударных элементов встречных рядов, составляют примерно 5% ширины лопатки а.

4. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что шаг расположения ударных элементов в каждом ряду может быть одинаков.

5. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что в корпусе выполнены кольцевые ступенчатые проточки.

6. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что диски установлены с зазором в кольцевых ступенчатых проточках корпуса, а образующие дисков выполнены ступенчатыми, состоящими из цилиндрической части, диаметр которой меньше внутреннего диаметра кольцевой ступенчатой проточки корпуса, и конической, образующей острую кромку по периферии диска, при этом рабочие поверхности дисков перпендикулярны оси вращения и расположены параллельно друг другу.

7. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что подача нефтесодержащих отходов осуществляется через обе полости валов.

8. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что подача нефтесодержащих отходов осуществляется через одну полость, при этом другая полость перекрывается заглушкой.

9. Дезинтегратор для переработки нефтесодержащих отходов по п.1, отличающийся тем, что встречное вращение роторов обеспечивается отдельными приводами с регулируемой угловой скоростью.