Гидроциклон Российский патент 2024 года по МПК B04C5/02 B04C5/103 B01D19/00 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от легкокипящих компонентов и газов, находящихся как в диспергированном, так и в растворенном виде, и может быть использовано, в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен гидроциклон, состоящий из корпуса, в верхней части которого установлен впускной патрубок с завихрителем, а в нижней - образована отстойная зона, в которой коаксиально корпусу установлен сливной патрубок. В верхней части сливного патрубка расположена направляющая конусная втулка, обращенная большим основанием к впускному патрубку. В сливном патрубке размещена резьбовая втулка, в верхней части которой установлена листовая пружина, выполненная в виде спирали и имеющая форму усеченного конуса, большее основание которого обращено к впускному патрубку. В нижней части резьбовой втулки установлена регулирующая гайка [Авт. свид. СССР №1533765, кл. В04С 5/12, опубл. 07.01.90].

Недостаток этого гидроциклона - низкая эффективность работы, что объясняется следующим. При прохождении очищаемой жидкости, содержащей легкокипящие компоненты, а также растворенные и диспергированные газы, через впускной патрубок, снабженный завихрителем, она разбрызгивается в виде капель на стенки гидроциклона. В момент удара капель о стенки образуется пленка неравномерной толщины, стекающая по стенкам в отстойную зону. Следствием этого является неполное испарение из жидкости легкокипящих компонентов, а также растворенных и диспергированных в ней газов.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является гидроциклон, содержащий корпус, выполненный в верхней части цилиндрическим, а в нижней - коническим. Гидроциклон снабжен крышкой, входным патрубком для ввода газожидкостной смеси, установленным тангенциально к цилиндрической части корпуса, сливным патрубком для отвода легких фракций и разгрузочным отверстием для вывода очищенной жидкости [Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности, М., Недра, 1981, стр. 3-5].

Недостаток этого гидроциклона - низкая эффективность работы гидроциклона, заключающаяся в том, что при тангенциальном вводе газожидкостной смеси часть ее разбивается о стенку гидроциклона с образованием неравномерной по толщине пленки вращающейся жидкости с низкой скоростью истечения, следствием чего является недостаточное разрежение в гидроциклоне, что ухудшает отделение легкокипящих компонентов и газов из газожидкостной смеси.

Изобретение направлено на повышение эффективности работы гидроциклона за счет более полного удаления легкокипящих компонентов и газов из газожидкостной смеси.

Это достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем корпус, выполненный в верхней части цилиндрическим с отверстием для ввода газожидкостной смеси, а в нижней - коническим, снабженный крышкой, сливным патрубком для отвода легкокипящих компонентов и газов, разгрузочным отверстием для вывода очищенной жидкости, согласно изобретению, в цилиндрической части корпуса гидроциклона соосно расположено струеформирующее устройство с отверстием по его оси, в которое установлен сливной патрубок для отвода легкокипящих компонентов и газов, с наружной стороны струеформирующего устройства выполнена винтовая канавка с образованием между корпусом гидроциклона и струеформирующим устройством винтового канала прямоугольного сечения, входная часть которого совпадает с входным отверстием гидроциклона для ввода газожидкостной смеси, при этом ширина винтового канала выполнена равномерно уменьшающейся до совпадения с поверхностью корпуса гидроциклона, шаг витка винтового канала равен высоте боковой стенки канала.

При таком конструктивном исполнении газожидкостная смесь подается в гидроциклон под острым углом и создаются условия для истечения организованного потока газожидкостной смеси по винтовой траектории, причем витки истекающей газожидкостной смеси располагаются вплотную, но не соприкасаются друг с другом, что обеспечивает создание развитой поверхности испарения движущейся тонким слоем газожидкостной смеси. В результате обеспечивается высокая скорость движения потока газожидкостной смеси в гидроциклоне с созданием под струеформирующим устройством вакуума и, как следствие, более полное отделение легкокипящих компонентов и газов от жидкости.

На фиг. 1 изображен предлагаемый гидроциклон, на фиг. 2 - струеформирующее устройство, на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2.

Гидроциклон включает корпус 1, выполненный в верхней части цилиндрическим, а в нижней - коническим. Гидроциклон снабжен крышкой 2. В верхней части гидроциклона выполнено входное отверстие 3 для ввода газожидкостной смеси, в нижней - разгрузочной отверстие 4 для вывода очищенной жидкости. В цилиндрической части корпуса 1 расположено струеформирующее устройство 5 с отверстием 6 по его оси, в которое установлен сливной патрубок 7 для отвода содержащихся в газожидкостной смеси наиболее легкокипящих компонентов и газов, находящихся в диспергированном и растворенном состоянии. С наружной стороны струеформирующего устройства выполнена винтовая канавка 8 с образованием между корпусом 1 гидроциклона и струеформирующим устройством 5 винтового канала 9 прямоугольного сечения, входная часть которого совпадает с входным отверстием 3 для ввода газожидкостной смеси, при этом ширина винтового канала выполнена равномерно уменьшающейся до совпадения с поверхностью корпуса гидроциклона, шаг витка винтового канала равен высоте боковой стенки канала. Гидроциклон работает следующим образом.

Через входное отверстие 3 гидроциклона, совпадающее со входной частью винтового канала 9, подают очищаемую газожидкостную смесь. Скорость газожидкостной смеси при перемещении по сужающемуся винтовому каналу 9 увеличивается. Истекающий из струеформирующего устройства поток газожидкостной смеси движется по траектории спирали в виде отдельных витков, располагающихся вплотную, но не соприкасающихся друг с другом, и образующих развитую поверхность испарения из тонкого слоя газожидкостной смеси на поверхности корпуса гидроциклона. При этом под струеформирующим устройством 5 гидроциклона создается зона разрежения, что является еще одним дополнительным фактором для испарения легкокипящих компонентов с отделением их из очищаемой газожидкостной смеси и последующим уносом по сливному патрубку 7. Очищенная от газов и легкокипящих компонентов жидкость стекает в разгрузочное отверстие 4 в конической части гидроциклона.

Предлагаемый гидроциклон может быть использован в качестве одиночного гидроциклона. Кроме того, предлагаемый гидроциклон может быть использован в виде батарейного гидроциклона (мультгидроциклона) путем объединения в общем корпусе параллельно включенных гидроциклонов небольшого диаметра, при этом подачу в каждый из гидроциклонов газожидкостной смеси осуществляют через отверстия в корпусах гидроциклонов из общей распределительной камеры.

Использование предлагаемого гидроциклона позволит по сравнению с наиболее близким аналогом повысить эффективность его работы за счет более полного удаления легкокипящих компонентов и газов из очищаемой газожидкостной смеси.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от легкокипящих компонентов и газов, может быть использовано, в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Гидроциклон содержит корпус, выполненный в верхней части цилиндрическим с отверстием для ввода газожидкостной смеси, а в нижней - коническим, снабженный крышкой, сливным патрубком для отвода легкокипящих компонентов и газов, разгрузочным отверстием для вывода очищенной жидкости. В цилиндрической части корпуса гидроциклона соосно расположено струеформирующее устройство с отверстием по его оси, в которое установлен сливной патрубок для отвода легкокипящих компонентов и газов, с наружной стороны струеформирующего устройства выполнена винтовая канавка с образованием между корпусом гидроциклона и струеформирующим устройством винтового канала прямоугольного сечения, входная часть которого совпадает с входным отверстием гидроциклона для ввода газожидкостной смеси, при этом ширина винтового канала выполнена равномерно уменьшающейся до совпадения с поверхностью корпуса гидроциклона. Шаг витка винтового канала равен высоте боковой стенки канала. Технический результат: повышение эффективности работы. 3 ил.

Гидроциклон, содержащий корпус, выполненный в верхней части цилиндрическим с отверстием для ввода газожидкостной смеси, а в нижней - коническим, снабженный крышкой, сливным патрубком для отвода легкокипящих компонентов и газов, разгрузочным отверстием для вывода очищенной жидкости, отличающийся тем, что в цилиндрической части корпуса гидроциклона соосно расположено струеформирующее устройство с отверстием по его оси, в которое установлен сливной патрубок для отвода легкокипящих компонентов и газов, с наружной стороны струеформирующего устройства выполнена винтовая канавка с образованием между корпусом гидроциклона и струеформирующим устройством винтового канала прямоугольного сечения, входная часть которого совпадает с входным отверстием гидроциклона для ввода газожидкостной смеси, при этом ширина винтового канала выполнена равномерно уменьшающейся до совпадения с поверхностью корпуса гидроциклона, шаг витка винтового канала равен высоте боковой стенки канала.