Аппарат для обработки эмульсии Советский патент 1983 года по МПК B01D17/04 

(Л

с

АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ .ЭМУЛЬСИИ, содержащий корпус, установленные в нем соосно вращающийся и неподвижный диски, расположенные с зазором, патрубок для ввода эмульсии и периферийный патрубок, отличающийся тем, что, с .целью увеличения производительности, аппарат снабхен установленным по оси дисков патрубком для вывода мгнее плотвой фазы, а патрубок для : ввода эмульсий размещен на расстоянии от оси дисков, равном половине радиуса дисков.

5

г

Э D Г

г

ЩтГт

X)

сТ

:л Изобретение относится к технике расслаивания эмульсий в химической нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, конкретнее к расслоению эмульсий растворов каучука с водой. Известен аппарат для разделения эмульсии, содержащий неподвижный слой сепарационных элементов из гидрофильного материала, через кото рый пропускают разделяемую эмульсию. Во впадинах сепарационных элементов скапливается и стекает вниз дисперсная фаза С.Недостатком аппарата является низкая производительность, связанная с низкой скоростью движения . эмульсии через слой сепарационнык элементов, Отекание вниз дисперсной фазы возможно только при низкой ско рости движения эмульсии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является аппарат для обработки эмульсии, содержащий корпус, установленные в нем соосно вращающийся и неподвижный диски, расположенные с зазором, патрубок для ввода эмульсии и периферийный патрубок. При движении эмульсии Между дисками и вращении одного из дисков осуществляется перемешивание вязкой эмульсии, способствующие столкновению и коалесценции капель и последующему отделению их от эмульсии 2 . Недостатками аппарата являются низкая производительность и низкая степень отделения дисперсной фазы. В самом аппарате отделения дисперс.ной фазы не происходит, а происход только укрупнение частиц дисперсно фазы. Поэтому для отделения основной массы от дисперсной фазы необходимо эмульсию пропускать через аппарат несколько раз. Полного отделения при этом не удается достигнуть так как отвод обоих компонентов через общий патрубок способствует дис пергированию компонентов друг в дру ге. Цель изобретения - повышение про изводительности аппарата для разделения эмульсии. Цель достигается тем, что аппарат для обработки эмульсии, содержа щий корпус, установленные в нем соосно вращающийся и неподвижный дис:ки, расположенные с зазором, патрубок для ввода эмульсии и периферийный патрубок, снабжен установленным по оси дисков патрубком для вывода менее плотной фазы, а патрубок для ввода эмульсии размещен на расстоянии от оси дисков, равном половине радиуса дисков. При зазоре между дисками 1-2 NM создаются высокие градиенты скоростей между дисками, что обеспечивает воздействие поля скоростей даже на высокодисперсные частицы эмульсии. Установка патрубка для ввода эмульсии на расстоянии от оси дисков, равном половине радиуса дисков, позволяет осуществить полное разделение эмульсии в аппарате и отводить воду через патрубок, расположенный на боковой пог.ерхности корпуса, а эластичную жидкость - через патрубок, установленный по оси аппарата. На чертеже схематично изображен предлагаемый аппарат. В корпусе 1 соосно установлены .неподвижный 2 и вращающийся 3 диски. Патрубок 4 установлен на боковой поверхности корпуса 1 и служит для отвода воды. Патрубок 5 расположен на расстоянии от оси дисков, равном половине радиуса дисков, и служит для ввода эмульсии. Патрубок 6 расп оложен по оси аппарата и служит для вывода эластичной жидкости (менее плотной фазы). Аппарат работает следующим образом. Эмульсия каучука в воде или воды в каучуке по патрубку 5 вводится в зазор между неподвижньлм диском 2 и вращающимся диском 3. Частицы раствора каучука или жидкого каучука находящиеся в воде, под действием градиента скорости в зазоре между дисками 2 и 3 испытывают напряжения, в результате действия которых частицы начинают перемещаться к оси вращения, т.е. в сторону меньших диаметров (эффект Вансенберга). Это направление совпадает с направлением движения, возникающего в результате проявления центробежных сил, т.е. к оси аппарата, так как плотность каучуков и их растворов меньше плотности воды. Однонаправленное использование центробежной силы и эффекта Вайсенберга позволяет увеличить эффективность разделения эмульсии и производительность аппарата. Эффект Вайсенберга проявляется и в том случае, когда дисперсной фазой является вода, а сплошной фазой является эластичная жидкость, к числу которых относятся растворы полимеров и расплавы полимеров. Патрубок 5 для ввода эмульсии целесообразно располагать посередине радиуса дисков. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для использования всей рабочей аппарата для разделения эмульсии. Совпадение направлений движения частиц, вызываемых эффектом Вайсенберга и центробежными силами, приводит к увеличению степени разделения эмульсии и, следовательно, к увеличению производительности аппарата.

Вода отводится по патрубку 4, раствор каучука - по патрубку б,

Аппарат работает следующим образом.

В аппарате, содержащем вращающийся и неподвижный диски диаметром 150 мм, исследовалось разделение эмульсии раствора полиизопрена в воде. Эмульсию получали диспергированием раствора полиизопрена в воде с использованием циркуляционного центробежного насоса и с применением поверхностно-активного вещества. Полученные эмульсии благодаря применению поверхностно-активного вещества и эффективному дроблению в насосе с высокооборотным ротором обладали высокой устойчивостью.

Эмульсия вводилась в точке, соответств оощей середине радиуса дисков Зазор между вращающимся и неподвижным дисками h составлял 0,5-3 мм и регулировался путем осевого перемещения вращающегося диска. При частоте вращения диска 1500 об/мин полное разделение эмульсии наблюдалось при следующих значениях производительности G

h, мм 0,5 1,0 1,5 2,О 3,0 G, --- 0,15 0,35 0,40 0,43 0,2

МИ Н

При малой величине зазора уменьшается проходное сечение для эмульсии, возрастает гидравлическое сопротивление и снижается производительност аппарата. При большой величине зазора уменьшается градиент скоростей в зазоре между вращающимися и неподвижными элементами, поэтому ухудиаются условия дця проявления эффекта Вайсенберга. В результате этого производительность аппарата уменьшается.

Высокая производительность аппарата сохраняется при величине зазора 1-2 мм. Выявленная закономерность справедлива только при разделении эмульсий эластичной жидкости в воде, когда для проявления эффекта Вайсенберга необходимы значения

0 зазора между дисками, соизмеримые с диаметром капель дисперсной фазы или высокие значения градиента скорости в зазоре между дисками.

При разделении эмульсии воды в 5 жидком каучуке эффект Вайсенберга проявляется и при более высоких значениях зазора между дисками. В общем случае аппарат может быть уни- , верслльным только при величине зазора 1-2 мм.

0

Параллельно исследовалось разделение эмульсии при пропускании ее в зазоре (2 мм) между дисками и выводе Э1« ульсии Через патрубок, расположенный на периферии. Полного разде5ления эмульсии при последующем гравитационном отстое при любой производительности не наблюдалось.

Технико-экономическая эффективность пpeдлaгae югo устройства обеспе0чивается полнотой выделения дисперсной фазы из эмульсии и высокой произ- водительностью по разделяемой эмуль- . сии. Простота конструкции аппарата обеспечивает минимальные капиталь5ные затраты. Применение аппарата для очистки сточных вод типового завода синтетического каучука, содержащих мелкодисперсные частицы растворов каучуков или частицы жидких каучуков, позволит уменьшить загряз0нение окружающей среды, вернуть в производственный цикл в течение года около 20 т вторичных сырьевых ресурсов и получить экономический 5 эффект 10 тыс. руб. в год.