Устройство для деаэрации жидких сред Советский патент 1983 года по МПК B01D19/00 B01D19/02 

с оь

4 Изобретение относится к механичес ким разделительным устройствам и может быть использовано в процессах сопровождающихся обильным вспениванием жидких сред, которые в цальнейшем должны быть деаэрированы,а пузурьки пены разрушены, например при флотации полезных ископаемых, в добыче нефти и газа, в химической и пищевой отраслях промышленности. Известен аппарат для разбивания пены в жидкости, в котором имеется цилиндрическая камера, где происходит столкновение возникающих звуковых волн при.подаче исходного вспе ненного потока Жидкости. В пеногасителе генерация акустических колебаний осуществляется в результате интенсивной турбулизации потока . Недостатком этого устройства является низкая степень разрушения пены, так как сама турбулентность потока приводит к повторному образованию пены. Содержание газа в конечном продукте разрушения составляет не ниже 30%.. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для деаэрации жидкнх сред, содержащее корпус циклона с патрубками для ввода вспененного продукта , и вывода разделенных фракций, крышку и излучатель акустических колебйнийС2 Однако при обработке вспененных жидких сред, содержащих значительное количество газовой фазы, известное устройство малоэффективно вследствие плохого акустического контакта. Звуковая энергия в этом устройстве быстро рассеивается на границе раздела сред газ-жидкость, колебания зату хают практически в первом же слое пу зырьков, так как акустические сопротивления этих сред различаются на три порядка друг от.друга. Проис ходит практически полное отражение звуковой волны и внутрь слоя проникает лишь ничтожная доля энергии колебаний, которой недостаточно для де формации стенки пузырьков .и последую щего ее разрыва. Поэтому степень раз рушения пены низкая. Исследования процесса разрушения пен при воздействии акустических коле баний и практика использования аппаратов для этих целей показывают , что только генерирование достаточно интенсивных колебаний непосредственно в газовой среде приводит к практически мгновенному и эффективному разрушению пены. Целью изобретения является повышение степени . деаэрации при разрушении пен. Поставленная цель достигается тем,. что. устройство для деаэрации жидких сред, содержащее корпус циклона с патрубками для ввода вспененного продукта и вывода разделенных фракций, крышку и излучатель акустических колебаний, снабжено цилиндрической обечайкой, установленной соосно корпусу в верхней части, конической кольцевой перегородкой с отверстиями по периферии, прикрепленной к верхней кромке обечайки, крышка выполнена параболической с отверстиями, а излучатель акустических колебаний размещен в центре крышки. Цилиндрическая обечайка предназначена для выделения из центральной части вращающегося потока легкой фракции,и транспортировки этого продукта в зону действия- акустических колебаний. Эти колебания , генерируемые акустическим излучателем, направляются навстречу поднимающемуся потоку легкой фракции с помощью крышки, внутренняя пбверхность которой выполнена параболической. Размещение излучателя в фокусе параболоида способствует полному отражению звуковых волн (что повышаteT КПД акустических колебаний), а отверстия в крышке служат для отвода отработанного сжатого воздуха. Такое выполнение крышки циклона обеспечивает направленность акустического воздействия и полный вывод выделившегося в результате разрушения пены воздуха, который увлекается потоком отработанного в излучателе сжатого газа. Коническая перегородка с отверстиями способствует стоку жидкости, выделившейся при разрушении пены, к-стенкам циклона, а также обеспечивает, жесткость крепления цилиндрической обечайки к корпусу. Такое выполнение устройства позволяет обрабатывать.поток пены комбинированным воздействием центобежного поля и акустических коебаний . Причем генерирование колебаНИИ в газовой среде обеспечивает наиболее эффективное использование их энергии,

Стенки пузырьков в результате воздействия центробежных сил утончаются. Через цилиндрическую обечайку, расположе.нную внутри циклона по его оси, отделяется обезвоженная пена , Структурная прочность такой значительна и самопроизвольного ее разрушения не происходит длительное время. Однако,если в систему вносится кйкой-либо внешний импульс, в данном случае акустические колебания, происходит лавинообразное разрушение всего столба пены. Своевременное воздействие колебаний на утонченные пузырьки, осуществляемое в предлагаемом устройстве, увеличивает степень разрушения пены.

В предлагаемом устройстве создаются условия, наиболее благоприятные для быстрого и полного разрушения пены. Выделившаяся жидкая фаза при разрушении пузырьков еозвра.щается в зону действия центробежных сил, стекая отверстия в конической перегородке.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство содержит цилиндроконический корпус 1 циклона с патрубками 2 и 3 для ввода вспененного продукта и слива обеспененной жидкости соответственно, цилиндрическую обечайку 4, крышку 5 корпуса с патрубками 6 для отвода газа.Верхний край обчайки 4 соединен со стенкой корпуса 1клона конической перегородкой 7, которая перфорирована на периферии отверстиями 8 и закреплена выше пйтрубка 2. По центру крышки 5 корпуса выполненной в виде параболического рефлектора и имеющей отверстия 9 для прохода газов, размещен излучатель 10 акустических колебаний Крышка 5 и коническая перегородка 7 образуют в верхней части устройства акусти1ческую камеру 11.

Устройство работает следующим образом.

Вспененный продукт, поступающий под давлением через тангенциальный патрубок 2, приводится во вращение и подвергается действию центробежных сил, под влиянием которых происходит сепарация продукта по плотности и вытекание жидкости ( сии ере- зис ) ИЗ межпузырькового пространства в пене. Происходит отделение твердых частиц и жидкости из пены, которые концентрируются в пристеночном npocTparfcTB.e циклона и разгружаются через патрубок 3. .Легкая фракция, которая включает в себя пузырьки пены с утонченными стенками и мелкие фракции твердого, продукта, попадает через цилиндрическую обечайку в акустическую камеру 11.

Акустические колебания, генерируемые излучателем 10, кofopый устано элен над цилиндрической обечййкой и концентрично ей, направляются с по-, мощью параболической поверхности крышки 5 навстречу поднимающемуся по обечайке потоку пены, способствуют мгновенной деформации и разрыву пленки пузырьков и приводят к быстрому разрушению пены / Образующаяся в результате разрушения пены жидкая . фаза стекает по конической перегород ке 7 к стеНке корпуса и через отверстия 8 возвращается в пристеночный слой вращающейся жидкости внутри циклона, откуда удаляется через патрубок 3.

Освобожденный из пузырьков газ вместе с отработанным; в акустическом излучателе сжатым воздухом через отверстия 9 отводится из устройства по патрубку 6.

Результаты сравнительных испыта- НИИ предлагаемого и известного устройств представлены в таблице.

J степени разрушения пены можно судить по остаточному содержанию газа в конечных продуктах. Результаты экспериментов показывают, что степень разрушения пены в предлагаемом устройстве составляет 3S,5%. Через патрубок для отвода газа выде лени я пены не наблюдается. При использовании известного устройства степень разрушения пены не превышает 64-5, а через сливной патрубок с легким продуктом выносится пена, содержащая 11 ,8/ жидкости (пенообразующего раствора) ,т.е. фактическая общая степень разрушения пены еще ниже.

Не менее важным является то, что продукт с газосодержанием более 10 не может быть использован повторно в технологических операциях, например при использовании пен в добыче нефти и газа, бурении и т.д.

510363 1

Известное устройство не обеспечивает требуемую степень разрушения и качество готового продукта. Газосодержание конечного продукта, полученного в предлагаемом устройстве, составляет ,S%, что удовлетворяет требованиям технологии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕАЭРАЦИИ ЖИДКИХ СРЕД, содержащее корпус циклона с патрубками для ввода вспененного продукта и вывода разделенных фракций, крышку и излучатель акустических колебаний , о т л и ч а ющ е 6 с я тем, что, с целью повышения степени деаэрации при разрушении пен, устройство снабжено цилиндрической обечайкой,установленной соосно корпусу в верхней части, конической кольцевой перегородкой с отверстиями по периферии, прикрепленной к верхней кромке обечайки, крышка выполнена параболической с отверстиями, а излучатель акустических колебаний размещен в центре крышки.