Циклон Советский патент 1984 года по МПК B04C7/00 

Изобретение относится к устройствам для отделения твердых и жидких включений от газов и может быть использовано в нефтехимической, химической и других областях промышленности. Известен циклон для отделения твердых и жидких включений от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отделенных твердых и жидких включений и боковой цилиндрический или эллиптический патрубок для ввода газа, содержащего включения. Боковой патрубок выполнен таким образом, что он обеспечивает тангенциальный ввод газа относительно внутренней поверхности циклона 1. Недостатком данного циклона является сравнительно низкая степень очистки поступающего в него газа (70-95% в зависимости от свойств включений в газе). Известен также циклон-центробежныи сепаратор для отделения включении от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отделенной жидкости в боковой (цилиндрический или эллиптический) патруб(Л для ввода газа с включениями с размещенным в нем завихрителем потока (цилиндрическим винтовым направляющим аппаратом), поиче.м патрубок для ввода газа с включениями выполнен с продольно направленным вниз щелевым отверстием 2. Однако известный циклон нельзя использовать для очистки газов, содержащих крупные твердые включения, так как при уменьшении щирины продольной щели она забивается твердыми включениями, что приводит к увеличению вторичного уноса и снижению эффективности отделения, а при увеличении ширины щели наблюдается проскок твердых включений, что также приводит к ухудшению отделения. Кроме того, циклон не пригоден, напри мер, для очистки газов, поступающих после дегазации бутадиеновых и изопреновых каучуков, содержащих твердую крошку каучука с размера.ми 0,1 -10 мм. Цель изобретения - повышение эффективности сепарации. Поставленная цель достигается тем, что в циклоне, содержащем корпус с тангенциальным входным, осевыми выходным и разгрузочным патрубками, винтовой закручиватель, установленный во входном патрубке, винтовой закручиватель выполнен эллиптическим с горизонтальной осью, равной 0,98-0,99 горизонтальной оси входного патрубка, и с вертикальной осью, равной 0,85-0,9 вертикальной оси входного патрубка. На фиг. 1 изображен сепаратор, продольный разрез; на фиг., 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б- Б на фиг. 2 (в случае выполнения входного патрубка круглым); на фиг. 4 - то же, в случае выполнения входного патрубка эллиптическим; на фиг. 5 - эпюры окружных скоростей газа в поперечном сечении входного патрубка. Циклон состоит из корпуса 1, входного патрубка 2 для ввода газа с включениями, разгрузочного патрубка 3 для вывода отделенных включений, выходного патрубка 4 для вывода очищенного газа, винтового закручивателя 5. Последний 5 монтируется в патрубке 2 циклона с помощью приваренных к трубе 6 с восьми стержней 7, установленных под 90° друг к другу, с внутренней резьбой, в которую ввинчены распорные болты 8. На концах распорных болтов установлены с возможностью самоцентровки упоры 9 с рисками. После установки винтового закручивателя в патрубок гаечным ключом производится поворот болтов 8 таким образом, чтобы обеспечить центровку направляющего аппарата, равенство верхнего и нижнего зазоров и надежную фиксацию закручивателя в патрубке. Циклон работает следующим образом. Газ с включениями, полученными, например, при отделении крошки полиизопренового каучука (с размерами частиц 0,1 - 10 мм) от газообразного растворителя с парами воды, подается в патрубок 2, где закручивается и разделяете на очищенный газ, движущийся в винтовых каналах закручивателя, и включения, которые движутся в верхнем и нижнем зазорах между закручивателем и стенками патрубка. Предварительно разделенные во входном патрубке газ и включения выводятся из него по касательной к внутренней поверхности циклона, где за счет центробежных сил происходит дополнительная очистка газа от включений. Очищенный газ выходит через патрубок 4, а отделенные жидкие или твердые включения выводятся через патрубок 3. В табл. 1 приведены данные по обоснованию выбора соотнощений осей винтового закручивателя и входного патрубка на примере отделения включений (крошки каучука 5%) от газов (паров растворителя) воды после стадии дегазации полимеризата изопренового каучука. Из табл. 1 видно, что только при выполнении закручивателя в поперечном сечении эллиптическим обеспечивается эффективное отделение включений от газов после дегазации полимеризата изопренового каучука. При увеличении отношения величины горизонтальной оси закручивателя к горизонтальной оси патрубка (более 0,99) качество отделения остается высоким, но трудно осуществлять монтаж винтового направляющего аппарата в патрубке изза малого зазора. горизонтальной оси закручивателя к горизонтальной оси патрубка (менее 0,98) ухудшается качество отделения. При увеличении отношения величины горизонтальной оси патрубка (более А0,99) качество отделения остается высоким, но трудно осуществлять монтаж винтового направляющего аппарата в патрубке из-за малого зазора. При уменьщении отношения величины вертикальной оси закручивателя к вертикальной оси патрубка (менее 0,85) ухудшается качество отделения, а увеличении этого отношения (более 0,9) происходит забивка просвета между витками закручивателя и стенкой патрубка и резко ухудшается отделение в результате вторичного уноса. При изменении эллиптичности выходного патрубка эффективность отделения не изменяется и остается высокой., Благодаря эллиптической форме закручивателя, в нем происходит резкие изменения направления движения газа с включениями, сопровождающиеся ударами о внутреннюю поверхность патрубка, что

Таблица 1 способствует лучще.му отделению включений от газа. В области наибольших зазоров газ с одной стороны за счет сил вязкостного трения увлекается во вращение (течение Куэтта), с другой стороны поскольку горизонтальные зазоры отсутствуют (забиты крошкой) возникает возвратное течение, подчиняющееся закону Пуазейля. При этом окружная (спиральная) скорость в наибольшем зазоре составляет около 10% величины осевой скорости газа в этом зазоре. В табл. 2 приведены значения скоростей газа в винтовом канале и наибольшем зазоре (размер наибольшей оси патрубка 400 мм, наименьшей 300 мм), Как видно из табл. 2, получено хорошее совпадение экспериментальных и расчетных значений скоростей. Таким образом, установлено, что газ в наибольших зазорах совершает в основном (90/о ) осевое движение, закрутка его незначительна (10%), что обеспечивает эффективное удаление из аппарата отсепарированных твердых включений (крошки каучука) без забивки аппарата и вторичного уноса.

ЦИКЛОН, содержащий корпус с тангенциальным входным, осевым выходным и разгрузочным патрубками, винтовой закручиватель, установленный во входном патрубке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации, винтовой закручиватель выполнен эллиптическим с горизонтальной осью равной 0,98- 0,99 горизонтальной оси входного патрубка, и с вертикальной осью, равной 0,85- 0,9 вертикальной оси входного патрубка. (/) 1 N О5 о 00

1:0,7

1:1

1:0,7

0,1

0,87 0,1 0,87 0,1 0,87

0,2 0,1 0,1 0,2 0,3

0,1

0,87

0,98

0,4 0,6-1

93

с помоПитоТаблица 2

73,5

9,6

8,5

69

9,2