Многоцелевой гидроциклон Советский патент 1984 года по МПК B04C7/00 

О5

Изобретение относится к устройствам центробежного типа и может быть использовано в химической, нефтедобывающей, микробиологической и других отраслях народного хозяйства как для проведения процессов разделения дисперсных систем, так и для процессов эмульгирования.

Известно устройство, включающее наружный цилиндроконический гидроциклон с тангенциальным питающим патрубком, внутренний цилиндрический гидроциклон с разгрузочными патрубками, причем цилиндрическая часть внутреннего гидроциклона имеет продольные криволинейные каналы с изменяющейся по ходу вращения потока кривизной 1.

Недостатками данного аппарата являются значительная энергоемкость процесса сепарации за счет высокого сопротивления системы, невозможность использования его в качестве эмульгатора, а также трудность регулирования основных показателей процесса разделения и качества получаемых продуктов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроциклон, включающий цилиндро-конический корпус, внутренний цилиндроконический кидроциклон, питающий патрубок, верхнее и нижнее разгрузочные устройства 2.

Недостатками известного гидроциклона являются невозможность регулировки показателей разделения непосредственно в технологическом процессе, а также необходимость сбора промежуточного продукта перед возвращением для повторного разделения, что ведет к дополнительным материальным затратам.

Цель изобретения - интенсификация и регулирование процессов сепарации и эмульгирования.

Поставленная цель достигается тем, что многоцелевой гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус, внутренний цилиндроконический гидроцилиндр, установленный в корпусе с кольцевым зазором, питающий патрубок и верхнее и нижнее разгрузочные устройства, снабжен струйным эжектором, кольцевым кожухом с патрубком для подвода и отвода дисперсной фазы и эластичной манжетой с патрубком подвода давления, а внутренний гидроциклон выполнен с перфорацией в нижней части конуса и на цилиндрической части, заключенной в кольцевом кожухе, при этом струйный эжектор размещен на питающем патрубке и соединен с кольцевым зазором, а эластичная манжета установлена на внутренней поверхности конической части корпуса.

Кроме того, разгрузочное устройство снабжено регулирующим приспособлением, выполненным в виде части сферы, закрепленной на вертикальном штоке, установленным с возможностью возвратно-поступательного движения.

При этом наружная цилиндрическая часть корпуса снабжена электромагнитной обмоткой.

На фиг. 1 изображен многоцелевой гидроциклон, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Многоцелевой гидроциклон включает цилиндроконический корпус 1 с концентрично расположенным внутренним цилиндроконическим гидроциклоном 2, питающим патрубком 3 и направляющей 4, представляющей

5 собой струйный эжектор, установленный тангенциально в верхней части внутреннего цилиндроконического гидроциклона 2, верхнее 5 и нижнее 6 разгрузочные устройства. На последнем установлен регулятор 7 расхода. Цилиндрическая часть внутреннего

0 гидроциклона 2 снабжена с внешней стороны кожухом 8 с патрубком 9 и выполнена с перфорацией 10, а низ конической части внутреннего гидроциклона снабжен также перфорацией И. На внутренней поверхности конической части цилиндроконического корпуса 1 установлена эластичная манжета 12, соединенная патрубком подвода давления с пневмо- или гидросистемой, а на внещней цилиндрической поверхности расположена обмотка 13, создающая

0 статическое электрическое поле. В верхней части цилиндроконического корпуса 1 расположена сливная камера 14 с патрубком 15 и регулирующим приспособлением, выполненным в виде части 16 сферы, закрепленной на вертикальном .штоке 17,

установленным над верхним разгрузочньш устройством 5 с возможностью возвратнопоступательного движения.

Гидроциклон работает следующим образом.

В случае использования многоцелевого гидроциклона для разделения несмешивающихся жидкостей исходная эмульсия подается под давлением через питающий патрубок 3 в верхнюю часть внутреннего ци5 линдроконического гидроциклона 2 и закручивается. Под действием центробежных сил инерции жидкость с большим удельным весом отбрасывается к стенкам аппарата и образует на них сплошную пленку, которая по спиральной траектории опускает0 ся к вершине конуса внутреннего цилиндроконического гидроциклона 2, откуда через систему отверстий 11 попадает вместе с частью более легкой жидкости в нижнюю часть цилиндроконического корпуса 1 и заполняет его. Часть тяжелой жидкости

выводится из аппарата через нижнее разгрузочное устройство 6 и из кожуха 8, куда она продавливается через перфорацию 10. Промежуточный продукт, представляющий собой смесь разделяемых жидкостей, поднимается по каналу, образованному между внутренней поверхностью цилиндроконического корпуса 1 и наружной поверхностью внутреннего цилиндроконического гидроциклона 2, и поступает через отверстие 1между питающим патрубком 3 и направляющей 4, выполненными в виде струйного эжектора, обратно на разделение во внутренний цилиндроконический гидроциклон 2. Легкая жидкость постоянно удаляется через верхнее разгрузочное устройство 5. Для укрупнения капель дисперсной фазы, подаваемой на повторное разделение, в канале между цилиндро-коническим корпусом 1 и внутренним цилиидроконическим гидроциклоном 2 создается обмотками 13 сильное статическое электрическое поле, которое значительно интенсифицирует процесс коалесценции. Регулировка основных показателей разделения и качества получаемых продуктов осуществляется непосредственно во время технологического процесса в зависимости от стабильности состава и физических свойств подаваемой на разделение эмульсии следующими устройствами:

регулятором 7 расхода, установленным на нижнем разгрузочном устройстве 6, который открывается только в случае высокого (свыще 20%) содержания в эмульсии жидкости с больщим удельным весом (при содержании ее менее 20% разгрузка осуществляется только из кожуха 8 через перфорацию 10, в этом случае весь продукт, поступающий из системы отверстий И в цилиндроконический корпус 1, возвращается на повторное разделение);

эластичной манжетой 12, соединенной с пневмо- или гидросистемой, служащей для регулировки количества эмульсии, циркулирующей в системе, (в случае разделения двух несмешивающихся жидкостей со значительной разностью удельного веса, когда повторного разделения не требуется, эластичная манжета 12 полностью перекрывает канал, при малой разности удельного веса, когда необходима высокая кратность циркуляции, эластичная манжета 12 канал открывает);

регулирующим приспособлением, установленным в сливной камере 14, представляющим собой часть 16 сферы, закрепленной на щтоке 17, и расположенным над верхним разгрузочным устройством 5 с возможностью возвратно-поступательного движения (перемещение регулирующего устройства позволяет изменять величину гидравлического сопротивления на верхнем сливе, а следовательно, и соотнощение разгрузочных потоков).

Разделение суспензий в многоцелевом гидроциклоне происходит аналогично разделению несмещивающихся жидкостей, но при отключенной обмотке 13.

В случае использования гидроциклона в качестве эмульгатора жидкость, служащая дисперсионной средой, подается под давлением через питающий патрубок 3 во внутренний цилиндроконический гидроциклон 2 и закручивается. Жидкость, предназначенная для дисперсной фазы приготавливаемой эмульсии, поступает через патрубок 9 в

0 кожух 8 и выдавливается через перфорацию в цилиндрическую часть внутреннего цилиндроконического гидроциклона 2, где подхватывается потоком дисперсионной среды, дробится благодаря высоким касательным напряжениям и распределяется

в ней. Полученная эмульсия с заданными размерами дисперсной фазы выгружается через верхнее разгрузочное устройство 5 в сливную камеру 14 и удаляется из аппарата. Нераздробивщиеся капли под дейQ ствием центробежной силы инерции отбрасываются к стенкам аппарата, продавливаются через систему отверстий 11 в цилиндроконический корпус 1 вместе с частью дисперсионной среды, подаются на повторное эмульгирование. Процесс происходит при

5 отключенной обмотке 13 и полностью закрытом регуляторе 7 расхода, при этом эластичная манжета 12 и регулирующее устройство в сливной камере 14 выполняют те же функции, что и в процессе разделения. Следует отметить, что процесс разделение эмульсий проводится при средних скоростях на входе во внутренний цилиндроконический гидроциклон 2 (до 8 м/с) чтобы предотвратить самопроизвольное эмульгирование дисперсной фазы за счет внезапного расщирения, а в случае использования многоцелевого гидроциклона для получения стойких эмульсий заданного качества скорость на входе превышает 8 м/с в зависимости от физических свойств системы и от заданных показателей качества получаемого продукта.

Таким образом, применение предлагаемого многоцелевого гидроциклона позволяет значительно интенсифицировать процессы разделения дисперсных систем и эмульгирования за счет рециркуляции промежуточного продукта и получения благодаря этому чистых конечных веществ одновременно в обоих сливах или стойких эмульсий заданного состава. Кроме того, позволяет исключить из технологической схемы емкости, предназначенные для сбора промежуточноQ го продукта, а также нагнетательное оборудование для подачи его повторно на разделение. Простота регулирования рабочих характеристик и технологических параметров непосредственно в производственном працессе обеспечивает высокую надежность и

5 стабильность функционирования многоцелевого гидроциклона, позволяет автоматизировать контроль и управление ним на всех режимах работы. Возможность проведения

.МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГИДРОЦИКЛОН, содержащий цилиндроконический корпус, внутренний цилиндроконический гидроциклон, установленный в корпусе с кольцевым зазором, питающий патрубок и верхнее и .нижнее разгрузочные устройства, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и регулирования процессов сепарации и эмульгирования, он снабжен струйным эжектором, кольцевым кожухом с патрубком для подвода и отвода дисперсной фазы и эластичной манжетой с патрубком подвода давления, а внутренний гидроциклон выполнен с перфорацией в нижней части конуса и на цилиндрической части, заключенной в кольцевом кожухе, при этом струйный эжектор размещен на питающем патрубке и соединен с кольцевым зазором, а эластичная манжета установлена на внутренней поверхности конической части корпуса. 2.Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что верхнее разгрузочное устройство снабжено регулирующим приспособлением, выполненным в виде части сферы, закрепленной на вертикальном штоке, установленным с возможностью возвратно-поступательного движения. (Л 3.Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что наружная цилиндрическая часть корпуса снабжена электромагнитной обмоткой.