Гидроциклон Советский патент 1984 года по МПК B04C5/103 

Изобертение относится к технике разделения, а именно к устройствам для проведения процессов сепарации суспензий и эмульсий, содержащих механические примеси, в том числе промьшленных сточных вод, и может быть использовано в Х11мической, неф теперерабатывающей и других oT jacлях промышленности. Известен комбинированный гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным питающим патрубком и крышкой, песковый патру бок, цилиндрическую обечайку с тангенциальными прорезями в верхней ча ти, присоединенную к крышке, при этом в обечайке расположены сливной патрубок и дополнительный песковьй патрубок lj . Недостатком данного устройства (является его невысокая эффективность обусловленная продольным перемешиванием жидкой фазы разделяемого продук та, что является следствием наличия циркуляционных контуров в обеих зонах разделения. Известен гидроциклон, предназначенный Д.ТШ разделения эмульсий, соде жащий цилиндроконический корпус, тан генциальньй питающий патрубок, крьш1ку, центральные сливной и песковьй патрубки, а таюке коаксиальную цилиндрическую обечайку, не доходящую до крышки гидроциклона 2 . Недостатком этого устройства является отсутствие возможности сепара ции твердой фазы при нахождении последней в эмульсин. Наиболее близким к предлагаемому по технической суирюсти и дос.тигаемому результату является гидроциклон содержащий цили-ндрический: корпус с тангенциальным питающим патрубком, крьшку, песковый патрубок и два коак сиальных сливных патрубка, внутренНИИ и внешний зТ. Недостатком известного устройства является низкая эффекти1ность очистки эмульсий, содержаш:их включения твердой фазы вследствие малой эффективности разделения легкой и тяжелой фракции жидкой фазы. Цель изобретения - повьшение эффективности очистки эмульсий, содер жащей включения твердой фазы. Указанная цель достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем корпус с крышкой и тангенциальным питаю 52 щим патрубком, внешний и внутренний коаксиальные -сливные патрубки и песковой патрубок, корпус снабжен концентрично установленными внутри него обечайками, одни из которых выполнены не доходящими до крьпики, а другие, чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выполнены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переходником и вьтолнена с диаметром, большим диаметра внутреннего сливного патрубка, и соединена с ним коническим переходником. На чертеже схематически изображен гидроциклон, общий вид. Гидроциклон включает цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и тангенциальным питающим патрубком 3. В нижней части корпуса 1 соосно ему расположен песковый патрубок 4, а в верхней части, на 2, два центральных коаксиальных сливных патрубка: внутренний 5 для вывода осветленной жидкости и внешний 6 для вывода дисперсной фракции. В корпусе 1 гидроциклона коаксиально ему расположен (ряд обечаек. Внешняя обечайка 7 и далее, через одну, обечайка 8 примыкают к крьяяке 2 аппарата. Остальные обечайки 9 и 10 не доходят до крьш1ки 2, между ней. и обечайками 9 и 10 существует зазор. -В обечайках 7 и 8 в верхней их части, примыкающей к крышке 2, выполненытангенциальные прорези 11 для перетекания более легкой дисперсной фракции от периферии к центру. Крепление обечаек 9 и 10 в корпусе гидроциклона может осзпцествляться различными способами, например болтами 12. Внутренний сливной патрубок 5 и внутренняя обечайка 10 соединены друг с другом посредством сплошного конического переходника 13. Гидроциклон работает следующим образом. Исходная.эмульсия, содержащая также частицы твердой фазы, например сточная вода, содержащая масла и ока.пину, под давлением подается через питающий патрубок 3 в корпус 1 аппарата, где интенсивно вращается. Под действием центробежных сил происходит перераспределение частиц эмульсии и твердой фазы, при этом последняя движется к стенке корпуса 1, а диспергированная жи,цкость - масло. как наиболее легкая фракция, движется к центру. Частицы твердой фазы концентрируются у стенки корпуса.1 аппарата и выводятся через песковый патрубок 4, Капли эмульсии при радиальном движении попадают на наружную стенку внешней обечайки 7 и вращаются вокруг нее. При этом на каплю действуют в вертикальном найравлении две противоположно направленны силы: Архимедова сила, обусловленная разностью удельных весов жидких компонентов, и сила вертикального сноса за счет вертикального движения дисперсной жидкости вследствие перепада давления. Наличие обечаек 7 и 8, примыкающих к крьшке 2, позволяет исключить подкрышечньй циркуляционньй контур, а заглубление обечаек 9 и 10 в конус корпуса 1 аппарата исключает циркуля ционньй контур в конусе. Все это позволяет избежать продольного перемешивания фаз. Наиболее крупные частицы эмульсии пойадая на наружную поверхность обечайки 7, растекаются по ней и в зави симости от координаты нахождения Кап ли могут двигаться как по спирали, вверх, так и по спирали вниз. Частицы, движущиеся вверх, попадают в под крышечное пространство, а затем чере тангенциальные прорези 11 - во внутреннее пространство обечайки 7, т.е. в отстойное пространство. Те капли, (которые двигаются вниз, достигают нижнего обреза обечайки 7 и, двигаяс радиально, также попадают в отстойно пространство. Частицы эмульсии среднего диаметра, не достигшие обечайки 7, участвуя одновременно в вертикальном и радиальном движении, попадают уже на обечайку 9 и также в зависимости от координаты двигаются по спирали либо вверх, либо вниз и попадают соответственно в подкрьшечное пространство или на срез обечайки 9 и во внутреннее ее пространство, т.е. в отстойное пространство. Аналогичный процесс происходит и с каплями наименьшего диаметра, находящимися в эмульсии, исключая те из них, которые достигают нижнего обреза наиболее заглубленной обечайки 10 и уносятся осветленным потоком загрязняя его. Количество обечаек в гидроциклоне может быть различньм, так как их число, а также длина зависят от гранулометрического состава эмульсии: чем больше медианный размер частиц эмульсии, тем меньше количествои длина обечайки. Это связано с возрастанием центробежной силы, действующей на частицу, при большем размере капли и, следовательно, большей радиальной скорости последней. Частицы эмульсии, попавшие в отстойное пространство со среза обечаек 7, 9 и 10, участвуют в вертикальном движении только за счет сил . Архимеда, т.е. капли масла вспльшают в подкрышечное пространство и попадают во внешний сливной патрубок 6 либо непосредственно, либо через тангенциальные щели 11, и выводятся из гидроциклона. Так как концентрация дисперсной фазы в подкрьшечной зоне все время возрастает, необходимо обеспечить удаление дисперсной фазы, т.е. воды из этой области. Это достигается за счет зазора между обечайкой 9 и крышкой 2 аппарата. Вода удаляется путем перетекания по внутренней стенке обечайки 8 за счет вытеснения ее маслом из подкрышечной зоны. При этом вдоль стенок обечайки 9, не примыкающей к крьш1ке 2, образуется два противоположно направленных потока: внешний, представляющий собой слой вспльюающего масла, и внутренний - опускакйцаяся дисперсная фаза (вода). Наличие переходника 13, соединяющего внутренний сливной патрубок внутренней обечайкой 10, обусловлено необходимостью отделить восходящий поток осветленной жидкости, сформированной в нижней части конуса гидроциклона от зоны отстаивания (зоны разделения эмульсии). Согласно данным по гидродинамике гидроциклонов иаметр восходящего осветленного потока 9 основном зависит от диаметра сливного патрубка, в данном случае патрубка 5, и составляет 1,4-1,Г его иаметра, т.е. если диаметр внутреней обечайки составляет 1,4-1,8 диаетра внутреннаго сливного патрубка 5 при условии наличия между ними плошного переходника 13, то области епарации и отстаивания изолированны друг от друга, что исS1118415

ключает возможность смешиванияПрименение гидроциклона по сравнедвух потоке и повышает эффектив-нию с прототипом позволяет повысить

ность сепарации. .эффективность сепарации до 85-90%

Разделение трех процессов сепара-5 тивности работы гидроциклона по

цин в пространстве при осуществленииэмульсии, в основном, за счет исклюих в одном аппарате, а также исклю-чения циркуляционных контуров в коничение циркуляционных контуров позво-.ческой и цилиндрической частях корпуляет существенно повысить эффек-са гидроциклона, а также за счет

тивность сепарации гидроцик- разделения в пространстве зон сепаралона.ции.

прежде всего за счет повьш1ения эффек

. ГИДРОЦИКЛОН, сбдержащий корпус с крышкой и тангенциальным питангщим патрубком, внешний и внутренний коаксиальные сливные патрубки и песковой патрубок, о т л и ч а ю- щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности очистки эмульсии, содержащей включения твердой фазы, корпус снабжен концентрично установленными внутри него обечайками, одни иэ которых выполнены не доходящими до крышки, а другие чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выполнены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переход-§ НИКОМ, выполнена с диаметр.ом, большим диаметра внутренного сливного патрубка, и соединена с ним коническим переходником.