Гидроциклон Советский патент 1985 года по МПК B04C5/24 

СП

со

5 Изобретение относится к устройст вам для разделения жидких неоднород ных систем под действием центробежных сил и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей,пищевой и других отраслях промьшшенности. Известен гидроциклон, содержащий корпус с выходным, сливным и Песковым патрубками, снабженный установленной в сливном патрубке трубкой, предназначенной для регулирования работы гидроциклона путем подачи через нее воздуха во внутренний вос ходящий поток осветленной жидкости Недостатком данного устройства является малая степень извлечения жидкости из сгущенной суспензии, выгружаемой через песковый патрубо Известно также устройство, содер жащее питающий коллектор исходной суспензии, соединенные с ним гидроциклоны со сливным и Песковым патрубками, камеру сбора осветленной . яшдкости и песковую камеру, соединенные с соответствующими патрубкам и центральную трубу, верхний конец которой соединен с камерой, охватывающей камеру сбора осветленной жид кости, а нижний конец с присоединен ными к нему фильтрующими элементами размещен в песковой камере L2l. Указанное устройство обладает низкой эффективностью при разделени тонкодисперсных суспензий, что обус ловлено забивкой фильтрующего элемента мелкими частицами, а также низкой эффективностью при наличии сопротивления на сливной линии, что вызвано снижением производительности устройства по отсасываемой из песковой камеры жидкости. . Наиболее близким к изобретению является гидроциклон, содержащий корпус с входным сливным и Песковым патрубками, присоединенную к последнему сгустительную камеру, и эжектор, установленный на сливном патрубке и соединенньй всасывающим трубопроводом со сгустительной камерой З. Снабжение известного устройства эжектором позволяет, при определенных условиях, повысить достигаемую степень сгущения суспензии за счет отсоса части жидкости из сгуститель ной камеры. Однако это возможно пра тически только при отсутствии сопро тивления на сливной линии, т.е. на выходе эжектора. В противном случае происходит резкое снижение эффективности сгущения вследствие сильного падения производительности эжектора по отсасываемой жидкости. Кроме того, известное устройство обладает низкой эффективностью осветления, что обусловлено попаданием мелкодисперсных частиц в осветленную жидкость вместе с жидкостью, отсасьгоаемой эжектором из сгустительной камеры. Наличие эжектора ведет также к снижению производительности по осветленной жидкости и общей производительности устройства, так как увеличивает его общее сопротивление. Цель изобретения - повышение эффективности разделения и производительности по осветленной жидкости. Поставленная цель достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем корпус с ВХОДНЬПУ, сливным и Песковым патрубками, присоединенную к последнему сгустительную камеру с всасьшрющим трубопроводом, корпус снабжен осевой трубкой с фильтрующим элементом в верхней ее части, установленной концентрично в сливном патрубке и соединенной через фильтрующий элемент с всасывающим трубопроводом, снабженньм внутри продольными плас-. тинами и установленным наклонно. Кроме того, всасывающий трубопровод расположен под углом 20-45° к вертикали. Целесообразно внутри в.сасывающего трубопровода устанавливать продольные пластины, . делящие по вертикали его внутреннее пространство на несколько слоев. На фиг. 1 изображен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - батарейный ГИДРО1ЩКЛОН, общий вид. Гидроциклон состоит из цилиндроконического корпуса 1 с входным 2, сливным 3 и Песковым 4 патрубками. К песковому патрубку 4 присоединена сгустительная камера 5, а в сливном патрубке 3 установлена осевая трубка 6., соединенная через фильтрующий элемент 7 с всасывающим трубопроводом 8, нижний конец которого присоединен к верхней части сгустительной камеры 5. Всасывающий трубопровод 8 гидроциклона наклонен к вертикали под углом 20-45, а внутри него установлены продольные пластины 9, делящие внутреннее пространство . трубопровода (по глубине) на ряд

31

тонких слоев. Гидроциклон может быть вьтолнен JB виде батареи гидроциклрнов, имеющих общую сгустительную камеру, соединенную всасывающими трубопроводами с осевыми трубками гидроциклонов (фиг. 2).

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходная разделяемая суспензия под давлением через входной патрубок 2 поступает в корпус 1, где приобретает вращательное движение. Под действием центрсгбежных сил происходит разделение суспензии, при этом твердые частицы в виде сгущенной суспензии выводятся через песковый патрубок 4 в сгустительную камеру 5, где происходит дополнительное отстаивание суспензии, а осветленная жидкость вьгоодится из аппарата через сливной патрубок 3. При вращательном движении жидкости в осевой зоне гидроциклона создается разрежение, которое может достигать в зависимости от скорости вращения жидкости и условий выгрузки продуктов разделения значительной величины (до 0,5 кгс/см и более). Под воздействием этого разрежения происходит отсос жидкости через осевую трубку 6 и трубопровод 8 из верхней части сгустительной камеры 5, что способствует дополнительному сгущению суспензии в этой камере. Жидкость, поступающая внутрь гидроцикло на через осевую трубку 6, смешивается здесь с восходящим осветленным потоком и выводится вместе с ним через сливной патрубок 3. При движении этой жидкости в ламинарном режиме по наклонному трубопроводу 8 .

12 .4

происходит осаждение из нее мелких частиц, захваченных из сгустительной камеры. Эти частицы оседают на нижнюю часть внутренней поверхности трубопровода и, сползая по ней вниз, возвращаются в сгустительную камеру, что исключает их попадание в осветленный поток, вьшодимый через сливной патрубок гидроциклона.

Повьппению степени осветления жидкости, отводимой по всасывающему трубопроводу 8, способствует выполнение его наклонным и снабжение внутреннего пространства его продольными пластинами, так как при этом уменьшается высота осаждения частиц в трубопроводе.

На выходе из трубопр|овода В жидкость подвергается дополнительной очистке от мелких частиц в фильтрующем элементе 7. При этом, благодаря вьтесению фильтрующего элемента за пределы сгустительной камеры, эффективность очистки повышается, так как предотвращается забивка фильтрующий поверхности элемента частицами, предварительно отделенными в наклонном трубопроводе 8.

Как показьшаютэксперименты, наиболее эффективно извлечение частиц из суспензии в наклонном трубопроводе происходит при з еньшении угла его наклона к вертикали от 20 В таблице приведены результаты опытов, полученные при восходящем движейии по наклонному стеклянному трубопроводу с внутренним диаметром 25 мм водной суспензии суспензионного ПВХ с концентрацией 2000 мг/л (длина трубопровода 1 м, объемный расход: суспензии 10 л/ч).

1. ГИДРОЦИКЛОН, содержащий корпус с входным, сливным и песковьм патрубками, присоединенную к последнему сгустительную камеру, с всасывакяцим трубопроводом, отличающийся тем, что, с цепью повышения эффективности разделения и производительности по осветленной жидкости, корпус снабжен осевой трубкой сфильтрукяцим элементом в верхней ее части, установленной концентрично в сливном патрубке и соединенной через фильтрующий элемент с всасывающим трубопроводом, снабженным внутри продольньвв пластинами и установленным наклонно. 2. Гидроцкклон ПОП.1, отличающийся тем, что всасывающий трубопровод расположен под угкл лом 20-45° к вертикали.

Концентрация суспензии на выходе из трубопровода, мг/л

Как видно из полученных данных, по мере уменьшения угла наклона трубопровода к вертикали происходит

994

120 194

88

74

возрастание концентрации суспензии на его выходе, т.е. снижение эффективности извлечения частиц. При этом

с уменьшением угла наклона до 20°, снижение эффективности идет медленно, дальнейшее уменьшение угла наклона приводит к резкому возрастанию концентрации суспензии на выходе трубопровода . При углах наклона трубопровода к вертикали SO и более происходит отложение частиц суспензии на внутренней поверхности трубопровода и прекращение процесса их сползания вниз по трубопроводу, т.е. при этом нарушается непрерывность процесса извлечения частиц из суспензии. При углах наклона трубопровода 45° и менее процесс сползания частиц вниз по трубопроводу идет непрерывно.

Таким образом, снабжение гидpoциkлoна осевой трубкой с фильтрующим элементом, соединенной со сгустительной камерой всасывающим наклонным трубопроводом, повышает производительность гиДроциклойного аппарата по осветленной жидкости и эффективность осветления, а вьшолнение всасывающего трубопровода наклонным способствует повьшгению степени осветления жидкости, выводимой из устройства. Этому же способствует и деление по вертикали внутреннего пространства трубопровода продольными пластинами на ряд тонких слоев, так как при этом уменьшается путь (высоте) осаждения частиц в трубопроводе и соответственно снижается размер частиц, которые выносятся потоком жидкости из трубопровода, т.е. повышается эффективность их извлечения.

7

8

Фиг.1