Отстойник для расслаивания эмульсий Советский патент 1989 года по МПК B01D17/04 

5

сл

ел

ее

4

Изобретение относится к отстойникам для разделения эмульсий. Цель изобретения - повышение удельной объемной производительности отстойника при одновременном уменьшении его установочной площади за счет уменьшения расстояния между основами соседних секций и исключения встречного движения фаз и эмульсии за пределами секций. В каждой секции расслаивания 2 установлена дополнительная торцовая стенка 6, стенки секции 2 размещены на основе 3 с наклоном наружу. Переливная камера 8 выполнена замкнутой с площадью входного отверстия 16 большей, чем выходного отверстия 17, снабжена регулирующим элементом 18 для изменения площади выходного отверстия 17 и установлена так, что часть камеры 8 проходит через основу 3 данной секции и заходит за плоскость, в которой находится входное отверстие 16 переливной камеры соседней секции. Переливная камера 8 может быть выполнена в виде усеченного конуса. Секции в наборе установлены так, что расстояние H между основами соседних секций не превышает высоту секции, щель 15 для вывода из секции легкой /тяжелой/ фазы образована боковыми гранями идентичных стенок 4 /5,6/ соседних секций и составляет /0,25-0,5/ H, а величина H определяется из соотношения H=H_э + (KH_э)², где H_э - высота слоя эмульсии между основами соседних секций, K - эмпирический коэффициент, K=3-5. Эмульсионный коллектор 9 установлен горизонтально над приспособлением 12 для вывода из корпуса 1 легкой фазы. Распределительные элементы 10 размещены в основании 11 коллектора 9. В наборе секций переливные камеры 8 размещены либо вдоль общей вертикальной оси друг над другом, либо вдоль двух вертикальных осей в шахматном порядке. Регулирующий элемент 18 может быть выполнен в виде штока с насаженными на него планшайбами 20, наружный диаметр которых монотонно изменяется по длине штока и установлен внутри камер 8 соосно им так, что шайбы 20 находятся в соответствующих выходных отверстиях порогов, причем наружный диаметр шайб 20 уменьшается по ходу движения выводимой фазы. Регулирующий элемент 18 может быть выполнен в виде насадки 23 или вставки 24, причем площади выходных сечений насадок или вставок камер 8 различных секций увеличиваются по ходу движения выводимой фазы. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

uz.i

ЦТ Легкая (раза( § Тя/нелая раза() Эмульсия (З)

той с площадью входного отверстия 16, большей чем выходного отверстия 17, снабжена регулирующим элементом 18 для изменения площади выходного отверстия 17 и установлена так, что часть камеры 8 проходит через основу 3 данной секции и заходит за плоскость, в которой находи ген входное отверстие 16 переливной кам1ры соседней секции. Переливная камера Я может быть выполнена в виде усеченного конуса, (л кции в наборе установлены гак, что расстояние h между основами госед- них секций не превышает высоту секции, щель 15 для вывода из секции легкой (тяжелой) фазЬ) образована боковыми гранями идентичных стенок 4(5,6| сг).; е1них секций и составляег (0,25 (l,5)h, а величина h определяется из соотношения h + + (khrp, | де h-высота слоя ЭМУЛЬСИИ

между основами соседних секций, k рический коэффициент, - 5. Эмульсион- пый ко, 1,1ектор 9 установ, 1ен горизонта.аыю

Изобретение относи гея к устройствам для разде,:еиия и ее м сшивающихся жидкостей и можег использоваться в .:иобы oipac- ,:|я народного .хозяйства.

Целью изобре юиия яв, 1ие-|ся iKMibim. iUie де.-|1,Н(|(( об ье.мной ()изв;|ди i г.и.нос ги оч - сгойника

На . I и.ioбpaжef: oixioiiHiiK д, 1асс, 1аинаиия ,;1ьсий с секциями .ии- ваиия :о| ружейными в , , фа. вид iT) ни фиг 2 сече(те А Л на фи i 1; на фиг .ч-чеиие Ь Б па фиг. 1, на

(J}nr. 4го же. вариант вы11о.1нения, на

фиг. 5 (ел 1 на фиг. 4; на фиг 6 oTcioii ник для |)асс, 1аивания эмульсий с секциями расслаивания, not П /кенными в тяже.|ук) 4;азу, вид сбокх; на фиг. 7 разре.з Б-В на фиг. (i.

OTCToiinHK д, :я 1асс, 1аива пли мульепй (фи| . I 3) содержит -прямохик ц.нмй 1. набор погруженн1,х в .lei кую (|)азу одинаковых коробчатьгх секций 2 )асслаива- ния, каждая из KOTOpijrx имеет основу 3, мак. кии .чиьи. rioi;oHi)K 1 1гики 4. торцов И) 5 и дополнительную гор- цовуд CTeiiKV , перед .к.г1 ))ой 1и.с.(ва- тельно ус I ановлсШ) (л раиичит(М1.11аи перегородка 7 и пе 1еливной nopOi ()а) 8 д, 1я вывода из сс-кции 2 фач.-.. Переливная камера 8 может бь гь В1 1пол- нена в виде усеченного Koiryca. () ник также содержит становленнь Й Г()и- .юнта.льно эмульсионный )Ллектор 9 с рае- преде .чите.:|ьными э. К ментами 1П р/с .мещен- ными в основании 11 коллектора и сооо- шаклцимися с секциями 2 1 рьсг101,(.О. 1ения

над приспособлением 12 для вывода из корпуса 1 легкой фазы. Распределительные элементы 10 размещены в основании 11 коллектора 9. В наборе секций переливные камеры 8 размещены либо вдоль общей вертикальной оси друг над другом, либо вдоль двух вертикальных осей в щахмат- ном порядке. Регулирующий элемент 18 может быть выполнен в виде щтока с насаженными на него планшайбами 20, наружный диаметр которых монотонно изменяется по длине щтока и установлен внутри камер 8 соосно им так, что щайбы 20 находятся в соответствующих выходных отверстиях порогов, причем наружный диаметр шайб 20 уменьщается по ходу движения выводимой фазы. Регулирующий элемент 18 может быть выполнен в виде насадки 23 или вставки 24, причем площади выходных сечений насадок или вставок камер 8 различных секций увеличиваются по ходу

движения выводимой фазы. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

2 и 13 для вывода из корпуса I соответственно легкой и тяжелой фаз Коллектор 9 расположен над приспособлением 12. Огра0 ничительная перегородка 7 имеет зазор 14 относительно основы 3 секции 2. Идентичные стенки 4 (5,6) соседних секций образуют щель 15. которая служит для вывода из секции легкой фазы, балансировки ста- тич Ч кого давления перед и за ограничи5 те. 11,ной перегородкой 7 и для ввода в секцию распределительного элемента 10.

Переливная камера 8 выполнена с площадью входного отверстия 16 больше выходного 17, снабжена регулирующим элементом

д 18 и установлена так, что часть камеры проходит через основу 3 данной секции, заходя за плоскость, в которой лежит вход- n(je отверстие 16 переливной камеры соседней секции.

В наборе секций идентичные замкну3 тые переливные камеры 8 могут быть разметены вдоль одной общей вертикальной оси, одна над другой или вдоль двух вертикальных осей (фиг. 4). В последнем случае переливные камеры установлены в шахматном порядке.

0 Pei у.пфующий элемент 18 может быть выполнен в виде щтока 19 (фиг. 1,3) с насаженными на него шайбами 20 различного наружного диа.метра. Шток 19 установ- .чен в направляющих 21 и 22 внутри пере- ливньгх камер 8 соосно им так, что щайбы

5 20 находятся в выходных отверстиях 17 переливных камер 8. Наружный диаметр шайб 20 уменьщается по ходу движения выводимой фазы от секции к секции.

Регулирующий элемент 8 может быть выполнен в виде иасадки 23 или вставки 24 (см. фиг. 4,5). Площадь выходного отверстия насадок 23 или вставок 24 различных секций возрастает по ходу движения г выводимой фазы и может регулироваться либо вариацией сечения проходного отверстия, либо количеством отверстий. Эмульсионный коллектор 9 содержит патрубки 25, установленные с зазором 26 к распределительным элементам 10.

Секции в наборе установлены так, что расстояние h между основами соседних секций меиьше высоты стенок секции, щель б для вывода из секции легкой или тяжетельиые элементы 10 равные объемы эмульсии вводятся в каждую секии.о 2 на границу раздела фаз (ГРФ) и рагпрелеляются относительно ГРФ в виде змульсиоиных слоен, причем высота .riu-.HHoro слоя при уста копившемся режиуо п каждой секции посгоян(;«. В секциях 2 эмульсия расслаивается, легкая фаз;; через щелн 15 выводится из секции в окружающую легкую фазу. Тяжелая фаза через зазор 14 и 10 входное отверстие 16 поступает внутрь пространства, ограниченного переливной камерой 8, которое в установившемся режиме постоянно заполнено тяжело.ч фазой выходное отверстие 17, в которо.м усталой фаз образована боковыми гранями идеи-15 иовлена шайба 20, тяжолом фап посту- тичных стенок соседних секций, причем ве-пает внутрь пространства, ограниченного

личина h определяется из соотношения h rhj+iKh,) ; 6 (0,25-0,5)h.

переливной камерой 8 соседней секции и так далее, пока не выйдет за пределы набора секций в общий объем тяжелой фазы отстойника. Из корпуса I тяжелая фаза вы- где Ь - высота слоя эмульсии между осно- водится через приспособление 13, а легкая

фаза - через приспособление 12

В случае размещения з мкиутых лере ливных камер вдоль двух сгей в 1илхмат- ном порядке (фиг. 4) тяжелая фаза из

вами соседних секции, м; к - эмпирический коэффициент

(), м- - Значение эмпирического коэффициента

К в соотношении для определения расстоя- 25 камеры 8 вышележащей секции ния между основами соседних секций зави-поступает в переливную камеру 8 нижелесит от разиости плотностей фаз, их динамической вязкости, межфазного натяжения и диаметра капель дисперсной фазы и находится в пределах 3-5, причем значения.

жащеи секции через пространспю нижеле жа1цей секции, расположенное уежд ограничительной стенкой 7, дополнительной торцовой стенкой 6 и боковыми стенками

приближенные к нижнему пределу, соот- 30 4. Это просгранство постоянно заполнено ветствуют легкорасслаиваемым эмульсиям,тяжелой фазой по уровень входного отверса к верхнему пределу - труднорасслаи-iHflje переливного пороги.

Баемым эмульсиям. Для обеспечения высокой удельной объемной производительности

40

При расслаивании эмульсии п отстойнике с секциями, погруженными в тяжелую фазу (фиг. 6,7), процесс протекает аналоне должна превышать 80-100 мм.35 гичным образом за исключением того, что

Выбор ширины щели для вывода из сек-через щели 15 выводится тяжелая фаза,

а через переливные камеры 8 - легкая. Граница раздела фаз в отстойнике находится в верхней части корпуса I.

Сущность предлагаемого изобретения может быть пояснена на примере расслаивания эмульсии, образовавиюйся при экстракционном разделении нитратов редкоземельных элементов трибутилфосфатом.

Пример. Производительность отстойника

зации выводимой фазы. При ширине щели 45 о эмульсии составляет 10 м /ч при соотно- более 0,5 h возрастает объем, занимаемыйшении легкой и тяжелой фаз в питании 1:1.

Предельная удельная нагрузка на единицу плошади секции расслаивания принята равной 2,5 , а эмпирический коэффициент к 4 . Принимаем высоту эмуль(фиг. 6,7), включает те же конструктив- 50 сионного слоя в секциях расслаивания равные элементы, как и в случае размещенияной 0,06 м. Тогда расстояние h мсжд осноотстойника высота слоя эмульсии в секции

ции легкой (тяжелой) фазы согласно предлагаемому соотиощению обусловлен необходимостью обеспечения стабильной работы секции в широком диапазоне нагрузок при уменьшении расстояния между основами соседних секций. При ширине щели менее 0,25 h возрастает гидравлическое сопротивление прохода, что приводит к сме1цению границы раздела фаз в секции и турбули

набором секций, без соответствующего увеличения производительности.

Отстойник для расслаивания эмульсий с секциями, погруженными в тяжелую фазу

секций в легкой фазе, за исключением того, что секции расслаивания 2 будут размещены основой 3 кверху.

Отстойник для расслаивания эмульсий работает следующим образом.

Эмульсия, подлежащая расслаиванию, поступает в эмульсионный коллектор 9 (фиг. 1-3), из которого через распредели вами соседних секции в соответстпчи с прел ложенноИ зависимостью cooiaiuiT 0.12 м. 11ри высоте в отстойнике 2.1 м высота 1 абора секций в соотгктстнш; с предло- 55 женной зависимостью сост.ччъич 0,12 м. При высоте налива в отстойнике 2.1 м высота набора секций 1, м. Ко.шче- стио секций расслаивания ранио 15 шт.

тельиые элементы 10 равные объемы эмульсии вводятся в каждую секии.о 2 на границу раздела фаз (ГРФ) и рагпрелеляются относительно ГРФ в виде змульсиоиных слоен, причем высота .riu-.HHoro слоя при уста копившемся режиуо п каждой секции посгоян(;«. В секциях 2 эмульсия расслаивается, легкая фаз;; через щелн 15 выводится из секции в окружающую легкую фазу. Тяжелая фаза через зазор 14 и входное отверстие 16 поступает внутрь пространства, ограниченного переливной камерой 8, которое в установившемся режиме постоянно заполнено тяжело.ч фазой выходное отверстие 17, в которо.м устаиовлена шайба 20, тяжолом фап посту- пает внутрь пространства, ограниченного

жащеи секции через пространспю нижеле жа1цей секции, расположенное уежд ограничительной стенкой 7, дополнительной торцовой стенкой 6 и боковыми стенками

40

вами соседних секции в соответстпчи с прел ложенноИ зависимостью cooiaiuiT 0.12 м. 11ри высоте в отстойнике 2.1 м высота 1 абора секций в соотгктстнш; с предло- 55 женной зависимостью сост.ччъич 0,12 м. При высоте налива в отстойнике 2.1 м высота набора секций 1, м. Ко.шче- стио секций расслаивания ранио 15 шт.

Площадь единичной секции с учетом площадей, необходимых для вывода фаз, равна 0,77 м , а установочная площадь, включая площадь отстойника вне секций расслаивания, составляет 0,95 м. Удельная объемная производительность секций (набора сек- ПИЙ) 7,2 м /ч-м а удельная объемная производительность отстойника равна 5 м /ч.м .

Известный отстойник при расслаивании аналогичной эмульсии с той же произво- дительностью 10 м /ч имеет следующие характеристик41; высота налива 2,1 м, количество секций расслаивания 5 шт с площадью секций 1,62 м , высота набора секций расслаивания 1,5 м, установочная площадь 2,84 м . Удельная объемная производительность секции (набора секций) составит 4,1 м /ч-м , а Bcei o отстойника 1,7 м /ч м

Из сопоставления характеристик отстойников видно, что предлагаемый отстойник при расч тояпип между основами соседних секций, меньп1ем в 2,5 раза, позволяет повысить удельную объемную производительность секции в 1,8раза, а отстойника в целом в 2,9 раза. Установочная площад) умень- HiaeTCH и 3 раза.

Размещение в каждой секции дополнительной то()цовой стенки позволяет локали- .ковать вывод тяжелой (легкой) фазы из секции и исключить встречное движение фаз за пределами секций.

Установка боковых стенок и дополнитель- fioii стенки с наклоном наружу дает возможность при компоновке секций в наборе умепьцщть расстояние между основами соседних секций и обеспечить вывод из Секции ,и гкой (тяжелой) фазы через щеле- вой зазор между боковыми гранями идентичных сгепок соседних секций.

11редлагаем(;е выполнение и размещение пе к линн()й камеры с регулирующим элементом позволяет обеспечить вывод из сек- iniii 1Я/кел(1Й (.легкой) (})аз1Л без ее соп)и косновения с фазой, в которую погружен набор секций, иключив те.м самым встречное движение фаз за пределами секций.

Ра.смещение секций в наборе на расстоянии h между основами соседних секций, не ll H Иl lПlaк)Iцe высоту секции, а также выбор этого расстояния согласно предло- жепной зависимости позволяет сб, изить по высоте и обеспечить расстояние между основами секций, соответствующее максимальной удельной объемной производительности отдельной секции и соответственно набора секций при заданной высоте отстойника и уменьшенной установочной пло- П1ади.

Размещение эмульсионного коллектора в 1Ч)ризонтальном положении над приспособлением для вывода из корпуса легкой фазы с расположением распределительных

5

-

0

0

5

5

0

5

0

элементов в основании коллектора дает возможность распределить эмульсию по секциям в равных объемах, что исключает переток эмульсии с одной секции на другую, стабилизирует работу отдельной секции и набора секций в целом при уменьшенном расстоянии между основами соседних секций. Также исключается встречное движение эмульсии и одной из фаз и уменьшается установочная площадь отстойника.

Выполнение переливной камеры в секции в виде усеченного конуса позволяет исключить встречное движение фаз за пределами секций, а также упрощает взаимосвязь переливной камеры с регулирующим элементом, упрощает сочетание секций в на боре, повыщает технологичность изготовления секций.

Размещение переливных секций в наборе вдоль общей вертикальной оси способствует более эффективному регулированию площади выходного отверстия камер секций в наборе при обеспечении единой конструкции отдельных секций.

Размещение переливных камер в наборе секций Е)до,:1Ь двух вертикальных осей в щахматном гюрядке упрощает требования к изготовлению, монтажу секций и эксплуатации отстойника.

Выполнение регулирующего элемента в виде птока с щайбами и его размещение в конических переливных камерах секций так, что диаметр шайб уменьщается по ходу движения выводимой фазы, позволяет вывести из набора секций тяжелую (легкую) фазу при увеличении ее расхода от секции к секции и обеспечить заполнение переливных камер выводимой фазой в уста- новив цемся режиме работы.

Выполнение регулирующего элемента в виде насадки или вставки с площадью выходного сечения, увеличивающейся по ходу движения выводимой фазы, позволяет выводить из набора секций тяжелую (легкую) фазу при увеличении ее расхода от секцпи к секции, обеспечить запапнение переливных камер выводимой фазой в установившемся режиме работы, использовать регулирующий элемент при расположении пере. жвных ка.мер секций как вдоль одной, так и вдоль двух осей.

Формула изобретения

КМГ:1 I н

l V-5 - - f-«L . «..t-I

тЩ11 /j ij i I идщлД

1 Ш::

Т / г

333

Фиг. 2

Фи.

Фиг. 3

Фиг. 5

W,

. «.

.,А%% / п ;

18

Г

,. ;:/ - -iL.:

Ф

14ацу

. У.

Ш

3 5