Способ гравитационного разделения потока суспензии Советский патент 1992 года по МПК B01D37/04 

Изобретение относится к способам разделения гравитационным отстаиванием многокомпонентной суспензии с заданным гранулометрическим составом компонентов твердой фазы, а также с заданной плотностью всех компонентов и может быть использовано в проточных отстойниках при разделении четырехкомпонентных систем в контактных опреснителях-разделителях газогидратных и вымораживающих соленых растворов.

Цель изобретения - интенсификация процесса разделения потока суспензии.

Сущность способа состоит з следующем.

Поток четырехкомпонентной суспензии с заданным гранулометрическим ссставом твердой фазы и с заданной плотностью всех компонентов вводят с постоянным расходом точно в уровень раздела жидких компонентов суспензии. При этом размеры частиц твердой фазы находятся в интервале 10- 10 мкм и она включает частицы двух сортов с разной плотностью, а жидкая фаза включает два несмешиваемых жидких компонента разной плотности с общей плотностью промежуточной величины по сравнению с плотностями твердых частиц обоих сортов. Уровень раздела двух жидких компонентов определяют из условия

V i- WCM + Wi

- TTWT и W1 где Wi - скорость осаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплыва- ния легких твердых частиц;

Woi - скорость естественного осаждения тяжелых твердых частиц в неподвижных жидких компонентах:

Wo2 - скорость всплывания легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах;

Wi - скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердою компонентов:

W2 скорость перемещения аверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов.

Поверхность отстаивания F подбирается такой, чтобы скорость осаждения тяжелых твердых частиц была не меньше скорости перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов Woi S W2. Необходимо также, чтобы скорость всплывания легких твердых частиц была не меньше скорости перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов - Wi.

Ввод суспензии точно в уровень поверхности раздела жидких компонентов суспензии осуществляют с малыми скоростями во избежание турбулентных пульсаций частиц вверх и вниз. Это достигается посредством расположенной горизонтально трубы для ввода суспензии, имеющей плавные увеличивающиеся размеры и заканчивающейся двумя плоскими пластинами, параллельными уровню раздела и имеющими боковые окна.

Предлагаемый способ имеет следующие физические основы.

Скорость ламинарного стесненного осаждения (всплывания) твердых частиц в неподвижной жидкости относительно стенок отстойника определяется по формуле

Шл di7 -д(ргв|-рж|) -еж12 -Ф(РЖ|) m

Wc. ------ ----.-- п,

где di - диаметр твердой частицы соответствующего компонента:

g- ускорение свободного падения;

плотности соответствующих твердого и жидкого компонентов;

Јж| объемная доля соответствующего

жидкого компонента в тяжелоплотной или легкоплотной смеси жидких и твердых компонентов, например объемная доля тяжелого жидкого компонента в тяжелоплотной смеси разделенной суспензии определяется по формуле

ЗЖ1

ЕЖ|

(2)

Рж1 Сжт GTBI /Эля

где Сж1 и GTBI - массовые расходы тяжелых жидкого компонента и твердых частиц;

Рж1 и/OTBI - их плотности;

Ф(Јж1) - функция сопротивления среды при стесненном осаждении частиц, вынуждающих подъем жидкости вверх, и для ламинарного стесненного осаждения (число Рейнольдса 2)

15 Ф(еЖ|) Ю 1 82 1 . 1;

(3)

0

5

0

5

/гЖ| - динамическая вязкость соответствующего жидкого компонента.

Время отстаивания суспензии определяется по формуле

т HI

Woi +WlW02 +W2

где Н - общая высота суммы уровней тяжело- и легкоплотной смесей;

Н1 - высота уровня раздела двух жидких компонентов;У /01 , . Wi и W2 имеют указанные значения

Скорость перемещения вверх или вниз в проточном отстойнике соответствующей легко- и тяжелоплотной смесей определяется по формуле

JXj

G,

Wi

- л-. |. - ч I

ЯжГ АЙ|

(5)

и для тяжелоплотной смеси, в частности, это уравнение имеет вид

Gxi Gjbj

Wi - &ot

В результате некоторых преобр- ова- ний скорость осаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц в проточном объем-: разделения, т.е. в подвижных жидких компонентах, определяется по формуле

w,.

(6)

W02 + W)

а относительная высота уровня раздела двух жидких компонентов (высота ввода исходной суспензии) определяется по форму ле

г Wi

h1 TTWT

m

Пример. Осуществляют гг;лмитацион- ное отстаивание суспензии, получающейся после кристаллизатора газогидратного опреснителя -раздолитегч 3,68% наго растпс- рэ NaCi.

Жидкую $)эзу .ттой суспензии составляют два компонента: жидкий фреон 1 с маг совым расходом GXI 0.102 кг/, и насыщенный рассол (25.43%) NaC с мзесс г.;ым расходом 2,19CJ кг/с. Плотности жидкого Фреона 12 и насыщенного рассол-: МаС при 202 К равны г оотн -гствЛино/ ь;.

-1426 кг. м и /vx - кг/r.w OHJKOCTI, хиц -oio Фреома 12 : насыщенного оа;ч: j :;;

при 252; , ,.-.: соответ-. он:, -3,275 1C Па -с. и/ ж-; - 5.7 -1C f.a- c,.

Твердую фазу этой суспензии СОСУ- Р- ;ог 20 Korvioneh юв (кристаллы двух сорт .i:V кристаллы сопевых гидр;-мг,:- : I 1г4 Ь с массовым расходов GTL i 0.0 ;8 к г.т и ч л с галлы газон.,; г лдрашн г массооы..-i .. дом Ств2 С,237 кг /с. Плоть чт , ..т .: о.СОЛЙЕ. О гиДраТОВ И КОИСТЗЛЛОВ Г 3 ES X Г рЭТОВ paBHblCOOTfRTCT.ieHrfO.Oie. : -: 174; .Т ,.

и //;;..; 1070 кг/м . Средние ги-амг ы -, сталлов соловых , ь драгое л крисг-,1/юр .

ЗОВЫХ ГИДраТОВ СОСТа8Лй:ОТ СООТНвЮЛРе ..:

01 - 40 мкм и л к 1C 10 м и г) -- 00 мг; п/.и 100-10см.

Эту суспензию нво.Л-чт . постоям1 ым расходе ; п средию : чэс;ь о ой -ниа ; н .,,- core урпзн.- ояздсмя . х-дк. : М TOO, причем i.iof v -c:jehb г , -;:о постоянной ре--улГ ГК)икой v р,-.:....if- i :.

Ху И СНИЗУ ЛегксПЛОТН ;м...р,(..,:, :ч,.,

рассол.: NrC р.:-;ы; ; T,. :ot.r x гидратов)- : -;яже;кч,;.огных смгсс -1 ;;ки,. фреона V и к.ристнчлов солевых г.|.;(. ,,;.; NaCI 2Н;;0).

Относительную .., г- ../-.-1 двух жидких компоненте).: ч г .д. ./i.ior гуспен. /.и и этот ypot .vMb .е,1я,(м t,;т.- четом согласно приье. - .н.ны . ч -r.:v....-. : следуюгмем псрмдкс

Опрьдепяк.м СО (2}о(.);; - .,; ,i 1 /:.1 ;сгпфрео1- Э 1 . насьмценнпгс г-.-ч/, -.o-f М;)С cnoTfiernTPL iHO с TMV.IC- . /v.-i KO I/KIT ион смеспх

f-ж 0,871 и :.«. 0,80,

ОпредиЛ Ю О С г л г-С НО (3.I .: , )п;.)отиьл :;ния со . при -.recco.-i. i- -r дении часпц

,}- О.й85и ФЗД-О.Сч.

Вычисляю 1 согласил (1) СГРГ,ОГ,Г сvжененного осаждения кристаллов соловых

-идоатое NaCi 2Н-0 п н подви -.но., среди жидкого фреоы 12 и скорость , о исплыг чия кристаллов г,:-, чдратор неподвим кои среде насыщенного рзссо-а NaC

WCM ; 0,345 1Э3м/с

л Wo2 -0.064 10; м/с

и

п

-,

U

5

Подбирают поверхности отсгливания F

нт г; п иР i,i a

,lo. W2 и VVo2 SWi 1 - числяюг согласно (6) поверхности ототз- I:G.-.HH;I егко- и тяжелоплотной смеси FI - ,- 3 : 1 F;; - 5,94 м2. в результате чего nbioVpa T наибольшую поверхность отстаи- адн--., Г- Г: - 5,4 (v«

iJ,, с наибольшей о- :гпх.ности F истинную скорое | ь всплыва-шя пег - .1г1,1ст.-.:й с.-си Л - 0,Ci4- 10ч м/с.

Gnpr-дыц-..ГТ СОГ;:НСНО б ... ОрОС ГЬ ОСо.К- Д:;ИИ Г-i : ..- . ЧТСТИЦ К)ИС 3 Л ОР СОГвВ К

п/:,р,;)р МБ I ,.Ci- 2ri.;C о. несите/1 но CKJDO- сн- .-., .нния Шгкнх час: :ч; оиг ; -:,. Ч- x v.pvc

/ ; oS

CM-O-.MI/. согласно i 7) 0-,;:/Си .сл. л --1 I - i-o1 / yiioBH-; раздела л у-, жидких

KO.v.n;.iHt-:- li..r H , ьГ)О;;и .,|--.Л СуС

нймзуи.:

г - г;/7.

прлделяют .- (;1) ьр. М:-; .тт.. тан пя:н, - .лстемь: - filO с. Г.(:. полная зь сот о;: т: йчика Hi

1 1 у /p-ii,i- Hi. ПаЗ/ ел, -:м-ух -ч -.дгих ; -;;., i:oi-i«-PT;;i ,. :.: , ,

Fc -,. ;;-« г:ус, -нзню bf : , . /;.-«

ра:-1ДЈ;Л ; CMi.-СОЙ, НО .I M -y lo: .:- Hv. л ;OI THMS. -. r ore Hi (;:a p(j, i; O.i м, то i;p;-: - -, о сг/ мвач/я системы сог тзс -р (4; оу- дет 97Ь с i л. яа 30% fior. л.|Ч,1п обрззогл, д. Сп:ч: г гс-чо- П .;гг ог тммизиоо -.ать процесс р здегп ия сложи.. миогакомпонентной cyc.ieh-r4j. ..; сократит - . ремя про едеиир npoitec.-.a „ ко ткре - но-, случае на укязп. и ом примопе .-очи:- :тельно на 30% .

С о р у л г, и з о 6 о ;, е , и ;.

Способ i г- р-итационнс- рь ; поток:- суопгн- ai sOiOpOH Hn/ihj dc- с размеплг.ч: К . мкм дпу:; сос-оо с размой плс;нооть П и жидкня Фа ч: к f о и пк;:юча-тдч j . смс. Kr.,. :.n.ix t, U (jh r: Ta раэ том г по -и, г /., ,: Ор- цеи плоунос:.-.; . помехут- чой f«s.r 1чины по ср.Нлпен ю -. плотмос-чми тье;;,п,; .. частиц оооик сортов, о , л и ;- - ю LL; -1 Ј ;; - тем -то. целью им1рнсификацим :-;;ч, - сса р,- д тения. г,.. С1.ен:... БРОДЯТ с пса.-очкны-.рПС; C,.C f.-i 7 ypOB-SHb ХИДЛ/ -; Kl M IO- НенГОС, ОТНОСИТО.ПЬНуЮ BbiCOT KOiO/XJIO ОГГ

сделяюг и. выражений

h --- ИЙ1 0,-i W, -Wi1 Wo2 + W:i

где Wi - скорость осаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплыва- ния легких твердых частиц;

WQI скорость стесненного осаждения тяжелых частиц в неподвижных жидких компонентах;

Woj скорость всплывания легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах;

Wi - скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов;

W2 - скорость перемещения вверх легкоплотной смеси жидкго и твердого компонентов, причем

Woi W2HW02 Wi.

10

Изобретение относится к способам разделения гравитационным отстаиванием многокомпонентных суспензий и может быть использовано в проточных отстойниках при разделении четырехкомпонентных систем в контактных опреснителях-разделителях газогидратных и вымораживающих соленых растворов. Цель изобретения - интенсификация процесса разделения потока суспензии. Способ заключается в том, что суспензию, твердая фаза которой включает 2 чЗ частицы с размерами 10-10 мкм двух сортов с разной плотностью и жидкая фаза ко торой включает два несмешиваемнх жидких компонента резкой плотности с общей плотностью промежуточной величины по сравнению с плотностями твердых частиц обоих сортов, вводят с постоянным расходом в уровень раздела жидких компонентов, относительную высоту которого определяют из выражений: h Wi/1 + Wi и W- VVoi + +Wi/Wo2 + W2, -скоростьосаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц: WQI скорость стесненного осаждения тяжелых частиц в неподвижных жидких компонентах; Wo2 - скорость всплывання легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах: Wi - скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; Л/2 - скорость перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; причем Л/см Л/2И Wos Wl. fcn С