Осветлитель АФ Советский патент 1992 года по МПК B04B5/12 

Изобретение относится к центробежным трехпродуктовым сепараторам и может быть использовано для очистки жидкостей (сточные воды) от примеси другой жидкости (нефтепродукта) и механических примесей (песок, земля); при этом должно выполняться условие

О)

где р - плотность жидкой примеси (нефтепродукта), кг/м3

pi - плотность очищаемой жидкости (сточные воды), кг/м ,

р- плотность механических примесей (соли, земля, песок), кг/м .

Известен центробежный сепаратор жидкости, выполненный в виде барабана с пакетом гофрированных вставок с поперечным сечением, выполненным по синусоиде.

Недостатком известного технического решения является склонность к образованию механических отложений (грязь, ржавчина, полимерные и коксующиеся продукты, глина) в местах сопряжения гофрированных вставок. Образование указанных отложений в местах сопряжения гофрированных

вставок привод к тому, что, постепенно увеличиваясь, они затрудняют продвижение по каналам механических примесей, отсепари- рованных из жидкости. Цепляясь за осевшие в углах механические отложения, частицы твердой фазы замедляют движение и в конце концов прекращают его. образуя завалы, заторы в канале. Все это приводит к уменьшению проходного сечения канала, его забиванию, снижению пропускной способности канала (каналов) и аппарата в целом.

Цель изобретения - увеличение производительности аппарата по перерабатываемой исходной суспензии.

Поставленная цель достигается тем, что в осветителе АФ, содержащем кожух, ротор с пакетом конических тарелок, приемно-вы- водное устройство для фаз, ротор снабжен установленными между тарелками по их образующей профилированными ребрами.

Профиль ребер выполнен круглого, эл- липсо-, овально-двутаврового сечения.

Ребра выполнены с постоянным сечением по длине ребра.

w

Ё

VI М Jb

со

00

ю

Сечение ребра по длине меняется с зависимостями П

bj bo Sj Sc

Tmtn П

fmln

rmin rj fmax (2)

fmln Ј Г Гтах ,(3)

. bo, So - параметры сечения на минимальном радиусе конической тарелки;

bj, Sj - текущие параметры сечения на радиусе;

, Гтах.Г - минимальный, максимальный и текущий радиусы тарелки.

При выполнении каналов с межтарелочными зазорами между двумя соседними ребрами круглой, эллипсной, бочкообразной, несовершенноовальной формы позволяет создать каналы с профилем, обеспечивающим плавные переходы одной поверхности к другой, благодаря чему исключаются участки канала, где могли бы задержаться и осесть механические отложения, следовательно, исключается забивание канала механическими примесями, закупоривание каналов и, как следствие, увеличение производительности аппарата. Кроме того, условия скольжения частиц в каналах предложенных форм оказываются улучшенными, здесь нет участков канала, где частица одновременно могла бы соприкасаться с двумя стенками, как это имеет место в известных технических решениях (фиг.5), где сила трения для частицы в 2 раза выше по сравнению с каналами в предложенном техническом решении; частицы твердой фазы занимают лишь часть сечения канала в форме сегмента (зона Б на фиг.7,9,11,13), сепарируемые фазы наиболее удалены друг от друга и имеют меньшую поверхность взаимодействия. Меньшее взаимодействие фаз является существенным преимуществом предложенных форм каналов и позволяет значительно повысить пропускную способность каналов без возникновения в каналах вторичного уноса, снижающего качество сепарации фаз.

Аппараты с предложенными каналами позволяют разделять суспензии со значительно большей исходной концентрацией дисперсной фазы, чем это допустимо для обычных сепараторов, следовательно, повышается пропускная способность аппарата по выделенной сгущенной массе.

Представляется возможность сепарации более мелкодисперсных систем частиц, так как в предложенных каналах сепарируемые фазы наиболее удалены Друг от друга (зоны А и Б на фиг. 7,9,11,13) и имеют меньшую поверхность взаимодействия.

Возможно разделение систем с крупными частицами, так как увеличение высоты h до 10-15 мм практически не сказывается на качестве сепарации (тогда как в известных

сепараторах качество сепарации резко падает с увеличением межтарелочных зазоров более 1 мм); следовательно, без снижения качества сепарации представляется возможность работы аппарата на системах с

0 широким гранулометрическим составом при увеличении производительности аппарата в 1,5-2 раза по сравнению с известными техническими решениями.

Ребра могут быть выполнены с постоян-.

5 ными переменным по длине ребра поперечным сечением. Форма ребер с переменным по длине ребра сечением позволяет выполнить межтарелочные каналы постоянного сечения, что положительно сказывается на

0 гидродинамике потоков в каналах, чего нельзя достичь в известных технических решениях. Ребра с постоянным по длине ребра сечением проще и дешевле в изготовлении, однако в этом случае уже

5 нельзя обеспечить постоянство сечения каналов по длине, что не всегда желательно для некоторых систем. Вопрос о том, постоянного или переменного сечения принять к исполнению ребра решается при разработ0 ке конкретной конструкции аппарата с учетом специфики систем.

На фиг,1 изображен осветлитель АФ, продольный разрез; на фиг.2 - канал тарелки гофрированной формы, аксонометриче5 ское изображение; на фиг.З - ребро постоянного по длине ребра сечения, аксонометрическое изображение; на фиг.4 - ребро переменного (в соответствии с зависимостями (2) и (3)) по длине ребра се0 чения, аксонометрия; на фиг.5 - межтарелочноепространство(канал прямоугольного сечения), здесь же показаны механические отложения в углах канала; на фиг.б - профиль ребра (перегородки) пря5 моугольной формы; на фиг,7 - разрез межтарелочного пространства с каналами круглой формы; на фиг.8 - ребро с кругло- тавровым профилем; на фиг.9 - разрез межтарелочного пространства с каналами

0 эллипсной формы; на фиг. 10 - ребро с эл- липсодвутавровым профилем; на фиг. 11 - разрез межтарелочного пространства с каналами бочкообразной формы; на фиг, 12 - ребро с зллипсодвутавровым профилем; на

5 фиг.13 - разрез межтарелочного пространства с каналом несовершенно-овальной формы; на фиг. 14 - ребро с несовершенно- эллипсным профилем.

На фиг.5,7,9.11,13 буквой А обозначено пространство канала для прохода суспензии, буквой Б - слой отсепарированных механических примесей, движущихся по каналам в направлении к шлаковому пространству. На фиг.6,8,10,12,14 показано: h - высота ребра, b - его ширина, S - толщина стенк и ребра, г- радиус закругления, h0 - высота стенки ребра постоянного сечения.

Осветлитель АФ содержит кожух (не показан), ротор 1, пакет конических тарелок 2, с установленными в межтарелочных пространствах вдоль образующей тарелок ре- брами 3 кругло-(эллипсо-, овально-) двутаврового сечения, межтарелочные каналы 4, трубу 5 для подвода исходной суспензии в аппарат, камеру б приема суспензии с ребрами 7 камеру 8 приема отсепарированной жидкой примеси (нефтепродукта) с помещенным в нее диском1 9, трубу 10 для вывода осветленной жидкости из аппарата, камеру 11 для сбора жидких фаз (нефтепродукта и воды), камеру 12 приема фугата, кольцевую перегородку (гидрозатвор для нефтепродукта) 13, камеру 14 приема фугата с расположенным в ней напорным диском 15, напорный диск 16 для вывода шлама (отсепарированной механической примеси), стержень 17 профилированной формы, трубу 18 для вывода фугата и трубу 19 для вывода шлама.

Осветлитель АФ работает следующим образом.

Во вращающийся ротор по трубе 5 через распределитель 20 в камеру 6 подается исходная суспензия, подлежащая разделению. Подхваченная радиальными ребрами 7 суспензия раскручивается до угловой скорости вращения ротора. Здесь под действием поля Архимедовых сил вытеснения из суспензии частично выделяется легкая жидкая примесь (нефтепродукты) и в виде кольцевого слоя 21 сосредотачивается в центральной части камеры 6. По мере накопления нефтепродукт перетекает через бурт 22 в камеру 8 откуда с помощью напорного диска 9 по трубе 10 выводится из аппарата. Частично отсепарированная от нефтепродукта суспензия ребрами 7 транспортируется на периферию камеры 6 и через кольцевые каналы 23 поступает в камеру 24. Здесь под. действием поля центробежных сил суспензия разделяется. Выделившиеся из суспензии твердые частицы (шлам) оседают на внутреннюю поверхность ротора 1 и тотчас же смываются со стенок вихревыми потоками жидкости образующимися за стержнем при его обтекании и переводятся во взвешенное состояние. Таким образом в камере 24 образуется сгущенная масса твердых частиц (шлама), которая по мере накопления с

помощью напорного диска 1(5 по ipvOo 19 выводин;я из йпнзратз.

Отделившись в камере 24 от грубых ме ханических примесей, суспензия поглупят В в межт,, релочныо каналы 4 и движется по ним в направлении к оси йппчрятл. Здесь в каналах при ламинарном движении под действием мощного поля центробежных и Архимедовых сил вытеснения из суспензии 10 выделяются механические примеси (мелкодисперсная часть), которые сосредотачиваясь в сегменте Б в канале (фиг.7,9,11,13), транспортируются к периферии тарелок, сползая в камеру 24, нефтепродукт, как лег15 кая компонента суспензии (в нашем случае эмульсия ибо ближе к центру по мере выде ления твердой компоненты в смеси осталась, смерь неразделенных жидкостей), сепарируется и сосредотачивается с верхней сто0 роны нижележащей тарелки в виде сегмента сечения канала ближе к оси, вода же, как более тяжелый компонент, заполняет оставшуюся часть сечения канала (зона А на фиг.7,9.11,13) ближе к нижней части ны5 шележащей тарелки. Отсепарированный двухфазный поток: нефтепродукты - вода, двигаясь по каналам 4, достигает камеры 11. где нефтепродукт сосредотачивается в виде кольцевого слоя 25 в центральной части ро0 тора, и по мере накопления через бурт 26 сливается в камеру 8.

Осветленная жидкость (фугат) из камеры 11 через бурт 27 переливается в камеру 12 приема фугата, откуда в виде кольцевого

5 слоя через бурт 28 сливается в камеру 14 и с помощью напорного диска 15 по трубе 18 выводится из аппарата,

Формула изобретения

1.Осветлитель, содержащий кожух, ро- 0 тор с размещенным в нем пакетом конических тарелок и приемно-выводное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности осветлителя, он снабжен установленными

5 между тарелками по их образующей профилированными ребрами.

2.Осветлитель поп.1,отличающийс я - тем, что профиль ребер выполнен круглого,

эллипсо-, овально-двутаврового сечения.

0 3. Осветлитель по пп.1 и 2. о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что ребра выполнены с постоянным сечением по длине ребра.

4. Осветлитель по пп.1 и 2, отличаю5 щ и и с я тем, что сечение ребра по длине меняется в соответствии с зависимостями

Dj Ьо (ччин, Гмин П -5 гмакс Р рогымн гмин rj, Гмакс,

где Ьо, РО параметры сечения на минимальном радиусе конической тарелки гМиш;

b;i. ft - текущие параметры сечения нэ радиусе Г);..

л) Ю 5

Гмин, Гмакс, Г) - минимальный, максимальный и текущий радиусы тарелок.

Фиг.5

Фиг. 6

Изобретение может быть использовано для очистки жидкостей (сточные воды) от примеси другой жидкости (нефтепродукты) и механических примесей (песок, земля). Цель - увеличение производительности аппарата по перерабатываемой исходной суспензии. Осветлитель АФ содержит ротор, конические тарелки, рёбра хругло-(эллипсо-, овально-) двутаврового сечения, установленные в межтарелочных зазорах, трубы для подвода и вывода фаз, напорные диски. 3 з.п.ф-лы, 14 ил.

Фиг: 8