Разделитель Советский патент 1993 года по МПК B01D17/00 

Изобретение относится к сепарации.

Известен разделитель, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода сред. Недостатком данного разделителя являетс я невысокая степень разделения фаз (то есть в тяжёлой фазе велика доля легкой, а в легкой, наоборот,-тяжелой) из-за интенсивного передвижения сред.

Известен другой разделитель, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода сред. С патрубками ввода соединен трубопровод с распределительным устройством. Недостатком указанного разделителя явЛя- ется недостаточно высокая степень разделения сред из-за наличия процессов перемешивания, вызванных нисходящим движением тяжелой фазы и восходящим движением легкой фазы,

Целью изобретения является снижение доли примесей в продуктах.

Поставленная цель достигается тем; что в разделителе, содержащем корпус с патрубками ввода и вывода сред, трубопровод, с нижним срезом которого совмещен распределитель, согласно изобретению, введены новые элементы, а именно: распределитель выполнен из набора кольцевых двухгранных углов и конуса, установленных с зазором один над другим и обращенных вершинами вниз и снабженных кольцевыми пластинами, прикрепленными к срезу внешних сторон кольцевых двухгранных углов и конуса, при этом радиус среза внутренних сторон кольцевых двухгранных углов уменьшается сверху вниз, а вершины кольцевых двухгранных углов соединены с нижерасположенными областями двухгранных углов и конусом отводными трубками; вершина конуса соединена с нижней областью корпуса межфазной трубкой. Кроме того, разделитель снабжен гидроциклоном, с верхним сливным патрубком которого соединен патрубок ввода и трубопровод, нижний срез которого расположен выше уровня раздела фаз, а нижний сливной патрубок соединен с дополнительным трубопроводом, нижний срез которого расположен ниже уровня раздела фаз

и снабжен распределителем, выполненным в виде набора кольцевых элементов, расположенных один над другим и состоящих из чередующихся кольцевых пластин и кольцевых двухгранных углов, при этом внутренние ра диусы кольцевых элементов уменьшаются сверху вниз, а вершины двухгранных углов ориентированы вверх и соединены с вышерасположенными двухгранными углами отводными каналами, вершина верхнего

двухгранного угла соединена с верхней областью корпуса с помощью межфазной трубки, верхний срез которой1 совмещен по высоте с распределителем, установленным выше уровня раздела фаз, и ориентирован от него,

а нижний срез, межфазной трубки, соединенной с конусом, совмещен по высоте с распределителем, расположенным ниже уровня раздела фаз, и ориентирован от него.

На фиг.1 представлен общий вид разделителя, разрез; на фиг.2 - распределитель и в разрезе с указанием потоков жидкости; на фиг.З - общий вид разделителя с гидроциклоном; на фиг.4 - вид распределителя в разрезе, установленного ниже уровня раздела

фаз.

Разделитель содержит корпус 1 с патрубком ввода среды 2 и патрубком вывода легкой фазы 3 и тяжелой фазы 4, С патрубком 2 соединен трубопровод 5, к нижнему срезу которого прикреплен распределитель 6, с которым соединена межфагная трубка 7. Распределитель 6 состоит из кольцевых двухгранных углов 8 и конуса 9, установлен- 5 ных один над другим с зазором, обращенных вершинами вниз. К срезу внешней относительно общей оси кольцевых двухгранных углов 8 и конуса 9 стороны прикреплены кольцевые пластины, а радиусы Ю внутренних сторон уменьшаются сверху вниз. Вершины двухгранных углов 8 соеди- нены отводными трубками 11 с нижерасположенными кольцевыми двухгранными углами 8 или конусом 9. К вершине конуса 9 15 прикреплена межфазная трубка 7. С корпусом 1 соединен гидроциклон 12, содержа- . щий входной тангенциальный патрубок 13, нижний 14 и верхний 15 сливные патрубки. С нижним сливным патрубком 14 соединен 20 дополнительный трубопровод 16, нижний срез которого находится ниже уровня раздела фаз. К нижнему срезу трубопровода 16 прикреплен дополнительный распределитель 17, состоящий из набора кольцевых 25 элементов 18, представляющих собой последовательно соединенные кольцевую пластину 19 и кольцевой двухгранный угол 20, Элементы 18 размещены по высоте один над другим с зазором, при э.том 30 двухгранные углы 20 расположены на периферии удаление их от оси симметрии возрастает сверху вниз, а внутренние радиусы кольцевых пластин уменьшаются сверху вниз. Вершины кольцевых двухгранных уг- 35 лов ориентированы вверх и соединены отводными каналами 21 с областью двухгранного угла, расположенного выше. С вершиной кольцевого двухгранного угла 20 верхнего элемента 18 соединены допол- 40. нительные межфазные трубки 22, верхний срез.23 которых совмещен по высоте с распределителем 6 и ориентирован по радиусу от него. Патрубок 2 соединен трубопроводом 24 с верхним сливным патрубком 15 45 гидроциклона 12, а нижний срез трубопровода 5 расположен выше уровня раздела фаз. Нижний срез 25 межфазной трубки 7 совмещен по высоте с распределителем 17, ориентирован по радиусу от распределите- 50 ля 17. Кольцевые двухгранные углы имеют внешний срез 26. Двухгранные углы распределителя имеют вершины 27. Вершины двухгранных углов дополнительного распределителя имеют вершины 28.55

Разделитель работает следующим образом.

Пример. Среда через патрубок 2 и трубопровод 5 поступает в распределитель 6, в котором поток делится на несколько.

осесимметричных плоских потоков, при этом поток разворачивается. Более тяжелая составляющая среды при развороте описывает траекторию большего радиуса, чем менее тяжелая фаза, и попадает в область кольцевых двухгранных углов 8 и конуса 9, из которой фаза уже не может выйти, так как препятствуют кольцевые пластины 10. Кольцевые пластины 10 выполняют две функции: выполняют роль перегородок и разделителя потоков на тяжелую и легкую фазу. Тяжелая фаза отводится по отводным каналам 11 в конус 9, а оттуда по межфазной трубке 7 в нижнюю часть корпуса 1, а легкая фаза выходит из распределителя 6 в виде осесим- метричной струи, при этом удается резко сократить интенсивность восходящих и нисходящих потоков, то есть резко сократить интенсивность процессов перемешивания. Разбивка потока на ряд тонких слоев жидкости в распределителе повышает эффективность расслоения фаз, так как для разделения каплям достаточно пройти небольшой путь. В данном аппарате удается максимальным образом использовать высоту столба жидкости в трубопроводах между аппаратами и в самом разделителе, на нижнем срезе трубопровода 5 вся потенциальная энергия переходит в кинетическую и, следовательно, эффект разделения максимальный. Легкая фаза удалятся из корпуса через патрубок 3, а тяжелая - через патрубок 4.

Пример 2. Разделитель работает так же, как описано в примере 1, только среда поступает сначала через тангенциальный патрубок 13 в гидроциклон 12, где происходит центробежное расслоение фаз на более легкую и более тяжелую. Более легкая фаза через сливной патрубок 15, трубопровод 24, патрубок 2 и трубопровод 5 поступает в распределитель 6, где за счет инерционных эффектов происходит разделение фаз, как это описано в примере 1. При этом легкая фаза в виде осеси-мметричной струи выходит из распределителя 6, а отсепарированная тяжелая фаза через межфазную трубку 7 подается в нижнюю часть аппарата.

Более тяжелая жидкость noctynaeT в патрубок 14, а из него по трубопроводу 16 в распределитель 17 далее поток разворачивается и проходит между кольцевыми элементами 18. Более тяжелые компоненты концентрируются в нижней части зазора между элементами 18, а более легкие в верхней части зазора. Далее легкая фаза поступает в область двухгранных углов 20, а оттуда отводится отводными каналами (трубками) 21 в вышенаходящуюся область двухгранных углов 20. Далее легкая фаза

отводится по межфаэной трубке 22 в верх- тою часть корпуса 1. Срезы межфазных трубок 23 находятся в потоке, выходящем из распределителя 6, и ориентированы от оси распределителя. В результате поток, вышед- ший из расп ределителя 6, будет обтекать срез 23, создается эжекционный эффект, который будет способствовать подъему легкой фазы из распределителя 17. Аналогично струя, вышедшая из распределителя 17, будет созда- вать эжекционный эффект на срезе 25, и тем самым ускоряется удаление тяжелой фазы из распределителя 6 Легкая фаза выводится из корпуса через патрубок 3, а тяжелая - через патрубок 4. Установка двухгранных углов 20 в кольцевых элементах 18 сверху вниз на большем радиусе от оси позволяет организовать более плавное расслоение фаз между кольцевыми элементами 18 (между кольцевыми пластинами 19) без интенсив- ного перемешивания, с другой стороны, ни- жерасположенные двухгранные углы поджимают поток вверх и тем самым организуется плавное удаление легкой фазы.в области двухгранных углов.

Для определения эффективности данного разделителя были проведены сравнительные эксперименты на лабораторных моделях объемом 0,1 м.Гв качестве рабочей жидкости использовалась смесь лактамного масла с сульфатом аммония. Эксперименты показали, что содержание лактамного масла в сульфате аммония снизилось на 15- 20% по сравнению с содержанием лактамного масла в сульфате аммония по- еле разделения в аппарате-прототипе.

Формул а из. обретения 1. Разделитель, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода сред, соеди- ненный с патрубком ввода трубопровод, с нижним срезо КОТОРОГО совмещен распределитель, отличающийся тем, что, с целью снижения доли примесей в продуктах, распределитель выполнен в виде конуса вершиной вниз с присоединенной к вершине межфазной трубкой, набора кольцевых двугранных углов, установленных над конусом с зазором один над другим вершинами вниз, кольцевых пластин, прикрепленных к внешнему срезу двугранных углов и конуса, при этом радиус среза внутренних сторон двугранных углов уменьшается сверху вниз, а вершины углов соединены с нижележащим двугранным углом и конусом при помощи отводных трубок.

2, Разделитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен гйдроциклоном, с верхним сливным патрубком которого соединен патрубок ввода, нижний срез трубопровода расположён выще уровня раздела фаз, а нижний сливной патрубок гидроцик- лона снабжен дополнительным трубопроводом, нижний срез которого расположен ниже уровня раздела фаз и снабжен дополнительным распределителем, выполненным в виде набора кольцевых элементов, расположенных один над другим и состоящих из соединенных между собой кольцевых пластин и кольцевых двугранных углов, при этом внутренние радиусы кольцевых элементов уменьшаются сверху вниз, а вершины двугранных углов ориентированы вверх и соединены с вышерасположенными двугранными углами при помощи отводных трубок, вершина верхнего двугранного угла соединена с верхней зоной корпуса с помощью дополнительной межфазной трубки, верхний срез которой совмещен по высоте с основным распределителем ориентирован от него, а нижний срез межфазной трубки основного распределителя совмещён по высоте с дополнительным распределителем и ориентирован, от него.

СЈГЭГ

-5

-у

-7

fe7.

/

Y

PW.3

А

19

Фи&

9Г:

Y

-Ц

-22