Центрифуга для разделения жидких смесей Советский патент 1978 года по МПК B04B5/00 

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидких смесей, состоящих из несмешивающнхся фракций повышенной н пониженной плотности, например из воды и масла. Известны центрифуги для разделения жндких смесей, содержащие ротор, перфорированный барабан для сбора жидкой фракции с низкой плотностью, коаксиально расположенный в роторе, патрубок для подвода смеси и патрубки для отвода разделенных жидкостей (1 . Известные центрифуги можно успешно применять только в случае разделения смесей, небогатых растворенными газообразными компонентами. В противном случае из жидкой смеси выделяется газ, который скапливается в патрубке для ввода смеси н оказывает сопротивление входящему в дентрифугу потоку. Это приводит к необходимостн увеличивать мощность подающих насосов, что удораживает стоимость проведения процесса разделения. Цель изобретения - выделение газа из исходной жидкой смеси, и повышение эффективности процесса разделения. Это достигается тем, что в предлагаемой центрифуге ротор имеет камеру для отделения газа от поступающей жидкой смеси, которая расположена у выходного отверстия патрубка для подвода смесл, снабжен крыльчаткой, размещенной в этой камере, н цилиндром для сбора выделенного газа, имеющим торцовые стенки н патрубок для отвода газа. Цилиндр расположен последовательноза перфорированным барабаном и связан через отверстия в одной на его торцовых стенок с камерон для отделения газа от поступающей жидкой смеси. Другой торцовой стенкой цилиндр для сбора выделенного газа жестко связан с торцовой стенкой перфорированного барабана. Ротор может быть снабжен турбиной, размещенной у патрубка для отвода жидкой фракции с высокой плотностью. Патрубок для отвода газа целесообразно установнть во внутренней полости патрубка для подвода смеси, а патрубок для отвода жидкой фракции с низкой плотностью----- во внутренней полости патрубка для отвода жидкой фракции с высокой плотностью. В патрубке для отвода газа можно установить регулятор давления. Полость ротора .между его стенкой и перфорированным цилиндром следует, разделить на секции перегородка.ми, имеющими отверстия для прохода жидкой смеси из секции в секцию. На фиг. 1 с.хематически изображена предлагаемая центрифуга в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез (частичный) А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - часть цилиндра для сбора газа с патрубком для его отвода; на фиг. 5 - часть центрифуги, модифицированной для выделения твердых включений из разделяемой смеси жидкостей. В предлагаемую центрифугу входит ротор 1, установленнь й на горизонтально.м валу и снабженный впускной 2 и выпускной 3 крышка.ми прикрепленными болтами к его корпусу. Ступица крышки 2 выполнена с пазами «а для приводных ремней. Привод ротора 1 может быть и любым другим. В роторе 1 коаксиально установлен перфорированный внутренний барабан 4. . внутренний барабан неподвижно закреплен внутри ротора 1 с по.мошью большого числа радиальных перегородок 5, которые служат для разделения кольцевого пространства между роторо.м 1 и внутренним барабано.м 4 на кольцевые секции. Перегородки 5 могут проходить в направлении осевой линии внутреннего барабана. В этом случае пространство внутри последнего также разделено на несколько секций (см. фиг. 3). Между их кольцами образовано отверстие «б в центре барабана. Это упр01цает очистку внутреннего пространства последнего. В кольцевом пространстве .между ротором i и барабаном 4 предусматривается несколько радиально выступающих перегородок, которые удалены друг от друга в продольном направлении на одинаковое расстояние ,что упрощает разделение смеси жидкостей. Перегородки 6-8 прочно закреплены на перфорированном барабане 4. Система перегородок 6 и 9 смонтирована на впускной крышке 2 и выпускной крышке 3 посредством ряда болтов. Перегородки 7, 8 и 9 обеспечивают прохождение потока более тяжелой жидкости, который движется в продольном направлении по центрифуге к разгрузочному коицу. На фиг. 1 стрелками показано, что движение потока после перегородки 7 происходит через ряд расположенных по окружности и одинаково удаленных отверстий «в (см. фиг. 3), движение же потока после перегородок 6, 8 и 9 происходит по кольцевому пространству над внешними кромками этих перегородок. Для ввода смеси в центрифугу последняя выполнена с патрубком 10, а для выпуска газа она снабжена патрубком 11. На разгрузочном сепараторе имеются два разгрузочных патрубка, при этом первый патрубок 12 предназначен для удаления материала более высокой плотности (воды), а второй патрубок 13 -- для отвода .материала 1 теньшей плотности (нефти, масла). Крышки 2 и 3 с перегородками б и 9 образуют соответственно загрузочные и разгрузочные камеры. Патрубки для отвода разделенных жидкостей установлены один в другом. Центрифуга снабжена цилиндром 14 для сбора газа, отделенным от перфорированного барабана 4 перегородкой 15. Передняя торцовая стенка 16 цилиндра 14 .может являться продолжение.м перегородки 6. передняя стенка выполнена с рядом одинаково удаленных друг от друга и расположенных по окружности отверстий «г для входа газообразного продукта в цилиндр 14, а также рядом других одинаково удаленных друг от друга и расположенных по окружности отверстий «д, которые обеспечивают возврат жидкости из цилиндра 14 и подачу нефти и воды в камеру 17, снабженную крыльчаткой. Е ходная крыльчатка включает в сеОя большое число криволинейных лопастей i8, которые в основно.м проходят от выпускного патрубка 11 к цилиндрической поверхности ротора и смонтированы нормально относительно осевой линии центрифуги. Эти лопасти крыльчатки (см. фиг. 2) служат для придания разделяе.мои смеси жидкостей радиального направления. Вблизи разгрузочного конца центрифуги в разгрузочной ка-мере установлена турбина 19 для утилизации или рекуперации энергии , которой обладает поток жидкости, проходяший по центрифуге. Газоотделительную зону .можно модифицировать (см. фиг. 4). Для этого торцовая стенка цилиндра 14 выполняется с впускными отверстия.ми «е, при этом в его боковой поверхности имеются профильные щели «ж, благодаря чему обеспечивается движение потока разделяемой смеси, из которого, выделен газ, в боковые стороны внутри кольцевого пространства между барабаном ротора 1 и внутреннмл цилиндром 14 через щели «ж. Для отвода газа из центрифуги предусмотрено газоотводное сопло 20-. Центрифуга может быть снабжена средства.ми для удаления твердых включении (см. фиг. 5), которые встречаются в жидкой эмульсии или смеси, подвергаемой разделению. Твердые включения отбрасываются под действием центробежной силы к боковой поверхности ротора 1 и собираются вблизи первой перегородки 7, герметизированной взоне примыкания к поверхности ротора с полющью кольцевой прокладки 21. 1вердые включения проявляют тенденцию к передвижению в направлении перелива за счет силы потока воды, которая движется продольно

по центрифуге, но осаждаются, на внутренней поверхности «з ротора 1. 6 боковой стенке последнего пмеется патруоок 22 с клапаном 23, который открывается периодически, обеспечивая удаление твердых включений, накапливающихся вблизи перегородки 7. В крышке впускной камеры предусматривается несколько очистных заглушек 24 для дополнительного доступа внутрь ротора.

В процессе работы предлагаемой центрифуги смесь нефти с водой по впускному патрубку 13 (см. фиг. 1) .движется к перегородке 6, где смесь направляется в боковые стороны с помощью лопастей 18 крыльчатки. При этом она входит в кольцевую секцию между ротором 1 и внутренним барабаном 4, после чего нефть и вода разделяются с образованием трех слоев, причем нефтяной слой более легкий и оказывается внутри, слой из воды -более тяжелый и занимает внешнюю зону кольцевого пространства . Третий слой представляет собой нефтеводную эмульсию, которая разделяется по мере прохождения смеси по центрифуге. Поток различных слоев и частиц показан на фиг. 1 стрелками. Так как смесь нефти с водой направляется в боковые стороны лопастями 18 крыльчатки, то растворенные газы выделяются из смеси нефти с водой и вследствие их низкого удельного веса направляются в газоотделительный цилиндр 14 через отверстия «г. Вся масса нефти и воды, которая движется внутри газоотделительной зоны, выталкивается в боковые стороны в направлении внещней стенки цилиндра и движется через отверстия «d в боковые стороны в направлении кольцевого пространства для разделения смеси нефти с водой с помощью лопастей 18 крыльчатки. Газ, скопившийся в цилиндре 14, удаляется из центрифуги через отверстие «в по патрубку, 11, который снабжен соответствующими средствами регулирования внешнего давления (на чертежах не показаны).

Процессу разделения смеси нефти с водой способствует наличие внутренних перегородок 7 и 8. Вода проходит через отверстия в перегородке 7, а нефтяной слой движется внутрь барабана 4 через отверстия в нем. Центробежная сила вызывает движение всего количества воды, которая остается во внутреннем нефтяном слое, в боковые стороны в направлении водяного слоя. Поток воды движется в продольном направлении и в боковые стороны через отверстия в перегородке 8 в последнюю кольцевую секцию с последующей разгрузкой через отверстия в перегородке 9 и по кольцевому зазору в патрубке 12. Выделенную нефть отводят из центрифуги по патрубку 13.

Разгрузочная турбина 19 обеспечивает возможность рекуперации энергии из потока жидкости, движущегося по центрифуге, и использования ее для уменьщения расхода энергии на привод центрифуги.

Формула изобретения

1.Центрифуга для разделения жидких смесей, содержащая ротор, перфорированный барабан для сбора жидкой фракции с низкой плотностью, коаксиально расположенный в роторе, патрубок для подвода смеси и патрубки для отвода жидких фракций смеси, отличающаяся тем, что, с целью выделения газа из исходной жидкой смеси и повышения эффективности процесса разделения, ротор имеет камеру для отделения газа от поступающей жидкой смеси, расположенную, у выходного отверстия патрубка для подвода смеси, снабжен крыльчаткой, размещенной в этой камере, и цилиндром для сбора выделенного газа, имеющим торцовые стенки и патрубок для отвода газа, расположенным последовательно за перфорированным барабаном и связанным .через отверстия в одной из его торцовых стенок с камерой для отделения газа от поступающей жидкой смеси, при этом другая торцовая стенка цилиндра жестко связана с торцовой стенкой барабана.

2.Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что ротор снабжен турбиной, размещенной у патрубка для отвода жидкой фракции с высокой плотностью.

3.Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что патрубок для отвода газа расположен во внутренней полости патрубка для подвода смеси, а патрубок отвода жидкой фракции с низкой плотностью - во внутренней полости патрубка для отвода жидкой фракции с высокой плотностью.

4.Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что в патрубке для отвода газа установлен регулятор давления.

5.Центрифуга по п. 1, отличающаяся тем, что полость ротора между его стенкой и перфорированным цилиндром разделена на секции перегородками, имеющими отверстия для прохода жидкой смеси из секции в секцию.

50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 2380014, кл. 233-35 , 1945. А inS J Л 7t I :.........ХД....у.Х ,, 85

.

s a

«

n

.

Фиа.З

фиг..5