Устройство для отделения масла от воды Советский патент 1980 года по МПК B01D17/28 C02F1/40 C02F103/16 C02F103/34 

1

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения несмешивающнхся жидкостей различной плотности, в частности для отделения масла от воды, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, металлообрабатывающей, машиностроительной промыщленности и других отраслях народного хозяйства, особенно прн ограниченных производственных площадях.

Известно устройство для отделения масла от воды, содержащее корпус, трубопровод ввода эмульсии, разделительную перегородку и патрубки вывода разделенных фаз. Разделительная перегородка выполнена в виде обратного усеченного конуса, снабженного патрубком вывода водного раствора, и установленного соосно под ним обратного конуса |1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отделения масла от воды, включающее вертикальный корпус с патрубкамн вывода фаз, разделительные перегородки, между которыми размещен патрубок ввода масла, и вертикальную трубу, установленную концентрнчно корпусу 12.

Недостатком известных устройств является то, что основной объем устройства используется для отстаивания фаз гравитацией, поэтому устройство не может обеспечить полное разделение смесей, например, в экстракторах при интенсивном перемешивании жидкостей, особенно при больших нагрузках, ограниченных площадях и объемах.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения тонкодисперсных нестабильных водомасляных смесей.

10

С этой целью перегородки выполнены в виде косых разнонаправленных геликоидов, верхняя и нижняя кромки трубы размещены соответственно выше патрубка вывода легкой фазы и ниже разделительных перегоро док, устройство снабжено цилиндром, размещенным в трубе и соединенным с патрубi OM вывода воды, а патрубок ввода смеси установлет тангенциально с направлением закручивания яо хЪду движения фазы, содержащейся смеси в большем количестве. Целесообразно соединить цилиндр с патрубком вывода воды резьбовым соединенней, а разделительные перегородки выполнить из фторопласта. На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с концентрично установленной внутри трубой 2, между которыми размещены одна над другой разделительные перегородки 3 и 4, образующие спиральный канал для прохода смеси. Между перегородками тангенциально к корпусу размещен патрубок 5 ввода смеси. Устройство имеет патрубки 6- 8 вывода разделенных фаз. Витки спиралей перегородок плотно прилегают как к внутренней стенке корпуса 1, так и к наружной стенке трубы 2. Патрубок 6 вывода легкой фазы (масла) расположен выще перегородки 4, патрубок 7 вывода воды ниже перегородки 3. Верхняя и нижняя разделительные перегородки 3 и 4 выполнены в виде разнонаправленных косых геликоидов, изготовленнь1х из хорощо смачиваемого диспергированной фазы материала, например фторопласта. Патрубок 5 ввода смеси ориентирован в направлении движения по спиральному каналу фазы, имеющейся в поступающей смеси в больщем количестве. Для разделения эмульсий типа «масло в воде патрубок 5 вврда смеси ориентирован в направлении винтовой линии перегородки 4 и расположен ниже границы раздела фаз, а для разделения эмульсии типа «вода в масле патрубок 5 ориентирован в направлении винтовой линии перегородки 3 и расположен выше границы раздела фаз. В трубе 2 установлен цилиндр 9, соединенный с патрубком вывода воды резьбовым соединением, для обеспечения регулирования положения границы раздела фаз. Угол наклона витков геликоида выбирается таким образом, чтобы легкая фаза могла всплыть по нижней стороне витка. Оптимальный угол между образующей поверхности геликоида по отношению к оси корпуса составляет 45°. Количество витков геликоида, число заходов и расстояние между ними определяются временем, необходимым для разделения эмульгированной смеси при ламинарном течении потоков. Устройство работает следующим образом. Поступающая по патрубку 5 вода с эмульгированными в ней легкой и тяжелой фазами движется вниз между параллельно и близко друг к другу расположенными витками перегородки 4 тонким слоем. При этом достигается ламинарное движение жидкости через устройство и уменьшается высота оседания и подъема частиц, что способствует ускорению отстаивания фаз. Частицы легкой фазы, эмульгированной в водном растворе, попадая под нижнюю сторону витка геликоида, изготовленного из материала, смачиваемого легкой фазой, скользя по нему, движутся от периферии к центру, а затем вверх и выводятся через патрубок 6. Частицы фазы более тяжелой, чем водная, оседают на поверхность витков и, скользя по ним, двигаются от центра к периферии вниз, собираются и выводятся периодически через патрубок 8. Частицы легкой и тяжелой фаз, продвигаясь по поверхности витков геликоида, коалесцируют в более крупные. При этом на поверхности витков с обеих сторон образуются слои тяжелой и легкой фаз, способствующие коалесценции частиц и их отделению от водного раствора. Очищенная водная фаза поступает в трубу 2 и поднимается вверх, откуда по патрубку 7 самотеком выводится из устройства. Применение разделительной перегородки, выполненной в виде косого геликоида, позволяет значительно снизить содержание легкой и тяжелой фаз в очищенном водном растворе, а также более рационально использовать объем устройства для гравитационного расслаивания фаз. Различное направление спиральных каналов, образуемых верхней и нижней перегородками, и тангенциальное расположение патрубка по направлению движения сплошной фазы обеспечивает ламинарное движение потока смеси в устройстве под действием собственной силы тяжести по направлению винтовой линии геликоидов: для верхней перегородки - снизу вверх в направлении движения легкой фазы (в случае разделения эмульсии типа «вода в масле), для нижней - сверху вниз в направлении движения водной фазы (в случае разделения эмульсии типа «масло в воде). В противном случае при одинаковом направлении спиралей верхней и нижней перегородок и нетангенциальном или несовпадающем направлении установки патрубка ввода смеси с направлением навивки спиралей нарущается ламинарное течение потоков, образуются завихрения, особенно между перегородка.ми, приводящие к турбулентному перемешиванию потоков, а следовательно, к снижению эффекта гравитационного расслаивания фаз. Расположение ввода эмульсии относительно положения границы раздела фаз в зависимости от типа эмульсии направлено на снижение турбулентного перемешивания входящего потока с рабочей жидкостью, находящейся в устройстве, и уменьшение отрицательного влияния плотностных и конвенциальных токов. Выщеуказанное расположение трубы относительно перегородок и выходных патрубков и наличие цилиндра позволяет регулировать положение границы раздела фаз относительно входного патрубка и обеспечивает непрерывность процесса разделения несмещивающихся жидкостей различной плотности.