Способ управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонном сепараторе Советский патент 1980 года по МПК B04C11/00 G05D27/00 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗДЕЛЕНИЯ

ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ

В ЦИКЛОННОМ СЕПАРАТОРЕ

I

Изобретение относится к области автоматического управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем типа: жидкость-газ, жидкость-жидкость, жидкость - твердое тело, газ - твердое тело в циклонных сепараторах и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей , легкой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ управления процессом разделения суспензий в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси за счет изменения размера поперечного сечения входного патрубка (1).

Однако для изменения размера поперечного сечения входного патрубка необходимо останавливать циклон.

Известен способ управления процессом разделения полидисперсных систем в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси (2.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонных сепараторах путем регулирования скорости ввода исходной смеси 3J,

Недостатком указанных способов являются невозможность эксплуатации аппаратов при наибольших удельных нагрузках, а также инерционность процесса регулирования из-за отсутствия непрерывной информации, характеризующей удельную нагрузку и степень очистки, что ведет к понижению эффективности работы циклонного сепаратора.

Целью изобретения является повыщение

10 качества разделения за счет сокращения потерь разделяемых фаз.

Поставленная аель достигается тем, что, скорость ввода исходной смеси регулируют

15 в зависимости от толщины стекающего по стенке циклонного сепаратора закрученного слоя тяжелой фазы и корректируют ее по концентрации тяжелой фазы на выходе легкой фазы из циклонного сепаратора.

На чертеже представлена схема системы

20 автоматического управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонном сепараторе, реализующей данный способ. Способ осуществляется следующим образом. Регулирование скорости ввода исходной смеси в циклонном сепараторе производят исполнительным механизмом 1, который получает команду от регулятора 2, получающем в свою очередь сигнал от прибора 3, намеряющего толщину слоя тяжелой фазы на стенке циклонного сепаратора, а корректирующей сигнал - от прибора 4, измеряющего концентрацию тяжелой фазы, уносимой потоком легкой фазы на выходе из циклонного сепаратора. Например, для автоматического управления процессом разделения системы типа газ-жидкость скорость ввода исходной смеси регулируют в зависимости от толщины пленки жидкости на стенке циклонного сепаратора. Механизм образования пленки жидкости и дальнейшие условия ее существования в значительной степени определяются состоянием поверхности внутренней стенки циклонного сепаратора, скоростью ввода и физическими свойствами жидкости. Уменьшение вязкости жидкости приводит к повышению устойчивости пленочного течения, аналогичное влияние оказывает увеличение расхода жидкости. Шероховатость внутренней поверхности стенки циклонного сепаратора ведет также к повышению устойчивости пленочного течения. Существует нижняя граница устойчивости пленочного течения - начало образования тонкой пленки и верхняя - существование сплошного жидкостного слоя. Нарушение границы устойчивости пленочного течения приводит к образованию явлений вторичного уноса жидкой фазы через верх аппарата, увеличивая, таким образом, значение коэффициента уноса жидкой фазы, который является одним из основных критериев эффективности работы сепаратора. О величине этого коэффициента можно судить по концентрации жидкой фазы в газовом потоке на выходе из сепаратора. Толщина пленки жидкости характеризует концентрацию или скорость ввода жидкости в исходном газожидкостном потоке. Толщина пленки опре.деляется по выражению ,(, где В - толщина пленки; - расход жидкости; - кинематическая вязкость жидкости; R - радиус аппарата; V - скорость ввода исходной смеси. Отсюда видно, что толщина пленки зависит в большей степени от скорости ввода исходной смеси в циклонный сепаратор. Для оценки эффективности процесса сепарации используется фактор разделения, который характеризует отношение ускорения центробежных сил к ускорению силы тяжести: Ф 1Йгде V - скорость ввода исходной смеси; Rj-радиус аппарата; g; -ускорение силы тяжести. Для конкретной конструкции циклонного сепаратора R и g являются величинами постоянными. В этом случае фактор разделения Ф определяется только скоростью ввода исходной смеси. Однако непрерывное увеличение скорости ввода смеси позволяет увеличивать фактор разделения только до определенного значения, выше которого происходит срыв жидкости с поверхности плеики, т. е. интенсивное проявление вторичного уноса, что ведет к интенсивному понижению эффективности сепарации. Зависимость критической скорости иачала уноса жидкости в зависимости от критерия Рейнольдса пленки, характеризующего расход жидкости, переносимой пленкой, и отражающего ее расход в исходной смеси, определяется по формуле; R«- Q объемный расход воды в пленке; - кинематическая вязкость воды; в - высота входного патрубка. Критическая скорость начала уноса жидкости является максимальной удельной нагрузкой. Отсюда следует, что- скорость ввода ис- , ходнои смеси можно корректировать по уносу жидкости, т. е. по концентрации тяжелой фазы (в данном случае по конЕюнтрации жидкости), уносимой потоком. Таким образом, тол1цина пленки жидкости характеризует скорость ввода, фактор разделения, максимальную удельную нагрузку и концентрацию жидкости в исходной смеси. Поэтому управление работой циклонного сепаратора по толщине пленки жидкости позволяет эксплуатировать аппарат при максимальной удельной нагрузке и избежать значительного количества уноса жидкости. Использование данного изобретения в практике промышленной эксплуатации циклоннных сепараторов позволит повысить производительность аппарата и улучшить качество разделения полидисперсных гетерогенных систем в результате учета характера влияния скорости ввода исходной смеси на разделительную способность аппарата и контроля степени уноса тяжелой фазы потоком легкой фазы. Формула изобретения Способ управления процессом разделения полидисперсных гетероге гных систем в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси, отличающий