Устройство для разделения несмешивающихся жидкостей Советский патент 1983 года по МПК B01D17/02 B04C3/06 

1

Изобретение относится к устройствам для разделения двухфазных систем жидкостьжидкость в центробежном поле и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, а также в химической и пищевой, промышленности.

Известен турбоциклон, включающий цилиндроконический корпус с тайгенциал-ьнь1м питающим патрубком, патрубки для вывода легкой и тяжелой фракций и турбинку, расположенную коаксиально корпусу аппарата 1.

Исходная суспензия подается тангенциально через питающий патрубок. Основная закрутка потока происходит за счет вращения турбинки при прохождении через :йее жидкости. Под действием центробежных сил инерции тяжелые частицы жидкости движутся к стенке аппарата и выносятся нисходящим потоком через патрубок вывода тяжелой фракции.

Недостатком данного устройства является повышенный унос дисперсной фазы вследствие уменьшения диаметра капель из-за разрушения их турбинкой. Известен гидроциклон, включающий цилиндрический корпус с тангенциальным питающим патрубком, патрубки для отвода тяжелой и легкой фракций 2.

Исходная суспензия подается тангенциально в корпус гидроциклона и закручивается, перемещаясь по винтовой траек5 тории сверху вниз. Если диспергированной является тяжелая фракция, то ее капли движутся радиально к стенке аппарата и, сливаясь на ней, образуют пленку, вывод которой осуществляется через патрубок для отвода тяжелой фракции.

10

Недостатком данного аппарата является значительный унос дисперсной фазы, если диспергированной является легкая фракция. Вследствие разности плотностей капли жидкости под действием центробежных сил инер15 ции движутся к центральной зоне аппарата. Однако здесь отсутствует поверхность, на которой капли могли бы собираться в пленку. Кроме того, вследствие большого градиента скорости в этой зоне происходит дробление капель. Эти причинь приводят

° к неэффективному режиму работы аппарата. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее корпус с тангенциальным в.чодным патрубком, периферийный

ii;i грубок отвода тяжелой дисперсионной фазы и центральный патрубок отвода легкой дисперсной фазы 3.

Недостаток известного устройства - низкая эффектявность разделения несмешивающих жидкостей.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения.

Цель достигается, тем, что устройство, содержащее корпус с тангенциальным входным патрубком, периферийный патрубок отвода тяжелой дисперсионной фазы и центральный патрубок отвода легкой дисперсной фазы, снабжено осевым цилиндрическим ротором, имеющим сужение в зоне верхнего торца патрубка для отвода легкой дисперсной фазы, при этом ротор выполнен из материала, смачиваемого этой фазой. Патрубок для отвода легкой дисперсной фазы установлен с возможностью осевого перемещения.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - гидродинамическая картина течения жидкости в аппарате.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с тангенциальным питающим патрубком 2, расположенным в верхней части корпуса. Цатрубок 3 для отвода тяжелой фракции расположен тангенциально в нижней части корпуса, а патрубок 4 для отвода легкой фракции расположен по оси в днище корпуса, цилиндрический ротор 5 вводится соосно в корпус аппарата 1 через верхнюю крышку.

Устройство работает следующим образом. Исходная суспензия под давлением подается через питающий патрубок 2 в цилиндрический корпус 1, закручивается и перемещается к нижней части корпуса. Под действием центробежных сил инерции происходит радиальное движение капель легкой дисперсной жидкости к центру аппарата. Так как поверхность оси 5 смачивается легкой жидкостью, то ее капли, достигнув оси 5, растекаются по ней, сливаясь .в пленку (фиг. 2). Тяжелая фракция при попадании ее на ось, сбрасывается с последней вследствие несмачиваемости поверхности оси. Добавочным гидродинамическим явлением вращения оси является возникновение в объеме аппарата течения Тэйлора, представляющего собой ряд тороидальных вихрей, вращающихся во взаимно противоположных направлениях (фиг. 2). Для обычного конического гидроциклона или для цилиндрического гидроциклона возникновение таких циркулирующих контуров вызывает отрицательный эффект перемещивания, снижающий эффективность работы аппарата.

Однако в данном случае это явление будет положительным, так как оно может обеспечить прохождение всего объема жидкости вблизи оси. При этом наиболее мелкие кап.ли дисперсной фазы, для которых величина центробежной силы мала и которые в радиальном движении практически не участвуЮТ, будут подводиться к оси циркулирующими контурами и, достигнув ее, налипать на уже существующую пленку жидкости или поверхность оси и в дальнейщем движенийконтуров участвовать не будут. Это обеспечит сепарацию -практически всей массы дисперсной жидкости.

Другим положительным фактором является улучшенное распределение профилей скорости в объеме аппарата, вызванное вращением оси в направлении, соответствующем

0 направлению вращения жидкости и с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения жидкости на радиусе, равном радиусу оси. В этом случае происходит выравнивание профиля скорости жидкости, уменьшение градиента скорости и, как следствие, отсутствие дробления капель в потоке.

В случае работы аппарата при изменяемой концентрации дисперсной фазы предусмотрена регулировка толщины снимаемой с оси пленки жидкости осевым перемещением патрубка для отвода легкой фракции. Изменяя величину зазора между стенками оси 5 (в месте ее сужения в нижней части) и патрубка 4 можно исключить возможность . попадания дисперсионной фазы в патрубок для вывода легкой фракции 4. Вывод очищенной тяжелой жидкости осуществляется через патрубок для отвода тяжелой фракции 3. Применение предлагаемого устройства для разделения двухфазных систем жидкость-жидкость в случае, когда дисперсной

0 является легкая фракция позволит повысить эффективность работы аппарата на 15-25% по сравнению с известным устройством, позволяет повысить эффективность процесса разделения за счет отсутствия срыва пленки жидкости и вторичного уноса.

5Формула изобретения

Устройство для разделения несмешивающихся жидкостей, содержащее корпус с тангенциальным входным патрубком, периферийный патрубок отвода тяжелой дисперсионной фазы и центральный патрубок отвода легкой дисперсной фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разделения жидкостей, оно снабжено осевым цилиндрическим ротором, имеющим сужение в зоне верхнего торца патрубка для отво5 да легкой дисперсной фазы, при этом ротор выполнен из материала, смачиваемого этой фазой.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубок для отвода легкой дисперсной фазы установлен с возможностью осевого

перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 610565, кл. В 04 С 9/00, 1976. 5 2. Мустафаев A.M., Гутман Б. М. Гидроциклоны в нефтеперерабатывающей промышленности. М., «Недра, 1981, рис. 1.5.За.

3.Авторское свидетельство СССР № 572278, кл. В 01 D 17/02, 1975.

фаг. /

|

fJ/ICHKO

/77ei7 Cf/7i7