Гидроциклон
Иллюстрации
Реферат
. ГИДРОЦИКЛОН, сбдержащий корпус с крышкой и тангенциальным питангщим патрубком, внешний и внутренний коаксиальные сливные патрубки и песковой патрубок, о т л и ч а ющ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности очистки эмульсии, содержащей включения твердой фазы, корпус снабжен концентрично установленными внутри него обечайками, одни иэ которых выполнены не доходящими до крышки, а другие чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выполнены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переход-§ НИКОМ, выполнена с диаметр.ом, большим диаметра внутренного сливного патрубка , и соединена с ним коническим переходником.
СО03 СОВЕТСКИХ
В И Л%. РЕСПУБЛИК
agl 01) gag В 04 С 5/103
Ф" М
7фг ;:щ-;(эп й, g(1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
-N ABTOPCNOMV CBNBBTTPOCTBV (21) 3616227/23-26 (22) 29.06.83 (46) 15. 10.84. Бюл. Р 38 (72) А.А.Кузнецов, Н.И. Гончарук и В.П.Павлов (71) Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений
"(53) 621.928.37(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 142588, кл. В 03 В 5/34, 1961.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3368757/23-26, кл. В 04 С 5/26, 1981.
3. Мустафаев А.М., и Гутман Б.М.
Гндроциклоны в нефтеперерабатывающей промышленности. М., "Недра", 1981, с. 11, рис. 1.2.2,б..(54) (57). ГИДРОЦИКЛОН, содержащий корпус с крышкой и тангенциальным питаю-. щим патрубком, внешний и внутренний коаксиальные сливные патрубки и песковой патрубок, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности очистки эмульсии, содержащей включения твердой фазы, корпус снабжен концентрнчно установленными внутри него обечайками, одни из которых выполнены не доходящими до крышки, а другие чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выпол. иены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переход- Я ником, выполнена с диаметром, большим диаметра внутренного сливного патрубка, и соединена с ним коническим переходником.
1118415
Изобертение относится к технике разделения, а именно к устройствам для проведения процессов сепарации суспензий и эмульсий, содержащих механические примеси, в том числе 5 промышленных сточных вод, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промьппленности.
Известен комбинированный гидро- 1.О циклон, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным питающим патрубком и крьппкой, песковый патрубок, цилиндрическую обечайку с тангенциальными прорезями в верхней час- 15 ти, присоединенную к крьппке, при этом в обечайке расположены сливной патрубок и дополнительный песковый патрубок (1) .
Недостатком данного устройства 20 является его невысокая эффективность, обусловленная продольным перемешиванием жидкой фазы разделяемого продукта, что является следствием наличия циркуляционных контуров в обеих зо- 25 нах раздепения.
Известен гидроциклон, предназначенный для разделения эмульсий, содержащий цилиндроконический корпус, тангенциальный питающий патрубок, крьш - 3О ку, центральные сливной и лесковый патрубки, а также коаксиальцую цилиндрическую обечайку, не доходящую до крьппки гидроциклона j2) .
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности сепарации твердой фазы при нахождении последней в эмульсия.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- 4() мому результату является гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным питающим патрубком, крышку, песковый патрубок и два коаксиальных сливных патрубка, внутренний и внешний f3).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность очистки эмульсий, содержащих включения твердой фазы вследствие малой эффективности разделения легкой и тяжелой фракции жидкой фазы.
Цель изобретения — повышение эффективности очистки эмульсий, содержащей включения твердой фазы. 55
Указанная цель достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем корпус с крышкой и тангенциальным питающим патрубком, внешний и внутренний коаксиальные сливные патрубки и песковой патрубок, корпус снабжен концентрично установленными внутри него обечайками, одни из которых выполнены не доходящими до крышки, а другие, чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выполнены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переходником и выполнена с диаметром, большим диаметра вну греннего сливного патрубка, и соединена с ним коническим переходником.
На чертеже схематически изображен гидроциклон, общий вид.
Гидроциклон включает цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и тангенциальным питающим патрубком 3. В нижней части корпуса 1 соосно ему расположен песковый патрубок 4, а в верхней части, на крышке 2, два центральных коаксиальных сливных патрубка: внутренний 5 для вывода осветленной жидкости и внешний 6 для вывода дисперсной фракции. В корпусе 1 гидроциклона коаксиально ему расположен
1 ряд обечаек. Внешняя обечайка 7 и далее, через одну, обечайка 8 примыкают к крышке 2 аппарата. Остальные обечайки 9 и 10 не доходят до крьппки 2, между ней,и обечайками 9 и 10 существует зазор. В обечайках 7 и 8 в верхней их части, примыкающей к крышке 2, выполнены тангенциальные прорези i 1 для перетекания более легкой дисперсной фракции от периферии к центру. Крепление обечаек 9 и 10 в корпусе гидроциклона может осуществляться различными способами, например болтами 12. Внутренний сливной патрубок 5 и внутренняя обечайка 10 соединены друг с другом посредством сплошного конического переходника 13.
Гидроциклон работает следующим образом.
Исходная. эмульсия, содержащая также частицы твердой фазы, например сточная вода, содержащая масла и окалину, под давлением подается через питающий патрубок 3 в корпус I аппарата, где интенсивно вращается. Под действием центробежных сил происходит перераспределение частиц эмульсии и твердой фазы, при этом последняя движется к стенке корпуса 1, а диспергированная жидкость — масло, 1118415 как наиболее легкая фракция, движется к центру. Частицы твердой фазы концентрируются у стенки корпуса.1 аппарата и выводятся через лесковый патрубок 4. Капли эмульсии при радиальном движении попадают на наружную стенку внешней обечайки 7 и вращаются вокруг нее. При этом на каплю действуют в вертикальном найравлении две противоположно направленные 10 силы: Архимедова сила, обусловленная разностью удельных весов жидких компонентов, и сила вертикального сноса за счет вертикального движения дисперсной жидкости вследствие перепада 1Б давления.
Наличие обечаек 7 и 8, примыкающих к крышке 2, позволяет исключить подкрышечный циркуляционный контур, а заглубление обечаек 9 и 10 в конус 20 корпуса 1 аппарата исключает циркуляционный контур в конусе. Все это позволяет избежать продольйого перемешивания фаз.
Наиболее крупные частицы эмульсии, 25 пойадая на наружную поверхность обечайки 7, растекаются по ней и в зависимости от координаты нахождения капли могут двигаться как по спирали. вверх, так и по спирали вниз. Части-.щ цы, движущиеся вверх, попадают в подкрышечное пространство, а затем через тангенциальные прорези 11 — во внутреннее пространство обечайки 7, т.е. в отстойное пространство. Те капли, l которые двигаются вниз, достигают нижнего обреза обечайки 7 и, двигаясь радиально, также попадают в отстойное пространство.
Частицы эмульсии среднего диаметра, не достигшие обечайки 7, участвуя одновременно в вертикальном и радиальном движении, попадают уже на обечайку 9 и также в зависимости от координаты двигаются по спирали либо вверх, либо вниз.и попадают соответственно в подкрышечное пространство или на срез обечайки 9 и во внутреннее ее пространство, т.е. в отстойное пространство.
Аналогичный процесс происходит и с каплями наименьшего диаметра, находящимися в эмульсии, исключая те из них, которые достигают нижнего обреза наиболее заглубленной обечайки 10 и уносятся осветленным потоком, загрязняя его.
Количество обечаек в гидроциклоне может быть различным, так как их число, а также длина зависят от гранулометрического состава эмульсии: чем больше медианный размер частиц эмульсии, тем меньше. количество и длина обечайки. Это связано с возрастанием центробежной силы, действующей на частицу, при большем размере капли и, следовательно, большей радиальной скорости последней.
Частицы эмульсии, попавшие в отстойное пространство со среза обечаек 7, 9 и 10, участвуют в вертикальном движении только за счет сил
Архимеда, т.е. капли масла всплывают в подкрышечное пространство и попадают во внешний сливной патрубок 6 либо непосредственно, либо через тангенциальные щели 11, и выводятся из гидроциклона.
Так как концентрация дисперсной фазы в подкрышечной зоне все время возрастает, необходимо обеспечить удаление дисперсной фазы, т.е. воды из этой области. Это достигается за счет зазора между обечайкой 9 и крышкой 2 аппарата. Вода удаляется путем перетекания по внутренней стенке обечайки 8 за счет вытеснения ее маслом из подкрышечной зоны.
При этом вдоль стенок обечайки 9, не примыкающей к крышке 2, образует. ся два противоположно направленных потока: внешний, представляющий собой слой всплывающего масла, и внутренний — опускакицаяся дисперсная фаза (вода).
Наличие переходника 13, соединяю. щего внутренний сливной патрубок 5 с внутренней обечайкой 10, обусловлено необходимостью отделить восхо- дящий поток осветленной жидкости, сформированной в нижней части конуса гидроциклона от зоны отстаивания (зоны разделения эмульсии}. Согласно данным по гидродинамике гидроциклонов диаметр восходящего осветленного потока. в основном завидит от диаметра сливного патрубка, в данном случае патрубка 5, и составляет 1,4-1,8 его диаметра, т;е. если диаметр внутренней обечайки составляет 1,4-1,8 диаметра внутреннаго сливного патрубка 5 при условии наличия между ними сплошного переходника 13, то области с е пар ации и отс таяв ания изолиров анны друг от друга, что ис—
1118415
Составитель В.Тимошков
Техред С.JIeresa Корректор О.Билак
Редактор А. Гулько
Заказ 7322/б Тираж 550 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ключает воэможнос ть смешив ания двух потоков и повышает эффективность сенарацни.
Разделение трех процессов сепарации в пространстве при осуществлении их в одном аппарате, а также исключение цнркуляционных контуров позволяет существенно повысить эффективность сепарации гидроциклона.
Применение гидроциклона по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность сепарации до 85-90Х прежде всего за счет повышения эффективности работы гидроциклона по эмульсии, в основном, эа счет исключения циркуляционных контуров в кони.ческой и цилиндрической частях корпуса гидроциклона, а также за счет разделения в пространстве зон сепарации.