Способ разделения двух несмешивающихся жидкостей разной плотности

Способ разделения двух несмешивающихся жидкостей разной плотности

Реферат

 

Изобретение относится к технологии и технике разделения жидкостей и может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Способ позволяет повысить эффективность и надежность разделения двух несмешивающихся жидкостей. Способ включает подачу эмульсии в ограниченный объем, последующее выравнивание поля скоростей в поперечном сечении потока эмульсии и отстаивание эмульсии в тонком слое. Перед выравниванием поля скоростей осуществляют отделение тяжелой жидкости от легкой до остаточной объемной концентрации не более 0,02 м³/м³ и гидравлической крупности не более 0,1 см/с. Кроме того, тяжелую жидкость непрерывно отводят из сформированного тонкого слоя, а капли дисперсной фазы эмульсии, сформированной в тонкий слой, коалесцируют. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии и технике разделения жидкостей и может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности разделения двух несмешивающихся жидкостей разной плотности. Способ осуществляют следующим образом. В емкость подают несмешивающиеся жидкости разной плотности. Перед выравниванием поля скоростей отделяют тяжелую жидкость от легкой до остаточной объемной концентрации тяжелой не более 0,02 м³/м³ и гидравлической крупности не более 0,1 см/с. Последующее выравнивание поля скоростей в поперечном сечении потока эмульсии осуществляют в диффузоре и подают эмульсию на отстаивание в блок тонкослойных элементов, выполненных из труб круглого сечения, в которых происходит разделение эмульсии в формирующемся тонком слое и отвода разделенных жидкостей. Кроме того, тяжелую жидкость по мере осаждения непрерывно отводят из сформированного тонкого слоя, а капли дисперсной фазы эмульсии, сформированной в тонкий слой, коалесцируют. Отделение из потока эмульсии, образованной двумя несмешивающимися жидкостями, перед выравниванием поля скоростей тяжелой жидкости до остаточной объемной концентрации не более 0,02 м³/м³ и гидравлической крупности (скорость осаждения капли, определяемая по формуле Стокса) не более 0,1 см/с позволяет получить при последующем выравнивании поля скоростей агрегативно-устойчивый поток эмульсии, в котором не образуются донные течения. Кроме того, в этом потоке может быть сформировано любое заданное поле скоростей, позволяющее равномерно распpеделить эмульсии по тонкослойным элементам, обеспечивая равномерное отстаивание и разделение эмульсии в тонком слое по всему объему тонкослойных элементов, при этом также снижается вторичный унос тяжелой жидкости с легкой. В результате повышается эффективность и надежность разделения жидкостей. При превышении остаточной объемной концентрации более 0,02 м³/м³ и гидравлической крупности более 0,1 см/с при последующем выравнивании появляются донные течения, независимо от конструкции выравнивающего устройства, которые приводят при последующей подаче эмульсии на тонкослойное отстаивание к увеличению нагрузки по эмульсии на нижние элементы отстойника, ухудшая равномерность распределения эмульсии. Причем с ростом концентрации тяжелой жидкости в легкой и повышением гидравлической крупности растет интенсивность донного течения. В результате резко снижается эффективность и надежность разделения. Непрерывный отвод по мере осаждения тяжелой жидкости из сформированного тонкого слоя полностью устраняет вторичный унос тяжелой жидкости с легкой фазой. Коалесценция капель дисперсной фазы эмульсии, сформированной в тонкий слой, позволяет повысить эффективность и надежность разделения за счет улавливания капель тяжелой жидкости размером менее 5 мкм, плохо осаждающиеся в гравитационном поле, так как они восприимчивы к влиянию броуновского движения и конвекции, что также повышает эффективность и надежность способа разделения двух несмешивающихся жидкостей. П р и м е р 1. Реализация способа производилась на лабораторном стенде института на смесях керосин-триэтиленгликоль (ТЭГ). Исходные данные: Расход керосина, дм³/ч 20 Расход ТЭГа, дм³/ч 4 Средний диаметр капель ТЭГа, мкм 40 Объемная концентрация ТЭГа в керосине, дм³/дм³ 0,2 Гидравлическая круп- ность эмульсии, см/с 0,4 Плотность ТЭГа, кг/м³ 1100 Плотность керосина, кг/м³ 800 Динамическая вязкость керосина, кг с/м² 1,7 10^-4 Для визуального наблюдения за процессом отделения тяжелой жидкости от легкой, а именно триэтиленгликоля от керосина, ТЭГ был окрашен стойким красителем (метиленовый-голубой). Исходную смесь подавали в корпус, выполненный из прозрачного материала. Процесс отделения ТЭГа от керосина осуществлялся под действием гравитационных сил на участке корпуса длиной 400 мм, высотой зоны отделения 157 мм. Длину зоны, обеспечивающую четкость разделения тяжелой жидкости от легкой, определяли экспериментально. ТЭГ (тяжелая жидкость) отбирали из донного течения до выравнивания поля скоростей, выравнивание осуществляли в насадке из рукавной вязаной сетки, толщиной 100 мм, установленной в поперечном сечении корпуса после зоны разделения. При этом на выходе из насадки был получен агрегативно-устойчивый поток с равномерным полем скоростей в поперечном сечении и следующими характеристиками: Концентрация ТЭГа в керосине, м³/м³ 0,018 Средний диаметр капель ТЭГа, мкм 15 Гидравлическая круп- ность, см/с 0,15 Поле скоростей в поперечном сечении корпуса до и после выравнивания определяли визуально по линиям тока окрашенного ТЭГа и с помощью термоанемометра, подключенного к измерительному комплексу приборов фирмы "ДИСА". Концентрацию ТЭГа в керосине определяли иодометрическим титрованием по известным методикам. Средний диаметр капель ТЭГа определяли седиментометрическим анализом с помощью прибора Вигнера-Келли. Гидравлическую крупность находили по формуле Стокса W где d средний диаметр капель ТЭГа; равность плотностей ТЭГа и керосина; _к динамическая вязкость керосина. Далее сформированный поток со средней скоростью 2 10^-4 м/с подавали на тонкослойное отстаивание в горизонтальные пластины с двойным дном верхним перфорированным и герметичным нижним с дренажной трубкой. Расстояние между пластинами 5 мм, расстояние между перфорированным и герметичным нижним днищами 3 мм. Количество пластин 19. Длина пластин 330 мм определена расчетным путем и гарантирует осаждение капель диаметром 5 мкм и выше. Для осаждения более мелких капель (менее 5 мкм) межполочное пространство было заполнено стекловолокном марки СТВ со средним диаметром волокон 5-10 мкм. Капли осаждаются в тонком слое на волокнах, коалесцируют друг с другом и под действием силы тяжести стекают вниз на перфорированное днище, откуда непрерывно отводятся в пространство между днищем и далее, через дренажный штуцер вниз на выход из аппарата. Описанным способом легкая жидкость очищается от тяжелой практически до уровня растворимости, в данном случае до объемной концентрации 40 10^-6 м³/м³. П р и м е р 2 (известный). Исходные данные по примеру 1. Перед выравниванием поля скоростей не отделяли тяжелую жидкость от легкой. На выходе из насадки получен поток эмульсии со следующими характеристиками: Концентрация ТЭГа в керосине, м³/м³ 0,10 Средний диаметр капель ТЭГа, мкм 30 Гидравлическая круп- ность, см/с 0,2 Поле скоростей на выходе из насадки было неравномерным, наблюдалось донное течение визуально и с помощью измерительной аппаратуры. Высота донного течения составила 50 мм, скорость потока 1 10^-2 м/с. По расходу эмульсии 30% нижних полок оказались перегруженными против расчетной величины на 2 порядка, скорость эмульсии в нижних полках колебалась в пределах 0,5-10 10^-2 м/с против расчетной 4 10^-4 м/с. Минимальный диаметр осаждаемых капель в нижних полках составил 25 мкм. Концентрация ТЭГа в керосине после разделения керосина до 1,5 10^-5 м³/м³. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое техническое решение позволяет путем отделения перед выравниванием тяжелой жидкости от легкой обеспечить равномерное распределение потока эмульсии в тонкослойных элементах и устранить вторичный унос тяжелой жидкости. В результате эффективность разделения повышается в 4 раза и повышается надежность разделения при различных конструкциях выравнивающего устройства и тонкослойных элементов отстойника.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ РАЗНОЙ ПЛОТНОСТИ, включающий подачу эмульсии в емкость, последующее выравнивание поля скоростей в поперечном сечении потока эмульсии и отстаивание эмульсии в тонком слое, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности разделения, перед выравниванием поля скоростей отделяют тяжелую жидкость от легкой до остаточной объемной концентрации тяжелой жидкости не более 0,02 м³/м³ и гидравлической крупности не более 0,1 см/с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяжелую жидкость непрерывно отводят по мере отстаивания в тонком слое. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в тонком слое осуществляют коалесценцию дисперсной фазы.

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.11.2005

Извещение опубликовано: 10.07.2008        БИ: 19/2008