Гидроциклон

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 142588, кл. В 03 В 5/34, 1961.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3368757/23-26,кл. В 04 С 5/26, 1981.3, Мустафаев А,М.,и Гутман Б,М.Гндроциклоны в нефтеперерабатывающейпромышленности, 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, кор. пус снабжен концентрнчно установленными внутри него обечайками, одни из которых выполнены не доходящими до крышки, а другие чередующиеся с ними, прикреплены к крышке и выпол ненц с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переход-ником, выполнена с диаметром, большим диаметра внутренного сливного патрубка, и соединена с ним коническим переходником,Изобертение относится к техникеразделения, а именно к устройствамдля проведения процессов сепарациисуспензий и эмульсий, содержащихмеханические примеси, в том числе 5промышленных сточных вод, и можетбыть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промьппленности,Известен комбинированный гидроциклон, содержащий цилиндрическийкорпус с тангенциальным питающимпатрубком и крьппкой, песковый патрубок, цилиндрическую обечайку с тангенциальными прорезями в верхней части, присоединенную к крьппке, приэтом в обечайке расположены сливнойпатрубок и дополнительный песковыйпатрубок 1 .Недостатком данного устройства 20является его невысокая эффективность,обусловленная продольным перемешиванием жидкой фазы разделяемого продукта, что является следствием наличияциркуляционных контуров в обеих зонах раздепения.Известен гидроциклон, предназначенный для разделения эмульсий, содержащий цилиндроконический корпус, тангенциальный питающий патрубок, крьшгку, центральные сливной и лесковыйпатрубки, а также коаксиальцую цилиндрическую обечайку, не доходящуюдо крьппки гидроциклона 21.Недостатком этого устройства является отсутствие возможности сепарации твердой Фазы при нахождении последней в эмульсия,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является гидроциклон,содержащий цилиндрический корпус стангенциальным питающим патрубком,крьппку, песковый патрубок и два коаксиальных сливных патрубка, внутренний и внешний 3,Недостатком известного устройстваявляется низкая эффективность очистки эмульсий, содержащих включениятвердой фазы вследствие малой эффективности разделения легкой и тяжелойфракции жидкой фазы.Цель изобретения - повышение эффективности очистки эмульсий, содер" жащей включения твердой фазы. 55Указанная 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 крьппке и выполнены с тангенциальными прорезями в верхней части, при этом внутренняя обечайка снабжена коническим переходником и выполнена с диаметром, большим диаметра внугреннего 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 крьппке 2, два центральных коаксиальных сливных патрубка: внутренний 5 для вывода осветленной жидкости и внешний 6 для вывода дисперсной фракции. В корпусе 1 гидро- циклона коаксиально ему расположен ряд обечаек. Внешняя обечайка 1 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 крьппке 2, выполненытангенциальные прорези 11 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 1 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,как наиболее легкая фракция, движется к центру. Частицы твердой фазыконцентрируются у стенки корпуса,1аппарата и выводятся через лесковыйпатрубок 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 1 Осилы: Архимедова сила, обусловленнаяразностью удельных весов жидких компонентов, и сила вертикального сносаза счет вертикального движения дисперсной жидкости вследствие перепада 15давления,Наличие обечаек 7 и 8, примыкающих к крышке 2, позволяет исключитьподкрышечный циркуляционный контур,а заглубление обечаек 9 и 10 в конус 20корпуса 1 аппарата исключает циркуляционный контур в конусе. Все этопозволяет избежать продольйого перемешивания фаз.Наиболее крупные частицы эмульсии 25пойадая 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- З 0цы, движущиеся вверх, попадают в подкрьппечное пространство, а затем черезтангенциальные прорези 11 - во внутреннее пространство обечайки 7, т.е.в отстойное пространство. Те капли,которые двигаются вниз, достигаютнижнего обреза обечайки 7 и, двигаясьрадиально, также попадают в отстойноепространство.40Частицы эмульсии среднего диамет. ра, 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 гидроциклонеможет быть различным, так как их число, а также длина зависят от гранулометрического состава эмульсии: чембольше медианный размер частиц эмульсии, тем меньше количество и длинаобечайки, Это связано с возрастаниемцентробежной силы, действующей начастицу, при большем размере каплии, следовательно, большей радиальнойскорости последней,Частицы эмульсии, попавшие в отстойное пространство со среза обечаек 7, 9 и 10, участвуют в вертикальном движении только за счет силАрхимеда, т.е. капли масла всплывают в подкрышечное пространство ипопадают во внешний сливной патрубок 6 либо непосредственно, либочерез тангенциальные щели 11, и выводятся из гидроциклона.Так как концентрация дисперснойфазы в подкрьппечной зоне все времявозрастает, необходимо обеспечитьудаление дисперсной фазы, т,е, водыиз этой области. Это достигаетсяза счет зазора между обечайкой 9и крышкой 2 аппарата. Вода удаляется путем перетекания по внутреннейстенке обечайки 8 за счет вытеснения ее маслом из подкрышечной зоны.При этом вдоль стенок обечайки 9,не примыкающей к крьппке 2, образуется два противоположно направленныхпотока: внешний, представляющийсобой слой всплывающего масла, ивнутренний - опускающаяся 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,Р 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 0 Составитель В.ТимошковТехред С.Легеэа Корректор О,Билак Редактор А, Гулько Заказ 7322/б Тираж 550 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРно делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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 85-907 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.