Устройство для разделения гетерогенной системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ КРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть эффективнореализовано там, где необходимо разделять гетерогенные системы, состоящие из несмешивающихся компонентов,например воды и нефтепродуктов. Цельизобретения - повышение эффективности и интенсификации процесса разделения смеси на исходные компоненты,например воду и нефтепродукты, УстЯО 1535838ройство для разделения гетерогенной системы содержит корпус 1, раэделенныи перегородками из камеры предва" рительного разделения (ПР): входную, отстойную и выходную. Камера ПР состоит из шламосборника в виде усеченной пирамиды с патрубком отвода твердой фазы, диффузора, в нижней цилиндрической части которого тангенциально установлен патрубок подвода исходной смеси, и расположенного над диффузором пакета коалесцирующих элементов, В отстойной камере размещен коалесцирующий фильтрК верхним кромкам перегородок первой и третьей по ходу потока жидкости прикреплены лот- а ки стока, установленные в входной иЮ выходной камерах соответственно. В верхней части корпуса размещены источники лучистой энергии и патрубки С отвода газа. Устройство оснащено средствами сбора нефтепродукта с поверхности жидкости, 2 з.п. ф-лы, Э ил.Устройство относится к разделению гетерогенной системы, содержащей воду и органические ющкости, например нефтепродукты, растительные масла и др., и может быть использовано в теп" лоэнергетике, нефтедобывающей н перерабатывающей промьппленности, машино ; строительной и металлургической отрас. лях, но наиболее эффективно оно может 0 быть использовано на судах морского и речного флота.Цель изобретения - повьппение эффективностии интенсификации процесса разделения, 15На фиг. 1 показана общая схема разделения гетерогенной системы; на фиг. 2 - устройство первичного нагрева и разделения; на фиг. 3 - устройство для разделения гетерогенной системы, общий вид.Схема судовой установки по очистке нефтесодержащих вод (фиг. 1) включает сборную цистерну 1 нефтесодержащих вод, перекачивающий насос 2, первич ный подогреватель 3 и разделитель нефтесодержащих вод, промежуточную отстойную емкость 4, устройство 5 для разделения нефтесодержащих вод, клеммы 6 подачи электроэнергии, насос 7 отвода газов, емкость 8 для отделенного нефтепродукта, насос 9 отвода воды, контрольно-измерительный блок 10.Устройство первичного нагрева и разделения (фиг, 2) содержит корпус 11, патрубок 12 подвода жидкости, напорные трубки 13 орошающего устройства, пластины 14, сборник 15 жидкости, патрубок 16 отвода.Устройство для разделения гетерогенной системы, преимущественно нефтесодержащих вод (фиг. 3), содержит корпус 17, разделенный перегородками 18 - 20 на камеры предварительного разделения 21, входную 22, отстойную 45 23 и выходную 24. Камера 21 предварительного разделения состоит из шламосборника 25, выполненного в виде усеченной пирамиды с патрубком 26 отвода твердой фазы, диффузора 27, в ниж ней цилиндрической части которого тангенцйально установлен патрубок 28 подвода исходной смеси, и расположенного под диффузором пакета коалесцирующих элементов 29, выполненных в виде гоф рированных пластин с верхней кромкой, расположенной на уровне верхней кромки переливной перегородки 18, соединенной с днищем и боковыми стенкамикорпуса. В остойной камере 23 междуперегородками 19 и 20 размещен коалесцирующий фильтр 30, при этом первая по ходу потока перегородка 19установлена с зазором к днищу а вто)рая перегородка 20 закреплена на днище, К верхним кромкам перегородок 19и 20 прикреплены вогнутые лотки 31стока жидкости, установленные в входной 22 и выходной 24 камерах соответственно. В верхней части корпуса размещены источники 32 лучистой энергиии патрубки 33 отвода газа. В камерах22 и 24 расположены средства 34 сборанефтепродуктов с поверхности жидкости,В нижней части отстойной камеры 23расположен шламовый сборник 35 с патрубком 36 отвода осадка. Для отводаводы и нефтепродукта служат патрубки 37 и 38 соответственно.Установка по очистке нефтесодержащих вод работает следующим образом.Из сборной цистерны 1 нефтесодержащие воды насосом 2 подаются в подогреватель 3, в котором используется тепло уходящих дымовых газов энергетической установки,Подогреватель работает следующимобразом.Насос 2 подает к патрубку 12 нефтесодержащие воды, которые под давлением поступают к патрубкам 13, и изорошающих устройств подаются на пластины 14, на которых образуется тонкаяпленка жидкости, стекающая вниз подсилами гравитации. Между пластинамипропукается газ энергетической установки. Конвективное тепло направленов сторону тонкой пленки, а в самойпленке образуется градиент плотностис его увеличением от пластины к поверхности пленки и градиент скоростис его увеличением от пластины к поверхности пленки. При тепловом нагреве нефтепродукта поверхностные и вязкостные силы резко уменьшаются, поэтому верхняя часть сферы расплывается по поверхности жидкости. Это оченьважный момент в разделении нефтесодержащих вод на исходные компоненты,так как увеличение площади эа счетизменения форм сферы ведет к тому,что частичка нефтепродукта, разлившаяся по поверхности воды, снова в ееобьем не уйдет. т.е, произошло разделение несмешивающихся компонентов40 1. Устройство для разделения гетерогенной системы, содержащее корпус, входную и выходную камеры и отстойную камеру с коалесцирующим фильтром, образованную перегородками, первая по ходу потока перегородка установлена с зазором к днищу, а вторая закреплена на днище, патрубки подвода гетерогенной системы и отвода воды, нефтепродукта и газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и интенсификации процесса разделения, оно снабжено переливной перегородкой, соединенной с днищем и боковыми стенками корпуса с образо 515358нефтесодержащих вод на их исходныекомпоненты; воду и нефтепродукты,Сажа и эола из дымовых газов играют роль концентратора-коагуляторанефтепродуктов в общей массе нефтесо 5держащих вод, т.е. эти включения играют положительную роль в общем процессе разделения несмешивающихся компонентов гетерогенной системы.Жидкость после ее нагрева и первичного разделения попадает в промежуточную емкость 4 отстоя. В емкости 4 происходит отделение прокоагулировавшихчастиц и слив нефтепродукта из емкости 4 в емкост 8 сбора нефтепродуктов, Твердая взвесь в емкости 4отделяется за счет гравитационногоотстоя и отродится. Сажа попадаетвместе с нефтепродуктом и в смеси со 20стандартным топливом происходит еедальнейшее выгорание в топке котлаВьщеление газовой фазы осуществляетв емкости 4 как бы флотационный режимработы. 25После отстоя и достижения определенного уровня в емкости 4 гетерогенная система поступает в предварительное и окончательное устройство 5 разделения, собранное в блоке, которыйобслуживается насосом 7 отвода газов, насосом 9 отвода воды и клеммами 6 подачи электроэнергии к источникам лучистой энергии.Устройство работает следующим образом.35Гетерогенная система по патрубку 28 подвода поступает в камеру 21 предварительного разделения. Подвод жидкости осуществляется тангенциально в цилиндрическую часть диффузора 27, где во время закрутки потока отделяется твердая фаза, которая выпадает в шламосборник 25 и оттуда отводится по патрубку 26, 11 о расширяющейся части диффузора 27 жидкость поступает в пакет коалесцирующих элементов 29, выполненных из гофрированного материала. За счет давления жидкости над камерой 21 образуется вал избыточной жидкости, с которого по лотку 31 с радиусом кривизны К = 300 мм формируют течение жидкости тонкой пленкой, Конец лотка 3 1 должен быть установлен так, чтобы жидкость, стекающая с него и имеющая запас кинетической 55 энергии, растекалась по чистой жидкости, залитой предварительно н объем, В верхней части корпуса 17 уста 38 бновлены источники 32 лучистой энергии. В конце входной и выходной камер установлены средства 34 для сбора и отвода выделившихся из тонкой пленки нефтепродуктов. Корпус 17 в верхней части имеет патрубки 33 отвода газа. Жидкость, исходя из принципа сообщающихся сосудов, начинает перетекать иэ входной в выходную камеры за счет разницы уровней в них и под действием гравитационных сил. Отстойная камера внизу имеет шламовый сборник 35, а в верхней части заполнена коалесцирующих фильтром 30, например это могут быть листы паралона или насыпной сферический материал, подающийся регенерации. Корпус 17 в Нижней части имеет.,патрубки отвода 37 и нефтепродукта 38.Разница между воздействием конвективной и лучистой энергии на разделение нефтесодержащих вод заключается в том, что конвективная энергия воспринимается всей поверхностью тонкой пленки, а лучистая энергия действует выборочно, т.е. только на те точки нефтепродукта, которые появляются у поверхности и на поверхности пленки жидкости, тем более жидкость в окончательном объеме практически чистая, Коалесцирующие фильтры из поролона не являются самым лучшим коалесцирующим материалом, так как поры его велики относительно микронных включений сферических частиц нефтепродуктов, но его применение целесообразно, так как данный материал является легким и удобным для хранения, при этом он поддается регенерации и доступен как материал снабжения. формула иэо б ретенияванием камеры предварительного разделения, содержащей шламосборник в виде усеченной пирамиды с патрубком отвода твердой фазы диффуэор и разУ5 мещенный над ним пакет коалесцирующих элементов, верхняя кромка которых располоаена на уровне верхней кромки переливной перегородки, лотками, прикрепленными к верхним кромкам переливных перегородок, установленных в входной и выходной камерах соответственно, и расположенными в камерах источниками лучистой энергии и средст- вами сбора нефтепродуктов, при этом вторая перегородка имеет высоту, меньшую высоты переливной перегородки, апатрубок подвода гетерогенной смесиустановлен тангенциально в никнейчасти диффузора,2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что коалесцирующиеэлементы выполнены в виде гофрированных пластин,3, Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что лотки выполнены вогнутыми в сторону нижней части корпуса с радиусом кривиэны К 300 мм,1535838 Составитель Т.Леднева Корректор В.КабацийПодписное Редактор Н,Киштулинец Техред М.Дидык Тираж 785 Заказ 82 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5