Гидроциклон

 

Изобретение предназначено для непрерывного осветления потока воды под действием центробежных сил с выделением из поступающей воды отсепарированных компонентов. Гидроциклон содержит закручивающее устройство и вихревой сепаратор с отверстиями для отвода отсепарированных компонентов. Закручивающее устройство включает цилиндрическую вихревую камеру с тангенциальным подводящим водоводом. Соосно с камерой расположена цилиндрическая труба вихревого сепаратора. По образующей трубы выполнено щелевое отверстие, перекрываемое в двух местах регулирующими шторками с образованием отверстий для отвода отсепарированных компонентов. В торце трубы также выполнено отверстие. Закрученный в вихревой камере исходный поток поступает в цилиндрическую трубу сепаратора. Под действием центробежных сил происходит разделение потока на составляющие компоненты. Твердые частицы выводятся через ближнее к закручивающему устройству отверстие в боковой стенке трубы. Осветленная вода отводится через следующее по течению отверстие в боковой стенке трубы. Нефтепримеси и содержащийся в воде газ выводятся через отверстие в торце трубы. Гидроциклон обеспечивает эффективное выделение из поступающей воды твердых взвешенных частиц, нефтепродуктов и маслосодержащих примесей, а также нерастворенных в воде газов. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для непрерывного осветления потока воды под действием центробежных сил, обеспечивающих выделение из поступающей воды твердых взвешенных частиц, нефтепримесей и нерастворенных газов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, горнорудной и целлюлозно-бумажной промышленности и коммунальном хозяйстве.

Известно устройство для непрерывного разделения суспензий под действием центробежных сил (см. авт. свид. СССР 613821, кл. В 04 С 3/06, 1978), включающее цилиндроконический корпус с цилиндрической перегородкой, напорной камерой, входным, песковым и сливным патрубками. На цилиндрической перегородке выполнен винтовой канал. Исходная суспензия через входной патрубок подается под давлением в напорную камеру, откуда по винтовому каналу направляется в гидроциклон. Суспензия, проходя по винтовому каналу, с большой скоростью входит в корпус гидроциклона, где под действием центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к стенкам корпуса и в нисходящем потоке выгружаются через песковый патрубок. Основная часть жидкости в восходящем потоке направляется вверх в сливной патрубок. Недостатками этого устройства являются неполное удаление твердых частиц из жидкости, а также невозможность выделения из потока жидкости нефтепродуктов и маслосодержащих примесей.

Известен гидроциклон, содержащий корпус, включающий секции цилиндрической и конической формы с соединительными фланцами, торцевую крышку, тангенциальный патрубок, подвод исходной суспензии, отсекатель, песковый и сливной патрубки (см. патент СССР 1783995 A3, кл. В 04 С 3/06, 1992). В этом гидроциклоне исходная суспензия под напором поступает в цилиндрическую часть корпуса через тангенциальный патрубок, приобретая вращательное движение. В возникающем центробежном поле наиболее тяжелые частицы отбрасываются к стенкам корпуса и двигаются по спирали вниз, где происходит их разгрузка через песковый патрубок. Легкие частицы двигаются по траекториям в районе центральной оси гидроциклона, где их подхватывает внутренний восходящий поток, двигающийся к сливному патрубку. Вместе с восходящим потоком, внутри которого образуется воздушный столб, легкие частицы выносятся из гидроциклона через сливной патрубок. Недостатками такого гидроциклона являются недостаточно полное удаление частиц из жидкости, невозможность выделения из потока нефтепродуктов и маслосодержащих примесей, а также невозможность регулирования зон отбора различных компонентов из потока осветляемой воды.

Задачей настоящего изобретения является создание гидроциклона, обеспечивающего выделение из поступающей воды твердых взвешенных частиц, нефтепродуктов и маслосодержащих примесей, а также растворенных и нерастворенных в воде газов.

Принцип действия предложенного гидроциклона основан на центрифугировании потока воды, насыщенного взвешенными твердыми частицами, нефтепримесями и газами. В цилиндрической трубе сепаратора с помощью расположенного на входе в нее закручивающего устройства создается циркуляционное течение с высокими скоростями движения, обеспечивающими жесткое центробежное поле с ускорениями, превышающими гравитационное ускорение в сотни и тысячи раз, при этом в центре потока образуется цилиндрическая полость, которая называется вихревым ядром. В таком искусственно созданном центробежном поле твердые частицы, имеющие большую, чем у воды, плотность, отбрасываются на периферию общего потока к стенкам трубы, откуда отводятся через продольное щелевое отверстие в специальную емкость. Нефтепродукты, как более легкая, чем вода, жидкость, поступают к центру потока на границу с вихревым ядром и отводятся в нефтесборник. За счет низкого давления в центральной зоне трубы растворимость газов снижается, и выделяющиеся ранее растворенные и нерастворенные газы выделяются в полое вихревое ядро и отводятся в атмосферу. Осветленный поток воды после отбора твердых частиц через щелевое отверстие поступает в накопительную емкость также через щелевое отверстие в стенке трубы, но расположенное ниже по течению относительно щелевого отверстия для отвода твердых частиц. Отвод нефтепродуктов, маслосодержащих примесей и находящихся в воде газов может быть осуществлен через отверстие, расположенное в центре торцевой части цилиндрической трубы сепаратора.

Поставленная задача обеспечивается гидроциклоном, содержащим закручивающее устройство в виде камеры с подводящим тангенциальным водоводом и соосно расположенный с камерой корпус вихревого сепаратора с отверстиями для отвода отсепарированных компонентов, при этом корпус сепаратора выполнен в виде цилиндрической трубы, по образующей которой выполнено щелевое отверстие, перекрываемое в двух местах регулирующими шторками, причем поперечное сечение щелевого отверстия расположено тангенциально поперечному сечению трубы, а шторки установлены с возможностью регулирования длины и расположения отверстий для отвода отсепарированных компонентов, при этом в торцевой части трубы также выполнено отверстие.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен схематический чертеж гидроциклона, на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1, а на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.

Гидроциклон содержит подводящий водовод 7, расположенный тангенциально к цилиндрической камере 2, и корпус вихревого сепаратора в виде цилиндрической трубы 3, по образующей которой выполнено щелевое отверстие. Подводящий водовод и камера 2 образуют закручивающее устройство. Корпус вихревого сепаратора в виде цилиндрической трубы 3 расположен соосно с камерой 2. Щелевое отверстие перекрыто в двух местах регулирующими шторками 4 с образованием отверстий 5 и 6 для отвода отсепарированных компонентов в исходном потоке воды. Поперечное сечение щелевого отверстия расположено тангенциально поперечному сечению цилиндрической трубы 3. Шторки 4 установлены с возможностью регулирования длины и расположения отверстия 5 для отвода твердых частиц в специальную емкость (на чертеже не показана) и отверстия 6 для отвода осветленного потока воды, расположенного ниже по течению относительно отверстия 5 для отбора твердых частиц. Осветленный поток воды поступает в накопительную емкость (на чертеже не показана). Расстояние L от входного сечения цилиндрической трубы 3 до начала отверстия 5 может составлять двадцать внутренних диаметров (D_тр.вн) трубы 3.

Гидроциклон работает следующим образом.

Исходный поток под напором по подводящему водоводу 1 поступает в цилиндрическую вихревую камеру 2, где происходит его закрутка. Выходящий из камеры 2 закрученный поток поступает в цилиндрическую трубу 3 сепаратора, где благодаря наличию созданного центробежного поля происходит разделение исходного потока смеси на составляющие компоненты. Твердые частицы с большей, чем у воды плотностью, отбрасываются на периферию потока к стенкам цилиндрической трубы 3 и выводятся через отверстие 5 вместе с частью потока в емкость. Осветленный поток воды через отверстие 6 поступает в накопительную емкость осветленной воды. Находящиеся в потоке нефтепримеси, маслосодержащие вещества и содержащиеся в воде газы выводятся из трубы 3 сепаратора через отверстие в ее торцевой части (на чертеже не показано), при этом нефтепродукты отводятся в нефтесборник (на чертеже не показан), а газы, выделившиеся в полое вихревое ядро, отводятся в атмосферу.

Размеры отверстий 5 и 6 по длине могут регулироваться шторками 4, при этом ближняя к закручивающему устройству шторка располагается в центральной части щелевого отверстия, а другая шторка расположена в дальнем по течению потока конце щелевого отверстия. Раздвигая и перемещая шторки 4 вдоль щелевого отверстия, можно также менять расположение отверстий 5 и 6 относительно торцов трубы 3.

Предложенный гидроциклон обеспечивает эффективное выделение из поступающей воды твердых взвешенных частиц, нефтепродуктов и маслосодержащих примесей, а также нерастворенных в воде газов.

Формула изобретения

Гидроциклон, содержащий закручивающее устройство в виде камеры с подводящим тангенциальным водоводом и соосно расположенный с камерой корпус вихревого сепаратора с отверстиями для отвода отсепарированных компонентов, отличающийся тем, что корпус сепаратора выполнен в виде цилиндрической трубы, по образующей которой выполнено щелевое отверстие, перекрываемое в двух местах регулирующими шторками с образованием отверстий для отвода отсепарированных компонентов, причем поперечное сечение щелевого отверстия расположено тангенциально поперечному сечению трубы, а шторки установлены с возможностью регулирования длины и расположения отверстий для отвода отсепарированных компонентов, при этом в торцевой части трубы также выполнено отверстие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3