Способ получения дисперсных жидких смесей

Изобретение относится к технологии обработки жидкостей внешним воздействием для получения дисперсных жидких систем в виде готового продукта или промежуточного для выделения целевого продукта и может быть использовано для получения стойких эмульсий или дисперсий в пищевой, химической и других отраслях промышленности и сельского хозяйства. На смесь компонентов в замкнутой емкости воздействуют колебаниями со скоростью не менее величины, определяемой давлением в емкости и плотностью получаемого продукта по определенной зависимости. Технический результат состоит в получении стойких эмульсий без добавления эмульгаторов. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии обработки жидкостей энергетическим внешним воздействием для получения дисперсных жидких систем в виде готового продукта или промежуточного для выделения целевого продукта и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности и сельского хозяйства, например при получении смесей для разделения, в том числе при очистке жидкостей расслаиванием или стойких эмульсий.

Известен способ получения эмульсий, включающий смешивание компонентов и струйную подачу в камеру с вибрирующим элементом, осуществляющим воздействие на смесь компонентов колебаниями, регулированием амплитуды которых создают оптимальный режим перемешивания (описание к а.с. 574224, В 01 F 11/02).

Известный способ позволяет получать ограниченную номенклатуру эмульсий с невысокими качественными характеристиками, так как режимы обработки выбираются из условия создания улучшенных условий для эксплуатации оборудования.

Известен способ получения дисперсионной смеси нефти с водой и деэмульсатором в виде водно-нефтяной смеси для выделения обессоленной нефти, включающий воздействие на смесь в емкости колебаниями вибратора в режиме виброкавитации с амплитудным ускорением 4-12 g (описание к а.с. 1011154, B 01 D 17/04).

Известный способ позволяет производить ограниченную номенклатуру продуктов, а именно обессоленную нефть. При этом для получения эмульсии добавляют деэмульгатор, что усложняет технологический процесс и повышает себестоимость целевого продукта.

Кроме того, выбор параметров обработки не регламентируется характеристиками выделяемой нефти из полученной эмульсии, что отрицательно сказывается на качестве. Для обессоливания нефти может использоваться только оборудование, позволяющее вести процесс в заданном диапазоне параметров колебаний.

Задача изобретения - оптимизировать выбор режимов энергетического воздействия колебаниями на смесь жидкости в зависимости от характеристик получаемого целевого продукта, исходной смеси и от эксплуатационных характеристик используемого оборудования.

Технический результат от использования изобретения - расширение технологических возможностей и номенклатуры получаемых продуктов с заданными качественными характеристиками за счет повышения степени дробления компонентов смеси и снижение энергоемкости процесса за счет оптимизации выбора параметров обработки.

Технический результат достигается тем, что в способе получения дисперсной жидкой смеси в виде готового продукта или промежуточного для выделения целевого продукта, включающем воздействие колебаниями вибратора в режиме виброкавитации на смесь компонентов в замкнутой емкости, воздействуют на смесь со скоростью колебаний υ, определяемой условием где

υ=А×f, м/с;

А - амплитуда колебаний, м;

f - частота колебаний, 1/с;

К- эмпирический коэффициент, 0<К<1;

Р - давление в емкости в процессе воздействия на смесь, Па;

ρ - плотность получаемого продукта, кг/м,

при этом в качестве вибратора может быть использована пластина.

В заявленном изобретении зависимость для определения скорости колебаний при воздействии на жидкую смесь установлена экспериментально из условия формирования в обрабатываемой жидкости ударной волны, обеспечивающей интенсивное дробление компонентов и получение частиц размером менее 0,5 мм.

Осуществляют способ следующим образом.

Подготовленную смесь из одного или нескольких заданных компонентов подают в замкнутую емкость с источником колебаний в виде вибратора, например пластины. В состав смеси могут быть включены диспергированные твердые вещества и/или газ. Вибратору для воздействия на смесь сообщают колебания со скоростью υ не менее величины, определяемой давлением Р в емкости с жидкостью, плотностью ρ получаемого продукта по зависимости в которой эмпирический коэффициент К удовлетворяет условию 0<К<1 и зависит от реологии смеси компонентов. Определяют его предварительно опытным путем. В процессе воздействия вибратором на смесь компонентов скорость колебаний υ, равную A×f, регулируют соответственно амплитудой А и частотой f колебаний вибратора. Скорость колебаний выше критической, получаемой по формуле, можно поддерживать путем регулирования давления Р.

Процесс обработки смеси в емкости под воздействием колебаний в выбранном режиме ведут до получения дисперсной жидкой смеси с заданными реологическими характеристиками и составом, обусловленными выбором компонентов и размером дисперсных частиц в получаемой смеси. Полученную дисперсионную жидкую смесь для последующего выделения целевого продукта, например разделением на фракции отстаиванием, или в виде стойкой эмульсии, из емкости отводят.

Заявленный способ позволяет обрабатывать жидкие смеси в виде суспензий, растворов, жидких отходов и т.п. для последующего проведения, в частности, процесса очистки их от примесей и получения чистого вещества в качестве целевого продукта. Кроме того, дисперсионные жидкие смеси в виде стойких эмульсий без добавления или с добавлением эмульгаторов заявленным способом могут быть получены из смеси воды и растительного масла, или минерального масла, или синтетического масла, или бензина, или керосина, или дизельного топлива, или нефти, или других т.п. продуктов.

Пример 1.

Для получения дисперсионной смеси дизельного топлива с водой в виде стойкой эмульсии с плотностью ρ=0,9 г/см³ смешанные топливо и воду при соотношении компонентов соответственно 5:3, предварительно установив опытным путем К=0,2, подают в замкнутую емкость при атмосферном давлении Р=101 кПа колебаниями вибратора со скоростью не менее 2,12 м/с, т.е. при υ≥2,12 м/с.

Расчет минимальной скорости колебаний υ производился по зависимости следующим образом:

Пример 2.

Для очистки нефти (плотность 0,86 г/см³) от соли и других компонентных примесей с выделением нефти с плотностью 0,8 г/см³ получают водно-нефтяную эмульсию из смеси очищаемой нефти и воды при соотношении 1:5 при атмосферном давлении в емкости, предварительно установив опытным путем К=0,8, воздействием колеблющейся пластины со скоростью υ не менее 9,6 м/с. Расчет минимальной скорости колебаний υ производился по зависимости следующим образом:

1. Способ получения дисперсной жидкой смеси в виде готового продукта или промежуточного для выделения целевого продукта, включающий воздействие колебаниями вибратора в режиме виброкавитации на смесь компонентов в замкнутой емкости, отличающийся тем, что воздействуют на смесь со скоростью колебаний υ, определяемой условием

где

υ=А×f, м/с;

А - амплитуда колебаний, м;

f - частота колебаний, 1/с;

К - эмпирический коэффициент, 0<К<1;

Р - давление в емкости в процессе воздействия на смесь, Па;

ρ - плотность готового или целевого продукта, кг/м³.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вибратора используют пластину.