Устройство для регенерации жидкостей

Изобретение относится к области регенерации жидкостей, преимущественно загустевших масел. Устройство содержит смешивающее устройство для перемешивания регенерируемой жидкости с водой. Смешивающее устройство содержит приемную камеру, эжектирующее сопло струйного насоса, расположенное осесимметрично камере и включающее в себя центральное и дросселирующее отверстия. В приемной камере перпендикулярно ее оси установлен приемный коллектор эжектируемого потока регенерируемой жидкости, связанный с емкостью, содержащей жидкость, подлежащую регенерации. Приемная камера посредством конфузора соединена с камерой смешения, которая через диффузор связана с прямолинейным транспортировочным трубопроводом, соединенным с отстойником. Технический результат состоит в повышении производительности устройства. 2 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области регенерации жидкостей, преимущественно загустевших масел.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является устройство для регенерации жидкости, известное из DE 10240226 А1, C10G 31/08, 27.03.2003 г., включающее смешивающее устройство для перемешивания регенерируемой жидкости с водой, содержащее приемную камеру, эжектирующее сопло струйного насоса, расположенное осесимметрично камере и включающее в себя центральное и дросселирующее отверстия, приемный коллектор эжектируемого потока регенерируемой жидкости, установленный в приемной камере, перпендикулярно ее оси и связанный с емкостью, содержащей жидкость, подлежащую регенерации (прототип).

Недостатком известного устройства являются высокое гидравлическое сопротивлением и низкое качество и связанная с этим низкая производительность.

Технический результат - повышение производительности регенерации жидкостей.

Это достигается тем, что в устройство для регенерации жидкостей, включающее смешивающее устройство для перемешивания регенерируемой жидкости с водой, содержащее приемную камеру, эжектирующее сопло струйного насоса, расположенное осесимметрично камере и включающее в себя центральное и дросселирующее отверстия, приемный коллектор эжектируемого потока регенерируемой жидкости, установленный в приемной камере, перпендикулярно ее оси и связанный с емкостью, содержащей жидкость, подлежащую регенерации, причем приемная камера посредством конфузора соединена с камерой смешения, которая через диффузор связана с прямолинейным транспортировочным трубопроводом, соединенным с отстойником, причем отношение внутреннего диаметра d дросселирующего отверстия сопла эжектора струйного насоса к длине l сопла эжектора составляет d/l=0,25÷0,75, а отношение внутреннего диаметра d дросселирующего отверстия сопла эжектора струйного насоса к диаметру D приемного коллектора составляет d/D=0,05÷0,2.

На фиг.1 представлена схема устройства для регенерации жидкостей, на фиг.2 - схема зон водяного факела струи высокого давления, на фиг.3 - изолинии массовой доли конечного продукта.

Устройство для регенерации жидкостей содержит приемную камеру 1, эжектирующее сопло 2 струйного насоса, расположенное осесимметрично камере 1 и включающее в себя центральное 8 и дросселирующее 9 отверстия. В приемной камере 1 перпендикулярно ее оси установлен приемный коллектор 7 диаметром D эжектируемого потока регенерируемой жидкости, связанный с емкостью со смесью, подлежащей регенерации (на чертеже не показана). Приемная камера 1 посредством конфузора 3 соединена с камерой смешения 4, которая через диффузор 5 связана с прямолинейным транспортировочным трубопроводом 6, соединенным с отстойником (на чертеже не показан).

Для оптимальной работы предлагаемого устройства должны соблюдаться следующие соотношения его параметров:

отношение диаметра d дросселирующего отверстия 9 сопла 2 эжектора струйного насоса к его длине лежит в оптимальном интервале величин: d/l=0,25÷0,75;

отношение диаметра d дросселирующего отверстия 9 сопла 2 эжектора струйного насоса к диаметру D приемного коллектора 7 диаметром D эжектируемого потока регенерируемой жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d/D=0,05÷0,2.

Способ регенерации жидкостей осуществляют следующим образом.

Высоконапорный подвод воды к соплу 2 эжектора струйного насоса осуществляют по линии, соединяющей установку высокого давления (на чертеже не показана) со входом струйного насоса, расположенного в приемной камере 1. Слив смеси воды и регенерируемых веществ в отстойник осуществляют по трубопроводу (на чертеже не показан). Забор утилизируемой суспензии из емкости осуществляют через приемный коллектор 7, соединяющий слои суспензии со входом эжектора струйного насоса.

Физические процессы смешения активного и пассивного потоков в струйном аппарате на начальном участке подобны процессам распространения затопленной турбулентной струи в неограниченном объеме. На границах этой струи образуется обширная зона турбулентного взаимодействия активного и пассивного потоков (фиг.3); изменения интенсивности турбулентных пульсаций до 5000 м22. По мере преобразования кинетической энергии струи в энергию давления поле скоростей становится все более равномерным и в диффузоре давление струи преобразуется до противодавления за эжектором, то есть происходит затухание процессов, необходимое для окончательной коалесценции разложившихся составляющих эмульсии (фиг.3).

Кроме того, на основе математической модели получен диапазон, в котором должна находиться длина камеры смешения струйного аппарата, составляющая 9÷12 диаметров камеры смешения (точное значение определяется исходя из состава эмульсии). Именно такая длина камеры смешения обеспечивает разрушение бронирующих оболочек капель воды с целью ее последующей коалесценции в транспортировочном трубопроводе и расслоение компонентов разрушенной эмульсии в отстойной аппаратуре. После появления водяной струи высокого давления из устья сопла поведение струи становится дивергентным. Дивергентность проявляется в двух различных явлениях: трения (возникающего от соприкосновения наружного слоя водяной струи высокого давления с окружающей средой) и радиальных компонентов, образующихся относительно струи (их можно рассматривать как винтообразные колебания). Работа струйной установки определяется действием струи высокого давления, которая создает скоростной и динамический напор, а также гидростатический эффект. Струю высокого давления можно разделить на три части (фиг.2): статическую, которая находится у устья сопла и характеризуется тем, что частицы воды обладают одинаковой скоростью; смешанная часть; динамическая часть, все частицы которой движутся с различной скоростью (создается динамическое воздействие).

Применение струи высокого давления в устройстве для регенерации исходных продуктов из загрязненных устойчивых эмульсий позволяет осуществлять как перенос и смешение пассивного и активного потоков, так и производить разрушение бронирующих оболочек капель различных веществ. При этом эмульсия подвергается воздействию всех трех частей струи высокого давления в разработанном струйном аппарате.

Экспериментальные исследования проводились на тепловой электрической станции с использованием ДУВД (дизельной установки высокого давления) 6/630 с расходом воды при номинальных оборотах - 4 м3/час, содержащей твердые частицы не более 0,2% по массе и 0,2 мм по размерам. Максимальное давление на выходе из насоса - 63 МПа. Установка оснащена дизельным двигателем и трехплунжерным горизонтальным водяным насосом высокого давления. Этот насос позволяет плавно изменять давление на выходе ДУВД. Материалом для регенерации послужила субстанция из открытой бетонной емкости турбинного цеха. Его основой является наиболее загрязненная часть отработанного турбинного масла, остающаяся после слива масла из маслосистемы, загрязненная мелкими частицами металла от трущихся частей подшипников, пылью и грязью, попадающими в масло при его контакте с внешней средой и примесями других нефтепродуктов, используемых при работе оборудования.

Испытания проводились при различных значениях следующих параметров:

- рабочего давления УВД;

- расстояния от среза сопла до входного сечения камеры смешения;

- длины камеры смешения.

Эффективность действия установки определялась с помощью анализов состава первичной загрязненной смеси и веществ, получаемых на выходе. Взятие проб производилось из отстойника после 60-минутного пребывания смеси веществ в спокойном состоянии. Экспериментальным путем было установлено, что именно такое время необходимо для расслоения веществ, входящих в смесь. При этом пробы брались после прокачки первичной загрязненной смеси веществ через установку при различных режимах ее работы (изменение рабочего давления УВД). Результаты анализов представлены в таблице 1.

Было установлено улучшение процесса регенерации веществ при увеличении давления воды, подаваемой на сопло струйной установки.

После прохождения смеси, содержащей масло, через установку, в отстойнике были получены следующие вещества от верхнего уровня к нижнему: масло, нефтепродукты (мазут и т.п.), эмульсии прямого типа (нефтепродукты в воде), вода, парафинсодержащая водяная суспензия, механический осадок.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод об эффективности устройства, выражающейся в разделении содержащихся в исходной смеси веществ и регенерации масла до состояния, пригодного к повторному использованию (отсутствие воды, содержание механических примесей и серы в пределах допустимых норм). В то же время установлено, что повышение рабочего давления УВД с 250 до 500 атм не оказывает существенного влияния на эффективность работы установки.

Таблица 1
Результаты анализа процесса регенерации масла в струйной установке
Исходная смесь до обработкиРегенированное масло (при давлении УВД 50 атм)Регенированное масло (при давлении УВД 250 атм)Регенированное масло (при давлении УВД 500 атм)
Содержание механических примесей, %0,6640,2210,0190,018
Содержание воды, %4,5281,495отсутствуетотсутствует
Темература вспышки, °С234227222219
Вязкость, υ (100°С) сСТ5,216,336,096,04
Содержание серы, %0,4180,01740,003830,00387

Как следует из таблицы 1, эмульсия при 250 атм разрушается полностью, а отсутствие влияния увеличения давления УВД более 250 атм на содержание механических примесей обусловлено тем, что крупные и средние частицы удаляются из масла при давлении, меньшем 250 атм, а мелкие (менее 10 мкм) являются мелкодисперсными и легкими, что не позволяет им осаждаться во время отстоя.

Кроме анализа химических и физических свойств первичного и получаемого веществ производилось исследование их свойств методом физической дистилляции. Прибор Simdist газохроматический системы TRAGE GC. В результате подтверждено, что в регенерированном масле значительно уменьшилось содержание примесей различных нефтепродуктов, полностью отогнался легкий нефтепродукт «метил-этил-кетон». Для уточнения полученных результатов были произведены исследования полученных веществ на электронном микроскопе (Микрометр ОМ-О ДТ7.216.009ПС). Они сделаны при различном увеличении (в 60, 157 и 500 раз) и показывают высокую степень очистки, произведенную в установке.

Отработанная в экспериментальных исследованиях методика регенерации масла и полученные положительные результаты позволили распространить применение установки для регенерации других веществ в промышленных условиях (из более устойчивых эмульсий, чем масляная). Материалом для регенерации послужило вещество, остающееся на дне мазутного бака после откачки из него чистого мазута. Данный осадок представляет из себя твердую, асфальтоподобную субстанцию с содержанием механических примесей различной величины и консистенции, достигающих 20-40% от общего объема осадка, водяных линз, эмульсий обратного типа (вода в мазуте), в том числе устойчивых, образовавшихся из-за возможности их многолетнего «старения». После переработки в установке получены следующие фракции: на дне отстойника - измельченные до пескообразного состояния твердые примеси; замазученная вода (неустойчивая эмульсия прямого типа); мазут с содержанием воды, достаточным и не превышающем норму для его сжигания в тепловых котлах; чистый мазут.

Результаты анализов разделенных компонентов смеси сведены в таблицу 2. Проведенные экспериментальные исследования показали высокую эффективность предложенного метода разделения загрязненных мазутных эмульсий.

Таблица 2
Результаты анализов проб мазута после обработки при различных давлениях воды, подаваемой на сопло
Содержание механических примесей, %Содержание серы, %Теплота сгорания, кДж/кг
Смесь до обработки35.82.585070
Регенированный мазут после обработки (при давлении УВД 200 атм)24.92.277620
Регенированный мазут после обработки (при давлении УВД 300 атм)16.31.978610
Регенированный мазут после обработки (при давлении УВД 400 атм)10.51.8510410
Регенированный мазут после обработки (при давлении УВД 500 атм)8.61.6116250
Регенированный мазут после обработки (при давлении УВД 600 атм)7.81.5216670

Устройство для регенерации жидкостей, включающее смешивающее устройство для перемешивания регенерируемой жидкости с водой, содержащее приемную камеру, эжектирующее сопло струйного насоса, расположенное осесимметрично камере и включающее в себя центральное и дросселирующее отверстия, приемный коллектор эжектируемого потока регенерируемой жидкости, установленный в приемной камере перпендикулярно ее оси и связанный с емкостью, содержащей жидкость, подлежащую регенерации, отличающееся тем, что приемная камера посредством конфузора соединена с камерой смешения, которая через диффузор связана с прямолинейным транспортировочным трубопроводом, соединенным с отстойником, причем отношение внутреннего диаметра d дросселирующего отверстия сопла эжектора струйного насоса к длине 1 сопла эжектора составляет d/l=0,25-0,75, а отношение внутреннего диаметра d дросселирующего отверстия сопла эжектора струйного насоса к диаметру D приемного коллектора составляет d/D=0,05-0,2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам очистки углеводородного сырья от сернистых соединений и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. .
Изобретение относится к обессоливанию сырой нефти при ее подготовке к дальнейшей переработке. .

Изобретение относится к области утилизации суспензий преимущественно загустевших масел

Изобретение относится к способам очистки углеводородных смесей и может быть использовано при добыче, подготовке и переработки углеводородного сырья
Изобретение относится к способу обработки реакционной смеси, полученной способом Фишера-Тропша (Ф-Т), включающей синтез-газ, углеводороды Фишера-Тропша, оксигенаты и частицы катализатора, причем указанный способ характеризуется тем, что включает: (а) модификацию металл-оксигенатных компонентов, содержащихся в реакционной смеси, полученной способом Фишера-Тропша, в гидротермической реакционной зоне в условиях проведения гидротермической реакции, и (б) воздействием поддающегося фильтрованию адсорбента на реакционную смесь, полученную способом Фишера-Тропша, в гидротермической реакционной зоне, причем поддающийся фильтрованию адсорбент добавляют в гидротермическую реакционную зону

Изобретение относится к способу очистки дизельного топлива, который включает дозированное перемешивание исходного топлива с водой, кавитационное воздействие на раствор и его разделение в отстойнике на дизельное топливо и осадок в воде отстоя, при этом перед дозированным перемешиванием с исходным топливом воду насыщают ионами железа до получения раствора желто-бурого цвета с pH>6, кавитационное воздействие на раствор осуществляют ультразвуком при барботировании в него СО2 с температурой 75-80°С и избыточным относительно раствора давлением >0,2 ати, после чего на раствор воздействуют фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль, пропускают через магнитное поле и направляют в отстойник

Изобретение относится к нефтепереработке

Изобретение относится к способу обработки углеводородных парафинов, включающему проведение гидротермической обработки металл-оксигенатных компонентов, содержащихся в углеводородах, полученных способом Фишера-Тропша, при температуре выше 100°С, где гидротермическую обработку производят водой при температуре от 100°С до 400°С, и гидротермическую обработку производят после прохождения первой зоны фильтрации при давлении 0,1-10 МПа в течение 1-60 минут, причем с целью проведения гидротермической обработки добавляют воду, а также способу обработки углеводородных парафинов, включающему проведение химической обработки металл-оксигенатных компонентов, содержащихся в углеводородных парафинах, полученных способом Фишера-Тропша, одним или более реагентами химической обработки, выбранными из органических кислот и ангидридов, проводимой в единой жидкостной фазе с целью модификации оксигенатов металлов

Изобретение относится к способу удаления загрязняющих веществ из потока синтетического воска, полученного в реакции Фишера-Тропша, включающему по меньшей мере две отдельных стадии: образование и рост частиц, которые включают загрязняющее вещество, причем указанные частицы имеют достаточный для облегчения их удаления размер и указанные образование и рост стимулируют путем обработки указанного потока воска водной текучей средой, возможно, включающей кислоту; и удаление по меньшей мере некоторого количества частиц из потока синтетического воска при помощи одной или более единичных операций по удалению частиц; при этом водную текучую среду смешивают с потоком воска так, что вода составляет от 0,25 мас.% до 2 мас.% от массы потока воска, а кислота составляет от 0,005 мас.% до 0,5 мас.% от массы потока воска, температуру воска, смешанного с водной текучей средой, поддерживают на уровне выше по меньшей мере 160°С, и поток воска с водной текучей средой поддерживают при повышенной температуре в течение минимум одной минуты

Изобретение относится к области подготовки газоконденсата, в частности к обессоливанию водой, и может быть использовано для снижения солеотложения при стабилизации газоконденсата в колонне стабилизации при разработке газоконденсатного месторождения на поздней стадии разработки с заводнением

Изобретение относится к области химии. Подготовка сероводород- и меркаптансодержащей нефти включает многоступенчатую сепарацию, очистку газов сепарации от сероводорода каталитическим окислением кислородом воздуха с последующим выделением жидких продуктов окисления - серы и сероорганических соединений из реакционных газов, и подачу очищенного газа на отдувку в концевой сепаратор. Жидкие продукты окисления в количестве 0,1-3,5 кг/т нефти подают на отдувку, а подготовленную нефть в количестве 2-10 л в расчете на 1 м3 реакционных газов направляют на промывку. Изобретение позволяет повысить степень очистки нефти от сероводорода и меркаптанов, повысить выход подготовленной нефти, защитить окружающую среду. 1 табл., 1 ил.

Группа изобретений относится к нефтехимии, а именно к очистке смесей, состоящих в основном из углеводородов. Изобретение касается установки для очистки и обезвоживания кислого гудрона, содержащей реактор очистки кислого гудрона с мешалкой, конденсатор, емкость для осушенного кислого гудрона. Реактор очистки кислого гудрона снабжен крышкой с входным отверстием для загрузки кислого гудрона и воды и электрообогревателем, мешалка выполнена с электроприводом, дополнительно установка содержит трубопровод с запорной арматурой, сушильную камеру с электрообогревателем, на которой выполнена планка с отверстиями, и раму, выполненную в виде четырех стоек, соединенных между собой, при этом реактор очистки кислого гудрона соединен с сушильной камерой, а сушильная камера соединена с конденсатором посредством трубопроводов с запорной арматурой, сушильная камера установлена на раме наклонно. Изобретение также касается способа очистки и обезвоживания кислого гудрона, осуществляемого в установке. Технический результат - упрощение технологического процесса и повышение качества очистки кислого гудрона. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх