Смеситель - турбулизатор

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для смешения гетерогенных смесей, и может быть использовано в нефтехимической, химической, газовой, нефтеперерабатывающей, коксохимической промышленности и других видах промышленности в процессах абсорбции и экстракции. Смеситель-турбулизатор содержит корпус, в котором выполнена сквозная полость, заполненная вставками. В средней части корпуса между вставками расположен обтекатель. Вставки выполнены в форме коаксиальных колец, при этом на внешней и внутренней поверхностях вставок выполнены канавки. Рядом стоящие вставки образуют плавно сужающийся вход и плавно расширяющийся выход. Технический результат заключается в увеличении значений коэффициентов турбулентной диффузии в каналах для обеспечения процесса смешения и дробления капель на протяжении одного-трех калибров трубопровода за смесителем. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для смешения гетерогенных смесей, и может быть использовано в нефтехимической, химической, газовой, нефтеперерабатывающей, коксохимической промышленности и других видах промышленности в процессах абсорбции и экстракции.

Известен (RU патент п.м. №110738, опубл. 27.11.2011) смеситель-турбулизатор, представляющий собой стальную цилиндрическую емкость, снабженную входным и выходным патрубками, встроенными турбулизирующими элементами, представляющими собой перегородки, закрепленные на внутренней поверхности емкости поочередно на противоположных сторонах емкости, с уклоном в направлении движения потока, причем проходное сечение между турбулизирующим элементом и внутренней стенкой емкости максимально приближено к проходному сечению входного патрубка, а диаметр емкости превышает диаметр входного и выходного патрубков не менее чем в два раза.

Известен также (RU патент №2080164, опубл. 27.05.97) многоконусный струйный аппарат в виде герметичной емкости, в которой центрально установлен ряд конусных насадок, последовательно расположенных одна в другой с образованием кольцевого зазора между ними, конусообразного канала для прохода продукта с вершиной со стороны ввода рабочего потока.

Недостатком обоих известных устройств следует признать нестабильность турбулентного потока и обусловленную этим недостаточную эффективность взаимодействия контактирующих гетерогенных потоков.

Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать (RU патент №2298430, опубл. 10.05.2007) турбулентный реактор смешения гетерогенных смесей, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подачи смешиваемых реагентов и расположенными в нем чередующимися коаксиальными вставками, выполненными в форме конфузорно-диффузорных элементов, причем конфузорно-диффузорные элементы установлены с определенным шагом.

Недостатком известного устройства следует признать недостаточную эффективность, обусловленную недостаточной турбулентностью потоков в зоне смешения.

Техническая задача, решаемая с использованием разработанного устройства, состоит в расширении ассортимента смесителей-турбулизаторов.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанной конструкции смесителя-турбулизатора, состоит в увеличении значений коэффициентов турбулентной диффузии в каналах, сформированных так, чтобы обеспечить максимальную турбулизацию потока, что обеспечит значительную турбулизацию на выходе смесителя с обеспечением процесса смешения и дробления капель на протяжении одного-трех калибров трубопровода за смесителем.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать смеситель-тубулизатор разработанной конструкции. Смеситель-турбулизатор содержит корпус, в котором выполнена сквозная полость, заполненная вставками, в средней части корпуса между вставками расположен обтекатель, вставки выполнены в форме коаксиальных колец, при этом на внешней и внутренней поверхностях вставок выполнены канавки.

Поток газа с включениями жидкости, проходя через рядом стоящие вставки, возмущается за счет канавок, проточенных на вставках. При этом происходит как разбиение включений жидкости на мелкие составляющие, так и интенсивное перемешивание потока.

Рядом стоящие вставки образуют плавно сужающийся вход и плавно расширяющийся выход, что обеспечивает минимальные потери давления на устройстве. Обтекатель при этом выравнивает поток перед смесителем-турбулизатором. Кроме функции смесителя-турбулизатора разработанное устройство может выполнять функцию абсорбера за счет хорошего перемешивания потоков (например, гликоль и газ с парами воды, когда гликоль абсорбирует воду при осушке природного газа).

Смеситель-турбулизатор предназначен для перемешивания нескольких веществ в любых агрегатных состояниях: газ-газ, жидкость-жидкость, жидкость-газ. В последнем случае жидкость, присутствующая в газовом потоке, дробится на мельчайшие капли (до 4-20 мкм). Отношение расходов смешивающихся компонентов произвольно. Они могут быть соизмеримы или некоторые компоненты могут подаваться в виде присадок, расход которых составляет доли процентов от общего расхода. Хорошее смешение обеспечено за счет высоких значений коэффициентов турбулентной диффузии в каналах, сформированных так, чтобы обеспечить максимальную турбулизацию потока. Значительная турбулизация сохраняется и на выходе смесителя-турбулизатора, поэтому процесс смешения и дробления капель продолжается на протяжении одного-трех калибров трубопровода за смесителем.

В некоторых вариантах реализации на корпусе могут быть расположены два элемента фланцевых соединений, предназначенных для монтажа смесителя-турбулизатора в трубопровод. Однако соединение с трубопроводом может быть выполнено и с использованием патрубков или сварки.

Предпочтительно вставки зафиксированы в корпусе с использованием пилонов. Пилон в данном случае представляет собой многолучевую конструкцию, на лучах которой выполнены канавки для закрепления вставок. Предпочтительно выполнен из химически стойкого материала (полимера или металлического сплава).

Обычно канавки на поверхности вставок располагают перпендикулярно оси корпуса.

Канавки могут быть выполнены произвольной формы (прямоугольные, трехгранные и т.д.), максимально увеличивающей турбулентность потока.

На входе устройства может быть установлена по меньшей мере одна форсунка, что улучшает смесеобразование.

На фиг. 1 приведен общий вид разработанного устройства, при этом использованы следующие обозначения: вставки 1, обтекатель 2, пилон 3, корпус 4; на фиг. 2 приведен вид вставки, на поверхности которой выполнена канавка 5.

Разработанное устройство работает следующим образом.

В природном газе, который подают на компрессоры или турбодетандеры, находятся включения жидкости (конденсата). Жидкость, попадая на поршни компрессора или лопатки турбодетандера, приводит к гидроудару. Смеситель-турбулизатор разбивает жидкость в мелкую пыль, т.е. создает гомогенный поток. Это приводит к стабильной работе компрессоров и турбодетандеров.

При осушении газа разработанный смеситель-турбулизатор используют в качестве средства абсорции воды. Для этого через устройство пропускают природный газ и гликоль. После прохода через разработанный смеситель-турбулизатор смеси природного газа и гликоля образуется турболизированный поток природного газа с парами воды и микрокаплями гликоля, которые абсорбируют пары воды. Затем микрокапли гликоля с абсорбированной водой отделяют от потока газа.

Использование разработанного устройства позволяют увеличить коэффициентов турбулентной диффузии на 22%.

1. Смеситель-турбулизатор, содержащий корпус, в котором выполнена сквозная полость, заполненная вставками, отличающийся тем, что в средней части корпуса между вставками расположен обтекатель, вставки выполнены в форме коаксиальных колец, при этом на внешней и внутренней поверхностях вставок выполнены канавки, а рядом стоящие вставки образуют плавно сужающийся вход и плавно расширяющийся выход.

2. Смеситель-турбулизатор по п.1, отличающийся тем, что на корпусе расположены два элемента фланцевых соединений, предназначенных для монтажа смесителя-турбулизатора в трубопровод.

3. Смеситель-турбулизатор по п.1, отличающийся тем, что вставки зафиксированы в корпусе с использованием пилонов.

4. Смеситель-турбулизатор по п.1, отличающийся тем, что канавки на поверхности вставок расположены перпендикулярно оси корпуса.

5. Смеситель-турбулизатор по п.1, отличающийся тем, что канавки выполнены формой, максимально увеличивающей турбулентность потока.

6. Смеситель-турболизатор по п.1, отличающийся тем, что на его входе установлена по меньшей мере одна форсунка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения смазочных материалов, а именно к устройству для инициации кавитации и возникновения процесса «холодного» смешивания базовых масел и присадок для получения смазочных материалов - товарных масел и смазочно-охлаждающих жидкостей.

Изобретение относится к способу изготовления однофазной фазостабильной жидкости. Способ заключается в том, что на первом этапе смешивают липофильную жидкость с гидрофильной жидкостью так, что образуется смесь жидкостей, на втором этапе статическое давление смеси устанавливают ниже давления пара по меньшей мере одной из жидкостей так, что, посредством так называемой интенсивной кавитации, образуются кавитационные пузыри, и на третьем этапе кавитационные пузыри схлопываются, причем образуется однофазная фазостабильная жидкость.

Группа изобретений относится к получению суспензии порошков неорганических и органических материалов и может быть использована для деагломерации в жидкой среде наноразмерных порошков углерода, металлов и их соединений, органических веществ в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, гомогенизации, эмульгирования жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость-жидкость".

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, в частности к системам, в которых происходит смешение жидких и газообразных потоков.

Изобретение относится к устройствам для тонкого измельчения текучих сред, в частности текучих материалов, содержащих частицы в жидком состоянии, агломераты или волокна, то есть продукты, которые являются по существу жидкими и нерастворимыми, однако обладают тенденцией к образованию фракций, которые являются твердыми или, во всяком случае, имеют различную плотность.

Изобретение относится к смесителям и может быть использовано для приготовления эмульсий и суспензий для сжигания в топках энергетических установок, а также в химической технологии.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах "жидкость-жидкость".

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость".

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость - жидкость".

Изобретение относится к пищевой, химической, фармацевтической промышленности и предназначено для интенсивного смешивания как взаимно реагирующих, так и взаимно нереагирующих жидких сред с получением растворов, устойчивых эмульсий или суспензий, в частности суспензий твердых частиц, образующихся при реакции смешиваемых растворов.

Изобретение относится к смесителям, предназначенным для проведения различных тепло- и массообменных процессов в нефтехимической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме реакционной среды.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, в частности к системам, в которых происходит смешение жидких и газообразных потоков.

Изобретение относится к области топливной энергетики и касается приготовления биотоплива на основе растительных или животных масел, а также продуктов их этерификации.

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных компонентов, а именно для получения трехфазных пен, применяемых для глушения и освоения скважин. Смесительное устройство состоит из полого корпуса, с подводящим и отводящим патрубками, штока, связанного с разделительным поршнем, насадки конусной, установленной внутри диффузора, жестко связанного с полым корпусом.

Изобретение относится к устройству для смешивания жидкостей и может быть использовано в химической, пищевой нефтехимической и других отраслях промышленности для последовательного смешивания двух и более жидкостей в непрерывном потоке.

Изобретение относится к области производства эфиров азотной кислоты, используемых при получении баллиститных порохов, промышленных взрывчатых веществ и жидких унитарных топлив, конкретно к нитратору для получения жидких нитроэфиров.

Изобретение относится к смесительным устройствам для смешивания потоков жидкостей и может быть использовано в разных отраслях народного хозяйства, преимущественно в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для смешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах, преимущественно больших объемов, и может быть использовано в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава.

Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для получения смесей определенного соотношения.
Наверх