Способ управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонном сепараторе

 

Союз Советских

Соцмапмстмческкх

Рес убттмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()784929 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.01.79 (21) 2714482/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 04 С 11/00

G 05 D 27 00

Гасударственный камнтет

CCCP (53) УДК 66.0! 2-52 (088.8) Опубликовано 07.12.80. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 17.12.80 оо делам изобретений

H открытей

В. В. Кафаров, В. В. Баширов, А. М. Соловьев, А. И. Бояринов, Е. Г. Васильченко, M. С. Газетдинов, P. P. Ахсанов, Н. М. Баширова и Л. Я. Скундина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗДЕЛЕНИЯ

ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ

В ЦИКЛОННОМ СЕПАРАТОРЕ!

Изобретение относится к области автоматического управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем типа: жидкость — газ, жидкость — жидкость, жидкость — твердое тело, газ — твердое тело в циклонных сепараторах и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, легкой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ управления процессом разделения суспеизий в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси за счет яэменеиия размера поперечного сечения входного патрубка 111.

Однако для изменения размера поперечного сечения входного патрубка необходимо останавливать циклон.

Известен способ управления процессом разделения полидисперсных систем в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси 12).

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонных сепараторах путем регулирования скорости ввода исходной смеси 13 .

Недостатком указанных способов являКпся невозможность эксплуатации аппаратов при наибольших удельных нагрузках, а также инерционность процесса регулирования из-за отсутствия непрерывной информации, характеризующей удельную нагрузку и степень очистки, что ведет к понижению эффективности работы циклонного сепаратора.

ip Целью изобретения является повышение качества разделения эа счет сокращения потерь разделяемых фаз.

Поставленная цель достигается тем, что, скорость ввода исходной смеси регулируют в зависимости от толщины стекающего по стенке циклонного сепаратора закрученного слоя тяжелой фазы и корректируют ее по концентрации тяжелой фазы на выходе легкой фазы из циклонного сепаратора.

На чертеже представлена схема системы автоматического управления процессом разделения полидисперсных гетерогенных систем в циклонном сепараторе, реализующей данный способ.

784929

Re = -у —, Q, жидкости. Шероховатость внутренней поверх- 25 ности стенки циклонного сепаратора ведет

40

4 я "$- ) !Ч, я ух где 8 — толщина пленки; — расход жидкости; 50 — кинематическая вязкость жидкости;

Й вЂ” радиус аппарата;

v — скорость ввода исходной смеси.

Отсюда видно, что толщина пленки зависит в большей степени от скорости ввода и ходно9 смеси в циклонный сепаратор.

Для оценки эффективности процесса сепарации используется фактор разделения, который характеризует отношение ускореФормула изобретения

Способ осуществляется следующим образом.

Регулирование скорости ввода исходной смеси в циклонном сепараторе производят исполнительным механизмом 1, который получает команду от регулятора 2, получающем в свою очередь сигнал от прибора 3, измеряющего толщину слоя тяжелой фазы иа стенке циклонного сепаратора, а корректирующей сигнал — от прибора 4, измеряющего концентрацию тяжелой фазы, уносимой потоком легкой фазы на выходе из циклонного сепаратора.

Например, для автоматического управления процессом разделения системы типа газ-жидкость скорость ввода исходной смеси регулируют в зависимости от толщины пленки жидкости на стенке циклонного сепаратора.

Механизм образования пленки жидкости и дальнейшие условия ее существования в значительной степени определяются состоянием поверхности внутренней стенки циклонного сепаратора, скоростью ввода и физическими свойствами жидкости. Уменьшение вязкости жидкости приводит к повышению устойчивости пленочного течения, аналогичное влияние оказывает увеличение расхода также к повышению устойчивости пленочного течения.

Существует нижняя граница устойчивости пленочного течения — начало образования тонкой пленки и верхняя — существование сплошного жидкостного слоя. Нарушение границы устойчивости пленочного течения приводит к образованию яв-. лений вторичного уноса жидкой фазы через верх аппарата, увеличивая, таким образом, значение коэффициента уноса жидкой фазы, который является одним нз основных критериев эффективности работы сепаратора. О величине этого коэффициента можно судить по концентрации жидкой фазы в газовом потоке на выходе из сепаратора.

Толщина пленки жидкости характеризует концентрацию или скорость ввода жидкости в исходном газожидкостном потоке.

Толщина пленки определяется по выражению

У

Z0 ния центробежных сил к ускорению силы тяжести: а ф=-я —

Ф где ч — скорость ввода исходной смеси;

R — радиус аппарата;

g; — ускорение силы тяжести.

Для конкретной конструкции циклонного сепаратора R u g являются величинами постоянными. В этом случае фактор разделения 15$ определяется только скоростью ввода исходной смеси. Однако непрерывное увеличение скорости ввода смеси позволяет увеличивать фактор разделения только до определенного значения, выше которого происходит срыв жидкости с поверхности пленки, т. е. интенсивное проявление вторичного уноса, что ведет к интенсивному понижению эффективности сепарации.

Зависимость критической скорости начала уноса жидкости в зависимости от критерия Рейнольдса пленки, характеризующего расход жидкости, переносимой пленкой, и отражающего ее расход в исходной смеси, определяется по формуле: где Q — объемный расход воды в пленке; — кинематическая вязкость воды; в — высота входного патрубка.

Критическая скорость начала уноса жидкости является максимальной удельной нагрузкой.

Отсюда следует, что скорость ввода исходной смеси можно корректировать по уиосу жидкости, т. е. по концентрации тяжелой фазы (в данном случае по концентрации жидкости), уносимой потоком.

Таким образом, толщина пленки жидкости характеризует скорость ввода, фактор разделения, максимальную удельную нагрузку и концентрацию жидкости в исходной смеси. Поэтому управление работой циклонного сепаратора по толщине пленки жидкости позволяет эксплуатировать аппарат при максимальной удельной нагрузке и избежать значительного количества уноса жидкости.

Использование данного изобретения в практике промышленной эксплуатации циклоннных сепараторов позволит повысить производительность аппарата и улучшить качество разделения полидисперсных гетерогенных систем в результате учета характера влияния скорости ввода исходной смеси на разделительную способность аппарата и контроля степени уноса тяжелой фазы потоком легкои фазы.

Способ управления процессом разделения полидисперсных гетерогеа1ых систем в циклонном сепараторе путем регулирования скорости ввода исходной смеси, отличающий784929

Составитель Э. Склярский

Редактор И. Квачадзе Техред Л. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 8707/6 Тираж 664 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР во делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” -35, Раугнская наб., д. 4/5

Филиал ППП ° Ïàòåèòк, г. Ужгород. ул. Проектная, 4 ся тем, что, с целью повышения качества разделения за счет сокращения потерь разделяемых фаз, скорость ввода исходной смесн регулируют в зависимости от толщины стекающего по стенке цнклонного сепаратора закрученного слоя тяжелой фазы н корректнруют по концентрации тяжелой фазы на выходе легкой фазы нз циклонного сепаратора.

Источники информации, принятые во вннманне прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 520136, кл. В 04 С 3/06, 24.05.1974.

2. Патент США ¹ 3516551, кл. В 01 0 21 26, 23.06.1970.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 292353, кл. В Ol 0 45/14, №03.1969. (протот нп).