Мультигидроциклон

 

(«) 887003

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.80 (21) 2916439/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.12.81. Бюллетень ¹ 45 (51) М. Кл.

В 04С 5128

Государственный комитет (53) УДК 621.928.37 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.12.81 т к у (72) Авторы изобретения В. А. Вайдуков, Н. И. Козлов, Н. И. Глаголов,,и В. Д;:Кудрявцев, и

I (71) заявители

/ (54) МУЛЬТИГИДPOll,ÈКЛОН

Изобретение относится к устройствам для разделения суспензий, твердая фаза которых способна к слеживаемости и комкованию, и может быть использовано в нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен мультигидроциклон, включающий корпус с установленными внутри него сепарирующими элементами, камеру сбора осветленной фракции, соединенную со сливными патрубками, сепарирующих элементов, снабженными пробковыми кранами, камеру сбора сгущенной фракции и питающую камеру, соединенную с входными патрубками сепарирующих элементов, снабженными запорными вкладышами (1).

Известный мультигидроциклон обладает недостатком.

Для отключения и подключения нескольких гидроциклонов, а также чистки песковых патрубков в случае их забивки необходима полная остановка с разборкой аппарата, что трудоемко и ведет к периодической работе мультигидроциклона.

Известен также мультигидроциклон, включающий корпус с установленными внутри него сепарирующими элементами, камеру сбора осветленной фракции, соединенную со сливными патрубками сепарирующих элементов, снабженными пробковыми кранами, камеру сбора сгущенной фракции и питающую камеру, соединенную с входными патрубками сепарирующих элементов, снабженными запорными вкладышами. При этом каждый сепарирующий элемент снабжен толкателем, соединенным реечной парой с запорным вкладышем входного патрубка, рейка которой жестко вмонтирована в верхний конец толкателя, а шестерня установлена в хвостовой части пробкового крана (2).

Это устройство обеспечивает отключение единичных гидр оци клонов без останов а мультигидроциклона. Однако при работе на суспензиях с твердой фазой, способной к налипанию и слеживаемости, оно неработоспособно по той причине, что твердая фаза проникает в зазоры сопрягаемых деталей отключающего устройства и там уплотняется, превращаясь в монолит. Другим

его недостатком является сложность конструктивного исполнения. В сливной камере при наличии, например, десяти единичных гидроциклонов появляется десять пар шестеренок, которые к тому же со временем заиливаются, поскольку гидроциклоны допускают определенный вынос твердой тонкодисперсной фракции в сливную камеру. Поэтому на суспензиях, твердая фаза которых слеживается и комкуется, эти ше887003 стеренчатые пары будут неработоспособны, Наиболее близким к изооретецию потехнической сущнссти и достигаемому результату является мультпгидроциклон, содержащий питшощий, коллектор, установленные по оси аппарата одна над другой напорнуlо, сливную и песковую камеры и расположенные вокруг них единичные сепарирующие элементы с тангенциальными входными патрубкамн, примыкающими к напорной камсрс н имеющими запорные устройства, сливн IMIl il пссковымп иатрубками (3).

Такой мультигидроциклон работает следующим образом. т1ерез общую питающую камеру исходная суспензия под напором распределяется посредством тангенциальных входных патрубков по единичным гидроциклонам, где происходит разделение суспензии со сбором и дальнейшим транспортированием сгущенной и осветленной фракций соответственно через общие песковую и сливную камеры. Сливная и песковые камеры работают без противодавления со сбросом продуктов самотеком. При этом, если требуется отключить один пз единичных гидроциклонов, в мультигидроциклоне нужно перекрыть запорное устройство (вентиль) на входе (на тангенциальном патрубке).

Открытием вентиля единичный гидроциклон снова включается в работу. При работе на обычных суспензиях эти операции осуществляются просто и легко. В случае забивки одного из единичных гидроциклонов со стороны пескового патрубка индивидуальным отключением необходимо прочистить его и снова пустить в работу.

Однако известное устройство при работе на суспензиях с твердой фазой, способной к налипанию и слеживаемости имеет существенный недостаток. Этот недостаток проявляется в том, что в питающих тангенциальных патрубках единичных гидроциклонов в зоне патрубка от питающего коллектора до вентиля (задвижки) после его закрытия образуется мертвая зона, в которой твердая фаза оседает, слеживается и комкуется, а в момент последующего открытия эта скомковавшаяся твердая фаза, в лучшем случае, при пуске забивает песковый патрубок единичного гидроциклона, а, в худшем случае, при длительном отключении единичного гидроциклона полностью забивает отросток патрубка до вентиля твердой скомковавшейся массой.

В качестве примера суспензий с твердой фазой подобного типа можно назвать суспензию комплекса карбамида с парафином, где жидкой фазой является дизельное топливо и бензин, а твердой — комплекс карбамида с парафином.

Другим недостатком известного мультигидроциклона является отсутствие на входе в аппарат устройства для .защиты единич10

20 ч5

Зо

65 ных гидроциклонов от забивки инороднымп твердыми включениями, которые в процессе работы могут забивать нижние песковые патрубки гидроцпклонов с меньшими проходными сечениями.

Цель изобретения — повышепие надехкности мультигндроциклона в работе за счет предотвращения образования застойных зон в тангепциальных входных патрубKPÕ.

Эта цсл1 достигастся тем, что в пита1ошсм торообразном коллекторе с внутренней его стороны расположены радиальные патрубки, сообщающие полость его с напорной камерой, и снаружи тангенциально к коллектору примыкает патрубок подачи исходной суспензии, а тангенциальные входные патрубки единичных гидроциклонов до запорного устройства снабжены циркуляционными трубами, примыкающими своим верхним концом к ним снизу в непосредственной близости к запорному устройству, а нижним концом наклонно по ходу движения исходной суспензии к радиальным патрубкам, отходящим от коллектора, Благодаря такому конструктивному исполнению осуществляется вращение исходной суспензии в торообразном коллекторе, где инородные и кусковые агломераты под действием центробежных сил прижимаются к наружной поверхности, а подача очищенной от них суспензии — через радиальные патрубки в напорную камеру и далее через тангенциальные патрубки на разделение в единичные гидроциклоны, Одновременно при отключении одного из гидроциклонов путем перекрытия вентилей на тангенциальном и сливном патрубках исходная суспензия в тангенциальном патрубке до вентиля, имея скоростной напор, направляется по циркуляционной трубе и объединяется с исходным потоком. Поскольку скоростной напор, имеющий место в тангенциальных патрубках, накладывается на статический, то давление в верхнем конце циркуляционной трубы будет больше, чем в месте наклонного примыкания ее своим нижним концом к радиальному патрубку по ходу движения суспензии, поэтому образуется направленный сверху вниз циркулирующий поток исходной суспензии, исключающий застойную зону в тангенциальном патрубке перед вентилем, и, как следствие этого, исключается оседание твердой фазы суспензии, ее слеживаемость и комкование. Таким образом исключается нарушение нормального режима работы мультигидроциклона при отключениях единичных гидроциклонов и повторном их включении, обеспечивается надежность работы в стационарном режиме, Н а ф иг. 1 представлен мультигидроциклон, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

887003

Мультигидроциклон состоит из единичных гидроциклонов 1 со входным (тангенциальным) 2, сливным 3 и песковым 4 патрубками, располо>кенных по периметру окружности вокруг центральной несушей стойки 5, общей песковой камеры 6 с п "трубком 7 для выгрузки сгущеттной суепензии, крышки 8 с сальниковым устройством

9, торообразного сливного коллектора 10, к которому примыкают сливные патрубки 3, патрубка 11 для отвода осветленной суспензии. Коллектор 10 жестко закреплен на центральной несущей стойке 5 с помощьто радиальных ребер 12.

В горизонтальной плоскости ниже входных патрубков 2 единичных гидроциклонов внутри объема, образованного корпусами единичных гидроциклонов, соосно с центральной несущей стойкой 5 мильтигидроциклон снабжен полым торообразным коллектором 13 с патрубком 14 подачи исходной суспензии, которая тангенциально примыкает к наружному диаметру коллектора

13, и радиальными патрубкамп 15, которые соединяют полость коллектора 13 с полостью напорной камеры 16 касательно к коническому обтекателю 17, отсекающего полость песковой 6 и напорной 16 камер.

Верхняя часть напорной камеры 16 имеет конический рассекатель 18, по касательной к конусу которого примыкают тангенциальные входные патрубки 2 единичных гидроциклонов 1. Тангенциальные патрубки 2 снабжены запорными кранами 19, а сливные патрубки 3 запорными кранами 20, с помощью которых единичнь:е гидроцпклоны 1 выключаются из работы мультигидроциклона, При этом тангенциальные патрубки 2 единичных гидроциклонов 1 со стороны напорной камеры 16 в непосредственной близости к запорному устройству крана 19 и снизу снабжаются циркуляционными трубами 21, которые нижним концом примыкают наклонно по ходу движения исходной суспензии к радиальным патрубкам 15. Полость питающего торообразного коллектора 13 при помощи трубы 22 и крапа 23 сообщаются с полостью песковой камеры б.

Работа мультигидроциклона осуществляется следующим образом.

Исходная суспензия под избыточным давлением по тангенциальному патрубку 14 подается в торообразный коллектор 13, Содержащиеся в исходной суспензии агломераты и другие посторонние твердые включения (например, окалина, остатки сварки) за счет сужения тангенциального патрубка получают траекторию дальнейшего движения, диаметр которой по крайней мере не больше диаметра оси торообразного коллектора, а при дальнейшем движении как частицы с большей массой под действием центробежной силы отбрасываются к наружной образующей торообразного качлектора. С уменьшением размеров час5 то

20 "5 зо

4О

65 тиц уменьшается и диаметр траектории вращения, а в зоне, близкой к внутреннему диаметру торообразного коллектора 13, т. е. там, где расположены радиальные наклонные патрубки 15, располагаются наиболее мелкие частицы. Такое распределение частиц по их размерам по поперечному сечению торообразпого коллектора 13 сохраняется постоянно, так как нет силы для перераспределения частиц, способной вынести крупные частицы в зону, откуда по наклонным радиальным патрубкам 15 происходит непрерывное вытеснение очищенной от агломератов суспензии. В напорной камере 16 центральной стойки суспензия, освобожденная от крупных агломератов, способных забить песковые насадки единичных гидроциклонов, объединяется в общий поток и направляется вверх, где рассекателем 18 вновь перераспределяется и по тангенциальным патрубкам 2 при открытых запорных кранах 19 н 20 подается в единичные гидроциклоны, в которых под действием центробежной силы происходит разделение суспензии на сгущенную и осветленную части, Сгущенная часть по патрубкам 4 попадает в песковую камеру 6 и через патрубок 7 удаляется, а осветленная часть по патрубкам 3 попадает в коллектор 10 осветленной суспензии и через патрубок 11 удаляется из мультигидроциклона. При необходимости отключения одного из единичных гидроцпклонов 1 (это требуется при снижении производительности мультигидроциклона без потери давления на входе) перекрывают запорные краны 19 и 20. В момент перекрытия запорного крана 19 скоростной поток исходной суспензни двигается по схеме; тангенциальный патрубок 2 (до запорного крана 19) — циркуляционная труба 21 — радиальный патрубок

15 — напорная камера 16 — тапгенциальный патрубок 2, Такая циркуляция достигается тем, что в месте примыкания наклонной циркуляционной трубы 21 к радиà Iьному паTðóáêó 15 существует только статическое давление. В то же время в месте примыкания циркуляционной трубы

21 к тангенциальному патрубку 2 в момент перекрытия запорного крана 19 накладывается дополнительно скоростной напор, что и обуславливает циркуляцию исходной суспензии, исключает мертвую зону в тангенциальном патрубке 2, а следовательно предотвращается возможность оседания и слеживаемости твердой фазы с образованием закупорки.

Это очень важно при работе на суспензиях, твердая фаза которых способна к слеживанию, налипанию и комкообразованию (например, суспензии комплекса карбамида с парафином).

Ориентировочный экономический эффект от внедрения в производства одного мультнгидроциклона составит 223 тыс. руб, 887003

Формула изобретения

fi 10 12

22

Z3 фиг./

Заказ 2503/11 НПО «Поиск» Изд. № 606 Тираж 661 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Мультигидроциклон, содержащий питающий коллектор, установленные по оси аппарата одна над другой напорную, слив- 5 ную и песковую камеры и расположенные вокруг них единичные сепарирующие элементы с тангенциальными входными патрубками, примыкающими к напорной камере и имеющими запорные устройства, 10 сливными и песковыми патрубками, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе путем предотвращения образования застойных зон в тангенциальных входных патрубках, пита- 15 ющий коллектор снабжен радиальными патрубками и циркуляционными трубами, которыми радиальные патрубки соединены с тангенциальными патрубками единичных сепарирующих элементов в непосредствен- 20

8 ной близости перед запорными устройствами, при этом циркуляционные трубы установлены под острым углом к радиальным патрубкам коллектора, соединенным с напорной камерой.

2. Мультигидроциклон по п. 1, о тл и ч аю шийся тем, что питающий коллектор выполнен торообразным с наружным тангенциальным патрубком подачи исходной суспензии, а радиальные патрубки установлены на внутренней его стороне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швеции № 305433, кл. 12d 1/01, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 498036, кл. В 04С 5/28, 1976.

3. Патент ФРГ № 2137137, кл. 12d 1/01, 1973.