CN104998436B - 层流重力沉降分离罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种层流重力沉降分离罐及其结构尺寸安装方法。它包括筒体、进料管、第一均液板、第二均液板、层流器、溢流板、重液出口、轻液出口、放净口、人孔和支座，所述的筒体下端两侧各装有支座，筒体左端一侧偏下位置装有进料管，筒体分为进料区、分离区和出料区，筒体左端内侧是进料区且进料区依次向右装有第一均液板、第二均液板，分离区内装有层流器，出料区装有溢流板，溢流板左侧筒体下端装有重液出口，溢流板右侧筒体下端装有放净口，筒体右端中间装有轻料出口，筒体进料区上端装有人孔，筒体出料区上端装有人孔。优点是设计巧妙，结构合理紧凑，设计了层流器，可以加快流速，还能保证分离效果，大大节省分离时间。

Description

层流重力沉降分离罐

技术领域

本发明涉及液体分离装置领域，具体涉及一种层流重力沉降分离罐。

背景技术

在化学工业中分离罐也是一种常用的设备，重力沉降分离罐因其结构简单、运行成本低等优点应用很广泛。本发明对传统分离罐的内部结进行创新改造，使其达到分离效率大幅度提高，分离纯度有明显上升的效果。这种分离罐适于两种或两以上比重有明显差异的混合液体的分离。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种层流重力沉降分离罐，设计巧妙，结构合理紧凑，通过结构形状的设计和精确的计算得出尺寸，大大提高了两种或两以上比重有明显差异的混合液体的分离速度。

为了达到上述发明目的，本发明提出了以下技术方案：

层流重力沉降分离罐，它包括筒体、进料管、第一均液挡板、第二均液挡板、层流器、溢流板、重液出口、轻液出口、放净口、人孔和支座，所述的筒体下端两侧各装有支座，筒体左端一侧偏下位置装有进料管，筒体分为进料区、分离区和出料区，筒体左端内侧是进料区且进料区依次向右装有第一均液挡板、第二均液挡板，分离区内装有层流器，出料区装有溢流板，溢流板左侧筒体下端装有重液出口，溢流板右侧筒体下端装有放净口，筒体右端中间装有轻料出口，筒体进料区上端装有人孔，筒体出料区上端装有人孔。

所述的层流器是八角形筒体，它包括八角筒侧板、流道隔板和支撑筋，八个八角筒侧板依次首尾相接形成八角形筒体，八角筒侧板外侧通过支撑筋固定连接在筒体内侧，八角形筒体内通过若干个流道隔板分割成若干个矩形截面流道。

所述的第一均液挡板和第二均液挡板是筛板状的均液挡板。

一种设计层流重力沉降分离罐的结构尺寸安装方法，具体在于：

1)确定分离罐内径Di，该尺寸根据需要分离的流量Q来确定；用下面的公式计算后向上圆整，每档为100mm，

Q——体积流量 m³/S；

2)层流器的八角形筒体，应设计成正八角形；其尺寸根据分离罐内径Di来确定；八角筒的边长确定以后，可以通计算得出中间部分长条形流道的长度A；A确定以后按下式计算得出中间部分长条形截面的宽度Bo，

Di——分离罐内径 m；

ρ——液体密度 kg/m³；

μ——液体粘度 Pa.S；

Q——体积流量 m³/S；

A——长条截面长度 m；

为了各流道的雷诺数相等，当流道的长度发生变化时，其宽度也应作相应的调整；因此，两边梯形部分的流道宽度也应通过计算得出；第i个流道的宽度为Bi，按下式计算：

其中：

A_i-1——为前一流道的长度 mm；

3)层流器长度与待分离的两种液体的密度差有关，密度差大，所需流道就短，密度差小，所需流道就长；通过下面公式就可以得出L，公式为：

4)进料管内伸长度取0.75Di～0.8Di，进料管管径按下计算：

计算所得数据向上圆整至标准管径；进料管下端设置90°弯头，出口方向背向均液挡板；

5)均液挡板：

第一均液挡板为一个外圆直径与Di一样大的圆板，其上均匀布满圆孔；开孔直径在φ10～φ20范围内选择；液体粘度大时选较大直径，较小时选较小直径；开孔面积与第一均液挡板面积之比为20％；第二均液挡板为弓形，高度H比操作液位H₁高30～50mm；开孔直径与第一均液挡板相同，开孔面积为第一均液挡板开孔数量的2.4倍；

由于第一均液挡板的孔小于第二级，因此过流能力小于第二级，所以在第一均液挡板前后保持一定的液位差，对液位差的控制依靠设置在第二均液挡板后面液位传感器来控制，液位传感器发出信号控制进料管的流量，从而实现控制工作液位；

6)溢流挡板的高度H₂取为(0.55～0.65)Di；工作液面控制高度为H₁＝H₂+20mm，或者使溢流断面面积为出口断面的两倍。

本发明的优点是设计巧妙，结构合理紧凑，设计了层流器，可以加快流速，还能保证分离效果，大大节省分离时间，通过结构形状的设计和精确的计算得出尺寸，大大提高了两种或两以上比重有明显差异的混合液体的分离速度。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的剖视图。

具体实施方式

为了对本发明进一步说明，下面结合说明书附图来介绍：

参照附图，层流重力沉降分离罐，它包括筒体1、进料管2、第一均液挡板3、第二均液挡板4、层流器5、溢流板6、重液出口7、轻液出口8、放净口9、人孔10和支座11，所述的筒体1下端两侧各装有支座11，筒体1左端一侧偏下位置装有进料管2，筒体1分为进料区、分离区和出料区，筒体1左端内侧是进料区且进料区依次向右装有第一均液挡板3、第二均液挡板4，分离区内装有层流器5，出料区装有溢流板6，溢流板6左侧筒体1下端装有重液出口7，溢流板6右侧筒体1下端装有放净口9，筒体1右端中间装有轻料出口8，筒体1进料区上端装有人孔10，筒体1出料区上端装有人孔10。

所述的层流器5是八角形筒体，它包括八角筒侧板51、流道隔板52和支撑筋53，八个八角筒侧板51依次首尾相接形成八角形筒体，八角筒侧板51外侧通过支撑筋53固定连接在筒体1内侧，八角形筒体内通过若干个流道隔板52分割成若干个矩形截面流道。

待分离的液体从进料管加入，经过两级筛板状的均液挡板，料液平稳均匀地进入层流器，层流器将罐内的过流区域分隔成若干矩形截面流道；液体经过流道为稳定状态的层流，在重力的作用下轻相液体向上浮，重相液体向下沉；液体走完层流器的路程后，就完全实现了轻、重液的分离；重相液体经流出分离罐，轻相液体从溢流挡板顶部漫过进入轻液区(出料区)，从出口流出。

本发明的主要创新点就是设置层流器，层流器的结构如“图1和图2所示”。层流器将原来圆形过流截面分成若干垂直方向的长条形矩形流道。每个流道的宽度都经过计算得出，必须满足雷诺数Re≤1000，这样就保证了在操作运行时，流动状态始终为层流。雷诺数的计算公式：式中ρ是液体密度，V是流速，d是流道断面的当量半径，与成正比例，S为流道截面积。μ是液体的粘度。从公式可以看出，对于一个很大的圆形截面的流道，必须保持很低的流速才能使得Re≤1000，流速越低，对一定的流量而言，截面必须做得更大，而截面加大又引起Re升高，这是一个正反馈循环。但是如果将流道分小，显而易见，对于降低Re效果将十分显著。这样就可以几倍甚至十几倍地提高流速，从而提高了设备的工作效率。当然，在流速提高后，虽然保持了层流流动状态，但沉降需要时间，因此还必须考虑流道长度与流速之间匹配。本发明是通过计算和试验得到一组相互配套的结构尺寸。

1、分离罐内径Di，该尺寸根据需要分离的流量Q来确定。用下面的公式计算后

向上圆整(每档为100mm)。

Q——体积流量 m³/S；

2、层流器的八角形筒体，应设计成正八角形，这样方便于制造。其尺寸根据分离罐内径Di来确定。原则是：既使层流器的过流断面达到最大，同时使层流器易于装配。八角筒的边长确定以后，可以通计算得出中间部分长条形流道的长度A。A确定以后按下式计算得出中间部分长条形截面的宽度Bo

Di——分离罐内径 m；

ρ——液体密度 kg/m³；

μ——液体粘度 Pa.S；

Q——体积流量 m³/S；

A——长条截面长度 m；

为了各流道的雷诺数基本相等，当流道的长度发生变化时，其宽度也应作相应的调整。因此，两边梯形部分的流道宽度也应通过计算得出。第i个流道的宽度为Bi，按下式计算：

其中：

A_i-1——为前一流道的长度 mm；

3、层流器长度与待分离的两种液体的密度差有关，密度差大，所需流道就短，密度差小，所需流道就长。通过试验得出下面的公式：

4、进料管内伸长度取0.75Di～0.8Di。进料管管径按下计算：

计算所得数据向上圆整至标准管径。进料下端设置90°弯头，出口方向背向均液挡板。

5、均液挡板：

第一均液挡板为一个外圆直径与Di一样大的圆板，其上均匀布满圆孔。开孔直径在φ10～φ20范围内选择。液体粘度大时选较大直径，较小时选较小直径。开孔面积与均液挡板面积之比为20％。第二均液挡板为弓形，高度H比操作液位H₁高30～50mm即可。开孔直径与第一均液挡板相同，开孔面积约为第一级开孔数量的2.4倍。

这种结构，使从进料管注入的湍急的液体在第一均液挡板处受到节流阻挡，使其动能基本均匀，然后经均匀分布的小孔进入第二均液挡板之前。由于第一均液挡板的孔小于第二级，因此过流能力小于第二级，所以在第一均液挡板前后保持一定的液位差，对液位差的控制依靠设置在第二均液挡板后面液位传感器来控制，液位传感器发出信号控制进料管的流量，从而实现控制工作液位。

6、溢流挡板的高度H₂取为(0.55～0.65)Di。工作液面控制高度为H₁＝H₂+20mm，或者使溢流断面面积为出口断面的两倍。

Claims (1)

1.层流重力沉降分离罐，它包括筒体、进料管、第一均液挡板、第二均液挡板、层流器、溢流板、重液出口、轻液出口、放净口、人孔和支座，其特征是所述的筒体下端两侧各装有支座，筒体左端一侧偏下位置装有进料管，筒体分为进料区、分离区和出料区，筒体左端内侧是进料区且进料区依次向右装有第一均液挡板、第二均液挡板，分离区内装有层流器，出料区装有溢流板，溢流板左侧筒体下端装有重液出口，溢流板右侧筒体下端装有放净口，筒体右端中间装有轻料出口，筒体进料区上端装有人孔，筒体出料区上端装有人孔；所述的层流器是八角形筒体，它包括八角筒侧板、流道隔板和支撑筋，八个八角筒侧板依次首尾相接形成八角形筒体，八角筒侧板外侧通过支撑筋固定连接在筒体内侧，八角形筒体内通过若干个流道隔板分割成若干个矩形截面流道；所述的第一均液挡板和第二均液挡板是筛板状的均液挡板。