CZ60894A3 - Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDF

Info

Publication number
CZ60894A3
CZ60894A3 CZ94608A CZ60894A CZ60894A3 CZ 60894 A3 CZ60894 A3 CZ 60894A3 CZ 94608 A CZ94608 A CZ 94608A CZ 60894 A CZ60894 A CZ 60894A CZ 60894 A3 CZ60894 A3 CZ 60894A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
separator
fraction
separation
mixture
tank
Prior art date
Application number
CZ94608A
Other languages
English (en)
Inventor
Eugene Michailovic Margolin
Vladimir Igorovic Milcakov
Vladimir Draganovic Ozrin
Richard Ing Pustejovsky
Jaromir Ing Sauer
Original Assignee
Skloton Plus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Skloton Plus filed Critical Skloton Plus
Priority to CZ94608A priority Critical patent/CZ60894A3/cs
Publication of CZ60894A3 publication Critical patent/CZ60894A3/cs

Links

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Nestabilní směs je nejdříve zavedena tangenciálně do předseparátoru (5), uvedena do krouživého pohybu, při kterém docházíjiž k výraznému oddělení lehké frakce, která se zavádí do horní části separaěního prostoru (14), a těžké frakce, která se zavádí do dolní části separaěního prostoru (14). Pomocí dělicích stěn (6, 7,8,9,10,11) se usměrňuje v separačním prostoru (14) proudění lehké frakce střídavě směrem dolů a pak nahoru a proudění těžké frakce střídavě směrem nahoru a pak dolů. V zařízení k provádění způsobu je v nádrži (1) uspořádán předseparátor (5) kruhovitého průřezu, s protilehlými otevřenými čely, do jehož pláště je tangenciálně zaústěn přívod (2) nestabilní směsi, mezi předseparátorem (5) a odvody (3,4) lehčí a těžší frakce jsou zařazeny horní dělící stěny (6,7, 8), mezi nimiž jsou zařazeny dolní dělící stěny (9, 10, 11). Odvodu (4) těžší frakce je předřazen sběrný prostor (12), ve své dolní části volně propojený se separačním prostorem (14).

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu dělení nestabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty, např. vody a oleje, a zařízení k provádění tohoto způsobu, jež je tvořeno separační nádrží s přívodem nestabilní směsi a s odvody lehčí a těžší frakce.
Dosavadní stav techniky
Jsou známa technická řešení pro rozdělení nestabilních emulzí nemísitelných kapalin se spojitými nebo periodickými dodávkami emulze, např. vody a nafty, do separačního prostoru, v němž probíhá proces separace, s následným vypouštěním rozdělených kapalin. Řešení tohoto druhu je popsáno např. v patentové přihlášce EU č. 92113836.Θ. Toto řešení je nejblíže k předkládanému vynálezu jak po technické stránce, tak i z hlediska výsledků.
U popsaného způsobu a zařízení s nepřetržitou nebo periodickou dodávkou výchozí směsi do separačního prostoru se před dodávkou vstupní směsi separační prostor nejdříve, tj. před spuštěním, plní vodou a naftou a vstupní směs se vpouští přímo do vrstvy nafty.
Nevýhodou je omezení úrovní předchozího zaplnění pracovního objemu separačního prostoru vodou a naftou, rovněž i omezená produktivita separace při potřebné tloušťce vrstvy nafty a zvýšené nároky na obsluhu.
Konstrukce zařízení, v němž je realizován tento způsob separace předpokládá separační prostor s vertikálními dělicími stěnami, vstup nátoku směsi a výstupy k vypouštění rozdělených kapalin a dále i výstup usazujících se pevných částic.
— 7 zařízení pro
Přitom jsou pro toto zařízení charakteristické stanovené číselné vztahy výšky dolní hrany výstupu pro výstup vody a nafty a výšky dolní hrany dělicí stěny ode dna, vymezující sběrný prostor pro vypouštění vody. Poloha vstupu pro nátok vstupní směsi umožňuje průchod směsi jen přes horní vrstvu lehčí kapaliny, v tomto případě přes vrstvu nafty, přičemž v dolní vrstvě je voda.
Nedostatky výše uvedených řešení lze shrnout takto:
- vstupní směs vstupuje pouze přes horní vrstvu kapaliny v separačním prostoru, nezávisle na koncentraci komponent, což snižuje efektivnost separace;
- nutnost předběžného naplnění separačního prostoru, což při velkém objemu separačního prostoru, např. cca desítek krychlových metrů, může činit tuto podmínku obtížně reál izovatelnou? požadavky na konstrukci jejich výškové relativních dělicích stěn se omezují jen na nebere se v úvahu rozložení pohybu různých komponent v účinnosti poměry a rychlostí separačním prostoru, což opět vede ke separace.
Dělení nemísitelných kapalin je zpravidla založeno na jejich různé hustotě. Tak např. voda, v závislosti na koncentraci solí, má hustotu v rozsahu 1.0 do 1.05 g/cm’ a ropné produkty mají hustotu od 0.76 - benzin - do 0.99 g/cm* - mazut. Existují různé matematické modely popisující proces tvorby a vznášení kapek jedné kapaliny v kapalině druhé. Z těchto modelů plyne poznatek, že jedním z určujících faktorů pro dělení je rozměr kapek. Čím jsou kapky menší,
tím pomaleji se v kapalině přemísťují, a proto pro zvýšení
efektivnosti dělení je podle vynálezu ž ádoucí aktiyizovat
proces separace co nejdříve.
Podstata vynálezu
Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že
nestabilní směs je nejdříve předseparována uvedením do krouživého pohybu, během něhož převážná část kapek lehčí frakce za současného spojování krouživé stoupá a převážná část kapek těžší frakce za jejich současného spojování klesá, načež obě frakce při svém dalším pohybu střídavě stoupají a klesají za jejich současného koncentrování a po dosažení žádoucí separace jsou oddělené odváděny.
Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že v nádrži je uspořádán předseparátor kruhovitého průřezu, s protilehlými otevřenými čely a do jeho pláště je tangenciálně zaústěn přívod nestabilní směsi, při čemž v nádrži jsou mezi předseparátorem a odvody lehčí a těžší frakce zařazeny horní dělicí stěny, mezi nimiž jsou zařazeny dolní dělicí stěny a odvodu těžší frakce je předřazen sběrný prostor, ve své dolní části volně propojený se separačním prostorem.
Dalším význakem je, že průřez předseparátoru se směrem k hornímu čelu zmenšuje a dále že úroveň horních okrajů horních dělicích stěn směrem k odvodům klesá.
Způsob a zařízení podle vynálezu jsou výhodně použitelné v oblastech:
- regenerace olejů, zejména ve strojírenství a stavebnictví;
- regenerace mycích roztoků v opravárenských podnicích, v dopravě ad.;
- přípravy kapacit pro všechny druhy transportu nafty a jejich produktů;
- těžby nafty a její zpracování;
- zpracování potravinářských produktů obsahujících tuky;
- extrakce olejů ve voňavkářském průmyslu ad.;
Z hlediska ochrany životního prostředí jsou s výhodou použitelné v oblastech:
- předběžného a/nebo základního čistění odpadních vod od naftových produktů a tuků;
- čistění povrchu vodojemů od ropných produktů;
- rekultivace krajiny v ekologicky poškozených oblastech ad.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen pomocí připojených výkresů, na kterých obr. 1 znázorňuje boční pohled na zařízení ve svislém řezu v rovinách B-B, vyznačených na obr. 2; obr. 2 půdorysný pohled na zařízení ve vodorovném řezu vedeném v rovinách A-A, vyznačených na obr. 3.
Přiklad provedeni vynálezu
Zařízení sestává z nádrže 1 s přívodem 2. pro nátok směsi určené k separaci a s výstupními odvody 3 a 4. tj. s odvodem 3 lehčí frakce a s odvodem 4 těžší frakce.
Přívod 2 je zaústěn do předseparátoru 3 kruhovitého průřezu, v daném případě válcovitého tvaru, tangenciálně. Předseparétor 3 mé otevřená čela a je uspořádán kolmo v nádrži 1. Mezi předseparátorem 5 a odvody 3 a 4 je zařazena soustava dělicích stěn, tvořené horními dělicími stěnami 3, 2, 3 a dolními dělicími stěnami 2, 13, 11. Spodní okraje horních dělicích stěn 3, 2, S vymezují průchody separované směsi směrem k odvodům 3 a 4, přičemž odvodu 4 těžší frakce je předřazen sběrný prostor 12 vymezený stěnou 13 a rohovou částí stěny nádrže 1. Spodní okraj stěny 13 je situován nade dnem nádrže 1, takže komunikuje mezerou 17 s koncovou částí separačního prostoru 14 nádrže 1, v němž jsou uspořádány zmíněné dělicí stěny 3, 2, 3, 2, 12, 11. Velikost mezery, 13 je závislé na vazkosti a objemu protékající těžší frakce.
Je-li zařízení v činnosti, vytváří se v něm hladina 15 těžší frakce o postupně vyšších úrovních a hladina 13 lehčí frakce v postupně nižších úrovních, jak bude ještě následně popsáno.
Vzdálenost mezi stěnou separátorů 5 a horní dělicí stěnou 6 a mezi horní dělicí stěnou 7 a dolní dělicí stěnou 10. horní dělicí stěnou 8a dolní dělicí stěnou ii je 1,5 až 3 násobně menší, než je vzdálenost mezi dělicími stěnami 6 - 7, 10 - B, li a stěnou 13., kteréžto vzdálenosti se postupně zvětšují. Dolní okraje odvodů 3 a £ Jsou vzdáleny ode dna separačního prostoru 14 v úrovních, definovaných poměrem hustot frakcí a celkovou hladinou kapaliny ve sběrném prostoru 12 a v poslední sekci separačního prostoru 14.
Odstraněni tuhých částic ze zařízení, usazujících se především v přední části separačního prostoru 14., lze realizovat neznázorněným! známými odkalovacími prostředky. Podle požadavku provozu jsou části zařízení zhotoveny z různých materiálů, jako je kupř. ocel, nerezavějící ocel, plasty apod., popř. s potřebnou povrchovou úpravou. Důležitá je hermetičnost poslední stěny 13, vymezující mezeru 17 u dna separačního prostoru 14.
Způsob separace probíhá následovně}
Nestabilní směs kapalin, dále jen směs, v daném případě směs nafty a vody, vstupuje přívodem 2 do předseparátoru 5 tangenciálně v rovině kolmé k jeho ose. Tok směsi tak začne rotovat, podobně jako se děje v hydrocyklonu. Ale na vnitřním povrchu předseparátoru 5 se netvoři viry, protože jeho vrchní část končí v otevřeném prostoru? tyto se tvoří ve vrstvě kapaliny s převahou lehkých kapek. Takovýto způsob vstupu zajišťuje již v počáteční fázi efektivní dělení směsi. Působením odstředivých sil vznikajících energií toku vstupující směsi se účinně brzdi její tok, bez narušení proudnlc a tvorby malých kapek kapalin a směs se takto dodatečně emulguje, bez mechanického zásahu.
Při takovém vstupu značná část kinetické energie proudu se spotřebuje bezprostředně -na předseparaci výchozí směsi.
Přitom velikost této energie je srovnatelná s gravitační energií, za jejíhož působení se proces separace uskutečňuje.
Lehká frakce směsi se koncentruje blíž k ose předseparátoru 5, stoupá k horní vrstvě lehčí kapaliny ve směru přerušovaně vyznačené šipky, proniká jí a přepadá do sepařačního prostoru 14. Těžká frakce je tlačena k vnitřnímu povrchu, pohybuje se ve směru Šipky vyznačené plnou čarou přes jeho spodní otvor do spodní části sepařačního prostoru 14. Takto probíhá současný vstup vstupující směsi přes horní i dolní vrstvu kapaliny, přičemž přes horní vrstvu proudí směs obohacená lehkou frakcí a přes dolní vrstvu pak směs obohacená frakci těžkou. Takový vstup směsi do sepařačního prostoru 14 je optimální, protože obohacená frakce vstupuje do sepařačního prostoru 14 přes korespondující vrstvu, a tím se proces separace urychluje.
Jestliže se změní koncentrace kompont směsi, pak kupř. při zvýšení podílu lehké frakce dvakrát, tzn. z 10 na 20 7. v porovnání s koncentrací na vstupu, vzroste ve stejném poměru tok přes horní otvor předseparátoru Přes dolní otvor předseparátoru 5 tok klesne na 10 7.. Navíc, jestliže bude na vstupu jen voda, pak veškerá tato voda klesá do sepařačního prostoru 14 do spodní frakce, zatímco v horní části předseparátoru & k žádnému toku nedochází. Naopak, jestliže na vstupu bude např. čistý olej, bude odcházet jen do horní vrstvy v separačním prostoru 14. Proto popsaný způsob předseparace zajišťuje vysokou efektivnost sepařačního procesu.
Experimentálně bylo prokázáno, že kupř. zavedení minerálního oleje s velkým množstvím malých kapek vody vede ke vzniku kapek vody výrazně větších, v důsledku vysoké hodnoty povrchového napětí vody. Kapky se rychle slévají a shromažďují v dolní části sepařačního toho se dosahuje dostatečná asimilace původně obsažených v kapkách vody prostoru 14. Kromě malých kapek oleje, nebo v bublinkách i
složených 3 vody-plynu-oleje, které směřují do lehké frakce. Současně se těžká frakce, kupř. voda, odděluje od největších a středních kapek oleje v předseparátoru £ a klesá dolů.
Stoupající frakce může být β výhodou směrem nahoru urychlována použitím předseparátoru fi, u něhož se jeho příčný průřez směrem nahoru zmenšuje, tedy majícího např. tvar kuželovitého pláště. Takto urychlený tok usnadní vstup kapek oleje do horní vrstvy a urychlí jejich asimilaci s vrstvou oleje.
Lehká i těžká frakce dále postupují do separačního prostoru 14, tvořeného nádrží 1 a soustavou dělicích stěn fi až 11. Horní dělicí stěny 2, fi vymezují hladinu 16 lehké frakce, udržují hladinu lfi těžké frakce a nechávají volně proudit u dna pouze těžkou frakci. Dolní dělicí stěny IQ a 11 usměrňují směs s převahou těžkých kapek vertikálně nahoru, za účelem dosažení urychleného uvolňování kapek nafty.
Vzhledem k již popsaným vzdálenostem mezi dělicími stěnami zvyšuje se rychlost těžké frakce v úsecích mezi dělicími stěnami fi - fi, 2 - 1Ω, fi - 11 (stěna předseparátoru 5 zde plní funkci první dělicí stěny). Tím se zvýší efektivita uvolňování těžké frakce od kapek nafty, protože stoupavá rychlost kapek nafty je závislá na rychlosti jejich stoupání v těžké frakci.
Proud těžké frakce prochází úseky mezi dělicími stěnami fi - 2, lfí - fi a 11 - lfi (stěna 13 zde plní funkci dělicí stěny), přičemž rychlost toku klesá v důsledku velkého průtočného průřezu mezi dělicími stěnami; vertikální rychlosti klesá, protože střední úhel směru blíže k horizontální rovině, než tomu bylo předchozích dělicích stén. To vše podporuje vzestup malých kapek lehké frakce, nehledě nato, že vektory rychlosti toku a kapek mají opačný smysl.
komponenta pohybu j e v prostoru
- 8 Jinak probíhá proudění lehké frakce. Dělicí stěny 2 a fi tvoří kaskádu stupňů. Lehké frakce přetéká přes tyto stupně gravitační silou a je tedy urychlována svisle dolů. Kapky těžké frakce obsažené v tomto toku jsou taktéž urychleny směrem dolů, tedy ke dnu separačního prostoru 14, a tim se opět výrazně zvyšuje efektivita separace. Když tok dosáhne střední vrstvy, zpomalí se a změní směr, jak je patrno na obr. 1. Rychlost toku silně klesá, čímž se podpoří usazováni kapek těžké frakce. Odseparovaná lehká frakce se odvádí ze zařízení, tj. z nádrže 1 odvodem 3, těžší frakce odvodem 4 Zařízení může být realizováno i jinými provedeními. Je možno použít nádrží různých tvarů, např. válcovou stojatou nádrž se středově uspořádaným předseparátorem, kolem něhož jsou dělicí stěny uspořádány koncentricky a separační prostor obsahuje několik u obvodu nádrže situovaných sběrných prostorů, s propojenými odvody těžší kapaliny, s šikmými dělicími stěnami apod. Může tedy zařízení obsahovat i dělicí stěny měnící proudění směsi nejen ve vertikálním, ale i v jiných směrech, při zachování vertikálních pohybových komponent - kapek; takovéto řešení je použitelné ze specifických důvodů, např. technologických nebo prostorových. Zůstává skutečností, že popsaný proces separace je založen v podstatě na vertikálních pohybech obou frakcí. -
Experimentální i provozní práce, na jejichž základě byly ověřeny principy způsobu a zařízení podle vynálezu, byly realizovány nejdříve na průhledných maketách o objemu 18 do 25 litrů, aby bylo možno sledovat detaily procesu při různých podmínkách a koncentracích směsi.
Základ experimentálních údajů byl získán na nestabilních emulzích tvořených vodou a minerálním olejem, dále pak vodou a motorovou naftou,· roztokem žíravé sody v horké vodě, dále ropnými směsemi vzniklými při čistění železničních cisteren od mazutu, olejů. benzinu, tukem obsahujícím odpadní vody a řadou jiných emulzí. Velký objem prací byl proveden v průmyslových podmínkách. Nékteré výsledky separace jsou uvedeny v tabulce.
I
Výsledky zkoušek způsobu a zařízeni na dělení nestabilních směsí
$i l n S.rl tr-4 1000 O O fc O O & 1000 οοοτ
*» 3 O O 344 a n 0 H >0 a t> 0 *-»
*
CO ir\ VO CM
χρ «* ·* •k «k
« Li Ό o o o 1 H
o 0 O v v sz xy
0 •pT-j > 0 44
3 OH 3 0
A 3 O ·Ρ >
(0 (τ/*β)
>>
u >0 1
Ό Ό o o o o
0 0 O o m C- o
H •Ρ·ο ► H X/ \z H
n Μ 0 44 v \z
*>» OH 3 0
> 3 Ο Ρ >
0
•P 3
O V4 íh η n o o ΙΛ o o o o
A>0 +> O m CM CM m
0 0*0 - E-ι o 3
in
0
>0 a q O O k o o
0 H 1 r4 °ř 1 Ch 1
φ 0 0 0
g a +>•1-3 P Ό •o •P
044 Ci O 0 H Φ H •a
•P +J 3xa 0 3 3 o -p 3 O o P 3
ΙΛ
o
tí > 0 »x o Ok *
o Ό bft O O Ch o
M O v- > .. Ch σ» CM Ch r4
r 4
P· •
H CM M- ir\
K>

Claims (4)

  1. Způsob dělení nestabilní hustoty vyznačuj směsi dvou kapalin rozdílné tím, Se uvedením do kapak lehčí
    X C X 5 €?
    nestabilní směs je nejdříve předseparována krouživého pohybu během něhož převážná část frakce za jejich současného spojování krouživě stoupá a převážná část kapek těžší frakce za jejich současného spojování klesá, načež obě frakce při svém dalším pohybu střídavě stoupají a klesají za jejich současného koncentrování a po dosažení žádoucí separace jsou odděleně odváděny.
  2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1., zahrnující nádrž s přívodem nestabilní směsi a s odvody lehčí a těžší frakce, vyznačující se tím, že v nádrži (1) je uspořádán předseparátor (5) kruhovitého průřezu, s protilehlými otevřenými čely a do jeho pláště je tangenciálně zaústěn přívod (2) přičemž v nádrži jsou mezi předodvody (3, 4) lehčí a těžší frakce nestabilní směsi, separátorem (5) a zařazeny horní dělicí stěny (6, 7, 8), mezi nimiž jsou zařazeny dolní dělicí stěny (9, 10, 11) a odvodu (4) těžší frakce je předřazen sběrný prostor (12), ve své dolní části volně propojený se separačním prostorem (14).
  3. 3. Zařízení podle nároku 2., vyznačující se t í m, že průřez předseparátoru (5) se směrem k hornímu čelu zmenšuje.
  4. 4. Zařízení podle nároku 2., vyznačující se t í m, že úroveň horních okrajů horních dělicích stěn (7, 8) směrem k odvodům (3, 4) klesá.
CZ94608A 1994-03-17 1994-03-17 Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu CZ60894A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ94608A CZ60894A3 (cs) 1994-03-17 1994-03-17 Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ94608A CZ60894A3 (cs) 1994-03-17 1994-03-17 Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ60894A3 true CZ60894A3 (cs) 1996-02-14

Family

ID=5461980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ94608A CZ60894A3 (cs) 1994-03-17 1994-03-17 Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ60894A3 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1166971A (en) Apparatus for treating mixtures of liquid and gas
US4519848A (en) Separator
US5021165A (en) Oil and water separating system with hydrocyclone and floatation device
US4767424A (en) Column for removing liquid from a gas
MXPA05013482A (es) Celula de flotacion vertical inducida con gas.
CN112755594B (zh) 一种气液分离器
NO138548B (no) Separeringsanordning.
US3915858A (en) Device for the separation of two liquids
US20090159512A1 (en) Method and Apparatus for Separating Submerged Particles From a Fluid
RU2053008C1 (ru) Способ разделения неустойчивых эмульсий и устройство для его осуществления
FI78400B (fi) Foerfarande foer separering av ett vaetskeformigt medium genom tyngdkraften i olika komponenter.
EP0826404B1 (en) Tank for deaeration of water
CZ60894A3 (cs) Způsob dělení destabilní směsi dvou kapalin rozdílné hustoty a zařízení k provádění tohoto způsobu
US4720341A (en) Water treating in a vertical series coalescing flume
RU2191618C2 (ru) Способ разделения неустойчивых дисперсных систем и устройство для его осуществления
US3225936A (en) Apparatus for continuously separating liquids having different specific gravities
RU157602U1 (ru) Приемный сепаратор установки комплексной подготовки газа
CA2367838A1 (en) Method and device for separating substances
NL7908539A (nl) Scheiding.
CA1140481A (en) Separating two immiscible liquid phases of different densities
CA2230834C (en) Concentrator for solids in a liquid medium
RU2376523C2 (ru) Способ транспортирования газоводонефтяной смеси и устройство для его осуществления
RU2633720C1 (ru) Жидкостно-газовый сепаратор
JP2923152B2 (ja) プラスチックの比重選別装置
RU2536143C2 (ru) Способ разделения неустойчивых эмульсий и устройство для его осуществления (варианты)