RU2155636C2

RU2155636C2 - Method and apparatus for conditioning hydrocarbon liquids

Info

Publication number: RU2155636C2
Application number: RU96104365A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Селиванов
Original assignee: Эдвансед Молекулар Текнолоджиз, Л.Л.С.
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: conditioning of hydrocarbon liquids before fractionation thereof is accomplished by subjecting liquids to mechanical vibrations. For that aim, liquid is fed into rotor hollow and withdrawn therefrom into annular chamber between rotor and stator through a series of outlet holes and then is withdrawn from annular chamber. In this process, following relationships are observed: R = (1.05Е1.28)K, mm; ΔR = (1.05Е1.28)B, mm; and n = (3.6Е4.1)K^-1,5•10⁶, rpm, where R is radius of peripheral surface of rotor, ΔR radial dimension of annular chamber, n rotary speed of rotor, K number of outlet holes in rotor, and B integer between 1 and K/2. EFFECT: enhanced efficiency of conditioning and subsequent fractionation of hydrocarbon liquids. 5 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии подготовки углеводородных жидкостей к их дальнейшей переработке и непосредственно касается способа и устройства для предварительного кондиционирования углеводородных жидкостей перед их последующим фракционированием, производимого путем их обработки с помощью механического воздействия. The invention relates to a technology for the preparation of hydrocarbon liquids for their further processing and directly relates to a method and device for preconditioning hydrocarbon liquids before their subsequent fractionation, produced by processing them by mechanical action.

Область промышленного применения изобретения охватывает химическую, нефтеперерабатывающую и другие отрасли промышленности, связанные с технологической переработкой углеводородных жидкостей - как исходного сырья, так и промежуточных продуктов переработки. Предварительному кондиционированию согласно изобретению могут подвергаться, в частности, сырая нефть перед перегонкой, мазут перед повторной перегонкой или крекингом, газойль перед каталитическим крекингом, лигроин перед риформингом и т.п., а также искусственные углеводородные жидкости перед соответствующей обработкой. The field of industrial application of the invention covers the chemical, oil refining and other industries related to the technological processing of hydrocarbon liquids - both raw materials and intermediate processing products. The preconditioning according to the invention can, in particular, be subjected to crude oil before distillation, fuel oil before re-distillation or cracking, gas oil before catalytic cracking, naphtha before reforming and the like, as well as artificial hydrocarbon liquids before corresponding treatment.

Из уровня техники общеизвестны способы предварительного кондиционирования углеводородного жидкого сырья перед его последующим фракционированием, производимого путем его обработки с помощью механического воздействия, в частности, путем предварительного фильтрования, обезвоживания, обессоливания и т. п. Такая обработка облегчает процесс последующего фракционирования, но не оказывает влияния на физико-химические свойства исходного углеводородного сырья или полупродукта и соответственно на выход легких фракций. The prior art methods for preconditioning a hydrocarbon liquid raw material before subsequent fractionation, produced by processing it by mechanical action, in particular by pre-filtering, dehydration, desalination, etc. This processing facilitates the process of subsequent fractionation, but does not affect on the physicochemical properties of the hydrocarbon feedstock or intermediate and, accordingly, the yield of light fractions.

Например, известно устройство для подготовки нефтяной эмульсии к дальнейшей переработке (авторское свидетельство СССР N 986475 от 1980 г.), содержащее ротор с рабочим колесом, выполненным в виде диска с периферийной кольцевой стенкой, имеющей ряд выходных отверстий для жидкости, и статор, имеющий концентричную рабочему колесу стенку с рядом отверстий, примыкающую с минимальным зазором к периферийной кольцевой стенке рабочего колеса, подводящее отверстие для подачи обрабатываемой жидкости в полость рабочего колеса и выходное отверстие для отвода обработанной жидкости. For example, a device is known for preparing an oil emulsion for further processing (USSR author's certificate N 986475 of 1980), comprising a rotor with an impeller made in the form of a disk with a peripheral annular wall having a number of liquid outlet openings, and a stator having a concentric the impeller wall with a number of holes adjacent with a minimum clearance to the peripheral annular wall of the impeller, a supply hole for supplying the processed fluid to the cavity of the impeller and an outlet for an ode to the treated liquid.

При вращении рабочего колеса жидкость, прерывисто протекающая через отверстия в нем и в концентричной стенке статора, подвергается воздействию вынужденных механических колебаний звуковой частоты, зависящей от частоты вращения рабочего колеса и количества его выходных отверстий. Этим достигается определенное кондиционирование обрабатываемой углеводородной жидкости, но выход легких продуктов последующего фракционирования остается на обычном уровне. When the impeller rotates, the fluid flowing intermittently through the holes in it and in the concentric wall of the stator is exposed to forced mechanical vibrations of sound frequency, depending on the frequency of rotation of the impeller and the number of its outlet openings. This achieves a certain conditioning of the processed hydrocarbon liquid, but the yield of light products of subsequent fractionation remains at the usual level.

Из уровня техники известен также способ кондиционирования углеводородных жидкостей посредством механического воздействия (международная заявка WO 94/10261 от 11.05.94 г. - ближайший аналог), включающий подачу подлежащей обработке жидкости в полость первого из нескольких вращающихся рабочих колес; выпуск обрабатываемой жидкости из полости рабочего колеса через ряд выходных отверстий, равномерно расположенных на его периферийной кольцевой поверхности; впуск обрабатываемой жидкости в полость статора через ряд отверстий в концентричной рабочему колесу поверхности статора, прилегающей с минимальным зазором к периферийной кольцевой поверхности рабочего колеса; отвод обработанной жидкости из полости статора и ее подача в полость следующего рабочего колеса и т.д.; отвод обработанной жидкости через выпускное отверстие статора. The prior art also knows a method for conditioning hydrocarbon liquids by mechanical action (international application WO 94/10261 of 05/11/94 - the closest analogue), comprising supplying the liquid to be processed into the cavity of the first of several rotating impellers; the release of the processed fluid from the cavity of the impeller through a series of outlet openings evenly spaced on its peripheral annular surface; the inlet of the treated fluid into the stator cavity through a series of holes in the concentric impeller of the stator surface adjacent with a minimum clearance to the peripheral annular surface of the impeller; removal of the treated fluid from the stator cavity and its supply to the cavity of the next impeller, etc .; removal of the treated fluid through the outlet of the stator.

Устройство для осуществления описанного известного способа кондиционирования углеводородных жидкостей содержит ротор, включающий установленный в подшипниках вал и несколько смонтированных на нем рабочих колес, каждое из которых выполнено в виде диска с периферийной кольцевой стенкой, в которой имеется ряд выходных отверстий для обрабатываемой жидкости, равномерно распределенных по окружности; статор, имеющий концентричные каждому из рабочих колес стенки, в каждой из которых выполнен ряд отверстий для прохождения обработанной жидкости в полость статора, впускное отверстие для подачи обрабатываемой жидкости, сообщенное с полостью первого из рабочих колес, и выпускное отверстие для отвода обработанной жидкости из полости статора; средство для приведения ротора во вращение. При этом периферийные кольцевые стенки рабочих колес прилегают к соответствующим концентричным стенкам статора с минимальным технически достижимым зазором. A device for implementing the described known method for conditioning hydrocarbon liquids comprises a rotor including a shaft mounted in bearings and several impellers mounted on it, each of which is made in the form of a disk with a peripheral annular wall, in which there are a number of outlet openings for the liquid to be treated, evenly distributed over Circumference a stator having walls concentric to each of the impellers, in each of which a series of holes are made for passage of the treated fluid into the stator cavity, an inlet for supplying the treated fluid in communication with the cavity of the first of the impellers, and an outlet for discharging the treated fluid from the stator cavity ; means for bringing the rotor into rotation. In this case, the peripheral annular walls of the impellers are adjacent to the corresponding concentric walls of the stator with a minimum technically achievable clearance.

Описанные известные способ и устройство для кондиционирования углеводородных жидкостей позволяют повлиять на их физико-химические свойства таким образом, что при их сопутствующем или последующем фракционировании увеличивается выход наиболее ценных легких фракций. Однако, потенциальные возможности такого фракционирования углеводородных жидкостей используются здесь в недостаточной степени по той, в частности, причине, что в аналоге не придается значения выбору оптимального соотношения основных параметров процесса и реализующего его устройства, таких как радиус периферийной кольцевой поверхности рабочего колеса, частота его вращения и количество его выходных отверстий. The described known method and device for conditioning hydrocarbon liquids can affect their physico-chemical properties in such a way that when they are accompanied or subsequent fractionation increases the yield of the most valuable light fractions. However, the potentialities of such fractionation of hydrocarbon liquids are not sufficiently used here for the reason, in particular, because the analogue does not attach importance to the choice of the optimal ratio of the main process parameters and the device that implements it, such as the radius of the peripheral annular surface of the impeller and its rotation frequency and the number of its outlet openings.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания на основе предшествующего уровня техники и собственных исследований такого способа кондиционирования углеводородных жидкостей и такого устройства для его осуществления, которые позволили бы повлиять на физико-химические свойства углеводородных жидкостей таким оптимальным образом, чтобы повысить эффективность их кондиционирования и тем самым максимально поднять выход наиболее ценных легких продуктов фракционирования. The present invention is aimed at solving the problem of creating, based on the prior art and our own research, such a method for conditioning hydrocarbon liquids and such a device for its implementation, which would allow to influence the physicochemical properties of hydrocarbon liquids in such an optimal way as to increase the efficiency of their conditioning and thereby maximize the yield of the most valuable light fractionation products.

Эта задача решается согласно изобретению путем обработки углеводородной жидкости с помощью механического воздействия на нее процесса вращательного движения с определенной линейной скоростью на определенном радиусе вращения с наложением колебательного процесса с определенной частотой. Эти условия обеспечиваются выбором на основе исследований оптимального соотношения между количеством выходных отверстий на периферийной поверхности рабочего колеса, с одной стороны, и радиусом этой поверхности, а также частотой вращения рабочего колеса, с другой стороны. This problem is solved according to the invention by treating a hydrocarbon liquid by mechanically acting on it a process of rotational motion with a certain linear speed at a certain radius of rotation with the imposition of an oscillatory process with a certain frequency. These conditions are provided by the selection based on studies of the optimal ratio between the number of outlet openings on the peripheral surface of the impeller, on the one hand, and the radius of this surface, as well as the rotational speed of the impeller, on the other hand.

Для этого в предлагаемом способе кондиционирования, как и в известном, осуществляются подача подлежащей обработке жидкости в полость вращающегося рабочего колеса; выпуск обрабатываемой жидкости из полости рабочего колеса через ряд выходных отверстий, равномерно расположенных на его периферийной поверхности; отвод жидкости по крайней мере через одно выпускное отверстие статора. Согласно основному воплощению изобретения, выпуск жидкости из полости рабочего колеса осуществляют в кольцевую камеру, образованную его периферийной поверхностью и концентричной поверхностью статора, причем радиус R периферийной поверхности рабочего колеса и частоту его вращения n задают в зависимости от выбранного количества К выходных отверстий рабочего колеса согласно эмпирическим соотношениям
R = (1,05 - 1,28) К, мм, и
n = (3,6 - 4,1) К^-1,5 • 10⁶, об./мин.To do this, in the proposed conditioning method, as well as in the known, the liquid to be treated is supplied to the cavity of the rotating impeller; the release of the processed fluid from the cavity of the impeller through a series of outlet openings uniformly located on its peripheral surface; drainage of fluid through at least one outlet of the stator. According to the main embodiment of the invention, the discharge of fluid from the cavity of the impeller is carried out in an annular chamber formed by its peripheral surface and concentric surface of the stator, and the radius R of the peripheral surface of the impeller and its rotation frequency n are set depending on the selected number K of the outlet openings of the impeller according to empirical relations
R = (1.05 - 1.28) K, mm, and
n = (3.6 - 4.1) K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm.

За пределами указанных диапазонов параметров достигаемый эффект кондиционирования жидкости, как установлено экспериментально, выражается в недостаточной степени. Outside the specified ranges of parameters, the achieved effect of conditioning the liquid, as established experimentally, is not sufficiently expressed.

В наиболее предпочтительном воплощении способа кондиционирования радиус R и частоту вращения n рабочего колеса номинально задают в зависимости от выбранного количества К его выходных отверстий согласно эмпирическим соотношениям
R = 1,1614 К, мм, и
n = 3,8396 К^-1,5 • 10⁶, об./мин
В другом предпочтительном воплощении способа кондиционирования отвод обрабатываемой жидкости из кольцевой камеры, образованной периферийной поверхностью рабочего колеса и концентричной поверхностью статора, осуществляют через ряд выпускных отверстий, равномерно расположенных на концентричной поверхности статора, которые при вращении рабочего колеса последовательно располагаются против его выходных отверстий.In the most preferred embodiment of the conditioning method, the radius R and the rotational speed n of the impeller are nominally set depending on the selected number K of its outlet openings according to empirical relations
R = 1.1614 K, mm, and
n = 3.8396 K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm
In another preferred embodiment of the conditioning method, the discharge of the fluid to be processed from the annular chamber formed by the peripheral surface of the impeller and the concentric surface of the stator is carried out through a series of outlet openings evenly located on the concentric surface of the stator, which, when the impeller rotates, are sequentially located against its outlet openings.

В описанном основном воплощении способа кондиционирования углеводородных жидкостей при указанных диапазонах выбора параметров R и n принципиально достигается такое влияние на физико-химические свойства жидкости, что при ее последующем фракционировании выход наиболее ценных низкокипящих фракций повышается в такой степени, что позволительно говорить об эффективном практическом использовании. Этот эффект можно объяснить, не претендуя на исчерпывающий анализ внутренних физико-химических процессов, деструктивным преобразованием внутренних связей на молекулярном уровне, происходящим под инициирующим воздействием механических колебаний на вращающуюся жидкость на определенных частотах и их гармониках. In the described main embodiment of the method for conditioning hydrocarbon liquids at the indicated ranges of the selection of the parameters R and n, such an effect on the physicochemical properties of the liquid is fundamentally achieved that, during its subsequent fractionation, the yield of the most valuable low boiling fractions increases to such an extent that it is possible to speak of effective practical use. This effect can be explained without pretending to be an exhaustive analysis of internal physicochemical processes, by the destructive transformation of internal bonds at the molecular level that occurs under the initiating effect of mechanical vibrations on a rotating fluid at certain frequencies and their harmonics.

В наиболее предпочтительном воплощении способа кондиционирования при выборе указанных номинальных величин параметров R и n, установленных экспериментально, эффект кондиционирования проявляется наиболее сильно. Другое предпочтительное воплощение способа кондиционирования позволяет улучшить достигаемый эффект благодаря комбинированному колебательному воздействию на жидкость сначала при ее выходе через отверстия рабочего колеса в кольцевую камеру, а затем при ее выходе из кольцевой камеры через отверстия на концентричной поверхности статора. In the most preferred embodiment of the conditioning method, when selecting the indicated nominal values of the parameters R and n established experimentally, the conditioning effect is most pronounced. Another preferred embodiment of the conditioning method improves the effect due to the combined oscillatory action on the liquid, first when it exits through the openings of the impeller into the annular chamber, and then when it exits the annular chamber through openings on the concentric surface of the stator.

Способ кондиционирования углеводородных жидкостей согласно изобретению может быть осуществлен только с помощью описанного ниже устройства, которое составляет неотъемлемую часть общего изобретательского замысла. The method for conditioning hydrocarbon liquids according to the invention can only be carried out using the device described below, which is an integral part of the overall inventive concept.

Устройство для кондиционирования углеводородных жидкостей, как и известное, содержит ротор, включающий установленный в подшипниках вал и по крайней мере одно соединенное с валом рабочее колесо, выполненное в виде диска с периферийной кольцевой стенкой, в которой выполнен ряд выходных отверстий для жидкости, равномерно распределенных по окружности; статор с концентричной рабочему колесу стенкой, впускным отверстием для подачи жидкости, сообщенным с полостью рабочего колеса, и по крайней мере одним выпускным отверстием для отвода жидкости; средство для привода ротора с расчетной частотой вращения. Согласно основному воплощению изобретения концентричная стенка статора образует вместе с периферийной кольцевой стенкой рабочего колеса кольцевую камеру, сообщенную по крайней мере с одним отверстием для отвода жидкости, причем радиус R внешней поверхности периферийной кольцевой стенки рабочего колеса составляет
R = (1,05 - 1,28) К, мм ,
где К - выбранное количество выходных отверстий рабочего колеса, а радиальный размер ΔR кольцевой камеры составляет
ΔR = (1,05 - 1,28) В, мм,
где B - выбранное целое число в интервале 1...К/2.A device for conditioning hydrocarbon liquids, as is known, contains a rotor including a shaft mounted in bearings and at least one impeller connected to the shaft, made in the form of a disk with a peripheral annular wall, in which a number of liquid outlet openings are made evenly distributed over Circumference a stator with a concentric impeller wall, an inlet for supplying fluid in communication with the cavity of the impeller, and at least one outlet for discharging fluid; means for driving a rotor with a design speed. According to the main embodiment of the invention, the concentric wall of the stator forms, together with the peripheral annular wall of the impeller, an annular chamber in communication with at least one fluid outlet, the radius R of the outer surface of the peripheral annular wall of the impeller being
R = (1.05 - 1.28) K, mm,
where K is the selected number of outlet openings of the impeller, and the radial size ΔR of the annular chamber is
ΔR = (1.05 - 1.28) V, mm,
where B is the selected integer in the range 1 ... K / 2.

В наиболее предпочтительном воплощении устройства для кондиционирования радиус R внешней поверхности периферийной кольцевой стенки рабочего колеса номинально составляет
R = 1,1614 К, мм,
где К - выбранное количество выходных отверстий рабочего колеса, а радиальный размер ΔR кольцевой камеры номинально составляет
ΔR = 1,1614 В, мм,
где В - выбранное целое число в интервале 1 - К/5.In a most preferred embodiment of the conditioning device, the radius R of the outer surface of the peripheral annular wall of the impeller is nominally
R = 1.1614 K, mm,
where K is the selected number of impeller outlet openings, and the radial size ΔR of the annular chamber is nominally
ΔR = 1.1614 V, mm,
where B is the selected integer in the range 1 - K / 5.

В другом предпочтительном воплощении устройства для кондиционирования статор имеет полость для приема жидкости из кольцевой камеры, сообщенную с выпускным отверстием для ее отвода, а в концентричной стенке статора равномерно по окружности в плоскости расположения выходных отверстий рабочего колеса выполнен ряд выпускных отверстий, сообщающих полость статора с кольцевой камерой, количество которых составляет 1...К. In another preferred embodiment of the conditioning device, the stator has a cavity for receiving fluid from the annular chamber in communication with an outlet for its discharge, and a number of outlet openings are made in the concentric wall of the stator uniformly around the circumference in the plane of the outlet openings of the impeller, communicating the stator cavity with the annular camera, the number of which is 1 ... K.

Более подробно изобретение поясняется на примерах его практического осуществления, иллюстрируемых схематическими чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - продольный осевой разрез устройства для кондиционирования в основном и наиболее предпочтительном воплощениях;
фиг. 2, 4 - частичный поперечный разрез кольцевой камеры;
фиг. 3 - продольный осевой разрез устройства для кондиционирования в одном из предпочтительных воплощений.In more detail, the invention is illustrated by examples of its practical implementation, illustrated by schematic drawings, which show:
FIG. 1 is a longitudinal axial section through an air conditioning device in the main and most preferred embodiments;
FIG. 2, 4 - a partial cross section of the annular chamber;
FIG. 3 is a longitudinal axial section through an air conditioning device in one of the preferred embodiments.

Согласно основному воплощению (фиг. 1, 2) способа кондиционирования углеводородной жидкости с помощью механического воздействия подлежащая обработке жидкость подается в полость 1 вращающегося рабочего колеса 2 через входное отверстие 3. Во время вращения рабочего колеса 2 обрабатываемая жидкость выпускается из его полости 1 в кольцевую камеру 4, образованную периферийной цилиндрической поверхностью 5 рабочего колеса 2 и концентричной поверхностью 6 статора 7, через ряд выходных отверстий 8, расположенных на периферийной поверхности 5 рабочего колеса 2 и равномерно распределенных по окружности. В пределах кольцевой камеры 4 обрабатываемая жидкость, продолжая вращение относительно центральной оси 9 по закону свободного потока, подвергается воздействию механических колебаний, обусловленных взаимодействием с концентричной поверхностью 6 статора 7 элементарных потоков жидкости, истекающих из каждого выходного отверстия 8 рабочего колеса 2. Обработанная жидкость отводится из кольцевой камеры 4 через выпускное отверстие 10. According to the main embodiment (Fig. 1, 2) of a method for conditioning a hydrocarbon liquid by mechanical action, the liquid to be treated is fed into the cavity 1 of the rotating impeller 2 through the inlet 3. During the rotation of the impeller 2, the treated liquid is discharged from its cavity 1 into the annular chamber 4 formed by the peripheral cylindrical surface 5 of the impeller 2 and the concentric surface 6 of the stator 7, through a series of outlet openings 8 located on the peripheral surface 5 of the working th wheel 2 and evenly distributed around the circumference. Within the annular chamber 4, the processed fluid, continuing to rotate relative to the central axis 9 according to the law of free flow, is exposed to mechanical vibrations due to the interaction with the concentric surface 6 of the stator 7 of elementary fluid flows flowing from each outlet 8 of the impeller 2. The treated fluid is discharged from annular chamber 4 through the outlet 10.

Радиус R периферийной поверхности 5 и частота вращения n рабочего колеса 2 определяются выбранным количеством К его выходных отверстий 8 в диапазоне согласно следующим эмпирическим соотношениям
R = (1,05 - 1,28) К, мм, и
n = (3,6 - 4,1) К^-1,5 • 10⁶, об./мин.The radius R of the peripheral surface 5 and the rotational speed n of the impeller 2 are determined by the selected number K of its outlet openings 8 in the range according to the following empirical relations
R = (1.05 - 1.28) K, mm, and
n = (3.6 - 4.1) K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm.

Согласно наиболее предпочтительному воплощению способа кондиционирования радиус R и частота вращения n рабочего колеса 2 номинально определяются выбранным количеством K его выходных отверстий согласно эмпирическим соотношениям
R = 1,1614 К, мм, и
n = 3,8396 К^-1,5 • 10⁶, об./мин.According to the most preferred embodiment of the conditioning method, the radius R and the rotational speed n of the impeller 2 are nominally determined by the selected number K of its outlet openings according to empirical relations
R = 1.1614 K, mm, and
n = 3.8396 K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm.

Согласно другому предпочтительному воплощению (фиг. 3, 4) способа кондиционирования отвод обрабатываемой жидкости из кольцевой камеры 4, образованной периферийной поверхностью 5 рабочего колеса 2 и концентричной поверхностью 6 статора 7, осуществляется через одно, несколько или ряд выпускных отверстий 11 на концентричной поверхности 6 статора 7. Эти выпускные отверстия 11 кольцевой камеры 4 при вращении рабочего колеса 2 последовательно располагаются против его выходных отверстий 8, вызывая периодические возмущения потока и соответствующие механические колебания в жидкости со звуковой частотой. Прошедшая через выпускные отверстия 11 кольцевой камеры 4 жидкость поступает в полость 12 статора 7, откуда она отводится через выпускное отверстие 13. According to another preferred embodiment (Fig. 3, 4) of the conditioning method, the discharge of the treated fluid from the annular chamber 4 formed by the peripheral surface 5 of the impeller 2 and the concentric surface 6 of the stator 7 is carried out through one, several or a number of outlet openings 11 on the concentric surface 6 of the stator 7. These outlet openings 11 of the annular chamber 4 during rotation of the impeller 2 are sequentially located against its outlet openings 8, causing periodic flow disturbances and corresponding m mechanical vibrations in a fluid with sound frequency. The fluid that has passed through the outlet openings 11 of the annular chamber 4 enters the cavity 12 of the stator 7, from where it is discharged through the outlet 13.

Количество выпускных отверстий 11 кольцевой камеры 4 выбирается в пределах от одного до К, при этом учитывается, что с увеличением количества выпускных отверстий 11 при прочих равных условиях адекватно повышается объемная производительность процесса, но уменьшается степень кондиционирования. The number of outlet openings 11 of the annular chamber 4 is selected in the range from one to K, while taking into account that with an increase in the number of outlet openings 11, ceteris paribus, the volumetric productivity of the process adequately increases, but the degree of conditioning decreases.

Согласно основному воплощению (фиг. 1, 2) устройства для осуществления описанного способа кондиционирования оно содержит ротор 14, включающий вал 15, установленный в подшипниках 16 и 17 и снабженный уплотнением 18. Ротор 14 содержит по крайней мере одно рабочее колесо 2, соединенное с валом 15 и выполненное в виде диска 19 с периферийной кольцевой стенкой 20, имеющей цилиндрическую внешнюю поверхность 5. В этой стенке 20 выполнен ряд выходных отверстий 8 для жидкости, равномерно распределенных по окружности. According to the main embodiment (Fig. 1, 2) of the device for implementing the described conditioning method, it comprises a rotor 14 including a shaft 15 mounted in bearings 16 and 17 and provided with a seal 18. The rotor 14 contains at least one impeller 2 connected to the shaft 15 and made in the form of a disk 19 with a peripheral annular wall 20 having a cylindrical outer surface 5. In this wall 20, a number of fluid outlet openings 8 are made uniformly distributed around the circumference.

Статор 7, вмещающий рабочее колесо 2, имеет впускное отверстие 3 для подачи жидкости на обработку и выпускное отверстие 10 для отвода обработанной жидкости. Полость 1 рабочего колеса 2 для приема подлежащей обработке жидкости образована диском 19 и кольцевой стенкой 20 рабочего колеса 2, а также в данном случае примыкающей к нему стенкой 21 статора 7 с впускным отверстием 3. Кольцевая камера 4 для приема обрабатываемой жидкости ограничена в радиальном направлении кольцевой стенкой 20 рабочего колеса 2 и концентричной стенкой 22 статора 7 и сообщена с выпускным отверстием 10 для отвода обработанной жидкости. The stator 7 containing the impeller 2 has an inlet 3 for supplying liquid to the treatment and an outlet 10 for draining the treated liquid. The cavity 1 of the impeller 2 for receiving the fluid to be treated is formed by the disk 19 and the annular wall 20 of the impeller 2, as well as in this case the adjacent wall 21 of the stator 7 with the inlet 3. The annular chamber 4 for receiving the processed fluid is radially bounded by the annular the wall 20 of the impeller 2 and the concentric wall 22 of the stator 7 and is in communication with the outlet 10 to drain the treated fluid.

Характерные геометрические размеры рабочего колеса 2 и кольцевой камеры 4 составляют
R = (1,05 - 1,28) К, мм, и
ΔR = (1,05 - 1,28) В, мм,
где К - выбранное количество выходных отверстий 8 рабочего колеса 2;
R - радиус внешней поверхности 5 периферийной кольцевой стенки 20 рабочего колеса 2;
В - выбранное целое число в интервале 1 - К/2,
ΔR - радиальный размер кольцевой камеры 4.The characteristic geometric dimensions of the impeller 2 and the annular chamber 4 are
R = (1.05 - 1.28) K, mm, and
ΔR = (1.05 - 1.28) V, mm,
where K is the selected number of outlet openings 8 of the impeller 2;
R is the radius of the outer surface 5 of the peripheral annular wall 20 of the impeller 2;
In - the selected integer in the range 1 - K / 2,
ΔR is the radial size of the annular chamber 4.

В наиболее предпочтительном воплощении (фиг. 1, 2) устройства для кондиционирования номинальная величина радиуса R составляет
R = 1,1614 К, мм,
а номинальный радиальный размер ΔR составляет
ΔR = 1,1614 B, мм,
где В - выбранное целое число в интервале 1 - K/5.In the most preferred embodiment (Fig. 1, 2) of the conditioning device, the nominal radius R is
R = 1.1614 K, mm,
and the nominal radial size ΔR is
ΔR = 1.1614 B, mm,
where B is the selected integer in the range 1 - K / 5.

Согласно другому предпочтительному воплощению /фиг. 3, 4/ устройства для кондиционирования статор 7 имеет полость 12, примыкающую к его концентричной стенке 22, для приема жидкости из кольцевой камеры 4, сообщенную с выпускным отверстием 13 для отвода обработанной жидкости. Полость 12 статора 7 сообщена с кольцевой камерой 4 выпускными отверстиями 11 для выпуска жидкости из кольцевой камеры 4 и одновременно для ее впуска в полость 12 статора 7, выполненными в концентричной стенке 22 статора 7. Эти выпускные отверстия 11 находятся в плоскости расположения ряда выходных отверстий 8 рабочего колеса 2 и равномерно распределены по окружности. Количество отверстий 11 составляет от одного до К, причем их количество, большее К, нецелесообразно ввиду заметного снижения, при прочих равных условиях, эффекта кондиционирования. According to another preferred embodiment / FIG. 3, 4 / of the conditioning device, the stator 7 has a cavity 12 adjacent to its concentric wall 22, for receiving fluid from the annular chamber 4, in communication with the outlet 13 for draining the treated fluid. The cavity 12 of the stator 7 is in communication with the annular chamber 4 of the outlet openings 11 for discharging liquid from the annular chamber 4 and at the same time for its inlet into the cavity 12 of the stator 7, made in the concentric wall 22 of the stator 7. These outlet openings 11 are located in the plane of the row of outlet openings 8 impeller 2 and evenly distributed around the circumference. The number of holes 11 is from one to K, and their number greater than K is impractical due to a noticeable decrease, with other things being equal, the conditioning effect.

Ротор 14 соединен посредством вала 15 и муфты 23 со средством для его привода с расчетной частотой вращения, например, с электродвигателем 24. The rotor 14 is connected via a shaft 15 and a coupling 23 with means for its drive with a design speed, for example, with an electric motor 24.

Ротор может содержать несколько рабочих колес, установленных на одном валу, которые по потоку жидкости соединены последовательно. Каждое рабочее колесо может быть снабжено лопатками. The rotor may contain several impellers mounted on one shaft, which are connected in series with the fluid flow. Each impeller can be equipped with blades.

Приведение рабочих колес во вращение может осуществляться как от специально предназначенного для этих целей двигателя (электрического, гидравлического, механического, ветрового и др.), так и от подвижных и в особенности вращающихся частей транспортных средств для доставки углеводородных жидкостей. Bringing the impellers into rotation can be carried out both from a specially designed engine for this purpose (electric, hydraulic, mechanical, wind, etc.), as well as from moving and especially rotating parts of vehicles for the delivery of hydrocarbon liquids.

Может быть предусмотрен как внутренний, так и внешний перепускной канал с запорно-регулирующим органом для обратной подачи части обработанной жидкости с выхода устройства на его вход на повторную обработку. Both an internal and external bypass channel with a shut-off and regulating body can be provided for the reverse supply of part of the treated liquid from the output of the device to its entrance to the reprocessing.

Устройство в целом может занимать любое пространственное положение. The device as a whole can occupy any spatial position.

Количество К выходных отверстий 8 рабочего колеса 2 выбирается исходя из желаемой частоты F вынужденных колебаний, возбуждаемых в жидкости в звуковом диапазоне, которая определяется эмпирическим соотношением
F = 63,993 K^-0,5, кГц,
с учетом достижимых и целесообразных геометрических размеров устройства в целом.The number K of the outlet openings 8 of the impeller 2 is selected based on the desired frequency F of forced vibrations excited in the liquid in the sound range, which is determined by the empirical ratio
F = 63.993 K ^-0.5 kHz,
taking into account the achievable and appropriate geometric dimensions of the device as a whole.

Величина B выбирается в указанных выше пределах в зависимости от физических свойств конкретной обрабатываемой жидкости, в особенности от ее вязкости и характера изменения вязкости при нагревании, с учетом приемлемых геометрических размеров установки в целом. The value of B is selected within the above ranges depending on the physical properties of the particular fluid being treated, in particular on its viscosity and the nature of the viscosity change when heated, taking into account the acceptable geometric dimensions of the installation as a whole.

Перечень видов обрабатываемой жидкости весьма обширен - это естественные и искусственные углеводородные и кремнийорганические жидкости, а также всевозможные растворы, эмульсии и суспензии на их основе, в широком диапазоне вязкости и других физико-химических свойств. The list of types of processed fluid is very extensive - these are natural and artificial hydrocarbon and organosilicon liquids, as well as all kinds of solutions, emulsions and suspensions based on them, in a wide range of viscosity and other physicochemical properties.

Выбор количества отверстий 11 для выпуска жидкости из кольцевой камеры 4 производится в зависимости от желаемого соотношения объемной производительности устройства и приемлемой степени кондиционирования. The choice of the number of holes 11 for discharging liquid from the annular chamber 4 is made depending on the desired ratio of the volumetric productivity of the device and an acceptable degree of conditioning.

Ширина отверстий 8 рабочего колеса 2 в окружном направлении на его периферийной поверхности 5 предпочтительно составляет половину их окружного шага на окружности радиуса R. Ширина выпускных отверстий 11 кольцевой камеры 4 в окружном направлении на ее концентричной поверхности 6, независимо от их количества, предпочтительно не должна превышать ширины выходных отверстий 8. Предпочтительна одинаковая, вытянутая в направлении, параллельном центральной оси 9, форма отверстий 8 и 11, как схематически изображено на фиг. 3. The width of the holes 8 of the impeller 2 in the circumferential direction on its peripheral surface 5 is preferably half their circumferential pitch on a circle of radius R. The width of the outlet holes 11 of the annular chamber 4 in the circumferential direction on its concentric surface 6, regardless of their number, should preferably not exceed the width of the outlet openings 8. The same shape, elongated in the direction parallel to the central axis 9, is the shape of the openings 8 and 11, as shown schematically in FIG. 3.

Устройство для кондиционирования углеводородных жидкостей согласно изобретению работает следующим образом. A device for conditioning hydrocarbon liquids according to the invention operates as follows.

В основном и наиболее предпочтительном воплощениях устройства (фиг. 1, 2) обрабатываемая жидкость подается через впускное отверстие 3 в полость 1 рабочего колеса 2 в направлении, показанном стрелкой. Ротор 14 вместе с рабочим колесом 2 приводится во вращение с помощью электродвигателя 24 через муфту 23 и вал 15 с расчетной частотой вращения n. При этом поступающая в полость 1 рабочего колеса 2 жидкость под давлением выходит из полости 1 через ряд выходных отверстий 8 в периферийной кольцевой стенке 20 рабочего колеса 2, поступая в кольцевую камеру 4, ограниченную кольцевой стенкой 20 рабочего колеса 2 и концентричной стенкой 22 статора 7. Из кольцевой камеры 4 обработанная жидкость отводится для последующей переработки или повторной обработки через выпускное отверстие 10 статора 7 в направлении, показанном стрелкой. In the main and most preferred embodiments of the device (Figs. 1, 2), the liquid to be treated is supplied through the inlet 3 to the cavity 1 of the impeller 2 in the direction shown by the arrow. The rotor 14 together with the impeller 2 is driven into rotation by an electric motor 24 through a coupling 23 and a shaft 15 with a design speed n. At the same time, fluid under pressure exiting the cavity 1 of the impeller 2 exits the cavity 1 through a series of outlet openings 8 in the peripheral annular wall 20 of the impeller 2, entering the annular chamber 4 limited by the annular wall 20 of the impeller 2 and the concentric wall 22 of the stator 7. From the annular chamber 4, the treated liquid is discharged for subsequent processing or reprocessing through the outlet 10 of the stator 7 in the direction shown by the arrow.

В другом предпочтительном воплощении устройство (фиг. 3, 4) работает аналогично вышеописанному, за тем исключением, что из кольцевой камеры 4 обрабатываемая жидкость выходит в полость 12 статора 7 через ряд выпускных отверстий 11 в концентричной стенке 22 статора 7. Из полости 12 обработанная жидкость отводится для последующей переработки или повторной обработки через выпускное отверстие 13 статора 7 в направлении, показанном стрелкой. In another preferred embodiment, the device (Figs. 3, 4) operates similarly to the above, except that from the annular chamber 4, the processed fluid enters the cavity 12 of the stator 7 through a series of outlet openings 11 in the concentric wall 22 of the stator 7. From the cavity 12, the treated liquid is diverted for subsequent processing or reprocessing through the outlet 13 of the stator 7 in the direction shown by the arrow.

Возможна интеграция соответствующих изобретению процесса и оборудования в традиционные технологические цепи фракционирования при рациональном совмещении с операциями перекачивания углеводородных жидкостей между технологическими позициями. It is possible to integrate the process and equipment corresponding to the invention into traditional fractionation technological chains when rationally combined with the operations of pumping hydrocarbon liquids between technological positions.

В табл. 1 и 2 приведены конкретные примеры практической реализации соответствующих изобретению способа кондиционирования (под термином "кондиционирование" понимается придание обрабатываемому сырью физико-химических свойств, благоприятных с точки зрения его дальнейшей переработки) углеводородных жидкостей и устройства для его осуществления. In the table. 1 and 2 are specific examples of the practical implementation of the conditioning method according to the invention (the term “conditioning” is understood to impart physicochemical properties favorable to the processed material to the processed raw material) of hydrocarbon liquids and apparatus for its implementation.

Claims

1. A method for conditioning hydrocarbon liquids by mechanical action, comprising supplying the liquid to be treated into the cavity of a rotating impeller, discharging the liquid to be processed from the impeller cavity through a series of outlet openings evenly spaced on its peripheral surface, and draining the liquid through at least one outlet stator, characterized in that the discharge of fluid from the cavity of the impeller is carried out in an annular chamber formed by its peripheral surface and the concentric surface of the stator, and the radius R of the peripheral surface of the impeller and its rotation frequency n are set depending on the selected number K of outlet openings of the impeller according to empirical relations
R = (1.05 - 1.28) K, mm, and
n = (3.6 - 4.1) K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm

2. The method according to claim 1, characterized in that the parameters R and n are nominally set depending on the parameter K according to empirical relations
R = 1.1614 K, mm, and
n = 3.8396 K ^-1.5 • 10 ⁶ , rpm

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid is discharged from the annular chamber through a series of outlet openings uniformly located on the concentric surface of the stator, which, when the impeller rotates, are sequentially located against its outlet openings.

4. A device for conditioning hydrocarbon liquids by mechanical action, which comprises a rotor including a shaft mounted in bearings and at least one impeller connected to the shaft in the form of a disk with a peripheral annular wall, in which a number of liquid outlets are made evenly distributed circumferentially, a stator having a wall concentric with the impeller, an inlet for supplying fluid in communication with the cavity of the impeller, and at least one outlet ies for draining the liquid, means for driving the rotor with a design speed, characterized in that the concentric wall of the stator forms, together with the peripheral annular wall of the impeller, an annular chamber in communication with at least one outlet for draining the liquid, the radius R of the outer surface of the peripheral the annular wall of the impeller is
R = (1.05 - 1.28) K, mm,
where K is the selected number of impeller outlet openings, and the radial size ΔR of the annular chamber is
ΔR = (1.05 - 1.28) B, mm,
where B is the selected integer in the range 1 - K / 2.

5. The device according to claim 4, characterized in that the radius R of the outer surface of the peripheral annular wall of the impeller is nominally
R = 1.1614 K, mm,
where K is the selected number of impeller outlet openings, and the radial size ΔR of the annular chamber is nominally
ΔR = 1.1614 B, mm,
where B is the selected integer in the range 1 - K / 5.

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the stator has a cavity for receiving fluid from the annular chamber, in communication with the outlet for its removal, and a number of exhausts are made uniformly around the circumference in the concentric wall of the stator in the plane of the outlet openings of the impeller. holes communicating the annular chamber with the stator cavity, the number of which is 1 - K.