SU1260014A1 - Устройство дл приготовлени жидких смесей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  получени  эмульсий, конкретно к устройству дл  получени  тонко диснергированньгх эмульсий, например дл  получени  топливных эмульсий, эмульсий пищевых жиров в молоке, получени  тонкодисперсной эмульсии компонентов в химическом производстве, и может найти применение в нефтехимической , химической, пищевой промьш-- ленности, энергетике, металлургии и т.д.

Известен аппарат-гомогенизатор дл  получени  тонкой концентрированной эмульсии антраценового масла из грубодисперсной эмульсии roi o же масла , включающий диск с отверсти ми малого диаметра (диспергирующий элемент ) , зажатый между двум  фланцами нагнетательного трубопровода (корпус ) .

Процесс диспергировани  в рассматриваемом устройстве основан на  влении распада деформированных капель грубодисперсной эмульсии при пропускании их через отверсти  малого диаметра. Дл  этой цели грубодис- персную змт льсиго антраценового масла пропускают под давлением (однократно или многократно) через отв ерс ти  диска.

Степень дисперсности выход щей из аппарата эмульсии определ етс  диаметром отверстий в диске и величиной давлени  в нагнетательном трубопроводе с

Применение этого устройства не обеспечивает получение тонко диспергированных стабилыйк эмульсий. В частности, получение из обводненных toплив водотопливных эмульсий, пригодных , дн  сжигани , в суп1,ествующих горелочных устройствах. Это св зано с тем, что дл  качественного сжигани  водотопливных эмульсий в топках энергетических парогенераторов размер капель дисперсной фазы (воды) должен быть не более 30-35 мкм (наиболее оптимальный размер капель 5 - 10 мкм), причем эти капли должны быть равног ерно распределены по всему объему топлива С помощью рассмариваемого устройства даже при многократной циркул ции невозможно получить из мазута и воды тонкодисп&рс- ную стабилы15то эмульсию, паигоднур дн  энергетического сжигани .

Проверка показала. Что при однократном пропускании предварительно подготовленной водомазутной смеси с влажностью на. рабочую массу W Р

20% через один перфорированный диск с диаметром отверстий 1,35 мм получаетс  эмульси  со средним размером капель воды 130-150 мкм, что  вл етс  недостаточным дл  распьшивани  и последующего сжигани  такой э yльcии в существующих горелочных устройствах, так как капли воды в мазуте соизмеримы с капл ми, образующимис , при распыливании топлива, причем в этом случае исключаетс  эффект микровзрыва и вода ведет себ  только как ненужный балласт, ухудша  процесс горени .

Наиболее близким по технической

сущности к предложенному рещению  вл етс  устройство, включающее корпус, внутри которого перпендикул рно потоку среды размещены пластины с отверсти ми , при этом эквивалентный дна-

метр отверстий в каждой последующей по ходу потока пластине меньше, чем в предьщущей.

Однако, в данном устройстве невозможно получить тонкодисперсную

эмульсию необходимого качества, так как при рассто нии между пластинами значительно превьппающем размеры отверстий в пластинах, кажда  пластина работает независимо друг от друга и пространство между пластинами не участвует в процессе диспергировани ,

Цел)Ю изобретени   вл етс  получение высококачественных тонкодисперсных эмульсий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  приготовлени  жидких смесей, включакнцем корпус, внутри которого перпендикул рно потоку среды размещены пластинь с отверсти ми , при этом эквивалентный диаметр в каждой последук дей по ходу. потока пластине меньше чем в предыдущей , рассто ние между каждыми

соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр отверстий предьщущей по потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр отверстий последующей пластины.

Кроме того, устройство дополнительно снабжено распределителем среда , выполненным и виде полого конуса , имемцего основание с отверсти 

МИ, обращенное к первой по ходу потока пластине с эквива лентньм диаметром отверстий, составл к цим 0,8 - 1,5 эквивалентного диаметра отверстий пластины.

Дл  равномерного распределени  потока и снижени  гидравлического сопротивлени  все отверсти  одной пластины имеют одинаковые геометрические размеры и распределены по поверхнос- ти пластины равномерно. Форма отверстий может быть люба . Она определ етс  простотой и технологичностью при изготовлении. Дл  получени  более тонкой эмульсии эквивалентньй диаметр отверстий от пластины к пластине уменьшаетс , однако суммарна  площадь отверстий в каждой пластине посто нна и составл ет не менее 30% рабочей площади пластины,

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, дл  случа  когда необходимо получить эмульсию с заданным соотношением фаз или ввести в эмульсию какие-либо дополнительные компоненты (например, сточные воды дл  их термического обезврежени ),

.присадки (например, стабилизирукщие) Предлагаемое устройство состоит

, из входного патрубка 1; расшир ющейс  части корпуса 2; цилиндрической части корпуса 3, в которой установлен диспергирующий элемент, представл ющий собой несколько последовательно расположенных и закрепленных на некотором рассто нии друг от друга пластин 4; сужающей с  части корпуса 5; выходного патрубка 6, Дл  контрол  давлени  на входном и выходном патрубках установлены манометры 7 и

.устройства дл  отбора проб 8.

Дл  дополнительного ввода дисперсной фазы или каких-либо присадок пё- 4.5 ред пластинами в расшир кицейс  части устрюйства установлен распределитель среды в виде п«элого конуса 9, основание которого представл ет собой перфорированную пластину с эквивалент- 50 1ШМ диаметром отверстий, составл ющий 0,8-1,5 эквивалентного диаметра отверстий в первой по ходу пластине. Необходимое количество дисперсной фазы или присадки вводитс  55 внутрь конуса по трубопроводу 10, на котором установлен манометр И дл  контрол  давлени .20

5

О t5

,

5

25

.5 0 5

600144

Устройство работает следующим образом .

Дл  получени  тонкодисперсной во- домазутной эмульсии из обводненного 5 мазута последний подают во входной патрубок 1 предлагаемого устройства 70Д давлением от 25 до 4б кгс/см , Капли воды, проход  через отверсти  в перфорированной пластине 4, выт гиваютс  в цилиндры, которые, разрыва сь , образзтот цепочку капель с постепенно уменьшающимис  размерами согласно теории П.А.Ребиндера.

Наиболее крупные капли при прохож- . дении через постепенно уменьшающиес  отверсти  последующих пластин 4 будут диспергироватьс  таким же образом .. Степень диспергировани  капель дисперсионной фазы повьш1аетс  в результате чередовани  зон сжати  (пластины) и зон разр жени  (пространство между пластинами), вызывающего кавитационные  влени , способ- . ствующие диспергированию.

Так как кажда  капл  дисперсной фазы должны пройти через одно какое- либо отверстие каждой пластины и все чередовани  зон сжати  и разр - -жени , то на выходе из устройства получаетс  однородна  по составу тонко диспергированна  и в силу этого стабильна  эмульси .

При необходимости дополнительного ввода дисперсной фазы или каких- либо присадок они подаютс  перед первой по ходу потока пластиной через польй конус 9, основание которого представл ет собой также перфорированную пластину. Дп  лучшего перемешивани  дополнительное количество дисперсной фазы, сточные воды или присадки подают под давлением, пре- вышаю1цим давление на входе в устрой- . ство на 1-5%. Дл  контрол  давлени  присадки служит манометр 1I, При большей разнице давлений дисперсна  фаза или присддки выход т из отверстий в основании конуса в виде отдельных струй которые затем образуют относительно большие линзы, затрудн ющие диспергирование и получение однородной тонкодисперсной эмуль сии. , .

Проведены исследовани  дл  установлени  зависимости среднего размера капель вода в эмульсии от рассто - ни  между- пластинами, Дп  исследова30

0

НИИ бьши вз ты две пары пластин: перва  пара, состо ща  из двух пластин с диаметрами отверстий ,35 мм; втора  пара, состо ща  из двух пластин с диаметрами отверстий 1,35 и 1,0 мм, Исследовани  проводились при следую- пщх рассто ни х между пластинами: 10; 5| 3; 1,5 (дл  первой пары пластин ); 1,2 (дл  второй пары пластин); 1 мм,

Исследовани  проводились на мазуте марки М-100, обводненном до влажности 20%. Мазут нагревали до 80+2 С и эту температуру поддерживали пос- то нной во врем  испытаний. Отбор проб производили цосле однократного пропуска через пару пластин, расположенного на определенном рассто нии друг 6т друга. Поеле-отбора 3-5 проб рассто ние между пластинами измен - лось.

Исследовани  показали, что при однократном пропуске обводненного до 20% влажности мазута марки М-100°через две пластины, перва  из которых имеет отверсти  диаметром 2,0 мм, а втора  1,35 мм, при рассто ни х .между пластинами 1,0; 5; Ij5; 1.0 мм получень следующие- результаты;

ассто ние между

10

5

3

1,5 1,0

Средз-шз размер капель воды в эмульсии , мкм

135-145 125-130

50-60 .

85-95

При однократном пропуске мазута т акого же качества, подогретого также до 80+2°С через две пластины, перва  из которых 5-1меет отверсти  диаметром 1,35 мм, а втора  I ,,0 мм при рассто ни х между пластинами 10; 5.; 3; Ij25 1,0 J получены след тошие результаты;

,, Рассто ние между Средний размер пластинами, мм капель воды в

змульс.ин, мкм

10. 120-130.

5. . 120-130

3110-120

.40-50

1,070-80

5 0

5 0

0

5

0

5

Из результатов проведенных исследований , следует, что наилучшее качество эмульсии получаетсй при рассто ни х между пластинами меньших, чём размер отверстий предыдущей по ходу пластины, и больших, чем размер отверстий последующей пластины.

При рассто ни х между пластинами больших, чем указанное, качество эмульсии резко ухудшаетс . При рассто ни х меньпгах, чем указанное, кро ме ухудшени  качества эмульсии резко возрастает гидравлическое сопротивление устройства,

Йеобходимо отметить, что относительное увеличение эквивалентного диаметра отверстий в каждой предыдущей по ходу потока пластине по отношению к последующей определ етс  прежде всего в зкостью смеси диспергируемых компонентов Так дл  водо-, мазутной влажностью 20%

б

при 80-90 С применительно к -устройству , включающему три последовательно расположенных пластины, размег отверстий во второй по ХОДУ потока ипастине должен быть больше размера отверсти  в третьей по ходу потока пластине не более чем на 30-40%, а в первой по ходу потока пластине - не более чем на 40-50% больше размера отверстий во второй пластине,так как с увеличением степени диспергировани  в зкость увеличиваетс , а чем больше в зкость, тем меньше должно бьггь относительное изменение размера отверстий у предьщущей пласти- нь по отношению к последующей. При получении эмульсии из других веществ, обладающих меньшей в зкостью, например водобензиновых или водоке росино- вых эмульсий, относительное увеличение размера отверст-ий в предыдущей по ходу потока пластин-е по отношению к последующей может быть больше, чем 50%5 а при большей в зкости исходных веществ или эмульсии из этих веществ, например при получении водомазутной эмульсин с более высоким содержанием воды или при более низкой температуре , относительное увеличение размера отверстий в предыдущей по ходу потока пластине По отношению к ;(7аследующей должно быть меньше, чем -.30%.

Префорированное основание допол- нйтельноро загрузочного приспособлени , обращенное к первой по ходу

7

потока пластине, имеет эквивалент- ньй диаметр отверстий, составл ющий 0,8-1,5 размера отверстий первой по ходу rtoTOKa пластины; Перфорированное основание дополнительного загрузочного приспособлени  служит дп  предварительного диспергировани  подаваемой дисперсной фазы или присадки . Бели размер отверстий дополнительного загрузочного приспособлени  будет превьшать размер отверстий первой по ходу потока пластины более чем в 1,5 раза, такое загрузочное приспособление уже не будет выполн ть функции предварительного диспергировани  и качество эмульсии может ухудшитьс . Если же размер отверстий в основании дополнитепьного загрузочного приспособлени  будет меньше, чем 0,8 (например, 0,5) раз мера отверстий по ходу потока пластины, то увеличитс  гидравлическое сопротивление и энергозатраты на подачу дисперсной фазы, что со .вершенио не оправдано, так как капли дисперсной фазы, пройд  через отг версти  дополнительного загрузочно600148

го приспособлени , проход т через отверсти  в первой пластине, которые 9 нашем в два раза больше, ,1ем размер отверстий в основании до- 5 полнительного загрузочного приспособлени  .

Сжигание водомазутных эмульсий влажностью 10-20%, полученных с помощью предлагаемого устройства про- tO водилось на пиковом водогрейном котле ПТВМг-100 при расходе 10 т/ч.

Горение было устойчивым, без обрывов факела. Кроме того, наблюдалось снижение образовани  окислов 15 азотй и уменьшение сажеобразовани .

Стабильность эмульсии до заметного расслоени , полученной с помощью предлагаемого устройства, составл ла 3-10 дней в зависимости от крат- 20 ности диспергировани  и температуры термостабилизации в мазутных резервуарах .

Таким образом, предлагаемое уст- 25 ройство позвол ет значительно повысить степень диспергировани  и стабильности эмульсий.

2 S

ff ff f/ / / / /

Za

в

.2

Редактор Н.Слобод ник

Составитель Н.Федорова Техред Л.Опейник

Заказ 5156/3

Тираж 578Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  иаб., д.4/5

Производственно-полиграфическое преда1ри ти« - г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Корректор И.Муска

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ, включающее корпус, внутри которого перпендикулярно потоку среды размещены пластины с отверстиями, при этом эквивалентный диаметр отверстий в каждой пос ледующей по ходу потока пластине меньше, чем в предыдущей, отличающееся тем, что, с цель» получения высококачественных тонкодиспердных эмульсий, расстояние между каждыми двумя соседними пластинами меньше, чем эквивалентный диаметр' отверстйй предыдущей по ходу потока пластины, и больше, чем эквивалентный диаметр' отверстий последующей пластины.

2. Устройство по π.1, о т лича ющ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено, распределителем среды, выполненным в виде,полого конуса, имеющего основание с отверстиями, обращённое к цервой по ходу потока пластине с эквивалентным диаметром отверстий, обставляющим 0,8-1,5 . эквивалентного диаметра отверстий _t (этой пластины.

Фиг. 1