SU1680258A1 - Способ сепарации газожидкостной смеси - Google Patents

Description

Изобретение относится к технологии разделения газожидкостных смесей посредством вибрации. Целью изобретения является повышение производительности сепарации. В сосуд со смесью разливают несмешивающуюся с ней жидкость и воздействуют вибрацией частотой 150-300 Гц. Маленькие пузырьки газа погружаются на границу раздела жидкостей, а большие всплывают.

Изобретение относится к технологии разделения газожидкостных смесей и потоков пузырьков различных размеров посредством вибрационных воздействий и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности,

Цель изобретения - повышение производительности сепарации.

Сущность способа заключается в том, что в сосуд с газожидкостной смесью заливают жидкость, несмешивающуюся с газожидкостной смесью, после чего водействуют вибрацией низкой частоты 150-300 Гц:

При добавлении в сосуд с газожидкостной смесью несмешивающейся с ней жидкости в сосуде образуется система, состоящая из двух слоев несмешивающихся жидкостей различной плотности, верхний из которых представляет собой газожидкостную смесь, подлежащую сепарированию, а нижний жидкость без пузырьков. Эффект разнонаправленного движения газовых пузырьков в вертикальных вибрирующих столбах обусловлен наличием некоторой поверхности

(уровня отталкивания), выше которой пузырьки всплывают, а нгиже - погружаются на дно. В данном случае такая поверхность имеет вид плоскости, параллельной дну цилиндрического сосуда, жестко соединенного с платформой вибратора. Положение указанной поверхности по высоте столба жидкости зависит от радиуса пузырька, частоты и амплитуды вибрационного возбуждения. Следовательно, для каждого типоразмера пузырьков при определенном вибрационном ускорении существует свой уровень отталкивания. Поэтому в однородных жидкостях если достигается эффект погружения пузырьков малых размеров, пузырьки больших размеров, находящиеся на том же уровне, что и малые, или ниже, будут погружаться тем более.

Скопление больших пузырьков на дне сосуда преобразует резонансные характеристики исходной системы, что приводит к изменению ее динамического состояния в целом и к турбулизации объемов с малыми пузырьками. Наличие дополнительной жидкости позволяет получить в дегазируемом объеме при одном и том же уровне вибраци-

1680258 А1

3

1680258

4

онного ускорения две поверхности неустойчивого равновесия одинаковых пузырьков, а следовательно, такую зону, где малые пузырьки погружаются к поверхности раздела, а_чбольшие пузырьки не реагируют на вибрационное поле.

При этом подбирают частоту, необходимую для обеспечния существования уровня отталкивания малых пузырьков над уровнем отталкивания больших. Обнаружив местоположение зоны между этими уровнями и изменяя величину виброускорения, обеспечивают- перемещение зоны в пределах толщины верхнего слоя. Таким образом, маленькие пузырьки, оказавшиеся вэтой зоне, погружаются, а большие всплывают. Большие пузырьки всплывают к свободной поверхности, а на поверхности раздела жидкостей, собираются маленькие пузырьки, которые удаляются несложными приспособлениями, например, трубкой, один конец которой размещен в месте скопления маленьких пузырьков, а другой - соединен с окружающей средой. На газожидкостную смесь воздействуют низкочастотной вибрацией частотой 150-300 Гц, обеспечивая одновременное разделение больших и маленьких пузырьков.

Пример 1.В сосуд из оргстекла диаметром 100 мм, толщиной стенки 10 мм, высотой 500 мм залили две жидкости: 20%ный раствор Г\!аС1 в дистиллированной воде и керосин. Толщины слоев 130 и 180 мм соответственно. Сосуд установили на платформе вибратора стандартного вибростенда ВЭДС-100. В керосин на глубину 130 мм погрузили эжектор с распылительной насадкой, обеспечивающей получение пузырьков диаметром 0,05 и 1 мм. Воздух к эжектору подавали от микрокомпрессора. Без вибрации пузырьки свободно всплывали на поверхность жидкости. После приведения платформы в колебательное движение задавали частоту 250 Гц при вибрационном ускорении 68,7 м/с². Изменяя величину виброускорения, достигли момента, когда поток маленьких пузырьков приблизился к горизонтальному, варьировали ускорением и достигли результата разделения пузырьков на большие и маленькие. Большие по-прежнему всплывали на поверхность, а маленькие погружались.

Пример 2. В сосуд, указанный в примере 1, залили две жидкости: дистиллированную воду и силиконовое масло. Толщины слоев оставались прежними. Масло перед тем, как залить сильно взбалтывали, что обеспечило наличие в нем множества пузырьков различных размеров.

Без вибрации вследствие большой вязкости масла пузырьки медленно всплывали на поверхность жидкости. Скорость их всплытия тем меньше, чем меньше размер пузырька. Поэтому малые пузырьки могли оставаться в рассматриваемом объеме длительное время. После приведения платформы в колебательное движение посредством изменения частоты воздействия в пределах 200-300 Гц достигали эффекта разнонаправленных движений пузырьков. Большие попрежнему всплывали на поверхность, а маленькие погружались на поверхность раздела между жидкостями.

Диапазон частот 150-300 Гц определен из соображений необходимости учета влияния переменных физических параметров реального объекта исследования и должен рассматриваться как диапазон поиска эффекта разделения пузырьков по размерам.

Производительность сепарации определяется техническими возможностями вибрационных стендов, используемых для достижения сепарации. Так, при использовании вибростендов промышленного изготовления ВЭДС-10 масса сепарируемой системы может быть более 1 кг; ВЭДС-100 до 20 кг; ВЭДС-1500 - до 300 кг.

Кроме того, предлагаемый способ исключает использование ультразвуковых колебаний, применение которых целесообразно для обработки лишь небольших объемов жидкостей.

Использование способа позволяет значительно повысить производительность сепарации больших объемов газожидкостной смеси.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ сепарации газожидкостной смеси в сосуде, включающий воздействие вибрацией, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности сепарации, в сосуд заливают жидкость, несмешивающуюся с газожидкостной смесью, после чего воздействуют вибрацией низкой частоты 150-300 Гц.