УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЕМКОСТИ С ПЕРЕМЕННЫМ УРОВНЕМ ЗАПОЛНЕНИЯ
DEVICE TO MIX IN VARIABLE-FILLING-LEVEL VESSEL

Изобретение относится к оборудованию, используемому в нефтяной промышленности, и предназначено для автоматизированного приготовления растворов из жидких и сыпучих химпродуктов при использовании физико-химических методов воздействия на нефтяные пласты.
Известно устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена с всасывающим трубопроводом насоса, и снабженное концевым соплом, направленным в днище емкости и соединенным с нагнетательным трубопроводом насоса, причем между концевым соплом и нагнетательным трубопроводом встроен коллектор с соплами, направленными в днище емкости, устья которых могут быть размещены в верхней части сечения коллектора и направлены навстречу потоку. В преимущественном варианте выполнения устройства емкость дополнительно сверху снабжена люком и плоскостями, закрепленными жестко на внутренней поверхности емкости с возможностью регулирования угла их наклона и расположенными под люком, а на верхней поверхности коллектора дополнительно установлены сопла, направленные вверх, с концами, загнутыми вниз и направленными на плоскости (Патент РФ №2115464, кл. В01F 5/10, 1998).
Известно устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена с всасывающим трубопроводом насоса, снабженное коллектором с соплами и концевым соплом, трубопроводом насоса, причем оно дополнительно снабжено устройством для предварительного смешения сыпучих и жидких компонентов, которое встроено между насосом и коллектором, а в варианте исполнения устройства устья сопел коллектора размещены в верхней части сечения коллектора и направлены навстречу потоку (Патент РФ №2209659, кл. В01F 5/10, 2001).
Недостатком известного устройства является ограниченная область применения при проведении процессов взаимодействия жидких компонентов, ограниченных по времени.
Наиболее близким по технической сущности известно устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена с всасывающим трубопроводом насоса, снабженное коллектором с соплами и концевым соплом, расположенными горизонтально, причем между насосом и коллектором установлено устройство для предварительного смешения сыпучих и жидких компонентов, внутри конической вставки имеется сквозное отверстие вдоль оси конуса для ввода компонентов в емкость, низ которого расположен на уровне перфорации, а верх соединен с приемным патрубком. В варианте исполнения емкость дополнительно снабжена переливным устройством (Патент РФ №70816, кл. В01F 5/10, 2008).
К недостаткам известного устройства можно отнести ее неавтономность, отсутствие автоматизации процесса, сложность работы при отрицательных температурах, а также то, что получаемый раствор полимера недостаточно однороден.
Задачей данного изобретения является создание более эффективного устройства для приготовления и перемешивания материалов, позволяющего осуществлять технологический процесс в автоматическом режиме и использующего собственную систему питания.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для приготовления и перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащей установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей торец колонны, которая в нижней части соединена с всасывающим трубопроводом насоса, и снабженную коллектором с соплами и концевым соплом, а между насосом и коллектором установлено устройство для предварительного смешения и коническая вставка имеет сквозное отверстие вдоль оси конуса для ввода компонентов в емкость, низ которого расположен на уровне перфорации, а верх соединен с приемным патрубком, внутри коллектора установлена винтовая вставка.
В варианте исполнения устройства:
- сопла и концевое сопло коллектора расположены горизонтально;
- емкость снабжена переливным устройством с переливным отверстием;
- нижняя часть емкости имеет хотя бы в одном сечении уклон к дренажному отверстию, образованный либо плоскостью, либо криволинейной поверхностью;
- установлен источник электрической энергии (дизель-генератор);
- внутри емкости установлен нагреватель;
- емкость дополнительно снабжена системой управления и контроля.
На чертеже (Фиг.1) представлена схема предлагаемого устройства для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения.
Устройство состоит из емкости 1, содержащей колонну 2 с непрерывными вертикальными щелями 3, снабженную конической вставкой 4, установленной на уровне перфорации вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, со сквозным отверстием 5 для ввода компонентов в емкость, верхний конец которого соединен с приемным патрубком 6. Емкость 1 имеет донное отверстие 7, соединенное с перфорированной колонной 2 и снабжена коллектором 8, внутри которого установлена винтовая вставка 16 (Фиг.2), с соплами 9 и концевым соплом 10, имеет дренажное отверстие 11. Установка содержит также циркуляционный насос 12 с всасывающим 13 и нагнетательным 14 трубопроводами и устройство 15 для предварительного смешивания компонентов.
В варианте исполнения устройства:
- сопла 9 коллектора 8 и концевое сопло 10 расположены горизонтально (Фиг.3);
- емкость дополнительно снабжена переливным устройством 24 с переливным отверстием 25 (Фиг.4);
- нижняя часть 23 емкости 1 имеет хотя бы в одном сечении уклон к дренажному отверстию 11, образованный либо плоскостью 26 (Фиг.5а), либо криволинейной поверхностью 27 (Фиг.5б, Фиг.5в);
- имеется собственный источник электрической энергии (дизель-генератор) 22;
- внутри емкости установлен нагреватель 17;
- емкость дополнительно снабжена системой управления и контроля, состоящей из уровнемера 18 и датчика температуры 19, модуля регистрации 21 и блока управления 20.
Устройство работает следующим образом.
1. Исходные жидкие компоненты по трубопроводу 13 насосом 12 через сопла 9, 10, либо через устройство 15, либо напрямую по трубопроводу 14, либо иначе подаются в емкость 1, заполняя емкость до уровня «а1». 3атем включается насос 12 на циркуляцию. В режиме циркуляции начинается подача жидкого компонента через приемный патрубок 6 и сквозное отверстие 5 конической вставки 4 в область донного отверстия 7 и далее через насос 12, коллектор 8 с соплами 9, 10 и винтовой вставкой 16, увеличивающей длину зоны турбулентности и, соответственно, существенно повышающей эффективность взаимодействия компонентов при перемешивании, в емкость 1 до достижения уровня «а2». Во время циркуляции происходит процесс образования и осаждения тяжелой фракции до уровня «б». Расположение уровня «б» определяется, как правило, количеством компонентов, участвующих в процессе взаимодействия.
2. Горизонтальное расположение сопел 9 и 10 коллектора 8 выше уровня «б» уменьшает воздействия потока на зону отстоя и исключает зону отстоя из процесса взаимодействия компонентов, что увеличивает эффективность взаимодействия компонентов при перемешивании.
3. Наличие переливного устройства 24 с переливным отверстием 25, расположенным выше уровня «б», позволяет осуществить отбор продукта взаимодействия компонентов из емкости 1 насосом 12 через переливное отверстие 25 переливного устройства 24. При этом тяжелая фракция удаляется из емкости 1 через дренажное отверстие 11 на дальнейшую переработку.
4. Уклон нижней части 23 емкости 1, образованный плоскостью 26 или криволинейной поверхностью 27, к дренажному отверстию 11 позволяет осуществить полное опорожнение емкости от тяжелой фракции.
5. Наличие в составе устройства дизель-генератора 22 позволяет отказаться от внешних источников электрической энергии.
6. Наличие в составе устройства нагревателя 17 позволяет осуществлять технологический процесс при внешней отрицательной температуре.
7. Система управления и контроля позволяет проводить процесс смешения в автоматическом режиме с выводом показаний уровнемера 18 и датчика температуры 19 на экран модуля регистрации 21 и возможностью сохранения данных технологического процесса на сменных носителях памяти.
Заявленное устройство может быть использовано для проведения процесса смешения, при котором одновременно происходит процесс взаимодействия компонентов и последующий отстой продуктов взаимодействи, например, для получения сложных эфиров жирных кислот. Продукт отжима растительного сырья (например, рапсовое масло) по трубопроводу насосом через сопла закачивают в емкость. Затем включают насос на циркуляцию и через приемный патрубок подают основной катализатор (например, гидроокись калия), растворенный в низшем одноатомном спирте. Процесс проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 3-7 минут. Получают продукт переэтерификации - сложные эфиры жирных кислот и глицерин. Получаемые согласно полезной модели сложные эфиры жирных кислот можно использовать, например, в качестве промежуточных продуктов для получения других производных жирных кислот, как жирные спирты, поверхностно-активные вещества, в качестве биотоплива и т.д.
При использовании заявленного устройства достигается эффективное перемешивание сыпучих и жидких компонентов в любых климатических условиях в автоматическом режиме с сохранением данных технологического процесса.