СМЕСИТЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ

Настоящая полезная модель относится к смесительным устройствам, применяемым при смешивании жидкостей с жидкостями, и может быть использована в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для обессоливания водонефтяных эмульсий, а также в химической промышленности для смешивания основного потока жидкости с меньшими количествами дозируемых жидких добавок.
Из уровня техники известен диафрагмовый смеситель (Ю.К.Молоканов «Процессы и аппараты нефтегазопереработки». - М.: Химия, 1980, 408 стр.), который представляет собой систему перегородок (диафрагм), установленных в трубопроводе, по которому перекачивают смешиваемые жидкости. При прохождении потока жидкости через отверстия в перегородках происходит его турбулизация, приводящая к интенсивному перемешиванию перекачиваемых жидкостей.
Недостатком данного смесителя является большое гидродинамическое сопротивление потоку, что приводит к запиранию (передавливанию жидкости с меньшим расходом и давлением закачивания, что, в свою очередь, приводит к нарушению объемного соотношения перемешиваемых жидкостей
Известен также жидкостный смеситель (патент РФ №2230882, МПК Е21В 33/13, В28С 5/02 опубл. 20.06.2006), включающий патрубки, один из которых выполнен для подмешиваемой жидкости с меньшим расходом, и трубопровод с установленной перегородкой. Патрубок для жидкости с меньшим расходом размещен соосно в трубопроводе и перфорирован по винтовой линии по всей длине с суммарной площадью отверстий перфорации, равной или большей площади сечения патрубка. Перегородка трубопровода выполнена в виде ленты, навитой на перфорированный патрубок с образованием спирального канала для основного потока жидкости и с возможностью препятствия запирания этим потоком жидкости потока жидкости с меньшим расходом в патрубке.
Недостатками данного устройства являются: низкая интенсивность перемешивания жидких фаз в спиральном канале из-за высокой скорости перемещения основного потока жидкости и невозможность регулирования подачи подмешиваемой жидкости с меньшим расходом при изменении подачи основной жидкости.
Известен также смеситель (см. патент РФ №2189851, МПК B01F 3/04, опубл. 27.09.2012), содержащий напорную и смесительную камеры, представляющий собой полый цилиндр, снабженный нагнетательным патрубком рабочего агента (воды) и патрубком смешиваемого компонента (нефти), смесительная камера выполнена на входе в виде успокоительной камеры. Внутри цилиндра на патрубке смешиваемого компонента и нагнетательном патрубке рабочего агента установлены завихрители для закручивания движущихся навстречу друг другу потоков нефти и воды. Завихритель на входе воды выполнен в виде цилиндра с тангенциальными каналами, либо в виде цилиндра с цилиндрическими отверстиями, либо в виде гиперболоида вращения. Завихритель на входе нефти выполнен в виде цилиндра с тангенциальными каналами, а успокоительная камера представляет собой набор пластин, установленных в трубке под углом 45°.
Недостатком известного смесителя является сложность его конструкции и невозможность проведения регулировки подачи воды.
Данное техническое решение и принято в качестве прототипа для заявленной полезной модели.
Технической задачей, стоящей перед авторами, является создание простой и надежной конструкции смесителя жидкостей, позволяющего производить эффективный ввод и смешение воды с нефтью с целью дальнейшего обессоливания последней, а также производить регулировку расхода воды и ее давления.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается тем, что в смесителе жидкостей, содержащем корпус с проточной камерой для основного потока жидкости и соединенный с ним канал ввода добавочной жидкости, последний выполнен в виде коаксиально установленных внешнего и внутреннего патрубков, форсунки которых расположены взаимно перекрывающимися с возможностью изменения площади проходного сечения.
Кроме того, перед форсунками по ходу движения основного потока установлена решетка, выполненная в виде кольца с двумя рядами хорд, приваренных ребрами навстречу потоку.
Кроме того, за форсунками по ходу движения основного потока расположен диспергатор, выполненный в виде кольца с приваренными тонкими пластинами, ребрами навстречу потоку.
Кроме того, смеситель снабжен штурвалом для изменения проходного сечения, при вращении которого форсунки во внутреннем и внешнем патрубках открываются или перекрываются, изменяя при этом площадь проходного сечения.
Выполнение канала ввода добавочной жидкости в виде коаксиально установленных внешнего и внутреннего патрубков, форсунки которых расположены взаимно перекрывающимися с возможностью изменения площади проходного сечения, обеспечивает распыление пресной воды и эффективное диспергирование ее в состав основного потока, например, нефтяной эмульсии.
Установка перед форсунками по ходу движения основного потока решетки, выполненной в виде кольца с двумя рядами хорд, приваренных ребрами навстречу потоку, позволяет создать гидродинамическое возмущение потока нефтяной эмульсии.
Размещение за форсунками по ходу движения основного потока диспергатора, выполненного в виде кольца с приваренными тонкими пластинами, ребрами навстречу потоку усиливает перемешивание нефтяной эмульсии с пресной водой.
Совокупность конструктивных признаков заявляемого смесителя жидкостей значительно интенсифицирует процесс смешения воды с нефтью и, как следствие, эффективное обессоливание последней.
Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков достаточной для получения указанного технического результата.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста в области смешения потоков жидкостей, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления смесителя жидкостей, можно сделать вывод о ее соответствии критериям патентоспособности.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения смесителя жидкостей, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенные прилагаемой формулой.
Представленный вариант исполнения полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 изображен общий вид смесителя жидкостей;
- на фиг.2 то же, вид сбоку;
- на фиг.3 показан вид по стрелке А на фиг.2;
- на фиг.4 - изображен выносной элемент Б.
Смеситель жидкостей содержит цилиндрический корпус 1 с двумя фланцами 2 и 3 для присоединения к трубопроводу, проточную камеру 4 для основного потока жидкости и соединенный с ним канал 5 ввода добавочной жидкости (пресной воды), который выполнен в виде коаксиально установленных внешнего 6 и внутреннего 7 патрубков, форсунки которых расположены взаимно перекрывающимися с возможностью изменения площади проходного сечения. Перед форсунками патрубков 6 и 7 по ходу нефтяной эмульсии размещена решетка 8, служащая для гидродинамического возмущения потока нефтяной эмульсии и представляющая собой кольцо с двумя рядами хорд, выполненных из квадратного профиля и приваренных ребрами навстречу потоку нефтяной эмульсии. За форсунками патрубков 6 и 7 по ходу эмульсии расположен диспергатор 9, представляющий собой кольцо с приваренными тонкими пластинами, ребрами навстречу потоку, и усиливающий перемешивание нефтяной эмульсии с пресной водой.
2
Нефтяная эмульсия поступает в смеситель через фланец 2 и обтекает хорды решетки 8. При этом создаются гидродинамические возмущения потока эмульсии, в который вводится вода. Вода подается в смеситель через штуцер канала 5 ввода пресной воды и, проходя через форсунки патрубков 6 и 7, распыляется и смешивается с нефтяной эмульсией. Количество отверстий в форсунках и их диаметр рассчитываются исходя из производительности нефтяного трубопровода, и, как следствие, он зависит от расхода подаваемой воды. Расход пресной воды регулируется с помощью штурвала 10, при вращении которого отверстия внутренней и внешней форсунок взаимно перекрываются и изменяют площадь проходного сечения. В исходном положении отверстия внутренней и внешней форсунок взаимно перекрыты. Величина перекрытия определяется с помощью указателя 11. Давление подачи воды должно быть как минимум на 0,4…0,5 МПа (4…5 кгс/см) больше давления в потоке нефтяной эмульсии. Перепад давления зависит от вязкости нефтяной эмульсии и подбирается опытным путем. Эти давления контролируются с помощью манометров 12 и 13.
Предлагаемое техническое решение смесителя для ввода пресной воды (смесителя жидкостей СПВ) повышает эффективность ввода воды в поток нефти и впоследствии значительно улучшает процесс обессоливания.
Предлагаемый смеситель жидкостей конструктивно прост настолько, что доступен в изготовлении средствами ремонтно-механической службы любого предприятия и характеризуется снижением металлоемкости и простотой в эксплуатации.