УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТИ

Предлагаемое изобретение относится к различным областям народного хозяйства, в частности для разделения смеси двух жидкостей с различной плотностью, преимущественно воды с нефтепродуктами, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также при разделении водно-масляных эмульсий, обезжиривающих растворов в окрасочном и гальваническом производстве.
Известно устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, преимущественно для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, включающий подачу смеси в емкость, создание отстойной зоны с помощью верхних вертикальных перегородок, слив отстоявшегося компонента легкой фракции из емкости или перелив ее в следующую емкость и удаление из нижней части емкости тяжелой фракции смеси. При этом уровень удаления тяжелой фракции, после разделения, расположен на уровне границы раздела фаз в отстойной зоне. Регулировка количества подачи смеси в емкость осуществляется с помощью кармана с прорезью, а перегородки выполнены подвижными в вертикальной плоскости (см. авторское свидетельство СССР, №1152610 по кл. В01Д 17/02 за 1983 г.).
Недостатком данного устройства является то, что разделение жидкостей осуществляется не полностью, потому что смена направления движения потока смеси осуществляется непосредственно в отстойной зоне, а уровень сброса тяжелой фракции из емкости расположен на уровне сброса легкой фракции. Кроме того, данный способ не работает при изменении количества смеси, подающейся в емкость, т.к. отсутствует регулировка уровня подьема или опускания границы раздела жидкостей и при незначительном увеличении количества смеси при подаче разделения не происходит, а смесь переливается в сторону удаления легкой фракции. Еще одним недостатком известного способа является то, что в нем нельзя
отделить твердые включения типа песка, которые захватываются потоком тяжелой фракции и удаляются вместе с ней из емкости после разделения.
Известно устройство для очистки сточных вод от механических примесей и нефтепродуктов, подачи смеси в емкость с вертикальными перегородками различной длины, создания противоположного направления движения смеси в емкости, разделения жидких фракций в верхней части емкости и раздельное удаление их из емкости. Верхние кромки перегородок в емкости расположены на одном уровне, удаления нефтепродуктов после разделения производится самотеком выше перегородок, подача смеси на очистку производится со стороны дна емкости и дополнительно имеется гидрозатвор, а часть легкой фракции после разделения распыляется и возвращается внутрь емкости. Твердые механические примеси оседают на дно емкости и их периодически удаляют из емкости с остановкой процесса очистки (см. патент РФ, №2118197 по кл. В01Д 17/028 за 1998 г).
Недостатком этого способа является невысокое качество очистки от нефтепродуктов из-за того, что движение потока смеси над перегородками осуществляется вместе с отделенными нефтепродуктами и они после перетекания за перегородку смешиваются с водой и увлекаются вниз емкости. Эта операция повторяется несколько раз, но результат тот же. И после разделения в отстойную емкость вместе с нефтепродуктами попадает и вода, которая оседает внизу и ее дополнительно в распыленном виде подают обратно в емкость. Кроме того, данный способ требует много энергии, т.к. подача, циркуляция и распыление производятся принудительно, а для этого требуется иметь двигатели с насосами, привод которых требует значительных энергозатрат.
Также известно устройство для непрерывного разделения двух жидкостей с различной плотностью на фракции, содержащее резервуар с крышкой, соединенные с ним подающую магистраль и сливные патрубки, расположенные на противоположных сторонах резервуара, нижние вертикальные перегородки, закрепленные на дне резервуара, крышка резервуара выполнена съемной, на внутренней поверхности которой закреплены верхние сплошные перегородки, соединенные со сливными
лотками, между каждой парой нижней и верхней перегородок резервуара расположена газовая магистраль с форсунками, торец которой расположен в зоне между торцами этих перегородок, а между каждыми двумя смежными нижними перегородками имеется указатель уровня жидкости с меньшей плотностью. Крышка резервуара выполнена наклонной, с вершиной со стороны сливных патрубков, длина перегородок на дне резервуара выполнена различной, а указатель уровня выполнен в виде поплавка (см. патент на полезную модель, РФ, №55628 по кл. В01D 17/02, за 2006 г).
Недостатком этого устройства является то, что жидкость из отстойной зоны подается на удаления со всей ее площади, а это приводит к ухудшению регулировки нижней границы откачки и забор жидкости с большей плотности из объема гидрозатвора. Еще одним недостатком является то, что привод принудительной откачки жидкости с меньшей плотностью расположен вне полости корпуса, что не дает возможности производить удаление при низких температурах и наличие в жидкости легких твердых включений (пленка, дерево, пенопласт и т.д.), которые попадают в нее при разделении. Кроме того, само устройство сложно по конструкции, имеет высокую цену и его использование становится экономически нецелесообразным.
Технической задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции, повышение качества разделения жидких сред и обеспечить надежность работы установок при низких температурах окружающей среды.
Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, включающее корпус с боковыми стенками и дном, закрытый сверху крышкой, внутри которого со смещением по длине установлены не менее двух нижних вертикально расположенных перегородок, верхние перегородки, установленные с зазором между нижними, подающий и сливные патрубки, расположенные на стенках корпуса, в средней части корпуса имеется не менее чем одна отстойная зона с гидрозатвором и узлом принудительной откачки верхнего слоя жидкости из отстойной зоны, в полости отстойной зоны установлен сборник жидкости с меньшей
плотностью, узел принудительной откачки верхнего слоя жидкости размещен внутри сборника отстойной зоны, нижняя кромка которого для поступления в него жидкости расположена выше уровня гидрозатвора,
Еще одним отличием устройства является то, что боковая поверхность сборника выполнена в виде цилиндра, усеченного конуса, меньшее основание которого направлено в сторону крышки, многогранника или по другой кривой линии, меньшее основание которого направлено в сторону крышки, узел принудительной откачки выполнен в виде погружного насоса и может быть установлен в отстойной зоне корпуса с возможностью перемещения в вертикальном направлении или закреплен стационарно, а сборник со стороны верхнего основания может иметь цилиндрический участок.
На фиг.1 - изображено сечение Б-Б фиг 3 с подвижным насосом.
На фиг.2 - сечение по Б-Б фиг.3 со стационарным насосом.
На фиг.3 - общий вид предлагаемого устройства для разделения жидких сред по фракциям.
На фиг.4- вид А фиг.3.
Предлагаемое устройство содержит корпус 1 с боковыми стенками 2 и 3, жестко соединенными с дном 4, и закрытый сверху крышкой 5. Внутри корпуса 1 закреплены несколько верхних 6 и нижних 7 перегородок, разделяющих внутреннюю полость 8 на отстойные зоны 9 с образованием гидрозатвора 10. На боковых стенках 2,3 закреплены подводящий патрубок 11 для смеси 12 и отводящий патрубок 13 для тяжелой фракции 14. Внутри корпуса 1 в отстойной зоне 9 установлен сборник 15, с жесткой боковой поверхностью 16 и открытыми верхним 17 и нижним 18 основаниями, в верхней части которого располагается легкая фракция 19 и слой гидрозатвора 10. Верхняя линия 20 гидрозатвора 10 совпадает с верхним торцем 21 нижней перегородки 7, расположенной за отстойной зоне. В крышке 5 выполнены сквозные отверстия 22 и установлены патрубки 23 для отвода легкой фракции 19, соединенные с узлом принудительной откачки 24 в виде погружного насоса, нижняя кромка 25 которого расположена выше верхней линии 20 гидрозатвора 10. Верхний торец 26 патрубка 11 снабжен
разделителем потока 27. В нижней части отстойной зоны 9 расположен узел удаления 28 твердых осадков 29.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Смесь жидкостей 12 подается внутрь корпуса 1 из подающего патрубка 11 в отстойную зону 9 и заполняет ее до верхнего торца 21 нижней перегородки 7. Поток смеси 12 меняет направление движения с помощью разделителя потока 27, снижает скорость движения и происходит разделение смеси 12 на легкую фракцию 19 и осадок 29. Легкая фракция 19 скапливается внутри сборника 15 и располагается над верхней линией 20 гидрозатвора 10, который создает условия ее свободного прохода вверх и препятствует ее возвращению обратно. По мере накопления легкой фракции 19 до определенного объема включается насос 24 и производится ее удаление патрубком 23. Тяжелая фракция 14 движется вниз и через нижнее основание 18 подается в полость между боковой поверхностью 16 сборника 15 и нижней перегородкой 7, изменяет направление движения и движется вверх. Достигнув торца 21, она переливается через него, движется вниз по зазору между верхней 6 и нижней 7 перегородками и подается в другую отстойную зону 9. В ней происходит аналогичный процесс разделения смеси по фракциям как и в первой отстойной зоне 9 и подача в следующую и так до конца установки. При этом в сборнике 15 смесь 12 изменяет направление движения и заполняет отстойную зону 9 до верхнего торца 21 нижней перегородки 7, а затем переливается через ее торец 21 в следующую отстойную зону 9. После заполнения отстойной зоны 9 смесь 12 принимает статическое состояние и происходит разделение смеси на легкую фракцию 19 и тяжелую фракцию 14. Легкая фракция всплывает на поверхности тяжелой фракции, накапливается и удерживается с помощью гидрозатвора 10. Тяжелая фракция 14 смеси 12 вместе с оставшейся частью легкой фракции 19 переливается в следующую отстойную зону 9 и из последней уже полностью очищенная удаляется через патрубок 13. Этот процесс осуществляется непрерывно и в автоматическом режиме. Легкая же фракция 19 смеси 12 удаляется через патрубки 23 принудительно путем ее откачки насосом 24. Насос 24 может быть установлен внутри сборника 15 с возможностью перемещения в
вертикальной плоскости или закреплен неподвижно. Боковая поверхность 16 сборника 15 может быть выполнена различной по форме в поперечном сечении, но всегда с открытыми верхним 17 и нижним 18 основаниями. Твердые примеси 29 оседают на дне 4 корпуса 1 и по мере накопления удаляются из него одним из известных способов, например, механически с помощью узла 28, выполненного в виде задвижки.
Использование предлагаемого устройства при разделении смесей по фракциям позволяет более интенсивно производить процесс разделения смеси, независимо от количества смеси. Кроме того, само устройство более просто в изготовлении и более мобильно по сравнении с известными конструкциями устройств аналогичного назначения.
Еще одним из преимуществ предлагаемого устройства является то, что движение жидкостей внутри емкости осуществляется без дополнительных устройств, что делает его экономичным в процессе эксплуатации. Наличие съемной крышки позволяет вести визуальный контроль за процессом, контролировать исправность всех узлов и полностью исключить попадание посторонних предметов внутрь устройства, как в процессе работы, так и в нерабочем состоянии. Расположение узла откачки легкой фракции внутри корпуса непосредственно внутри жидкости позволяет вести ее удаление при низкой температуре, близкой к ее замерзанию, и производить разрушение посторонних предметов, попавших в легкую фракцию, и удалять их вместе с жидкостью, и не производить засорение патрубка.
Предлагаемое устройство для разделения смеси жидкостей с твердыми включениями просто в изготовлении, надежно в процессе эксплуатации, имеет малые габариты и вес по сравнению с известными конструкциями аналогичных установок.