ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ТОНКОСЛОЙНЫЙ ОТСТОЙНИК

Полезная модель относится к области разделения гетерофазной смеси и может быть использована в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также в энергетике.
Известен отстойник, содержащий корпус с патрубками для ввода сырья и вывода продуктов разделения, в котором размещены распределительное устройство и продольные полки. Последние размещены по обе стороны от центральной оси отстойника с наклоном к центру и укреплены на решетчатом каркасе в виде двух правильных многоугольников, соединенных стержнями. Каждый многоугольник снабжен двумя параллельно установленными перегородками. Верхние концы полок закреплены на стержнях, а нижние - на перегородках [RU Патент №2145513, МПК В01D 21/02, 2000].
Недостатком данного отстойника является снижение эффективности очистки, поскольку имеется возможность уноса осевших частиц встречным потоком, движущимся вдоль оси отстойника, вследствие наклонной ориентации пластин в сторону центрального канала. К тому же недостатком является ненадежность конструкции: ввиду того что продольные полки имеют две точки опоры, и поэтому существует вероятность прогиба наклонных пластин в центральной части аппарата.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является горизонтальный цилиндрический отстойник, содержащий корпус, в котором размещены распределительное устройство и разделительное устройство. Разделительное устройство выполнено в виде соприкасающихся секций параллельных профилированных пластин. Секции расположены вдоль оси отстойника, а пластины в секциях расположены на стержнях, на которых установлены дистанционные элементы для разделения пластин, и размещены перекрестно относительно пластин смежной секции, [RU Патент №2284844, МПК В01D 21/02, 10.10.2006].
Недостатком известного устройства является низкая эффективность разделения гетерофазной смеси из-за отсутствия равномерного распределения потока, достаточного укрупнения и осаждения капель жидкости.
Задачей полезной модели является повышение эффективности разделения гетерофазной смеси за счет обеспечения возможности равномерного распределения потока, достаточного укрупнения капель жидкости, их осаждения на пластинах разделительного устройства благодаря турбулентному и ламинарному осаждению.
Технический результат достигается тем, что в горизонтальный цилиндрический тонкослойный отстойник, содержащий корпус, в котором размещены устройство для ввода гетерофазной смеси, патрубки вывода продуктов разделения и разделительное устройство, выполненное в виде соприкасающихся секций параллельных профилированных наклонных пластин, при этом секции смещены одна относительно другой вдоль оси отстойника, а наклонные пластины в секциях расположены на стержнях, на которых установлены дистанционные элементы для разделения наклонных пластин, и размещены перекрестие относительно наклонных пластин смежной секции, согласно заявляемой полезной модели, дополнительно введен коагулятор, размещенный перед разделительным устройством, причем каркас коагулятора заполнен нерегулярной металлической насадкой «Инжехим-2000», при этом устройство для ввода гетерофазной смеси выполнено в виде патрубка, выход которого расположен в непосредственной близости к боковой стенке корпуса с возможностью ввода гетерофазной смеси в направлении, противоположном направлению основного движения гетерофазной смеси в отстойнике, отражения его от боковой стенки и равномерного распределения по поперечному сечению отстойника, а разделительное устройство состоит из первой и второй зон, последовательно расположенных по направлению основного движения гетерофазной смеси, которые выполнены с возможностью, соответственно турбулентного и ламинарного осаждений гетерофазной смеси, при этом расстояние между наклонными пластинами в первой зоне больше расстояния между наклонными пластинами во второй зоне.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый горизонтальный цилиндрический тонкослойный отстойник, на фиг.2 показано сечение первой зоны разделительного устройства - зоны турбулентного осаждения гетерофазной смеси (сечение А-А на фиг.1), на фиг.3 - сечение второй зоны разделительного устройства - зоны ламинарного осаждения гетерофазной смеси (сечение Б-Б на фиг.1), на фиг.4 изображено расположение наклонных пластин и дистанционных элементов в секциях (вид А на фиг.1).
Цифрами на чертежах обозначены:
1 - корпус,
2 - устройство для ввода гетерофазной смеси,
3 - верхний патрубок вывода продуктов разделения,
4 - нижний патрубок вывода продуктов разделения,
5 - коагулятор,
6 - каркас коагулятора,
7 - нерегулярная металлическая насадка «Инжехим-2000»,
8 - разделительное устройство,
9 - наклонная пластина,
10 - секция параллельных профилированных наклонных пластин,
11 - стержень,
12 - дистанционный элемент,
13 - первой зона разделительного устройства - зона турбулентного осаждения гетерофазной смеси,
14 - вторая зона разделительного устройства - зона ламинарного осаждения гетерофазной смеси,
15 - полость верхней части корпуса,
16 - полость нижней части корпуса.
Горизонтальный цилиндрический тонкослойный отстойник содержит корпус 1, в котором размещены устройство 2 для ввода гетерофазной смеси, патрубки 3, 4 вывода продуктов разделения и разделительное устройство 8.
Разделительное устройство 8 выполнено в виде соприкасающихся секций 10 параллельных профилированных наклонных пластин 9. Секции 10 смещены одна относительно другой вдоль оси отстойника. Наклонные пластины 9 в секциях 10 расположены на стержнях 11, на которых установлены дистанционные элементы 12 для разделения наклонных пластин 9. Наклонные пластины 9 в секциях 10 размещены перекрестие относительно пластин 9 смежной секции. Перекрестная ориентация пластин 9 эффективно секционирует объем отстойника, препятствуя образованию циркуляционных токов.
Отличием предлагаемого горизонтального цилиндрического тонкослойного отстойника является то, что в него дополнительно введен коагулятор 5, размещенный перед разделительным устройством 8.
Каркас 6 коагулятора 5 заполнен нерегулярной металлической насадкой 7 «Инжехим-2000» (Свидетельство РФ на полезную модель №13950, В01F 5/00, 20.06.2000).
Устройство 2 для ввода гетерофазной смеси выполнено в виде патрубка, выход которого расположен в непосредственной близости к боковой стенке корпуса 1 с возможностью ввода гетерофазной смеси в направлении, противоположном направлению N основного движения гетерофазной смеси в отстойнике, отражения его от боковой стенки корпуса 1 и равномерного распределения по поперечному сечению отстойника.
Разделительное устройство 8 состоит из первой 13 и второй 14 зон, последовательно расположенных по направлению N основного движения гетерофазной смеси.
Первой зона 13 разделительного устройства 8 выполнена с возможностью турбулентного осаждения гетерофазной смеси.
Вторая зона 14 разделительного устройства 8 выполнена с возможностью ламинарного осаждения гетерофазной смеси.
Расстояние между продольными наклонными пластинами 9 в первой зоне 13 больше расстояния между продольными наклонными пластинами 9 во второй зоне 14.
Предлагаемый горизонтальный цилиндрический тонкослойный отстойник работает следующим образом.
Гетерофазная смесь, например сточная вода, образующаяся при добыче и переработке нефтяного сырья, подается по устройству 2 для ввода гетерофазной смеси в основной объем корпуса 1 отстойника. Сточная вода, вводимая в направлении, противоположном направлению N ее основного движения в отстойнике, отражаясь от боковой стенки корпуса 1, формирует однородное поле скорости в основном объеме. Равномерно распределенный поток сточной воды поступает на секцию нерегулярных металлических насадок 7 «Инжехим-2000» коагулятора 5, где происходит процесс укрупнения капель жидкости. Увеличение среднего размера капель сточной воды значительно облегчает последующее их осаждение, за счет сил гравитации, на наклонных пластинах 9 горизонтального цилиндрического тонкослойного отстойника. После коагулятора 5 сточная вода поступает в секции 10 разделительного устройства 8, которые выполняются в виде закрепленных в специальной каркасной конструкции пакетов тонких металлических профилированных наклонных пластин 9. Сначала сточная вода поступает в первую зону 13 разделительного устройства 8 - зону турбулентного осаждения, а затем во вторую зону 14 разделительного устройства 8 - зону ламинарного осаждения. Наличие двух зон осаждения капель жидкости позволяет использовать два режима осаждения: турбулентно-инерционное и гравитационное. В первой, турбулентной, зоне 13 происходит турбулентная диффузия капель жидкости. Во второй, ламинарной, зоне 14 - осаждение капель жидкости, имеющих достаточно большой размер, за счет сил гравитации.
Изменение режима осаждения осуществляется за счет изменения расстояния между наклонными пластинами 9.
В секциях 10 разделительного устройства 8 по мере его работы происходит отстаивание сточной воды. Осаждаемая водная фаза под действием силы тяжести сползает по наклонным впадинам гофров профилированных наклонных пластин 9 в нижнюю часть отстойника. Выделенные фазы скапливаются в полостях 15 и 16, соответственно верхней и нижней части корпуса 1, откуда выводятся с помощью, соответственно верхнего 3 и нижнего 3 патрубков вывода продуктов разделения.
Таким образом, предлагаемое конструктивное оформление горизонтального цилиндрического тонкослойного отстойника позволит повысить эффективность разделения гетерофазной смеси за счет следующих новых технических результатов:
1. Равномерное распределение потока гетерофазной смеси по поперечному сечению корпуса 1 отстойника благодаря вводу исходной гетерофазной смеси через устройство 2 для ввода гетерофазной смеси в глубину основного объема отстойника в непосредственной близости к боковой стенке его корпуса 1 в направлении, противоположном направлению основного движения гетерофазной смеси в отстойнике.
2. Укрупнение капель жидкости благодаря коагулятору 5 с насадкой 7 «Инжехим-2000» и размещению его перед разделительным устройством 8.
3. Турбулентное осаждение капель жидкости за счет их турбулентной диффузии благодаря наличию первой, турбулентной, зоны 13 разделительного устройства 8.
4. Ламинарное осаждение капель жидкости, имеющих достаточно большой размер, за счет сил гравитации благодаря наличию второй, ламинарной, зоны 14 разделительного устройства 8.