ЖИДКОСТНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Предложение относится к нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности, в частности к устройствам для смешения жидких химических материалов.
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.
Наиболее близким по технической сущности является жидкостный смеситель (патент РФ №2230882, МПК 7 Е21В 33/13, В28С 5/02 опубл. в бюл №17, от 20.06.2006 г.), включающий подводящие патрубки, один из которых выполнен для жидкости с меньшим расходом и трубопровод с установленной перегородкой, при этом подводящий 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 подводящего патрубка, а перегородка трубопровода выполнена в виде ленты, навитой на перфорированный подводящий патрубок с образованием спирального канала для основного потока жидкости и с возможностью препятствия запирания этим потоком жидкости потока жидкости с меньшим расходом в подводящем патрубке.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, жидкость, поступающая в патрубок для жидкости с меньшим расходом перед смешиванием с основным потоком может, поступающим туда через отверстия перфорации не имеет предварительного смешивания, то есть жидкость не однородна по химическому составу (расслаивается), что в дальнейшем снижает качество перемешиваемых жидкостей;
- во-вторых, низкая интенсивность перемешивания жидких фаз в спиральном канале из-за быстрой скорости перемещения основного потока жидкости.
Задачей полезной модели является возможность предварительного смешивания жидкости в патрубке с меньшим расходом и интенсификация перемешивания жидких фаз.
Поставленная задача решается жидкостным смесителем, включающим подводящие патрубки, один из которых выполнен для жидкости с меньшим расходом, трубопровод, при этом подводящий патрубок для жидкости с меньшим расходом размещен соосно в трубопроводе и перфорирован по всей длине с суммарной площадью отверстий перфорации, равной или большей площади сечения подводящего патрубка, перегородку.
Новым является то, что подводящий патрубок для жидкости с большим расходом установлен в трубопроводе тангенциально, при этом патрубок для жидкости с меньшим расходом установлен в трубопроводе с возможностью вращения, причем внутри патрубка для жидкости с меньшим расходом жестко и концентрично установлена перегородка, выполненная в виде завихрителя потока, имеющего винтовую поверхность с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, причем на наружной поверхности патрубка для жидкости с меньшим расходом тангенциально жестко установлены лопатки.
На фигуре в продольном разрезе показан жидкостный смеситель в продольном разрезе.
Жидкостный смеситель включает подводящий патрубок 1 для жидкости с меньшим расходом, подводящий патрубок 2 основной перемешиваемой жидкости и трубопровод 3. Подводящий патрубок 1 для жидкости с меньшим расходом размещен соосно в трубопроводе 3 и перфорирован по всей длине с суммарной площадью отверстий перфорации 4, равной или большей площади сечения патрубка 1 для жидкости с меньшим расходом.
Подводящий патрубок 2 для жидкости с большим расходом установлен в трубопроводе 3 тангенциально. Патрубок 1 для жидкости с меньшим расходом установлен в трубопроводе 3 с возможностью вращения.
Внутри патрубка 1 для жидкости с меньшим расходом жестко и концентрично установлена перегородка 5, выполненная в виде завихрителя потока, имеющего винтовую поверхность 6 с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости. На наружной поверхности патрубка для жидкости с меньшим расходом тангенциально жестко установлены лопатки 7, позволяющие ему вращаться относительно трубопровода 3 в процессе смешивания жидкостей.
Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства исключаются уплотнительным кольцом 8.
Жидкостный смеситель работает следующим образом.
Жидкость с меньшим расходом подают в перфорированный по всей длине патрубок 1, при этом поток жидкости входит в перегородку 5, выполненную в виде завихрителя потока со степенью закрутки, близкой к нулю, и постепенно закручивается в его межвинтовом канале 9. За счет постоянного закручивающего воздействия винтовой поверхности 6 перегородки 5 потока жидкости происходит его перемешивание, то есть жидкость по химическому составу становится однородной, после чего жидкость тонкими струйками сквозь отверстия перфорации 4 патрубка 1 поступает перпендикулярно потоку основной перемешиваемой жидкости, подаваемой через подводящий патрубок 2 тангенциально в трубопровод 3.
Основной поток жидкости, поступающий тангенциально в трубопровод 3 через подводящий патрубок 2 оказывает воздействия на тангенциально расположенные на патрубке 1 лопатки 7, что замедляет скорость движения основного потока жидкости, которая затрачивается на вращение вышеупомянутых лопаток 7, а затем, соответственно, всего патрубка 1, что обуславливает интенсивное перемешивание, при этом основной поток жидкости увлекает жидкость с меньшим расходом интенсивно перемешиваясь с ней.
Так как патрубок жидкости с меньшим расходом перфорирован по всей длине, то основной поток жидкости смешивается с ней постепенно по мере прохождения по длине трубопровода 3, что обеспечивает полноту смешения (растворения). Кроме того, скорость потока в канале 10 выше (путь длиннее), а давление соответственно ниже, что облегчает поступление жидкости с меньшим расходом через перфорационные отверстия 4, то есть препятствует запиранию (передавливанию) жидкости с меньшим расходом основным потоком при изменении противодавления на выходе 11 из жидкостного смесителя.
Смешанная жидкость из канала 10 трубопровода 3 через сквозные каналы 12 поступают на выход 11 жидкостного смесителя, откуда смешанная жидкость направляется по назначению.
Предлагаемый жидкостный смеситель благодаря лопаткам тангенциально расположенным на наружной поверхности патрубка позволяет интенсифицировать перемешивания жидких фаз за счет замедления скорости движения основного потока жидкости без потери эффективности работы. Кроме того, за счет предварительного смешивания жидкости в патрубке с меньшим расходом перед смешиванием с основным потоком получается однородный химический состав жидкости, что в дальнейшем повышает качество перемешиваемых жидкостей.