ГИДРОЦИКЛОН

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для гидромеханической очистки жидкостей от тонкодисперсных фракций в поле центробежных сил. Устройство может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности, в том числе при очистке сточных вод, а также в процессах гидромелиорации.
Известна гидроциклонная установка, содержащая гидроциклон и предназначенная для удаления и нейтрализации сероводорода и меркаптанов из продукции нефтяных скважин. Установка содержит линию рециркуляции, проходящую на участке после выхода продукции из резервуара, где продукцию направляют рециклом в гидроциклон, и линию ввода реагента, подаваемого на участке между узлом учета конечной продукции и рециклом продукции, выходящей из резервуара (Патент № 2351633, МПК C10G 29/00, опубл. 10.04.2009).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая степень очистки жидкостей от тонкодисперсных фракций из-за смешения с продукцией, выходящей из резервуара, перед входом в гидроциклон.
Известна гидроциклонная установка, включающая насос, на всасывающем канале которого установлен дроссель, и гидроциклон, содержащий питающий патрубок, соединенный с насосом, и сливной патрубок с тангенциальными каналами для отвода загрязнителя, которые через камеру соединены с всасывающим каналом насоса (Авт. св. № 1228912, МПК В04С 5/12, опубл. 07.05.1986).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточно высокая степень очистки жидкостей от тонкодисперсных фракций из-за малой скорости их осаждения в центробежном поле гидроциклона, особенно при плотности дисперсной фазы, близкой к плотности очищаемой жидкости.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является гидроциклонная установка, содержащая цилиндроконический циклон со сливным патрубком и входным патрубком, соединенным с насосом, камеру, установленную на сливном патрубке гидроциклона, и дроссель, при этом входной патрубок снабжен вертикальной перегородкой, разделяющей его на внешнюю зону для потока очищаемой жидкости, и внутреннюю зону для потока очищенной жидкости, подаваемой из камеры в виде рецикла, причем отношение расходов очищенной жидкости в рецикле к расходу очищаемой жидкости прямо пропорционально площадям внутренней и внешней зон (Патент на ПМ № 100433, МПК В04С 5/12, опубл. 20.12.2010).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость остановки и разборки гидроциклонной установки для перестановки вертикальной перегородки при переналадке типовых или стандартных гидроциклонов на конкретную очищаемую жидкость, что значительно снижает время работы установки, а значит и ее производительность.
Техническим результатом предлагаемого гидроциклона является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что цилиндроконический гидроциклон, содержащий сливной патрубок и входной патрубок, камеру, установленную на сливном патрубке, причем входной патрубок снабжен вертикальной перегородкой, разделяющей его на внешнюю зону для потока очищаемой жидкости, и внутреннюю зону для потока очищенной жидкости, подаваемой из камеры в виде рецикла, отличающийся тем, что вертикальная перегородка закреплена на входе входного патрубка с возможностью вращения.
Вращение вертикальной перегородки позволяет сохранять прямую пропорциональную зависимость отношения расходов очищенной и очищаемой жидкостей к площадям внутренней и внешней зон патрубка при варьировании расходов очищаемой жидкости и части очищенной жидкости в виде рецикла. Таким образом, в каждом конкретном случае, зная степень загрязнения исходной - очищаемой - жидкости, можем настроить гидроциклон на необходимую - заданную - степень очистки путем изменения с помощью дросселей, установленных на соответствующих участках трубопроводной обвязки, соотношения расходов очищаемой жидкости и очищенной жидкости в виде рецикла, подаваемых соответственно во внешнюю и внутреннюю зоны, без изменения конструкции гидроциклона и остановки его работы для переналадки, что существенно увеличивает время работы аппарата без простоя, а значит и повышает производительность.
Изменение площадей выходного сечения входного патрубка в зависимости от соотношения расходов очищаемой жидкости, подаваемой во внешнюю зону, и очищенной жидкости (фугата), подаваемой во внутреннюю зону, позволит настраивать гидроциклон на заданную степень очистки конкретной суспензии или эмульсии, особенно при наличии в очищаемой жидкости тонкодисперсных фракций. При увеличении с помощью дросселя расхода очищенной жидкости, подаваемой в виде рецикла во внутреннюю зону, положение перегородки меняется таким образом, что площадь внутренней зоны увеличивается, а внешней уменьшается. Уменьшение внешней зоны течения жидкости в гидроциклоне приводит к сокращению пути и времени осаждения частиц, которое станет меньше времени их пребывания в гидроциклоне. Таким образом, тонкодисперсная фракция успеет в центробежном поле дойти до стенки гидроциклона и осесть в песковом патрубке, что способствует увеличению степени очистки очищаемой жидкости от частиц или капель дисперсной фазы.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема гидроциклона, на фиг. 2, 3, 4 - сечение А-А на фиг. 1 в различных рабочих положениях, на фиг. 5 - вид Б-Б на входной патрубок фиг. 2.
Гидроциклон состоит из цилиндроконического гидроциклона 1 с входным 2, сливным 3 и песковым 4 патрубками. На сливном патрубке 3 установлена камера 5, а входной патрубок 2 соединен с насосом 6 трубопроводом 7 с дросселем 8. Гидроциклон содержит также емкость 9 для сбора шлама и емкость 10, в которую подается извне и из которой забирается насосом 6 очищаемая жидкость.
На входном патрубке 2 установлена вертикальная перегородка с возможностью вращения вокруг оси крепления со стороны входа питающего патрубка 14, разделяющая его на внешнюю 15 и внутреннюю 16 зоны. Камера 5 соединена дополнительным насосом 11 через трубопровод 12 и вентиль 13 с внутренней зоной 16 входного патрубка 2, а внешняя его зона 15 - с трубопроводом 7 и дросселем 8.
Гидроциклон работает следующим образом.
Очищаемую жидкость насосом 6 из емкости 10 через дроссель 8 по трубопроводу 7 подают во внешнюю зону 15 патрубка 2, а часть очищенной жидкости из камеры 5 в виде рецикла подают насосом 11 по трубопроводу 12 во внутреннюю зону 16 патрубка 2. При увеличении расхода рецикла очищенной жидкости из камеры 5 дросселем 13, площадь выходного сечения входного патрубка 2 меняется при изменении положения вертикальная перегородка с возможностью вращения вокруг оси крепления со стороны входа питающего патрубка 14, внешняя зона 15 уменьшается. Очищаемая жидкость из внешней зоны 15 входного патрубка 2 попадает в пристенную область цилиндроконического гидроциклона 1. Частицы или капельки дисперсной фазы под действием центробежной силы отбрасываются к стенке и оседают в песковом патрубке 4, откуда периодически удаляется в емкость 9 для сброса шлама.
На фиг. 1, 2, 3, 4 траектория движения очищаемой жидкости показана пунктирной линией, а очищенной, подаваемой на рецикл в виде точек.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить степень очистки жидкости от тонкодисперсных фракций за счет установки во входном патрубке 2 вертикальной перегородки с возможностью вращения вокруг оси крепления со стороны входа питающего патрубка 14. Чем меньше размер частиц или капель дисперсной фазы в очищаемой жидкости, тем больше расход рецикла из камеры 5 и меньше внешняя зона 15. И наоборот, чем больше размер частиц или капель дисперсной фазы в очищаемой жидкости, тем меньше расход рецикла и больше внешняя зона 15. Данное техническое решение позволит быстро переналаживать типовые или стандартные гидроциклоны на конкретную очищаемую жидкость - суспензию или эмульсию и обеспечивать заданную степень очистки путем изменения с помощью дросселей 8,13 расходов очищаемой жидкости и части очищенной жидкости в виде рецикла, подаваемых соответственно во внешнюю 15 и внутреннюю 16 зоны.