ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР
HYDRODYNAMIC DISPERSER

Изобретение относится к области получения и гомогенизации дисперсных систем с жидкой средой, а именно для увеличения содержания светлых фракций в нефтепродуктах, снижения вязкости и плотности жидкой среды, и может быть использовано в топливной, энергетической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен способ приготовления эмульсии, система и гидродинамический диспергатор для его осуществления (патент Российской Федерации №2223815, кл. B01F 11/00). Гидродинамический диспергатор содержит корпус, сопло и резонансную пластину, закрепленную с возможностью перемещения в сторону сопла, элементы крепления которой размещены на сопле. Недостатком этого устройства является необходимость его разборки для регулировки расстояния между соплом и резонансной пластиной. Кроме этого резонансная пластина закреплена в прорезях, при этом возможно при вибрациях самопроизвольное изменение расстояния между соплом и резонансной пластиной.
Известен, принятый заявителем за прототип, гидродинамический диспергатор, содержащий корпус, на входной крышке которого закреплен направляющий канал, в направляющем канале установлено сопло, резонансную пластину, расположенную острием к соплу, механизм изменения расстояния между соплом и резонансной пластиной, при этом резонансная пластина консольно закреплена на стойках, причем сопло выполнено подвижным с возможностью настройки, а резонансная пластина установлена жестко (Международная заявка WO 2011/016752). Выполнение сопла подвижным является причиной следующих недостатков: изменяются условия гидродинамической кавитации внутри корпуса, поскольку изменяется расстояние до задней стенки корпуса от сопла и уменьшается объем кавитационного пространства внутри корпуса. Следствием этого является сложность настройки необходимых колебаний резонансной пластины. Кроме этого отсутствует точная настройка расстояния между соплом и резонансной пластиной и нет визуального контроля этой настройки.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности настройки заданных колебаний резонансной пластины и упрощение самого процесса настройки. Техническим результатом предлагаемого технического решения является сохранение неизменным расстояние от сопла до задней стенки корпуса. Другим техническим результатом является возможность визуального контроля с высокой точностью расстояния между соплом и резонансной пластиной без разборки устройства.
Поставленная задача решена за счет того, что в гидродинамическом диспергаторе, содержащем корпус, на входной крышке которого закреплен направляющий канал, в направляющем канале установлено сопло, резонансную пластину, расположенную острием к соплу, механизм изменения расстояния между соплом и резонансной пластиной, при этом резонансная пластина консольно закреплена на стойках, согласно изобретению механизм изменения расстояния между соплом и резонансной пластиной включает направляющие втулки, закрепленные на входной крышке корпуса, в направляющих втулках расположены стойки, наружные концы стоек выполнены резьбовыми и размещены в кронштейнах, жестко закрепленных на направляющем канале, размещенные в кронштейнах резьбовые концы стоек связаны с кронштейнами с двух сторон гайками. Гидродинамический диспергатор снабжен средством определения расстояния между соплом и резонансной пластиной. Средство определения расстояния между соплом и резонансной пластиной включает второй кронштейн, жестко закрепленный на направляющем канале, в резьбовом отверстии второго кронштейна установлен винт, конец которого совмещен с резьбовым концом стойки. Средство определения расстояния между концом винта и резьбовым концом стойки включает набор мерительных плиток, и/или измерительных щупов, и/или шаблонов. Средство определения расстояния между соплом и резонансной пластиной может включать измерительную шкалу, закрепленную на направляющем канале и стрелку, взаимодействующую со шкалой и закрепленную на резьбовом конце стойки. Вариантом является выполнение стрелки в виде нониусной шкалы, повышающей точность измерения расстояния между соплом и резонансной пластиной, по меньшей мере, в десять раз. Соединение направляющих втулок и стоек снабжено уплотнениями. Уплотнения могут быть выполнены в виде резиновых и/или пластмассовых колец.
Гидродинамический диспергатор изображен на чертежах: на фиг.1 - гидродинамический диспергатор с устройством изменения расстояния между соплом и резонансной пластиной, продольный разрез; на фиг.2 - выносное сечение А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - второй вариант выполнения средства определения расстояния между соплом и резонансной пластиной; на фиг.5 - третий вариант средства определения расстояния между соплом и резонансной пластиной.
Гидродинамический диспергатор включает корпус 1, на входной крышке 2 которого закреплен направляющий канал 3. В направляющем канале 3 установлено сопло 4. Резонансная пластина 5 расположена острием к соплу 4 и консольно закреплена на стойках 6. Механизм изменения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5 включает направляющие втулки 7, закрепленные на входной крышке 2. В направляющих втулках 7 расположены стойки 6, наружные концы 8 стоек 6 выполнены резьбовыми и размещены в кронштейнах 9, жестко закрепленных на направляющем канале 3. Размещенные в кронштейнах 9 резьбовые концы 8 стоек 6 связаны с кронштейнами 9 с двух сторон гайками 10 и 11. Гидродинамический диспергатор снабжен средством определения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5. Средство определения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5 включает второй кронштейн 12, закрепленный на направляющем канале 3. В резьбовом отверстии второго кронштейна 12 установлен винт 13, конец которого совмещен с резьбовым концом 8 стойки 6. Средство определения расстояния между концом винта 13 и резьбовым концом 8 стойки 6 может включать набор мерительных плиток, и/или измерительных щупов, и/или шаблонов (на чертежах не показано). Средство определения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5 может включать измерительную шкалу 14, закрепленную на направляющем канале 3 и стрелку 15, взаимодействующую со шкалой 14 и закрепленную на резьбовом конце 8 стойки 6 (фиг.4). Вариантом является выполнение стрелки в виде нониусной шкалы 16, повышающей точность измерения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5, по меньшей мере, в десять раз. Соединение направляющих втулок 7 и стоек 6 снабжено уплотнениями 17. Уплотнения 17 могут быть выполнены в виде резиновых и, или пластмассовых колец. На сопле 4 выполнено продольное отверстие 18 (фиг.3), совмещенное с острием резонансной пластины 5. Для сохранения заданного положения винта 13 во втором кронштейне 12 используют контргайку 19. На выходе корпуса 1 установлена крышка 20.
Гидродинамический диспергатор работает следующим образом.
При истекании струи жидкости из сопла 4 через продольное отверстие 18 на острый срез резонансной пластины 5 внутри корпуса 1 гидродинамического диспергатора возникает гидродинамическая кавитация, сопровождаемая ультразвуковыми колебаниями. Интенсивность колебаний в зависимости от вида жидкости и параметров подающей жидкость системы задают расстоянием «m» между соплом 4 и резонансной пластиной 5 (фиг.2). В каждом из описанных выше трех вариантах определения расстояния «m» между соплом 4 и резонансной пластиной 5 (фиг.2) этот же размер «m» может быть задан:
- средством определения расстояния между концом винта 13 и резьбовым концом 8 стойки 6, которое может включать набор мерительных плиток, и/или измерительных щупов, и/или шаблонов (фиг.2);
- измерительной шкалой 14, закрепленной на направляющем канале 3 и стрелкой 15, взаимодействующей со шкалой 14 и закрепленной на резьбовом конце 8 стойки 6 (фиг.4);
- нониусной шкалой 16, повышающей точность измерения расстояния между соплом 4 и резонансной пластиной 5, по меньшей мере, в десять раз (фиг.5).
Для увеличения расстояния «m» между соплом 4 и резонансной пластиной 5 необходимо отвернуть гайки 10 на резьбовых концах 8 стоек 6, затем вращением гаек 11 на резьбовых концах 8 передвинуть стойки 6, на которых закреплена резонансная пластина 5, внутрь корпуса 1. После чего необходимо проверить расстояние «m» одним из описанных выше вариантов, затем затянуть гайки 10 и 11 на кронштейнах 9. Уменьшение расстояния «m» между соплом 4 и резонансной пластиной 5 проводят в обратной последовательности.
3
3
Пример №1. Изменение содержания светлых фракций нефти после обработки в предлагаемом гидродинамическом диспергаторе показано в таблице 1. Было обработано по 550 м нефти с исходной плотностью при 20°C - 864,4 кг/м без использования и с использованием гидродинамического диспергатора при температурах 300°C и 360°C.
Таблица 1
Процентное содержание светлых фракций в нефти
Наименование показателя
Нефть исходная
Нефть, обработанная в гидродинамическом диспергаторе
Содержание светлых фракций в нефти при 300°C,%
41,5
43
Содержание светлых фракций в нефти при 360°C,%
53
60,5
Примечание. Для определения фракционного состава нефти использовалась передвижная лаборатория АРН-ЛАБ-03. Для определения плотности использовалась установка TNGL=1298.
3
Пример №2. Изменение вязкости и плотности битумного материала (масляного гудрона) после обработки в предлагаемом гидродинамическом диспергаторе показано в таблице 2. Было обработано по 50 м без использования и с использованием гидродинамического диспергатора. Для определения плотности использовалась установка TNGL-1298. Для определения вязкости использовалась установка ВУД-1Д.
Таблица 2
Изменение вязкости и плотности битумного материала (масляного гудрона) после обработки в предлагаемом гидродинамическом диспергаторе
Продукт
Вязкость условная для битумов при 80°C (ГОСТ 11503-80)
Плотность при 20°C (ГОСТ-3900-85)
Битумный материал исходный (масляный гудрон)
20
980,1
Битумный материал (масляный гудрон) после обработки
15
973,1
ВЫВОДЫ
1. Доказано снижение плотности битумного материала (масляного гудрона) (на 7 единиц) и его условной вязкости (на 5 единиц).
2. Стабильное и динамичное увеличение выхода светлых фракций в нефти при температуре 3000C на 1,5% и при температуре 360°C на 7,5%.
3
3
3. Стабильное сохранение расстояния «m» между соплом 4 и резонансной пластиной 5 (фиг.2) за все время работы гидродинамического диспергатора: 550 м нефти и 50 м гудрона.