Устройство для разделения эмульсий
DEVICE FOR SEPARATION OF EMULSIONS

Предлагаемое изобретение предназначено для разделения стойких эмульсий и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен разделитель, содержащий горизонтальный корпус с патрубками ввода и вывода очищенных жидкостей, пакет параллельных пластин, которые выполнены с параллельными выступами, поднимающимися вдоль одной стороны пластин и спускающимися вдоль другой стороны пластин по направлению движения эмульсии. Выступы выполнены в виде козырьков, отогнутых вниз для поднимающихся выступов и отогнутых вверх для спускающихся выступов [Патент РФ №2038113, МПК B01D 17/028, опубл. 27.06.1995)].
К недостаткам данного устройства следует отнести длительность процесса, невысокая степень разделения, а также повышенное гидравлическое сопротивление и потребление энергии.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для транспортирования суспензий. Не смотря на то, что данное устройство не предназначено для разделения эмульсий, оно имеет наиболее схожее конструктивное исполнение с предлагаемым изобретением и позволяет проводить процесс их грубого разделения. Устройство содержит патрубок для подачи суспензии, неподвижный цилиндрическо-конический корпус, расположенную в его внутреннем объеме коническую насадку, снабженную приводом вращательного движения вокруг вертикальной оси и приемник жидкой фазы, установленный на стыке цилиндрической и конической частей корпуса, на периферийной части конической насадки размещены два разделительных устройства с возможностью регулировки расстояния между ними, причем верхнее сообщено с приемником жидкой фазы [Пат. 2212566 Российская Федерация, МПК 7 F04D 13/12. Опубл. 20.09.03, БИ №26.].
К недостаткам устройства следует отнести невысокой степенью разделения эмульсий, вызванной невозможностью эффективного использования ударных эффектов, реализуемых в данном устройстве. Данное устройство требует высоких частот вращения насадок, необходимых для реализации ударного разделения. Это приводит к повышенному энергопотреблению.
Задачей данного изобретения является создание устройства для разделения эмульсии, обладающего высокой степенью разделения, а также относительно небольшим потреблением энергии.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для разделения эмульсий, содержащем патрубок для подачи эмульсии, неподвижный цилиндрическо-конический корпус, расположенную в его внутреннем объеме коническую насадку, снабженную приводом вращательного движения вокруг вертикальной оси и приемник жидкой фазы, установленный на стыке цилиндрической и конической частей корпуса, на периферийной части конической насадки размещены два разделительных устройства с возможностью регулировки расстояния между ними, причем верхнее разделительное устройство сообщено с приемником жидкой фазы.
Отличительными признаками заявляемого изобретения является то, что разделительные устройства представляют собой полые конусы и с углами конусности равными углам конусности конической насадки, к которым с внешней боковой стороны присоединены плоские кольцевые диски, а к верхней части нижнего разделительного устройства прикреплен дополнительный плоский кольцевой диск, причем периферийные части дополнительного плоского кольцевого диска и плоского кольцевого диска сообщаются с камерой разделения, а плоского кольцевого диска и конической насадки с приемником.
На фиг. 1 показано устройство для разделения эмульсий.
Устройство для разделения эмульсий содержит неподвижный цилиндрическо-конический корпус 1, расположенную в его внутреннем объеме коническую насадку 2, снабженную приводом вращательного движения 3 вокруг вертикальной оси, и приемник жидкой фазы 4, установленный на стыке цилиндрической и конической частей корпуса. На периферийной части конической насадки размещены два разделительных устройства с возможностью регулировки расстояния между ними. Верхнее разделительное устройство сообщено с приемником жидкой фазы 4, Разделительные устройства представляют собой полые конусы 5 и 6 с углами конусности равными углам конусности конической насадки 2. К полым конусам 5 и 6 с внешней боковой стороны присоединены плоские кольцевые диски 7 и 8. К верхней части нижнего разделительного устройства 6 прикреплен дополнительный плоский кольцевой диск 9. Периферийные части дополнительного плоского кольцевого диска 9 и плоского кольцевого диска 7 сообщаются с камерой разделения 10, а плоского кольцевого диска 8 и конической насадки 2 с приемником 11. Исходная эмульсия загружается через патрубок для подачи эмульсии 12. Выгрузка разделенных компонентов происходит через патрубки 13 и 14. Для слива жидкости из камеры разделения 10 в ее нижней части выполнен патрубок 15.
Устройство работает следующим образом.
Подлежащая разделению эмульсия поступает через патрубок для подачи эмульсии 12 в центральную часть вращающейся конической насадки 2. Под действием центробежных сил инерции эмульсия поднимается по ее внутренней боковой поверхности. При этом происходит ее разделение.
Более плотная жидкость движется в пристенном слое, а менее плотная смещается к центру вращения. Жидкость, имеющая большую плотность, проходит в зазоре между конической насадкой и полым конусом 6, затем движется между конической насадкой и плоским кольцевым диском 8, а далее поступает в приемник 11, в котором накапливается.
Менее плотная жидкость двигаясь в слоях, отдаленных от поверхности конической насадки 2 отделяется при помощи полого конуса 5. Двигаясь вверх по его поверхности поток менее плотной жидкости поступает в приемник жидкой фазы 4.
Промежуточный слой, содержащий неразделенную жидкость, проходит между полыми конусами 5 и 6, движется в зазоре между плоским кольцевым диском 7 и дополнительным плоским кольцевым диском 9, а затем распыляется в камеру разделения 10. При распылении происходит разделение эмульсии на капли составляющих жидкостей. Осевшие в камере разделения 10 капли не образуют стойкую эмульсию. При этом происходит расслоение эмульсии на более плотную и менее плотную жидкости (здесь происходит грубое разделение и снижение стойкости эмульсии). Из камеры разделения 10 грубо разделенная эмульсия поступает через патрубок 15 в патрубок для подачи эмульсии 12.
Благодаря тому, что разделительные устройства представляют собой полые конусы 5 и 6 с углами конусности равными углам конусности конической насадки 2 удается обеспечить без возмущения потока (без завихрений и турбулентностей, нарушающий расслоенную на исходные жидкости эмульсию) выделение из потока эмульсии трех параллельно движущихся слоев - пристенного слоя жидкости, имеющей большую плотность, промежуточного слоя, где присутствуют обе жидкости и слоя жидкости меньшей плотности.
За счет того, что к полым конусам 5 и 6 с внешней боковой стороны присоединены плоские кольцевые диски 7 и 8, а к верхней части нижнего разделительного устройства 6 прикреплен дополнительный плоский кольцевой диск 9 удается обеспечить отведение всех трех выделенных полыми конусами 5 и 6 потоков в соответствующие приемники 4 и 11 и камеру разделения 10 в которой происходит распыление и осаждение капель промежуточного слоя.
Наличие дополнительного плоского кольцевого диска 9 обеспечивает формирование зазора между потоком более плотной жидкости и промежуточного слоя, который подвергается распылению в камере разделения 10.
Таким образом, разделение эмульсий в предлагаемом устройстве происходит под действием центробежных сил, создаваемых вращающейся конической насадкой. С целью повышения эффективности разделения поток эмульсии делится на три слоя, при этом промежуточный слой, где содержатся обе жидкости, подвергается дополнительному разделению методом распыла в камере разделения. Это позволяет снизить стойкость эмульсии и повысить качество разделения.
За счет того, что в процессе разделения происходит выделение из потока трех слоев удается снизить частоту вращения насадки, что позволит уменьшить потребление энергии по сравнению с центрифугами и устройством, выбранным в качестве прототипа, где промежуточный слой подвергается ударному разделению, для реализации которого необходима высокая скорость вращения насадки.
Заявленное устройство для разделения эмульсий обладает высокой степенью разделения и относительно небольшим потреблением энергии.