RU95553U1 - HYDRODYNAMIC DISPERSANTER FOR PRODUCING BOILER FUEL FROM TROUGH - Google Patents

Abstract

1. Гидродинамический диспергатор, характеризующийся тем, что содержит отводящий патрубок, подводящий патрубок, переходящий в сопло, узел крепления и резонансную пластину, которая с одной стороны выполнена с возможностью крепления в узле крепления, а другая сторона расположена напротив сопла и имеет концевую часть, которая в продольном сечении выполнена в виде клинообразной части с острой кромкой на конце, при этом каждая сторона клиновидной части имеет, по меньшей мере, две выемки, выполненные по всей ее длине. ! 2. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что острая кромка выполнена с углом заточки менее 30°. ! 3. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что боковые поверхности резонансной пластины профилированы по форме экспоненты. ! 4. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что сопло на входе выполнено цилиндрической формы, а на выходе - в виде плоской щели. ! 5. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что узел крепления представляет собой параллельные друг другу стойки. ! 6. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что каждая выемка имеет полуовальную форму. 1. Hydrodynamic dispersant, characterized in that it contains a discharge pipe, a supply pipe passing into the nozzle, the mount and the resonant plate, which on the one hand is configured to mount in the mount, and the other side is opposite the nozzle and has an end part that in longitudinal section is made in the form of a wedge-shaped part with a sharp edge at the end, while each side of the wedge-shaped part has at least two recesses made along its entire length. ! 2. The dispersant according to claim 1, characterized in that the sharp edge is made with a sharpening angle of less than 30 °. ! 3. The dispersant according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the resonant plate are profiled in the shape of an exponent. ! 4. The dispersant according to claim 1, characterized in that the nozzle at the inlet is made of cylindrical shape, and at the exit - in the form of a flat slit. ! 5. The dispersant according to claim 1, characterized in that the mount is a parallel to each other racks. ! 6. The dispersant according to claim 1, characterized in that each recess has a semi-oval shape.

Description

Полезная модель относится к области диспергирования, интенсификации физико-химических процессов и иных обработок текучей среды, в частности к устройствам для диспергирования компонентов жидких сред и интенсификации физико-химических процессов, и предназначена для использования в нефтеперерабатывающей, химической, энергетической, пищевой и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of dispersion, intensification of physicochemical processes and other fluid treatments, in particular to devices for dispersing components of liquid media and intensification of physicochemical processes, and is intended for use in oil refining, chemical, energy, food and other industries .

Из уровня техники известен гидродинамический излучатель с резонансной пластиной, содержащий цилиндрический корпус, в котором расположен подводящий патрубок, переходящий в сопло с цилиндрическим входом и заканчивающееся плоской щелью, резонансную пластину, один конец которой жестко закреплен, а другой - имеет клиновидную заточку и расположен против выхода сопла (Фридман В.М., Ультразвуковая химическая аппаратура, Машиностроение, Москва, 1967 г., с.52-55).The prior art hydrodynamic emitter with a resonant plate, containing a cylindrical body in which there is an inlet pipe, passing into the nozzle with a cylindrical inlet and ending with a flat slot, a resonant plate, one end of which is rigidly fixed, and the other has a wedge-shaped sharpening and is located against the exit nozzles (Fridman V.M., Ultrasonic chemical equipment, Engineering, Moscow, 1967, p.52-55).

Недостатком этого излучателя является то, что он имеет ограничение по генерируемой акустической мощности, которая определяет эффективность процесса диспергации, и характеризуется размером частиц, на которые дробится обрабатываемая смесь. Как показывают результаты лабораторных испытаний, степень диспергации, создаваемая такими устройствами, не превышает 1,5-3 мкм, а для получения ряда эмульсий, например, парафин-вода, размер частиц не должен превышать 0,4 мкм. Кроме того, в ряде технологических процессов необходимо осуществлять интенсивное дробление длинных молекулярных цепочек. Указанное ограниченнее генерируемой акустической мощности связано с тем, что в процессе работы излучателя пластина под действием потока жидкости совершает колебательные движения с амплитудой до 3 мм. Эта величина определяет акустическую мощность излучателя и существенно влияет на продолжительность безотказной работы устройства. Как показали результаты испытаний, амплитуда колебаний пластины для получения требуемого эффекта диспергации должна превышать 3 мм, но при это в ней создаются динамические напряжения, приводящие к ее разрушению в месте крепления и местах изменеия профиля пластины, при давлении жидкости на входе в подводящий патрубок более 15 кгс/см².The disadvantage of this emitter is that it has a limitation on the generated acoustic power, which determines the efficiency of the dispersion process, and is characterized by the size of the particles into which the processed mixture is crushed. As the results of laboratory tests show, the degree of dispersion created by such devices does not exceed 1.5-3 microns, and to obtain a number of emulsions, for example, paraffin-water, the particle size should not exceed 0.4 microns. In addition, in a number of technological processes it is necessary to carry out intensive fragmentation of long molecular chains. The indicated is more limited than the generated acoustic power due to the fact that during operation of the emitter, the plate undergoes oscillatory movements with an amplitude of up to 3 mm under the action of a fluid flow. This value determines the acoustic power of the emitter and significantly affects the uptime of the device. As the test results showed, the amplitude of plate oscillations to obtain the desired dispersion effect must exceed 3 mm, but at the same time dynamic stresses are created in it, leading to its destruction in the place of attachment and in the places where the profile of the plate changes, when the fluid pressure at the inlet to the inlet pipe is more than 15 kgf / cm ² .

Наиболее близкой к предложенной полезной модели является гидродинамический диспергатор с резонансной пластиной, содержащий подводящий патрубок, переходящий в щелевое сопло сой пластины жестко закреплен, а другой, имеющий клиновидную заточку, расположен напротив выхода сопла, цилиндрического корпуса и отводящего патрубка (RU 74317, 14.02.2008).Closest to the proposed utility model is a hydrodynamic dispersant with a resonant plate, containing an inlet pipe that passes into the slotted nozzle of the plate, is rigidly fixed, and another, having a wedge-shaped sharpening, is located opposite the nozzle exit, a cylindrical body and a discharge pipe (RU 74317, 02/14/2008 )

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет ограничение по генерируемой акустической мощности, которая определяет эффективность процесса диспергации, эта величина не превышает 1,5-2 вт/см². При производстве котельного топлива из гудрона посредством его обработки ультразвуковым полем высокой интенсивности необходимо, чтобы эта величина была больше 2 вт/см², тогда под воздействием ударных волн, возникающих при схлопывании кавитационных каверн, происходит разрыв химических связей «углерод - углерод» в тяжелых молекулах углеводородов, которые составляют основу гудрона. В результате образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой и, как следствие, уменьшается вязкость и температура вспышки сырья (гудрона) и оно приобретает свойства котельного топлива.The disadvantage of this device is that it has a limitation on the generated acoustic power, which determines the efficiency of the dispersion process, this value does not exceed 1.5-2 W / cm ² . In the production of boiler fuel from tar by processing it with a high-intensity ultrasonic field, it is necessary that this value be more than 2 W / cm ² , then under the influence of shock waves arising from the collapse of cavitation cavities, the carbon-carbon chemical bonds in heavy molecules break hydrocarbons, which form the basis of tar. As a result, hydrocarbons with a lower molecular weight are formed and, as a result, the viscosity and flash point of the feedstock (tar) decreases and it acquires the properties of boiler fuel.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании гидродинамического диспергатора для получения котельного топлива из гудрона, который исключал бы указанные выше недостатки.The problem to which the proposed utility model is directed is to create a hydrodynamic dispersant for producing boiler fuel from tar, which would eliminate the above disadvantages.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении акустической мощности, генерируемой гидродинамическим диспергатором при производстве котельного топлива из гудрона за счет конструкции резонансной пластины.The technical result achieved by the implementation of this utility model is to increase the acoustic power generated by the hydrodynamic dispersant in the production of boiler fuel from tar due to the design of the resonant plate.

Указанный технический результат достигается в гидродинамическом диспергаторе, содержащем отводящий патрубок, подводящий патрубок, переходящий в сопло, узел крепления и резонансную пластину, которая с одной стороны выполнена с возможностью крепления в узле крепления, а другая сторона расположена напротив сопла и имеет концевую часть, которая в продольном сечении выполнена в виде клинообразной части с острой кромкой на конце, при этом каждая сторона клиновидной части имеет, по меньшей мере, две выемки, выполненные по всей ее длине.The specified technical result is achieved in a hydrodynamic disperser containing a discharge pipe, a supply pipe passing into the nozzle, the mount and the resonant plate, which is mounted on one side and mounted on the mount, and the other side is opposite the nozzle and has an end part that the longitudinal section is made in the form of a wedge-shaped part with a sharp edge at the end, while each side of the wedge-shaped part has at least two recesses made along its entire length.

Острая кромка выполнена с углом заточки менее 30°. Боковые поверхности резонансной пластины профилированы по форме экспоненты. Сопло на входе выполнено цилиндрической формы, а на выходе - в виде плоской щели. Узел крепления представляет собой параллельные друг другу стойки. Каждая выемка имеет полуовальную форму.The sharp edge is made with a sharpening angle of less than 30 °. The lateral surfaces of the resonance plate are shaped according to the shape of the exponent. The nozzle at the inlet is made of a cylindrical shape, and at the exit - in the form of a flat slit. The mount is a parallel to each other racks. Each recess has a semi-oval shape.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен гидродинамический диспергатор; на фиг.2 - клинообразная часть резонансной пластины.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a hydrodynamic dispersant; figure 2 - wedge-shaped part of the resonance plate.

Гидродинамическом диспергатор содержит отводящий патрубок 1, подводящий патрубок 2, переходящий в сопло 3, узел крепления 4, представляющий собой две параллельные друг другу стойки, и резонансную пластину 5.The hydrodynamic dispersant contains a discharge pipe 1, a supply pipe 2, passing into the nozzle 3, a mount 4, which is two racks parallel to each other, and a resonant plate 5.

Сопло 3 на входе выполнено цилиндрической формы (имеет цилиндрический вход), а заканчивается плоской щелью, то есть сопло 3 выполнено сужающимся.The nozzle 3 at the inlet is made cylindrical (has a cylindrical inlet), and ends with a flat slit, that is, the nozzle 3 is made tapering.

Резонансная пластина 5 с одной стороны выполнена с возможностью консольного крепления в узле крепления 4. Другая незакрепленная сторона резонансной пластины 5 расположена напротив сопла 3 и имеет концевую часть 6, которая в продольном сечении выполнена в виде клинообразной части с острой кромкой 7 на конце, заточенной под углом менее 30°. Каждая сторона клиновидной части имеет, по меньшей мере, две выемки 8 (пазы), выполненные по всей ее длине полуовальной формы.The resonance plate 5 on the one hand is made with the possibility of cantilever mounting in the mount 4. The other loose side of the resonance plate 5 is located opposite the nozzle 3 and has an end part 6, which in longitudinal section is made in the form of a wedge-shaped part with a sharp edge 7 at the end sharpened under angle less than 30 °. Each side of the wedge-shaped part has at least two recesses 8 (grooves) made along its entire length of the semi-oval shape.

Боковые поверхности резонансной пластины профилированы по форме экспоненты.The lateral surfaces of the resonance plate are shaped according to the shape of the exponent.

Гидродинамическом диспергатор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость через подводящий патрубок поступает в сопло, на выходе из которого поток приобретает форму плоской струи. При натекании жидкости на клиновидную часть резонансной пластины происходит образование и следующих один за другим срыв вихрей на острой кромке и на поверхности выемок, что приводит к интенсификации процесса образования кавитационных каверн и, как следствие, к увеличению акустической мощности гидродинамического диспергатора. Периодически изменяющееся давление в зоне вихрей приводит к образованию звуковых волн. При прохождении фазы волны, создающей разряжение, жидкость рвется, и в ней образуется большое количество разрывов в виде пузырьков. После кратковременного существования часть пузырьков захлопывается и при этом развиваются большие местные мгновенные давления, достигающие 10000 кгс/см².The hydrodynamic dispersant operates as follows. The processed fluid through the inlet pipe enters the nozzle, at the outlet of which the flow takes the form of a flat jet. When liquid flows on the wedge-shaped part of the resonance plate, vortices are formed, one after the other, on the sharp edge and on the surface of the recesses, which leads to an intensification of the formation of cavitation cavities and, as a result, to an increase in the acoustic power of the hydrodynamic dispersant. Periodically changing pressure in the vortex zone leads to the formation of sound waves. With the passage of the phase of the wave that creates the discharge, the liquid breaks, and a large number of discontinuities in the form of bubbles form in it. After a short-term existence, some of the bubbles collapse and large local instantaneous pressures develop, reaching 10,000 kgf / cm ² .

Компоненты жидкости, попадающие в зону срыва вихрей (кавитационное облако), подвергаются мощному воздействию, и происходит процесс диспергирования. Обработанная жидкость отводится через отводящий патрубок.The components of the liquid falling into the zone of disruption of the vortices (cavitation cloud) are subjected to a powerful effect, and the dispersion process occurs. Treated fluid is discharged through a discharge pipe.

Лабораторно-стендовые испытания гидродинамического диспергатора с резонансной пластиной, имеющей выемки на клинообразной части, показали, что акустическая мощность увеличивается с 1,5-2 вт/см² до 3,8 вт/см².Laboratory and bench tests of a hydrodynamic dispersant with a resonant plate having recesses on the wedge-shaped part showed that the acoustic power increases from 1.5-2 W / cm ² to 3.8 W / cm ² .

В процессе опытно - промышленного пробега гидродинамического диспергатора с пропускной способностью 10 м³/час на установке висбрекинга были получены следующие результаты. В качестве сырья использовался гудрон с вакуумной колонны. Условная вязкость при 100 С после обработки на гидродинамическом диспергаторе снизилась с 17,6 до 8,4 град. ВУ и температура вспышки снизилась с 258° до 116°С. Полученные параметры соответствуют требованиям, предъявляемым к котельному топливу.In the process of pilot - industrial mileage of the hydrodynamic dispersant with a throughput of 10 m ³ / h on the visbreaking unit, the following results were obtained. Tar was used as a raw material from a vacuum column. Conventional viscosity at 100 C after treatment with a hydrodynamic dispersant decreased from 17.6 to 8.4 degrees. SL and flash point decreased from 258 ° to 116 ° C. The obtained parameters correspond to the requirements for boiler fuel.

В настоящее время ведется проектирование и изготовление промышленного образца гидродинамического диспергатора с пропускной способностью до 100 м³/час для обработки гудрона на установке висбрекинга.Currently, the design and manufacture of an industrial design of a hydrodynamic dispersant with a throughput of up to 100 m ³ / h for processing tar on a visbreaking unit is underway.

Claims (6)

1. Гидродинамический диспергатор, характеризующийся тем, что содержит отводящий патрубок, подводящий патрубок, переходящий в сопло, узел крепления и резонансную пластину, которая с одной стороны выполнена с возможностью крепления в узле крепления, а другая сторона расположена напротив сопла и имеет концевую часть, которая в продольном сечении выполнена в виде клинообразной части с острой кромкой на конце, при этом каждая сторона клиновидной части имеет, по меньшей мере, две выемки, выполненные по всей ее длине.1. Hydrodynamic dispersant, characterized in that it contains a discharge pipe, a supply pipe passing into the nozzle, the mount and the resonant plate, which on the one hand is configured to mount in the mount, and the other side is opposite the nozzle and has an end part that in longitudinal section is made in the form of a wedge-shaped part with a sharp edge at the end, while each side of the wedge-shaped part has at least two recesses made along its entire length. 2. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что острая кромка выполнена с углом заточки менее 30°.2. The dispersant according to claim 1, characterized in that the sharp edge is made with a sharpening angle of less than 30 °. 3. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что боковые поверхности резонансной пластины профилированы по форме экспоненты.3. The dispersant according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the resonant plate are profiled in the shape of an exponent. 4. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что сопло на входе выполнено цилиндрической формы, а на выходе - в виде плоской щели.4. The dispersant according to claim 1, characterized in that the nozzle at the inlet is made of cylindrical shape, and at the exit - in the form of a flat slit. 5. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что узел крепления представляет собой параллельные друг другу стойки.5. The dispersant according to claim 1, characterized in that the mount is a parallel to each other racks. 6. Диспергатор по п.1, характеризующийся тем, что каждая выемка имеет полуовальную форму.

6. The dispersant according to claim 1, characterized in that each recess has a semi-oval shape.