Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 [ 133 ] 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

ния поперечных сечений обоих жидкостных колец, равного объемному отношению жидкостей в исходной смеси. Например, если объемная доля тяжелой жидкости в эмульсии равна х, то доля легкой жидкости окажется 1 - X, и Л, определяется из уравнений

it(R-R) = (l-x)it[R-R).

ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ФИЛЬТРОВАНИЕ

В роторах центрифуг осуществляется фильтрование суспензий за счет перепада давления, создаваемого центробежной силой.

Для этого в фильтрующих центрифугах боковая стенка ротора 3 перфорирована, а на внутренней поверхности стенки размещена дренажная сетка 4 и фильтровальная ткань 5 (рис. XIV-3). Под действием центробежной силы суспензия давит на стенку, жидкость проходит через фильтрующую ткань, ее капли попадают в кожух, внутри которого вращается ротор, стекают в поддон и в виде фильтрата выводятся через сливной штуцер. Осадок образуется на стенке и удаляется с нее вручную (при остановке центрифуги) либо на ходу при помощи скребков, ножей или шнеков.

Определим движущую силу центробежного фильтрования. Выделим внутри кольца суспензии, находящейся во вращающемся роторе центрифуги, элементарный слой толщиной dr, находящийся на расстоянии г от оси вращения (см. рис. XIV-3). Масса этого слоя равна произведению его плотности Р;. на объем:

dm = р<.Я • 2пг dr.

Центробежная сила, действующая на элементарное кольцо, согласно уравнению (XIV.l) равна

dC = inhdm = р,Н • 2iuor • dr.

Давление этого кольца на поверхность S суспензии, расположенную за кольцом, составит

dp = - = --= oMrdr.

По закону Паскаля это давление через суспензию передается стенке ротора - фильтрующей перегородке - или слою осадка у стенки. Общий перепад давления при центробежном фильтровании найдем суммированием давлений, соответствующих всем элементарным слоям суспензии:

Лр =

pyr.dr = 2{R-R).

При центробежном фильтровании окружная скорость вращения ротора О) постоянна и поэтому значение общего перепада давления Лр не меня-

Рис. XIV-3. Схема фильтрующей центрифуги:

} - питающая (загрузочная) труба; 2 - закраина ротора; 3 - перфорированная стенка ротора; 4 - дренажная сетка; 5 - фильтровальная ткань; б - кожух. Потоки: I - суспензия; и - фильтрат; 111 - осадок

ется. Найдя Лр, дальнейшие расчеты производят как для режима фильтрования при постоянном перепаде давления Лр - const по уравнениям (XIII.4)-(XIII.7).

При расчете производительности фильтрующих центрифуг периодического действия учитывают, что полный цикл работы складывается из следующих этапов: загрузки, пуска и разгона ротора, центрифугирования, промывки осадка, дополнительного отжима, торможения, разгрузки осадка. У автоматически работающих центрифуг ряд отмеченных этапов отсутствует.

Оценивая продолжительность каждого этапа т,, т j и т.д., находят длительность полного цикла т,-1-х2 -1-... = Ети число циклов в секунду

z = l/Xx.

Далее для центрифуги выбранного типоразмера определяют рабочий объем ротора

V=ii(r-R)h.

Для периодически действующей центрифуги объем Vp будет равен максимальной ее производительности за один цикл по исходной суспензии; тогда объемная и массовая производительности центрифуги составят соответственно

V, = VpZ и G, = V,p„

а число центрифуг на установке

(Xrv.6)

где G - массовый расход суспензии, кг/с.

Если суспензия подается в ротор непрерывно, то весь рабочий объем ротора может быть занят осадком. Тогда в соответствии с уравнением (XIV.6) для исходной суспензии производительность по объему составит

V,=Vp(l + x)z,

где X - объем осадка, приходящийся на 1 м фильтрата.

КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРИФУГ и СЕПАРАТОРОВ

Современные промышленные центрифуги и сепараторы - это сложнейшее технологическое оборудование, состоящее из многих механизмов высокой точности, обладающее высокими скоростями и управляемое с помощью сложных электрогидравлических или электрических систем.

в силу сложившихся традиций центрифуги и сепараторы имеют самостоятельные системы классификации.

Центрифуги могут быть классифицированы по следующим характерным признакам:

а) ло характеру протекания процесса центрифуги делят на машины периодического и непрерывного действия;

б) ло технологическому назначению или принципу разделения различают следующие типы центрифуг: осадительные (отстойные) и осветляющие - для разделения суспензий; разделяющие (сепарирующие) - для разделения эмульсий; фильтрующие - для разделения суспензий; комбинированные, в которых сочетаются два принципа разделения - осаждение и фильтрование;

в) ло основному конструктивному признаку центрифуги бывают горизонтальные (с горизонтальным расположением вала); вертикальные; наклонные; подвесные с верхним приводом; подвесные с нижним приводом (маятниковые); вертикальные трубчатые;

г) ло способу выгрузки осадка из ротора различают центрифуги с ручной, контейнерной (кассетной), ножевой, шнековой, инерционной, механико-пневматической выгрузкой и вы-фузкой пульсирующим поршнем.

В нефтехимических производствах наиболее перспективны саморазгружающиеся сепараторы.

По конструкции разгрузочных устройств такие сепараторы разделяются на три основные группы: с непрерывным, пульсирующим и непрерывно-циклическим отводом осадка.

Конструкции центрифуг и сепараторов, применяемых в нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности, многочисленны и рассматриваются в специальной литературе. Опишем принципиальное устройство только некоторых из них.

Центрифуги маятниковые с нижним приводом. Маятниковые центрифуги представляют собой вертикальные подвесные самоустанавливающиеся машины периодического действия с нижним приводом. В зависимости от технологического назначения они могуг быть фильтрующими и осадитель-ными. По способу выгрузки осадка различают центрифуги с верхней ручной выгрузкой через борт, с нижней ручной выгрузкой через днище ротора и с контейнерной выгрузкой.

Конструкция фильтрующей маятниковой центрифуги с нижней выгрузкой осадка представлена на рис. XIV-4. На подвеске, состоящей из фундаментной плиты 1 и трех опорных колонок 3, подвешена станина 2, на которой монтируют основные узлы и детали центрифуги. Подвеска станины выполнена на тягах, снабженных шаровыми опорными поверхностями, позволяющими центрифуге самоустанавливаться во время работы. Виб-