Конструкции сепараторов

Рис. 86. Схема работы трубчатого сепаратора.

Трубчатый сепаратор, схема которого показана на рисунке 24 пред­ставляет собой вращающийся трубчатый барабан, куда жидкость непрерывно поступает через нижнее центральное отверс­тие и захватывается стенками барабана. Под действием центробежных сил поток жидкости распределяется по стенкам барабана цилиндрическим слоем. При этом примеси, находящие­ся в жидкости, отбрасываются к периферии, осаждаются на стен­ках барабана и могут быть выпущены вместе с тяжелыми фракциями в отверстие для воды, если сепаратор соответствую­щим образом оборудована для автоматического очищения барабана. Очищенная жидкость непрерывно отводится через верхнее центральное отверстие барабана.

Тарельчатый сепаратор (его схема) показан на рисунке 87.

В нем жидкость непрерыв­но подается во вращающийся барабан через центральный канал, поступает к периферии барабана, протекает по кана­лам между тарелками и отво­дится через кольцевое отверстие в верхней части.

В процессе этого движения жидкость захватывается стен­ками и тарелками барабана, которые придают ей вращательное движение. Под действием центробежных сил находящи­еся в жидкости примеси осаждаются на стенках и тарелках барабана. Тяжелые фракции на­капливаются и сползают по поверхностям тарелок к перифе­рии, срываются с них и удаляются

через специальные отверстия в верхней части барабана. Через отверстия, расположенные бли­же к оси барабана, отводится очищенная жидкость.

Рис. 87. Схема работы барабана тарельчатого сепаратора.

Судовые тарельчатые сепараторы имеют, как правило, при­нципиально одинаковую кинематическую схему (рис. 88).

Вращение от электродвигателя 7 на горизонтальный вал 5 се­паратора передается через фрикционную муфту 6. Горизонтальный вал сепаратора закреплен в станине 4 на шарикоподшипниках 12. На вертикальный вал 13 сепаратора вращение передается через червячно-винтовую передачу 9. В верхней части вертикальный вал опирается на радиальный шарикоподшипник и пружинные амортизаторы (буксы) 3, а в нижней - на радиальносферический подшипник, радиальный подшипник 8 и пяту с шариком и пру­жиной подпятника.

Рис. 88. Схема центробежного сепаратора.

На вертикальном валу с большой скоростью (7000-8000 об/мин) вращается насаженный на него барабан 2. В станине сепаратора так же смонтирован сдвоенный шестеренный масляный насос 10, вращение к которому передается от горизонтального вала 5 через эластичную муфту 11. Сверху станина накрыта сборником 1.

Режимы работы сепараторов.

На рисунке 89 представлена схема работы сепаратора, в кото­ром сепарируемая жидкость (топливо или смазочное масло) пос­тупает во вращающийся барабан через центральный канал а в тарелкодержателе 1 и подается к периферии барабана 2.

Рис. 89. Барабан собранный для кларификации.

Затем жидкость проходит между тарелками 3 и через горлови­ну 4 отводится из барабана. Под действием центробежных сил содержащиеся в нефтепродукте механические примеси осажда­ются на стенках барабана и на конических поверхностях тарелок. Если в топливе или масле имеется вода, то она будет выделяться вместе с примесями и со временем заполнит весь грязевой объем барабана. При этом вода образует гидравлический затвор и пере­кроет путь для поступления нефтепродукта в пространства меж­ду тарелками.

Нормальная работа сепаратора нарушается, требуется его вскрытие и чистка, что усложняет эксплуатацию сепаратора. Поэтому по рассмотренной схеме сепарируют топливо или сма­зочное масло с незначительным содержанием воды, а работаю­щий по этой схеме барабан называют кларификатором. Или работу в этом режиме еще называют - режим осветления.

При сепарировании значительно обводненных нефтепродук­тов желательно обеспечить непрерывный отвод выделяющейся воды. Для этого барабан собирают как пурификатор (рис. 90).

Кларифакаторную горловину 4 (рис. 89) снимают и вместо неё устанавливают регулировочную систему 5 (рис. 90). Вместо верхней тарелки ставят разделительную тарелку 6 большего диа­метра. Нижнюю сплошную тарелку снимают, давая возможность проходить через каналы 3 топливу или маслу из тарелкодержателя в каналы, об­разованные отверстиями в тарелках.

В начале работы сепаратора (в целях предотвращения утечки очищаемого нефтепродукта через отверстие шайбы 5) во враща­ющийся барабан заливают воду, которая образует гидравлический затвор. После этого подается сепарируемая жидкость через ка­нал а. Затем через тарелкодержатель 1 она проходит каналы, образуемые отверстиями в тарелках 3, и поступает в зазоры меж­ду тарелками.

Рис. 90. Барабан собранный для пурификации.

Под действием центробежных сил вода, содержа­щаяся в топливе или масле, как более тяжелая составляющая отбрасывается к периферии барабана. Там она смешивается с во­дой гидравлического затвора и отводится из барабана через от­верстия в сменной регулировочной шайбе 5.

Очищенный нефтепродукт, как более легкий, оттесняется к центру барабана и отводится через патрубок с разделительной та­релкой 6.

Диаметр окружности, по которой расположены отверстия в тарелках барабана, образующие каналы для поступления топлива и масла в зазоры между тарелками, должен соответс­твовать диаметру так называемого «нейтрального слоя», т.е. ус­ловной поверхности раздела фаз «топливо или масло-вода». Этот диаметр зависит от объемного соотношения фаз в эмульсии, максимального и мини­мального диаметров тарелок. При таком соответствии диамет­ров уменьшается вли­яние встречных пото­ков легкой и тяжелой фаз, которые могут на­рушить нормальный ход сепарирования и снизить эффектив­ность обработки топ­лива или масла.

Непрерывный отвод двух фаз из барабана сепаратора обеспечи­вается гидродинами­ческим равновесием потоков поступающей и выходящей жидкос­ти. Это равновесие устанавливается под­бором сменных регулировочных шайб (рис. 91), диаметр кото­рых определяется исходя из принятой подачи сепаратора, марки топлива и с учетом оптимального расположения нейтрального слоя.

Однако полного разделения эмульсии по нейтральному слою не происходит, процесс отделения воды в сепараторе сложнее: он наблюдается в зазорах между тарелками, там же возникают и встречные потоки легкой и тяжелой фаз, турбулизирующие жидкость в межтарелочном пространстве. Поэтому размеры выбранных шайб необходимо уточнять в зависимости от наблюдаемой эффективности работы сепара­тора.

Рис. 91. Схема нормального процесса пурификации.

Увеличение диа­метра регулировоч­ной шайбы приводит к перемещению по­верхности раздела фаз «Топливо или масло-вода» ближе к стенкам барабана. В случае, если эта по­верхность смещается за край разделитель­ной тарелки, через отверстие регулиро­вочной шайбы совместно с водой начи­нает вытекать топли­во (рис. 92).

Рис. 92. Схема нарушенного процесса пурификации, когда вместе с водой вытекает топливо.

Рис. 93. Схема нарушенного процесса пурификации, когда вместе с топливом вытекает вода.

Уменьшение диа­метра регулировочной шайбы (рис. 93) сопровождается пе­ремещением поверх­ности раздела фаз к оси вращения и в этом случае вместе с топливом начинает вытекать вода. При этом эффект сепарирования снижается, так как уменьшается эф­фективная площадь тарелок.