ГАЗОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 1996 года по МПК B01D45/12 

Изобретение относится к разделению суспензий и может быть использовано в химической промышленности и других отраслях промышленности.

Известна конструкция газоцентробежного разделителя суспензий, содержащего корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого вертикально по центру установлен цилиндрический фильтрующий элемент, открытый снизу и оканчивающийся расширяющимся конусом верхней части, по центру которого происходит патрубок исходного газа с завихрителем. Внутри патрубка исходного газа коаксиально расположен центральный патрубок, верхняя часть которого открыта и крепится на завихрителе, а нижняя часть заглушена и имеет тангенциальные щели, направленные в сторону вращения основного газового потока.

Исходная суспензия подается через тангенциальный патрубок в карман конуса и через зазор между фильтрующим элементом и патрубком исходного газа пленка суспензии стекает по внутренней поверхности фильтрующего элемента. По центру подается газовый поток, часть которого проходит через завихритель, а другая часть потока через центральный патрубок подается в нижнюю часть фильтрующего элемента. При совместном движении вниз закрученного газового потока и вращающейся пленки суспензии возникает центробежная сила, создающая повышенное давление на стенке. За счет перепада давления на фильтрующей перегородке жидкая фаза суспензии и частично газ продавливаются внутрь корпуса откуда через соответствующие штуцера газ и фильтрат выводятся из аппарата. Основной поток газа с твердым осадком движется вниз и совместно удаляется из аппарата.

Недостатком известной конструкции является относительно большой расход газовой фазы ввиду того, что центральная часть газового потока является нерабочей. Подача части газа в центральный патрубок приводит к локальному увеличению тангенциальной скорости в месте вода газа в основной поток, что позволяет сохранить равной тангенциальную скорость по всей высоте фильтрующего элемента. В известной конструкции осадок выгружается из аппарата совместно с газовым потоком и для использования полученного осадка необходима дополнительная стадия сепарации из газа.

Цель изобретения снижение энергетических затрат на разделение суспензий за счет уменьшения расхода исходного газа и выравнивая тангенциальной скорости пленки суспензии по всей высоте фильтрующего элемента.

Цель достигается тем, что соосно фильтрующему элементу устанавливается вытеснитель. Применение вытеснителя цилиндрической формы позволяет придать стекающей пленке суспензии тангенциальную скорость, как в известной конструкции, но при меньшем расходе газа. Использование конического вытеснителя позволяет выравнивать тангенциальную скорость пленки по всей высоте фильтрующего элемента.

Исполнение вытеснителя полым с открытыми торцами, служащими вводом и выводом газовой фазы позволяет выгружать из низа аппарата только твердую фазу.

На фиг. 1 показан аппарат с цилиндрическим вытеснителем, общий вид; на фиг. 2 центральная часть аппарата с коническим вытеснителем; на фиг. 3 центральная часть аппарата с полым вытеснителем.

Газоцентробежный разделитель суспензий содержит фильтрующий цилиндрический элемент 1, оканчивающийся в нижней части сплошным патрубком 2, а в верхней части конической обечайкой с крышкой 3 и патрубком 4 для подачи суспензии. В верхней части по центру фильтрующего элемента с зазором проходит патрубок 5 для подачи газа с завихрителем 6. На наружной поверхности фильтрующего элемента крепится корпус 7, в котором происходит разделение газожидкостного потока. Фильтрат отводится по штуцеру 8, а газ по штуцеру 9. Соосно фильтрующему элементу 1 крепится вытеснитель 9, в верхней части которого размещен завихритель 6. Нижняя граница вытеснителя должна находиться не выше нижней границы фильтрующего элемента. Вытеснитель 9 представляет из себя либо цилиндрический элемент равного по всей длине диаметра с обтекателями на торцах (фиг. 1), либо конический элемент с обтекателями на торцах (фиг. 2), либо полый элемент как цилиндрической, так и конической формы при этом его торцы открыты, нижняя часть 10 заканчивается в сплошном патрубке 2 и служит для ввода газовой фазы, а верхняя часть 11 через патрубок 5 выводится из аппарата и служит отводом газовой фазы.

Газоцентробежный разделитель суспензий работает следующим образом.

Исходная суспензия подается через тангенциальный патрубок 4 в карман конуса 3 и через зазор между фильтрующим элементом 1 и патрубком исходного газа 5 стекает по внутренней стенке фильтрующего элемента. По центру через патрубок 5 подается исходный газовый поток, который, пройдя завихритель 6, поступает в кольцевой зазор между фильтрующим элементом и вытеснителем 9. При совместном движении вниз закрученного газового потока и вращающейся пленки суспензии возникает центробежная сила, создающая перепад давления на фильтрующей перегородке, при этом жидкая фаза суспензии и частично газ продавливаются в корпус 7. Из корпуса 7 фильтрат удаляется через штуцер 8, а газовая фаза через штуцер 12. Через патрубок 2 из аппарата выводится остальная часть основного газового потока с взвешенным в нем твердым осадком.

Форма вытеснителя 9 зависит от свойств суспензии и режима процесса разделения. В случае если в процессе разделения внутрь корпуса 7 газ не продавливается или продавливается его незначительная часть, устанавливается относительно простой цилиндрической вытеснитель. При значительной потере газа из основного потока происходит снижение скорости вращения пленки суспензии по высоте фильтрующего элемента.

Для поддержания в этих условиях одинаковой тангенциальной скорости устанавливается конический вытеснитель, обеспечивающий равность скоростей вращения газового потока, а соответственно и пленки суспензии по всей высоте фильтрующего элемента. Угол конусности вытеснителя определяется по формуле
tg α где α угол конусности вытеснителя;
а ширина кольцевого зазора между верхней границей фильтрующего элемента и вытеснителем;
b ширина кольцевого зазора между нижней границей фильтрующего элемента и вытеснителем;
l высота фильтрующего элемента.

Величины а и b являются эмпирическими и находятся опытным путем для каждого конкретного случая, исходя из условия постоянства скоростей газового потока в указанных сечениях. Минимальный кольцевой зазор между фильтрующим элементом и вытеснителем должен быть не менее 2,5-3 толщины стекающей пленки суспензии.

В случае необходимости получения на выходе из патрубка 2 только твердого продукта используется полый вытеснитель, имеющий в зависимости от свойств суспензии и режима процесса разделения цилиндрическую или коническую форму, аналогично описанному выше. Твердый осадок с закрученным газовым потоком поступает из зоны фильтрации в патрубок 2, где под действием центробежной силы осадок отбрасывается к стенкам патрубка и опускается вниз на выгрузку, а газовый поток поворачивается на 180^о и поступает через нижний ввод 10 внутрь вытеснителя, из которого через штуцер 11 газ выводится из аппарата. Нижняя часть вытеснителя должна быть погружена в патрубок 2 на величину, равную 1,5-2 диаметрам патрубка 2.

П р и м е р Опыты, проводимые на растворе сульфата аммония, показывают, что скорости газового потока 20 м/с по свободному сечению фильтрующего элемента установка цилиндрического вытеснителя с диаметром, равным половине диаметра фильтрующего элемента, позволяет сократить расход исходного воздуха с 150 м³/ч в известной конструкции до 105 м³/ч в предлагаемой конструкции.

Установка конического вытеснителя с углом конусности 2^о и диаметром вытеснителя в сечении верхней границы фильтрующего элемента, равным половине диаметра этого элемента, позволяет по сравнению с известной конструкцией сократить расход воздуха до 92 м³/ч. Использование полого вытеснителя описанных выше форм приводит к аналогичным результатам. Потери твердой фазы с газовым потоком, отводимым через вытеснитель не превышают 0,07% Влажность получаемых кристаллов во всех описанных случаях не превышает влажности кристаллов, полученных в известной конструкции и составляет 2-2,5%

Использование: в химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в газоцентробежном разделителе, включающем корпус 7, коаксиально установленный фильтрующий элемент 1, патрубок для подачи газа 5 с завихрителем 6, предусмотрен вытеснитель 9, размещенный соосно фильтрующему элементу 1. Форма вытеснителя в виде цилиндра, расширяющегося по ходу газа конуса или полого с верхним выходом и нижним входом газовой фазы, зависит от свойств суспензии и режима процесса разделения. Цилиндрический вытеснитель устанавливают, если газ не продавливается или продавливается его незначительная часть. В случае получения на выходе из патрубка 2 только твердого продукта используют полый вытеснитель. Для поддержания одинаковой тангенциальной скорости устанавливают конический вытеснитель. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Газоцентробежный разделитель суспензий, включающий корпус, внутри которого коаксиально установлен цилиндрический фильтрующий элемент с расширяющимся конусом в верхней части и сплошным патрубком в нижней части, центральный патрубок исходного газа с завихрителем, отличающийся тем, что он снабжен вытеснителем, установленным соосно внутри фильтрующего элемента, при этом нижняя часть вытеснителя погружена в сплошной патрубок фильтрующего элемента на величину, равную 1,5 2 диаметра патрубка, а завихритель расположен в верхней части вытеснителя. 2. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель выполнен в виде цилиндра. 3. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель выполнен в виде расширяющегося по ходу газа конуса. 4. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель выполнен полым с нижним входом и верхним выводом газовой фазы.