АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 1996 года по МПК B01J8/00 B01D29/64 

Изобретение относится к оборудованию для проведения химических процессов и может быть использованро в химической, химико-фармацевтической и пищевой промышленности, в производстве химреактивов и других малотоннажных препаратов.

Известен аппарат фирмы "Шенк", ФРГ [1] Данный аппарат состоит из корпуса с паровой рубашкой, оснащенного патрубками подвода жидких и газообразных исходных компонентов, патрубками подвода греющего пара и отвода конденсата, трубой вывода жидкого продукта и люком для загрузки твердых исходных компонентов. Корпус смонтирован на раме с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, для этого аппарат оснащен поворотным устройством гидромеханического типа с интегрированными, самостоятельно действующими предохранительными тормозами с двойным предохранительным устройством.

Корпус аппарата в нижней части имеет ложное днище с закрепленной в нем фильтрующей перегородкой. В аппарате установлена мешалка специальной конструкции, которая может подниматься и опускаться с изменением направления движения. Для замены фильтрующей перегородки, а также изношенных деталей, днище аппарата после освобождения фланцевого соединения сдвигается и опускается с помощью системы гидравлики.

Аппарат предназначен для проведения различных технологических процессов: перемешивание, растворение, переочистка, фильтрация, экстракция, сушка.

Аппарат работает следующим образом. Через люк загружают твердые компоненты, через способствующие патрубки заливают жидкие исходные компоненты, затем включают привод мешалки, в рубашку подают греющий пар и производят растворение твердых компонентов при заданной температуре. После окончания растворения через люк загружают активированный уголь, перемешивают требуемое время. По окончании времени обработки углем в аппарате создают избыточное давление, суспензия фильтруется через фильтрующую перегородку. Фильтрат отводится из аппарата, а осадок накапливается на поверхности фильтрующей перегородки. Осадок подсушивают до требуемой влажности и выгружают, для чего аппарат поворачивают на 180^o, включают привод мешалки, которая выгружает осадок через люк.

Основными недостатками данного аппарата является сложность конструкции, а именно:
1. Для того, чтобы обеспечить поворот относительно горизонтальной оси, все трубопроводы подвода жидких и газообразных исходных компонентов, пара, отвода фильтрата и конденсата выполняются гибкими, что требует применения специальных дорогостоящих материалов.

2. Для торможения аппарата в промежуточном или перевернутом положении аппарат оснащен интегрированными, самостоятельное действующими предохранительными тормозами с двойным предохранительным устройством. Конструкция тормозов сложна и требует высокой культуры производства при их изготовлении и обслуживании.

3. Общая потребляемая мощность приводов мешалки, поворотного механизма и системы гидравлики при перемещении днища аппарата составляет при рабочем объеме аппарата 2500 л 18,5 кВт. что обусловливает большие эксплуатационные затраты.

4. При масштабировании данных аппаратов увеличение фильтрующей поверхности возможно только за счет увеличения диаметра плоской фильтрующей перегородки, что еще больше усложняет конструкцию и технологию изготовления аппарата. Кроме того, ограниченная диаметром аппарата поверхность фильтрования приводит к ограничению производительности при проведении операций фильтрования, промывки и сушки осадка и снижению его производительности вцелом.

Частично указанные недостатки устранены в аппарате для получения и выделения продуктов биохимических производств [2] Аппарат представляет собой цилиндрический корпус с рубашкой для обогрева или охлаждения, с патрубками для ввода и вывода, закрепленные на полом валу лопасти мешалки, снабженные фильтрующим элементом. Аппарат снабжен также установленным в нижнем патрубке стаканом, в котором размещена газораспределительная решетка, выполненная в виде полого поршня с отверстиями на цилиндрической поверхности, обтянутой фильтрующим материалом, и имеющего возможность возвратно-поступательного движения.

В данном аппарате наряду с проведением химических процессов возможны фильтрование, промывка и сушка осадка на поверхности поршня, который выдвигается из нижнего патрубка внутрь аппарата. При сушке сушильный агент подается внутрь цилиндра, а отводится через обтянутые фильтрующим материалом полые лопасти мешалки. После сушки твердый продукт растворяют и выводят из аппарата в виде раствора. По технической сути этот аппарат наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Основными недостатками данного аппарата являются:
невозможность выгрузки продукта в виде пасты или сухого осадка и связанная с этим ограниченность применения;
поверхность фильтрования в данном аппарате может быть увеличена только за счет увеличения размеров аппарата, что усложняет конструкцию и лимитирует производительность по фильтрованию и сушке осадка;
сложность конструкции мешалки и узла подвода материальной линии к вращающемуся валу мешалки.

Цель изобретения упрощение конструкции, снижение габаритных размеров установки, повышение надежности, скорости фильтрования и производительности аппарата и выхода осадка, снимаемого с поверхности фильтрующих патронов, улучшение условий эксплуатации.

Цель достигается тем, что на серийный реактор для проведения химических процессов к нижнему фланцу через запорный кран нижнего спуска устанавливается фильтрационно-разгрузочное устройство (ФРУ). Запорный кран нижнего спуска реактора служит герметичным затвором, отделяющим объем реактора от ФРУ. Фильтрационно-разгрузочное устройство состоит из корпуса с паровой рубашкой, внутри которого на общем коллекторе размещены фильтрующие патроны из пористого материала, устройство для съема осадка представляет собой плиту с отверстиями и установленными в них плавающими ножами. Устройство закреплено по меньшей мере на трех штангах с возможность их синхронного вертикального перемещения вверх и вниз от одного привода. При движении устройства для съема осадка вниз срезаемый осадок ссыпается непосредственно в подвижный контейнер при предварительно открытой нижней крышке ФРУ. При этом уменьшаются потери осадка и исключается контакт работающих с ним. Ввод суспензии для фильтрования производится через боковой штуцер ФРУ с тангенциальным движением жидкости, что способствует смыву осадка с фильтрующих патронов, снижает гидравлическое сопротивление последних, тем самым увеличивая среднюю скорость фильтрования и производительность по фильтрату в пределах фильтроцикла.

Таким образом, аппарат для проведения химических процессов с фильтрационно-разгрузочным устройством соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение выявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в нем признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата для проведения химических процессов с фильтрационно-разгрузочным устройством; на фиг. 2 сечение А А на уровне патрубка подачи суспензии.

Серийный реактор для проведения химических процессов 9 с нижним спуском с краном 14, на нижнем фланце которого установлено фильтрационно-разгрузочное устройство, имеющее корпус 7 с паровой рубашкой 5. Корпус 7 оснащен патрубком 10 для подвода суспензии, обеспечивающим тангенциальное движение жидкости. Пакет патронов 8 из пористого фильтрующего материала закреплен в общем коллекторе 3, который имеет трубу 2 для вывода фильтрата. Устройство 6 для съема осадка, представляющее из себя плиту с отверстиями, в которых установлены плавающие ножи, закреплено на трех штангах 11, имеющих возможность синхронного вертикального движения от одного привода 1. Корпус 7 имеет нижнюю крышку 13 с шарниром 12, обеспечивающую герметичность ФРУ и возможность легкого открывания. Кран 14 нижнего спуска реактора 9 является надежным герметичным затвором-отсекателем от всего объема реактора 9.

Аппарат для проведения химических процессов с ФРУ работает следующим образом.

Реакционная масса суспензия из реактора 9 при открытии крана 14 нижнего спуска поступает в корпус ФРУ 7 под действием собственного веса и избыточного давления, создаваемого в реакторе 9 сжатым газом. Жидкая фаза фильтруется через пакет патронов 8 и отводится через трубу 2 из коллектора 3 сборник фильтрата. Возможно фильтрование за счет вакуума, создаваемого в сборнике фильтрата. За счет тангенциального ввода суспензии жидкость постоянно смывает осадок с фильтрующих патронов, что обеспечивает снижение гидравлического сопротивления, постоянную скорость фильтрования и увеличивает производительность аппарата. В конце процесса фильтрования осадок осаждается на поверхности фильтровальных патронов. Промывка осадка проводится подачей промывной жидкости в реактор 9 или непосредственно в патрубок 10. По окончании фильтрования осадок на патронах 8 просушивается до требуемой влажности продувкой сжатым газом или под вакуумом, после чего давление в аппарате выравнивается с атмосферным. Освобождается нижняя крышка 13 и осадок с фильтрующих патронов 8 срезается плавающими ножами устройства 6, подаваемого вниз штангами 11 от общего привода 1 и выгружается в предварительно подставленный подвижный контейнер. После этого, устройство 6 поднимается в верхнее положение, крышка 13 устанавливается в исходное положение и цикл работы аппарата повторяется.

Основные технические преимущества предлагаемого аппарата для проведения химических процессов с фильтрационно-разгрузочным устройством по сравнению с прототипом заключается в следующем:
не требуется изготовление специального реактора с дополнительным люком и массивной бобышкой, специальной мешалки;
аппарат с фильтрационно-разгрузочным устройством в обслуживании и позволяет осуществлять все те же технологические процессы, а также дополнительно выгрузку осадка в виде пасты или сухого продукта;
не требуется специального герметичного затвора с большими притертыми плоскостями;
уменьшение габаритных размеров аппарата;
возможность увеличения поверхности фильтрования без значительного роста габаритных размеров, а также повышение производительности аппарата по фильтрату за счет смыва жидкой фазой осадка с поверхности патронов и уменьшения гидравлического сопротивления последних в пределах фильтроцикла.

Предлагаемый аппарат для проведения химических процессов с фильтровально-разгрузочным устройством позволяет снизить габаритные размеры установки, повысить ее надежность, производительность по фильтрату за счет увеличения скорости фильтрования, выход осадка, снимаемого с фильтрующих патронов, улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

Сущность изобретения: аппарат для проведения химических процессов содержит корпус с теплообменной рубашкой, нижний люк с герметичным затвором, цилиндрическую емкость, к которой тангенциально подсоединен патрубок для ввода исходной суспензии, и в которой размещены полые фильтрующие элементы из пористого материала, объединенные отводящим коллектором, фильтрующие патроны снабжены средством для съема осадка в виде установленной с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения плиты с отверстиями, к кромкам которых прикреплены плавающие ножи. 2 ил.

Аппарат для проведения химических процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, нижний люк с герметичным затвором, фильтрующие элементы, патрубок для ввода исходной суспензии и трубу для вывода продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен цилиндрической емкостью для размещения фильтрующих элементов, к которой тангенциально присоединен патрубок для ввода исходной суспензии, фильтрующие элементы выполнены в виде полых патронов из пористого материала, объединенных отводящим коллектором, и снабжены средством для съема осадка, выполненным в виде плиты с отверстиями, к кромкам которых прикреплены плавающие ножи, установленной с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения.