БАРАБАННЫЙ ВАКУУМ-ФИЛЬТР Российский патент 1996 года по МПК B01D33/58 B01D33/66 

Изобретение относится к устройствам разделения суспензии за счет перепада давления и может найти применение в химической и других отраслях промышленности. Преимущественно данное изобретение предназначено для глубокого обезвоживания шлама очистных сооружений.

Известен нутч-фильтр для разделения суспензии под вакуумом, включающий обечайку с днищем, фильтровальную перегородку, штуцеры для отвода фильтрата и подачи суспензии (см. например, книгу Скобло А.И. Трегубовой И.А. Молоканова Ю. К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М. Химия, 1982, с. 347).

Недостатком нутч-фильтра является длительность технологического процесса, глубокого обезвоживания осадка, обусловленная периодичностью действия аппарата.

Известен также ленточный вакуум-фильтр, включающий фильтровальную ткань, приводной и натяжной барабаны, лоток для подачи суспензии, форсунки для фильтрата, вакуум-камеры для фильтрата и промывной жидкости (см. например, книгу Касаткина А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М. Химия, 1971, с. 218).

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность процесса, которая обусловлена небольшой поверхностью фильтрования и наличием неиспользованных зон на фильтровальной перегородке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является барабанный вакуум-фильтр, включающий барабан с приводом, корыто, крышку, распределительную головку системы вакуумирования, нож для удаления осадка и шнек для его выгрузки (см. например, книгу Скобло А.И. Тругубовой И.А. Молоканова Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М. Химия, 1982, с. 351).

Недостатком известного барабанного вакуум-фильтра является низкая эффективность, обусловленная неглубоким удалением жидкости из осадка. Дальнейшая переработка многих продуктов требует придания им сыпучих свойств. В данном случае это становится возможным при значительном снижении влажности осадка, которое обеспечивается использованием аппаратов сушки.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса обезвоживания осадка до низкой конечной влажности.

Поставленная цель достигается тем, что в барабанном вакуум-фильтре, включающем барабан, сообщенный с источником вакуума, привод, корыто и крышку, установленную с зазором к барабану, а также устройство выгрузки, выполненное в виде горизонтального шнека, помещенного в корпус, он снабжен узлом воздухоочистки с пневмотрубой и вентиляционной системой, в зазоре между крышкой и барабаном и на внешней стороне корпуса шнека размещены нагревательные элементы, при этом корпус шнека в верхней его части выполнен с полостью, которая сообщена с узлом воздухоочистки с одной стороны через пневмотрубу, а с другой через зазор.

Отличительными признаками предлагаемого барабанного вакуум-фильтра являются: снабжение его узлом воздухоочистки с пневмотрубой и вентиляционной системой, размещение нагревательных элементов в зазоре между крышкой и барабаном и на внешней стороне корпуса шнека, выполнение верхней части корпуса шнека с полостью, которая сообщена с узлом воздухоочистки с одной стороны через пневмотрубу, а с другой через зазор.

Благодаря этому обеспечивается получение сыпучего осадка с низкой конечной влажностью, готового к дальнейшей переработке.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображена принципиальная схема барабанного вакуум-фильтра с системами обеспечения его работы; на фиг. 2 представлены продольный разрез устройства выгрузки осадка.

Барабанный вакуум-фильтр состоит из барабана 1 с фильтрующей поверхностью, корыта 2 и крышки 3. Крышка 3 установлена к барабану 1 с зазором 4, в котором размещены нагревательные элементы 5. Барабан 1 имеет нож 6 для снятия осадка и устройство его выгрузки, выполненное в виде шнека 7, размещенного в корпусе 8.

С наружной стороны корпуса 8 также расположены нагревательные элементы, а в верхней части корпуса 8 образована полость 9, которая сообщена с узлом воздухоочистки.

Узел воздухоочистки состоит из циклона 10, рукавного фильтра тонкой очистки 11, системы вентиляции, включающей в себя вентилятор 12, калорифер 13 и воздуховоды, а также пневмотрубы 14.

Барабан 1 разделен на секции 15, которые через распределительную головку 16 и сборник фильтрата 17 сообщены с источником вакуума 18 (вакуумным насосом).

Полость 9 сообщена с узлом воздухоочистки с одной стороны при помощи пневмотрубы 14, а с другой через зазор 4.

Барабан 1 имеет привод, обеспечивающий его вращение.

Барабанный вакуум-фильтр работает следующим образом. Суспензию заливают в крыто 2, включают привод барабана 1 и вакуумный насос 18. Каждая секция 15 барабана 1 при его вращении погружается в суспензию и при этом сообщается через распределительную головку 16 и сборник фильтрата 17 с источником вакуума 18.

Фильтрование происходит под действием разности давлений в корыте и во внутренней части секции 15. При повороте секции 15 на фильтрующей поверхности образуется слой осадка, а фильтрат через распределительную головку 16 отводится в сборник фильтрата 17. Когда секция 15 выходит из слоя суспензии осадок осушается потоком нагретого воздуха, который фильтруется через слой продукта.

Нагрев воздуха в зазоре 4 осуществляется при его контакте с нагревательными элементами 5. Пары испарившейся жидкости из осадка удаляются из зазора 4 вентилятором 12.

По мере перемещения секции осадок обезвоживается, срезается ножом 6 и поступает в устройство выгрузки в виде комков. В устройстве выгрузки комки измельчаются шнеком 7 и подсушиваются до сыпучего состояния за счет комбинированного подвода тепла (кондуктивного и конвективного). Пары влаги с воздушным потоком удаляются из устройства выгрузки через полость 9 в зазор 4 между крышкой 3 и барабаном 1; паровоздушная смесь, поступающая из полости 9, насыщается также парами испарившейся влаги в зоне фильтрации и удаляется в циклон 10 узла воздухоочистки.

Измельченный осадок из устройства выгрузки подают в пневмотрубу 14, в которой последний подхватывается восходящим потоком воздуха, нагретым в калорифере 13. В пневмотрубе 14 дисперсный материал сушится до конечной влажности и поступает в циклон 10.

В циклоне 10 объединенный поток, поступающий из пневмотрубы 14 и зазора 4, за счет центробежных сил разделяется на твердую и воздушную фазы. Наиболее легкая фракция твердой фазы отделяется от воздушного потока в рукавном фильтре тонкой очистки 11. Твердую фазу из циклона 10 и фильтра 11 в дальнейшем используют по назначению без обработки (сушки и измельчения).

Эксперименты по выявлению работоспособности установки были проведены на шламе очистных сооружений Зеленодольского производственного объединения "Завод имени Серго" по следующей методике.

Штамм с начальным влагосодержанием более 1000% подают на фильтрующую поверхность и включают вакуумный насос. Вода фильтровалась под действием разности давлений через слой осадка, после чего его влагосодержание составило 200% Над осадком помещают нагревательный элемент с температурой поверхности 250-300^oC. В процессе фильтрования, радиационного нагрева и конвективного обдува в течение 5 мин (время одного полного оборота барабанного вакуум-фильтра) влагосодержание продукта снизилось до 58-60%
После фильтрации осадок помещают в обогреваемый шнек с температурой поверхности 150-200^oC. При транспортировке осадка в шнек подавали горячий воздух, нагретый до 95^oC. На выходе из шнека влагосодержание материала составило 18-20%
Дальнейшая обработка дисперсного материала в условиях пневмотранспорта с температурой сушильного агента 95^oС обеспечила влагосодержание твердой фазы 5-8%
Влагосодержание определялось методом досушки до постоянной массы навески продукта 2-5 г, отобранной в конце каждой стадии, в сушильном шкафу при температуре 100±5^oC в течение 1,0-1,5 часов.

Таким образом, предлагаемый барабанный вакуум-фильтр по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность процесса обезвоживания осадка до низкой конечной влажности за счет совокупности процессов фильтрации под вакуумом и термообработки в различных ее вариантах.

Использование: в химической и других отраслях промышленности, преимущественно для глубокого обезвоживания шлама очистных сооружений. Сущность: барабанный вакуум-фильтр содержит барабан 1 с фильтрующей поверхностью, корыто 2 и крышку 3, установленную с зазором 4 к барабану 1. Устройство для выгрузки осадка выполнено в виде шнека 7 с полостью 9 в корпусе 8. Зазор 4 и корпус 8 снабжены нагревательными элементами 5. Фильтр имеет узел воздухоочистки, сообщенный с полостью 9 с одной стороны через пневмотрубу 14, а с другой - через зазор 4. Измельченный осадок из устройства выгрузки подают в пневмотрубу 14, в которой последний подхватывается восходящим потоком воздуха, нагретым в калорифере 13. В пневмотрубе 14 дисперсный материал сушится до конечной влажности и поступает в циклон 10. 2 ил.

Барабанный вакуум-фильтр, включающий барабан, сообщенный с источником вакуума, привод, корыто и крышку, установленную с зазором к барабану, устройство выгрузки, выполненное в виде горизонтального шнека, помещенного в корпус, отличающийся тем, что он снабжен узлом воздухоочистки с пневмотрубой и вентиляционной системой, в зазоре между крышкой и барабаном и на внешней стороне корпуса шнека размещены нагревательные элементы, при этом корпус шнека в верхней его части выполнен с полостью, которая сообщена с узлом воздухоочистки с одной стороны через пневмотрубу, а с другой через зазор.