ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК B01D35/12 

Изобретение относится к технологии фаз гетерогенных растворов (суспензии, пульпы и т.п.) и может быть использовано в глиноземном производстве для фильтрации, например, бокситовой пульпы и содосодержащего раствора.

Известен реверсивный фильтр (Д.Г. Перри. Справочник инженера-химика, т. 2, "Химия", Ленинградское отделение, 1969, стр. 187 - 188, рис. 11 - 96 и 11 - 97), состоящий из ряда параллельных рам, разделенных фильтровальными перегородками. Фильтр работает так, что по мере фильтрования, когда образуется осадок заданной толщины, направление фильтрации меняют на обратное и исходная суспензия направляется в те рамы, в которых до этого собирался фильтрат. Осадок же откладывается на противоположной стороне фильтровальной перегородки. При этом обратный поток фильтрата смывает осадок, образовавшийся в предыдущем цикле, и полученная сгущенная суспензия уходит через нижние каналы. Затем направление потока меняется на обратное и т.д. Такое реверсивное фильтрование позволяет работать с очень тонким слоем осадка и, следовательно, с высокими скоростями фильтрации.

Недостатком фильтра является периодичность его работы и возможность загрязнения фильтрата, т.к. он движется в тех зонах, где прежде находилась исходная суспензия.

Известно фильтрующее устройство (патент ФРГ N 1063015), работающее под давлением, в котором устранен один из недостатков - периодичность работы. Устройство состоит из корпуса, в котором установлен с возможностью вращения плоский ротор с фильтровальной перегородкой. Корпус содержит два соосных патрубка (один соединен с всасом насоса) и два боковых, один из которых соединен с патрубком нагнетания другого насоса. При этом боковые патрубки имеют продолжение внутри корпуса и с разных сторон плотно стыкуются с плоскостями ротора.

При работе устройства движение потока в корпусе происходит в противоположных направлениях. Когда осадок накапливается на одной части поверхности фильтровальной перегородки ротора, то осадок затем переносится, за счет вращения ротора, в зону других патрубков, в которых поток воды или раствора движется в обратном направлении первому потоку, из которого осадок был отфильтрован. При этом осадок смывается с поверхности фильтровальной перегородки, которая очищается и по мере вращения ротора вновь переходит в зону движения гетерогенного раствора и т.д. Процесс идет непрерывно.

Недостатком устройства является возможность загрязнения фильтрата, как и в устройстве-аналоге, а также малая производительность из-за малой поверхности фильтрования. Увеличение же поверхности потребует увеличения диаметра ротора, что усложнит конструкцию и потребует увеличения энергозатрат на вращение.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Техническим результатом изобретения является совмещение достоинств двух вышеописанных устройств, т.е. непрерывная работа без загрязнения фильтрата с высокой производительностью при простоте конструкции и небольших энергозатратах.

Технический результат достигается тем, что реверсивное фильтрование осуществляется за счет вращающегося распределительного механизма, в роторе которого сделаны два ряда каналов, через которые происходит распределение растворов, а также удаление их из зон камер фильтра при смене циклов работы. При этом фильтровальные камеры установлены неподвижно вокруг распределительного механизма, ротор которого, вращаясь, производит смену операций фильтровального процесса без каких-либо средств автоматики.

На фиг. 1 дан разрез общего вида предлагаемого фильтрующего устройства в сечении А-А; на фиг. 1-1 дан разрез в сечении Б-Б; на фиг. 2 - 5 даны положения (вид сверху) ротора распределительного механизма при различных режимах работы устройства, при этом на фиг. 2 и 3 даны разрезы ротора (на фиг. 2 - в сечении В-В, левая часть ротора и в сечении Б-Б правая часть; на фиг. 3 - разрез в сечении В-В, верхняя часть ротора и в сечении Б-Б - нижняя его часть); на фиг. 4 и 5 даны разрезы ротора в сечении В-В.

Предлагаемое фильтрующее устройство состоит из кольцевого фильтра, разделенного на четыре герметичные камеры 1-4, каждая из которых в свою очередь разделена кольцевой фильтровальной перегородкой 5 на две зоны 6, 7 фильтрации и регенерации, соответственно, распределительного механизма, состоящего из корпуса 8 с патрубками 9-12 и ротором 13 внутри, закрытого крышкой 14 с сальниковым уплотнением. При этом ротор 13 имеет внутри два ряда каналов 15-18 и 19-22, расположенных в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротора 13. Кроме того, фильтрующее устройство снабжено трубопроводами 23-26 для отвода растворов, трубопроводами 27-34 для подвода и отвода растворов и газа, например, воздуха внутри зон 6, 7, а также коллекторов 35, 36.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Например, содовый гетерогенный раствор глиноземного производства подается в камеру 4 фильтра через патрубок 10, канал 15 ротора 13 и трубопровод 28 (см. фиг. 1, 1-1 и фиг. 2), в зону 6. Жидкая фаза раствора проходит через фильтровальную перегородку 5 в зону 7 и по трубе 33 поступает сначала в канал 19 ротора 13, по форме подобный каналу 15 и находящийся под ним. Затем жидкая фаза раствора переходит в трубопровод 23, а из него в коллектор 35, из которого удаляется по назначению.

Твердая же фаза раствора, например, сода задерживается в зоне 6 камеры 4 фильтровальной перегородкой 5, накапливаясь на ней. В это же время в других камерах (1-3) проходят другие процессы. Например, в камере 3 происходит отдувка воздухом остатков гомогенного раствора, т.е. подготовка ее для приема гетерогенного раствора. При этом воздух через патрубок 11 и канал 21 поступает сначала в трубу 32, а затем в зону 7 камеры 3. Далее проходит, захватывая с собой остатки гомогенного раствора, в зону 6, из которой по трубе 30 возвращается в ротор 13, в его канал 17, находящийся над каналом 21 и имеющий такую же как он форму. Из канала 17 по трубе 25, воздух с остатками раствора поступает в коллектор 36.

В камере 2 в это же самое время проходит процесс ревесирования (регенерации). Гомогенный раствор через патрубок 9 и канал 22 проходит в трубу 31 (см. фиг. 1 и 2) и далее в зону 7. Из нее через фильтровальную перегородку 5 проходит в зону 6, воздействуя на осадок на перегородке 5 и отрывая его от нее. Раствор смешивается с осадком и по трубе 27 вновь возвращается в ротор 13, в его канал 18, подобный каналу 22, из которого по трубе 24 поступает в коллектор 36.

В камере 1 в это же самое время происходит подготовка перед регенерацией, т. е. удаление остатков раствора предыдущей операции при помощи воздуха, аналогичная той, что происходит в камере 3. А предыдущей операцией в камере 1 была фильтрация (см. фиг. 5).

Вернемся снова к камере 4. По мере накопления в ее зоне 6 осадка происходит резкий поворот ротора 13 на 45 градусов по часовой стрелке, он занимает положение, указанное на фиг. 3. При этом в зону 6 начинает поступать воздух через патрубок 12, канал 15 и трубу 28, который отжимает осадок и удаляет остатки жидкой фазы по трубе 33, каналу 19 и трубе 26 в коллектор 35, туда же, куда перед этим был отправлен отфильтрованный раствор. Гетерогенный же раствор в это время поступает в камеру 3, в ее зону 6.

После продувки камеры 4 (очистки ее от остатков раствора) начинается третья стадия (операция) процесса - удаление осадка (регенерация) из зоны 6 (см. фиг. 4). В реверсивную (регенеративную) зону 7 через патрубок 9, канал 20 и трубопровод 33 подается гомогенный раствор (или вода), который действует с другой стороны перегородки 5 на осадок (происходит регенерация последней), смывает его и смешивается с ним с образованием нового гетерогенного раствора. Далее раствор через патрубок (трубопровод) 28, канал 16 и трубу 24 поступает в коллектор 36 и удаляется по назначению. Исходный же (гомогенный) раствор в это же время поступает в зону 6 камеры 2; в камере 3 происходят отжатие осадка воздухом и удаление фильтрата (отфильтрованного раствора), а в камере 1 - отдувка гомогенного раствора (подготовка камеры 1 перед фильтрацией).

После удаления осадка из зоны 6 камеры 4 происходит новый резкий поворот ротора 13 на 45 градусов (см. фиг. 4) и начинается последняя операция процесса. В зону 6 подается воздух по такому пути: патрубок 11, канал 21, труба 33, зона 7. Затем воздух вместе с остатками раствора проходит через перегородку 5 и поступает в зону 6, а из нее через трубу 28, канал 17 и трубу 25 проходит в коллектор 36. После окончания этой операции камера 4 снова готова для подачи в нее гетерогенного раствора для фильтрации.

К вышесказанному описанию работы предлагаемого фильтрующего устройства следует сказать, что вращение ротора 13 может быть не скачкообразным (прерывистым), а с постоянной скоростью. Для этого необходимо, чтобы диаметр каналов 15-22 был равен расстоянию между ними. В этом случае при закрытии одних каналов сразу же открываются другие и процесс будет идти непрерывно.

Таким образом, из описания работы предлагаемого устройства видно, что процесс фильтрации идет непрерывно без загрязнения растворов. При этом может быть достигнута высокая производительность, т.к. скорость вращения ротора распределительного механизма и площадь поверхности фильтровальной перегородки не зависят от конструкции. Кроме того, не требуется никаких средств автоматики, а скорость вращения ротора определяется опытным путем, в зависимости от свойств гетерогенного раствора.

Наличие же множества трубопроводов не усложняет конструкцию, т.к. трубопроводы неподвижны и не требуют к себе внимания со стороны обслуживающего персонала.

Изобретение относится к технологии разделения фаз гетерогенных растворов фильтрованием и может быть использовано в глиноземном производстве. Устройство содержит фильтр, разделенный на четыре изолированные камеры, каждая из которых, в свою очередь, разделена общей фильтровальной перегородкой на две зоны. Устройство содержит также распределительный механизм, патрубки подвода растворов и воздуха, соединительные трубопроводы и два коллектора. Ротор распределительного механизма имеет два ряда каналов, расположенных по четыре канала в двух параллельных плоскостях. Через эти каналы, при вращении ротора, происходит поочередное переключение камер фильтра с одного режима работы на другой - четыре камеры, четыре режима. Достигается непрерывная работа фильтра при невысоких энергозатратах и высоком качестве разделения фаз. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фильтрующее устройство, состоящее из фильтра, разделенного фильтровальной перегородкой на две зоны, распределительного механизма, соединительных трубопроводов, подводящих патрубков и двух коллекторов, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде четырех изолированных друг от друга камер, зоны которых соединены с подводящими патрубками и коллекторами через ротор распределительного механизма, имеющий два ряда каналов, по четыре в ряду, при этом каналы верхнего ряда соединены через трубопроводы с одной зоной фильтра, а нижнего - с другой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы верхнего ряда лежат в плоскости, параллельной той, в которой лежат каналы нижнего ряда ротора, при этом конфигурация каналов одной плоскости идентична конфигурации каналов другой плоскости.