МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ-ФИЛЬТР Российский патент 2000 года по МПК B01D35/20 B01J8/40 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для непрерывной фильтрации суспензий, промывки этих суспензий в противоточном режиме.

Известно устройство для противоточного контактирования жидкой фазы с твердой зернистой фазой (А.с. 273165; МКИ B 01 J 1/00), содержащее корпус, снабженный в верхней части бункером твердой фазы, дренажным устройством в нижней части корпуса, патрубками для подвода пульсации и удаления жидкой фазы.

Недостатком устройства является сложность подвода дисперсии в рабочую зону аппарата и неустойчивая работа с полидисперсными системами, с системами, склонными к агрегатированию и налипанию на фильтрующую поверхность.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности устройства и устойчивости его работы.

Для этого по центру корпуса над фильтрующей перегородкой, параллельно ей, установлен отбойник, выполненный в виде диска, а по центру в пространство между отбойником и фильтрующей перегородкой подведен трубопровод, через который осуществляется подача разделяемой суспензии в аппарат. Для улучшения структуры потоков при промывке твердой дисперсной фазы подводимой сверху жидкостью над отбойником закрепляется конусный распределитель. Повышение эффективности достигается за счет формирования отбойником равномерного плоского потока подводимой суспензии и за счет изоляции зоны под отбойником, где происходит концентрирование суспензии от остальной зоны аппарата.

На чертеже показан общий вид предлагаемого устройства.

В нижней части вертикального цилиндрического корпуса 1 установлена фильтрующая перегородка 2. Под перегородкой 2 в нижней части аппарата находятся штуцера для подвода пульсации 3 и отбора фильтрата 4. Над перегородкой на некоторой высоте неподвижно закрепляется, например, при помощи стоек 8 к фильтрующей перегородке 2 отбойник 5, имеющий форму диска. Кроме распределения поступающей из трубопровода 6 суспензии вдоль фильтрующей перегородки 2 отбойник 5 разделяет зону между перегородкой 2 и отбойником 5, куда поступает суспензия, от зоны с отфильтрованной суспензией, накапливаемой в верхней части корпуса 1 над отбойником 5. Высота и размер отбойника 5 зависят от свойств разделяемой суспензии и технологических параметров. Трубопровод 6, через который подается разделяемая суспензия, подведен по центру в пространство между отбойником 5 и фильтрующей перегородкой 2. При необходимости улучшения структуры потоков фаз над отбойником 5 устанавливается конусный распределитель 7.

Аппарат работает следующим образом.

Пространство под фильтрующей перегородкой 2 полностью заполнено чистой жидкой фазой (ЖФ) разделяемой суспензии - фильтратом. Рабочий уровень жидкости (h₁) находится выше фильтрующей поверхности 2 и устанавливается в зависимости от технологического применения устройства.

Разделяемую суспензию подают через трубопровод 6 на разделение, непрерывно или импульсно, и распределяют отбойником 5 вдоль фильтрующей перегородкой 2. Подача разделяемой суспензии происходит по центру в промежуток между фильтрующей перегородкой 2 и отбойником 5 в виде плоского потока. Плоский поток суспензии, двигаясь над фильтрующей перегородкой 2, концентрируется и одновременно теряет скорость движения. Под отбойником от периферии постепенно образуется сплошной неподвижный слой частиц дисперсии. С некоторой периодичностью в пространство под фильтрующей перегородкой 2 через патрубок 3 подается импульс давления с целью регенерации фильтрующей перегородки 2 и перемещения образовавшегося слоя частиц.

При регенерации фильтрующей перегородки 2 подачей импульса фильтрата в обратном направлении происходит сброс с фильтрующей перегородки 2 налипших твердых частиц, которые уносятся потоком свежей поступающей суспензии на периферию. При подаче импульса давления в обратном направлении сплошной слой частиц, который формируется у периферии по мере накопления, поднимается вверх, занимая пространство над отбойником 5, при этом в освободившееся пространство между слоем и фильтрующей перегородкой 2 из-под отбойника 5 поступает новая порция твердых частиц отфильтрованной суспензии, которая становится продолжением слоя после окончания импульса. Таким образом, посредством подводимых импульсов осуществляется перемещение частиц отфильтрованной суспензии от перегородки 2 вверх аппарата.

При использовании аппарата в качестве фильтра рабочий уровень жидкости в аппарате устанавливается на уровне несколько выше конусного распределителя или при его отсутствии отбойника. Отфильтрованный слой частиц, поднимаясь вверх, проходит границу уровня жидкости (h₁) и, продвигаясь выше, дополнительно обезвоживается за счет свободного стекания остатков жидкости под действием силы тяжести. При достижении верхнего уровня корпуса 1 (h₂) слой частиц удаляется из аппарата. Величина обезвоженного слоя устанавливается в зависимости от физико-химических свойств частиц.

При использовании аппарата в качестве массообменного аппарата или намывного фильтра рабочий уровень жидкости (h₁) в аппарате устанавливается ближе к верхней границе аппарата (h₂). На этот уровень (h₁) через соответствующее устройство или сверху на слой в режиме орошения подается необходимый реагент. Как и в случае использования аппарата в качестве фильтра, слой частиц, пройдя верхний уровень корпуса 1 (h₂), удаляется из аппарата. Для повышения технологических характеристик подача твердой фазы в аппарат через трубопровод 6 может осуществляться в отводимом из патрубка 4 фильтрате.

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для непрерывной фильтрации суспензий, промывки этих суспензий в противоточном режиме. Массообменный аппарат - фильтр состоит из цилиндрического корпуса, патрубков для подвода пульсации и отвода жидкой фазы, трубопровода для подвода суспензии, фильтрующей перегородки и расположенного над ней отбойника в виде диска. Устройство может быть использовано в аппаратах для проведения массообменных процессов между твердой зернистой фазой и жидкостью, в непрерывных фильтрах-сгустителях и непрерывных намывных фильтрах. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и устойчивости работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Массообменный аппарат - фильтр, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для ввода и вывода реагентов и расположенную горизонтально в нижней части корпуса фильтрующую перегородку, патрубок под перегородкой для подвода пульсации, отличающийся тем, что к центру фильтрующей перегородки подведен трубопровод для подачи суспензии, а над фильтрующей перегородкой со стороны отфильтрованной суспензии установлен отбойник в виде диска. 2. Массообменный аппарат - фильтр по п.1, отличающийся тем, что снабжен несколькими трубопроводами для подвода суспензии. 3. Массообменный аппарат - фильтр по п.1, отличающийся тем, что над отбойником закреплен конусный распределитель.