ГИДРОЦИКЛОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК B04C7/00 

Изобретение относится к технике разделения неоднородных дисперсных систем, а именно к устройствам для центробежной сепарации жидкостей от механических примесей в гидроциклонных очистителях, и может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей промышленности.

Наиболее близким техническим решением является гидроциклонная установка, включающая емкости для исходной суспензии и шламового продукта, гидроциклон с входным, сливным и песковым патрубками, насосы для подачи исходной суспензии в гидроциклон и чистой жидкости к потребителю, бак для слива чистой жидкости к потребителю с переливным патрубком, инжектор и один обратный клапан установлены на сливном патрубке гидроциклона, другой - на переливном патрубке /1/.

Известная установка не обеспечивает высокое качество очистки при сепарации жидкостей от мелкодисперсного шлама и растворенных примесей, так как в ней происходит очистка исходной отработанной жидкости только от крупной и среднедисперсной фракций.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества очистки исходной отработанной жидкости от примесей.

Поставленная задача достигается тем, что в гидроциклонной установке, состоящей из двух ступеней, включающей емкости для исходной отработанной жидкости, шламового продукта и чистой жидкости, гидроциклон с входным, сливным и шламовым патрубками, насос для подачи исходной жидкости в гидроциклон и инжектор, новым является то, что установка снабжена второй ступенью очистки в виде мультигидроциклона с входным, сливным и шламовым патрубками, установленного между гидроциклоном и емкостью чистой жидкости с входным и выходным патрубками, при этом емкость для шламового продукта с патрубками для сжатого воздуха и промывочной жидкости расположена под шламовыми патрубками гидроциклона и мультигидроциклона, а инжектор, установленный на трубопроводе подачи исходной жидкости, выполнен с патрубком для ввода углекислого газа из баллона.

Вторая ступень очистки в виде мультигидроциклона позволяет очищать исходную отработанную жидкость от мелкодисперсных примесей за счет использования гидроциклонов, из которых состоит мультигидроциклон, с внутренним диаметром цилиндрической части каждого гидроциклона, равным 25-50 мм.

Для качественной очистки исходной жидкости от примесей необходимо предварительно перевести их из растворенной фазы в твердую посредством процесса карбонизации. Процесс карбонизации происходит путем ввода в жидкость углекислого газа из баллона через патрубок инжектора, и в жидкости происходят следующие химические реакции:

СO₂+Н₂О→ Н₂СО₃

Me^3-+Н₂СО₃→_{Ме2(СО3)3↓}

Me^2-+Н₂СО₃→_{МеСО3↓,}

Me⁺+^-ОН+МеСО₃→_{Me(OH)2↓+Ме2СО3}

Me^-+^-ОН+Ме₂(СО₃)₃→_{Ме(ОН)3↓+Ме2СО3}

где Me⁺, Ме²⁺, Me³⁺ - ионы одно- двух- и трехвалентных металлов водорастворимых примесей жидкости.

Нерастворимые карбонаты и гидраты, образующиеся в результате карбонизации жидкости, выделяются в виде твердофазных примесей суспензии.

Центробежный насос в установке выполняет функцию массообменного аппарата и химического реактора, в полости улитки которого происходит интенсивное смешивание и химическое взаимодействие углекислого газа и жидкости при вращении колеса насоса, вращающегося с частотой 1500÷ 3000 об/мин.

На чертеже представлена гидроциклонная установка, общий вид.

Установка включает установленные в технологической последовательности емкость 1 для исходной отработанной жидкости с патрубками 2 и 3, трубопровод 7 с инжектором 4 и патрубком 5, предназначенных для ввода углекислого газа из баллона 6, установленного на газопроводе 8 с вентилем 9, центробежный насос 10 подачи жидкости в гидроциклон 11 с входным 12, сливным 13 и шламовым 14 патрубками, мультигидроциклон 15 с входным 16, выходным 17 и шламовым 18 патрубками, емкость 19 для шламового продукта с патрубками 20 для сжатого воздуха, 21 - для промывочной жидкости и 22 - для шлама, трубопровод 23, емкость 24 для чистой жидкости с входным 25 и выходным 26 патрубками, трубопровод чистой жидкости 27 с вентилем 28.

Установка работает следующим образом.

Центробежным насосом 10 забирают отработанную исходную жидкость из емкости 1 через выходной патрубок 3 и подают по трубопроводу 7 жидкость на очистку от твердофазных примесей посредством центробежной сепарации в двухступенчатой гидроциклонной установке. В трубопровод 7 встроен инжектор 4, посредством которого в потоке исходной отработанной жидкости в трубопровод 7 через патрубок 5 вводят углекислый газ из баллона 6 для проведения процесса карбонизации жидкости. Процесс карбонизации начинается в инжекторе 4, продолжается в трубопроводе 7 и в полости улитки насоса 10 в вихре, создаваемом колесом насоса 10, вращающимся с частотой n=1500÷ 3000 об/мин.

В результате процесса карбонизации исходной отработанной жидкости образуется дополнительное количество твердофазных примесей.

В первой ступени очистки - гидроциклоне 11 происходит очистка жидкости от крупно- и среднедисперсных фракций твердых частиц примесей диаметром 40÷ 2000 мкм посредством центробежной сепарации. Из сливного патрубка 13 одиночного гидроциклона 11 жидкость, очищенная от крупно- и среднедисперсных фракций, подается на очистку от мелкодисперсных фракций примесей во входной патрубок 16 второй ступени - мультигидроциклон 15. Из шламового патрубка 14 гидроциклона 11 выделенные твердые частицы примесей в виде шлама выходят в емкость 19 для шламового продукта.

Во второй ступени очистки - мультигидроциклоне 15 - происходит очистка жидкости от мелкодисперсных фракций твердых частиц примесей диаметром 10÷ 40 мкм. Из сливного патрубка 17 мультигидроциклона 15 очищенная жидкость подается в емкость 24 для чистой жидкости. Из шламовых патрубков 18 мультигидроциклона 15 шлам попадает в емкость 19 для шламового продукта. При завершении очистки вся очищенная жидкость возвращается в емкость 1. Для удаления шлама из емкости 19 шламового продукта через разгрузочный патрубок 22 используется сжатый воздух, подаваемый в емкость 19 через патрубок 20.

Для промывки емкости 19 для шламового продукта используется вода, подаваемая в емкость через патрубок 21.

Предлагаемая двухступенчатая гидроциклонная установка позволяет проводить глубокую очистку отработанной жидкости от твердых частиц примесей диаметром более 10 мкм до 75-90%. Процесс карбонизации жидкости при переводе примесей из водорастворимой формы в твердую фазу уменьшает их концентрацию в 125 раз.

Повторный возврат очищенной жидкости в производство экономит химические реактивы в 2 раза.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №904794, М. кл. В 04 С 11/00.

Изобретение предназначено для разделения неоднородных дисперсных систем, относится к устройствам для центробежной сепарации жидкостей от механических примесей в гидроциклонных очистителях и может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей промышленности. Гидроциклонная установка включает емкости для исходной отработанной жидкости, шламового продукта и чистой жидкости, гидроциклон с входным, сливным и шламовым патрубками, насос для подачи исходной жидкости в гидроциклон, инжектор и мультигидроциклон с входным, сливным и шламовым патрубками, установленный между гидроциклоном и емкостью чистой жидкости с входным и выходным патрубками, при этом емкость для шламового продукта с патрубками для сжатого воздуха и промывочной жидкости расположена под шламовыми патрубками гидроциклона и мультигидроциклона, а инжектор установлен на трубопроводе подачи исходной жидкости и выполнен с патрубком для ввода углекислого газа из баллона. Установка позволяет проводить глубокую очистку отработанной жидкости от твердых частиц примесей диаметром более 10 мкм до 75÷90%. Процесс карбонизации жидкости при переводе примесей из водорастворимой формы в твердую фазу уменьшает их концентрацию в 125 раз. Повторный возврат очищенной жидкости в производство экономит химические реактивы в 2 раза. 1 ил.

Гидроциклонная установка, включающая емкости для исходной отработанной жидкости, шламового продукта и чистой жидкости, гидроциклон с входным, сливным и шламовым патрубками, насос для подачи исходной жидкости в гидроциклон, инжектор, отличающаяся тем, что установка снабжена второй ступенью очистки в виде мультигидроциклона с входным, сливным и шламовым патрубками, установленного между гидроциклоном и емкостью чистотой жидкости с входным и выходным патрубками, при этом емкость для шламового продукта с патрубками для сжатого воздуха и промывочной жидкости расположена под шламовыми патрубками гидроциклона и мультигидроциклона, а инжектор, установленный на трубопроводе подачи исходной жидкости, выполнен с патрубком для ввода углекислого газа из баллона.