Аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии Советский патент 1985 года по МПК B01J2/06 

Изобретение относится к устройствам для агломерации дисперсной фазы преимущественно из водной среды, в которой взвешены тонкие частицы, например сажа, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях Лромьпцленности.

Аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии включает корпус, выполненный из секций, расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейньми трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспензии, подсоединенный к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, подсоединенный к первой секции корпуса. Известньй аппарат работает следующим образом: сажеводяная суспензия и мазут непрерьгено по патрубкам вводятся в первую секцию аппарата, где высокоскоростной мешалкой суспензия турбулизируется,а мазут тонко диспергируется. При этом частицы сажи, находящиеся в суспензии, сталкиваясь с капельками мазута, прилипают к ним, образуя зародыши агломератов, и по мере прохождения аппарата растут при последующих соударениях агломератов с частицами сажи, Полученные гранулы выносятся из аппарата общим потоком рJ. I

Однако известное устройство характеризуется неравномерностью гранулометрического состава полученных гранул и недостаточно высокой степенью осветления суспензии. Различная величина образующихся гранул объясняется тем, что несмотря на инте нсивное перемешивание сажеводяной суспензии с мазутом в первой секции аппарата образуются различные по размерам зародыши. При движении суспензии вдоль аппарата крупные зародьвпи соударяются с частицами сажи чаще, чем мелкие, что приводит к неравномерному их росту и различию в гранулометрическом составе. Нарушение соотношения подаваемых сажи и мазута приводит при увеличении доли мазута к образованию пасты, а при уменьшении - к получению очень мелких гранул и неполному связыванию сажи. Неравномерность грансостава и наличие-иелких гранул в значительной степени усложняет -отделенйе гранул от воды на ситах, приводит к прохождению их в подрешетный продукт и забиванию отверстий сит.

Возникает необходимость остановки и очистки грохота.

Цель изобретения - повьш1ение однородности получаемых гранул по размерам и степени осветления суспензии.

Указанная цель достигается тем, что аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии, включаювдий корпус, выполненный из секций расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспензии, подсоединенный к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, снабжен трубой, подсоединенной одним концом к первой секции после зоны расположения перво мешалки и вторым концом перед зоной расположения второй мешалки, а патрубок ввода агломерирующей жидкости подсоединен к трубе.

Кроме того, циркуляционная труба снабжена мешалкой, расположенной в ее конце, подсоединенном к первой секции после зоны расположения первой мешалки.

При этом конец циркуляционной трубы, подсоединенный к первой секции после зоны расположения первой мешалки, расположен под острым углом к продольной оси первой секции.

Снабжение аппарата трубой, укрепленной указанным образом, с патрубком ввода агломерирукицей жидкости обеспечивает оптимизацию работы аппарата, достигаемую благодаря возврату части сформировавшихся мелких зародышей агломератов из конца первой секции в ее начало, т.е. в зону наибольшей концентрации частиц сажи и диспергированньт капель мазута. Это позволяет увеличить число соударений частиц сажи и капель мазута с зародьш1ами агломератов, что приводит к их ускоренному равномерному росту. Мелкие зародьш1И, передвигаясь с общим потоком суспензии вдоль первой сек- ции, попадают в зону действия осевого потока, значительная часть их увлекается потоком в переточную трубу и передается по ней в начальную зону первой секции аппарата. Более крупные зародыши с основным потоком суспензии поступают в следующую секцию, где происходит дал нейший рост Гранул, Подача хотя н мелких, но уже сформировавшихся зародышей в активную зону iiepBOii секции аппарата способствует более равномерному агломерированию и повышению однороднос ти образующихся гранул по размерам. Это, в свою очередь, способствует повышению равномерности частоты взаимных столкновений и роста гранул в последующих секциях аппарата и выравниванию фракционного состава готовых сажемазутных гранул. Оснащение аппарата переточной трубой также способствует повышению однородности размеров гранул и устойчивости работы аппарата при колебании концентрации сажи в исходной .суспензии. Так, при повьппении концентрации сажи (недостатка мазута) в активной зоне первой секции аппарата образуется значительно большее количество очень мелких зародьш1ей. Проскок их в следукядие секции нежелателен, поскольку это приводит к быстрому обеднению суспензии диспергированными капельками мазута и соответственно снижению интенсивности или прекращению процесса агломерации и появлению в готовом продукте значительной доли мелких гранул. Отбор в конце первой секции аппарата значительной доли мелких зароды шей и возврат их в активную зону повьш1ает количество сформировавшихся в этой зоне до средней величины заро дышей гранул, что положительно сказывается на быстром их росте в первой секции. Дальнейший рост зародышей гранулы в последуннцих секциях аппарата происходит за счет соударений укрупненных зародышей, для агломерации которых требуется соответственно меньшее количество мазута. Конец трубы, подсоединенный в зоне непосредственно за первой мешал кой, может быть снабжен дополнительн мешалкой, что усиливает эффект цирку ляции по трубе. Возврат потока из трубы в первую секцию облегчается при установке конца трубы с дополнительной мешалкой под острым углом к первой секции. При установке под углом, отличающимся от острого, возврат смеси в первую секцию был бы более затруднителен. При уменьшении концентрации сажи (избытке мазута) в активной зоне первой секции аппарата рост зародыше резко активизируется и за счет осево силы, создаваемой дополнительной мешалкой, мелкие зародыши поступают в переточную трубу, где происходит их формирование в более крупные частицы, а на это идет поглощение избытка мазута и тем самым предотвращается образование пасты. Далее они поступают в первую секцию уже сформировавшимися в небольшие грану-пы, насыщенные избытком мазута. На фиг. 1 схематически изображен аппарат, разрез в горизонтальной плоскости; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Аппарат состоит из корпуса, выполненного из секций 1-3, расположенных под углом друг к другу и соединенных криволинейными трубами 4, мешалок 5-8, размещенных в секциях 1-3 и трубе 9. Труба 9 сообщается с полостью первой секции обоими отогнутыми концами, один из которых укреплен перед зоной расположения мешалки 6, а другой, снабженный дополнительной мешалкой 8, укреплен непосредственно после зоны расположения мешалки 5 и расположен под острым углом к секции 1 со стороны ввода сажеводяной суспензии. Секция 1 имеет закрепленный на ней патрубок 10 для подачи сажеводяной суспензии. На трубе 9 укреплен /патрубок 11 для ввода агломерирующей жидкости (мазута). Последняя секция корпуса снабжена гидрозатвором 12, соединенным с виброгрохотом 13. Аппарат работает следующим образом. В секцию 1 корпуса аппарата поступает по патрубку 10 сажеводяная суспензия, а по патрубку 11 - мазут. Под действием мешалки 5 они перемешиваются, при этом происходит связывание сажи капельками мазута с образованием зародышей гранул. Осевьм потоком, создаваемым мешалкой 5, смесь с зародышами гранул перемеща- ется вдоль секции 1 и в конце ее часть смеси с зародьшами отделяется от общего потока и поступает в трубу 9, чему способствует эффект подсасывания, создаваемьй мешалкой 8. Мешалка 8 направляет смесь с зародышами и частично разделяемьм ею на капельки мазутом в начальную зону секции 1, где зародыши гранул сталкиваются с исходными частицами сажи, а также частицами мазута, увеличиваясь в размере. Возврат потока из трубы 9 в секцию 1 при установке

конца трубы с мешалкой 8 под острым углом к первой секции облегчен. Отбор в конце секции 1 значительной доли мелких зародьппей и возврат их в начало секции повышает количество сформировавшихся в этой зоне до средней величины зародышей гранул, что улучшает условия их роста при перемещении по секции 1.

Образовавшиеся в секции 1 гранулы перемещаются в последующие секции 2 и 3 аппарата, где формируются в гранулы за счет турбулизирующего потока, создаваемого мешалками 6 и 7 находящимися в каждой секции аппарата. Выходящая из последней секции 3 смесь сажемазутных гранул и осветленной воды поступает на виброгрохот 13, где гранулы отделяются от воды. ..

Опыты по агломерированию сажи из сажеводяной суспензии проводили на лабораторном грануляторе, имеющем общую длину 1456 мм с тремя секциями и переточной трубой, в которь1х устанавливали электродвигатели (мощность 40 Вт) с мешалками. Температура рабочей среды 70-80с, давление рабочеепод налив...

При проведении опытов без переточной трубы использовали три секции выполненные из стёкла диаметром 40x1,5 мм и длиной 400 мм каждая. Число оборотов мешалок, например в первом опыте, составляло 3000, 2900, 2800 соответственно походу среды. Также проведены опыты с переточной трубой, которую устанавливали на первой секции. Диаметр трубы 30x1,5 мм, общая длина с учетом отгиба колен 500 мм, число оборотов мешалки 2700 об/мин, диаметр мешалки 25 мм.

Проведены дополнительные испытания аппарата при подсоединении переточной трубы к первой, затем ко второй, а затем в третьей секциям, и без переточной трубы, но при удлинении аппарата на одну секцию.

Проведены испытания устройства в лабораторных условиях. При проведении экспериментов с переточной трубой и без нее было отмечено увеличение содержания в готовых гранулах фракции 2-4 мм до 65-67% против 56% в опытах без переточной трубы. Результаты испытаний представлены в таблице.

Конец переточной трубы, подсоединенный к начальной зоне первой секции аппарата, устанавливали под разными углами в горизонтальной плоскости. В трубе была установлена дополнительная мешалка, В процессе экспериментов меняли концентрацию сажеводяной суспензии и число оборотов мешалок, отношение агломерирующей жидкости к саже было постоянньо.

Наибольший процент товарной фракции гранул (2-4 мм) получен, когда переточная труба установлена под углсим 45 к оси первой секции.

При установке переточной трубы последовательно к первой, второй и третьей секциям и при удлинении аппарата на одну секцию (без переточной трубы), наблюдали увеличение процентного содержания гранул размером 0,5 ухудшение степени осветления сажеводяной суспензии.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, при установке переточной трубы на первой секции процентное содержание мелких гранул незначительно и степень осветления суспензии максимальна.

r

см

ifl r

о

о

cs

CO

CO

1. АППАРАТ ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ, вк вочакиций корпус, выполненный из секций, расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспензии, подсоединенньй к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения однородности получаемых гранул и степени осветления суспензии, он снабжен циркуляционной трубой, подсоединенной одним концом к первой секции после зоны расположения первой мешалки и вторым концом перед зоной расположения второй мешалки, а патрубок ввода агломерирующей жидкости подсоединен к циркуляционной трубе. 2.Аппарат по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что циркуляционная труба снабжена мешалкой, расположенной в ее конце, подсоединенном к первой секции после зоны расположе- 3 ния первой мешалки. (Л 3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что конец циркуляционной трубы, подсоединенный к первой секции после зоны расположения первой мешалки, расположен под острым углом, к продольной оси первой секции. СП о о 00

о о

f

tM

«k

о о

00

м

ь . n

1Л

in

о н

tn

1Л

n о