Тонкослойный отстойник Советский патент 1985 года по МПК B01D21/00 

Изобр.етение относится к тонкослойным отстойникам для разделения суспензии и может найти применение в химических и смежных областях промышленности для отделения твердьк частиц мехпримесей от исходной суспензии. Цель изобретения -. повьшение эффективности разделения суспензии за счет повышения степени ламинаризации и стабилизадаи восходящих и нисходящих потоков суспензии в тонкослойном модуле. На фиг. 1 представлен предлагаемый отстойник, вертикальный разрез Г на фиг. 2 - сеченяе А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 - схема тонкослойного канала . Отстойник состоит из корпуса 1, устройства для отвода осветленной жидкости, выполненного в виде одного коллектора 2 с отверстиями в нижней части, проходящего через боковую стенку корпуса 1 в его верхней части устройства для отвода сгущенного осадка, выполненного в виде камеры 3для сбора осадка, расположенной в нижней части корпуса 1 с патрубком 4для отвода осадка, устройства для подачи исходной суспензии, выполненного в виде общей питающей тру бы 5 и двух питающих коллекторов 6, охватьшаюЩих в верхней части корпус Iниже коллектора 2 отвода осветленной жидкости, питающих патрубков 7 с трубами 8, установленными по всей ширине корпуса отстойника. В нижней части труб 8 выполнены щели 9. В кор пусе 1 установлен тонкослойный модул выполненный в виде расположенньгх параллельно друг другу основных полок 10 и дополнительных полок 11, снабженных в нижней части попарно сходящимися поперечными наклонными желобами 12, имеющими по всей длине козырьки 13, причем свободные концы желобов 12 снабжены патрубками 14 дл отвода сгущенного осадка. Козырьки 13 параллельны не основным полкам 10, а дополнительным полкам 11. Верхние торцы дополнительных I1и нижних основных полок 10 перекрыты перегородкой 15. Основные полки 10 наклонены под углом к плоскости горизонта, равным осм Дополнительные полки 11 наклонены под углом Ы к плоскости гоизонта, удовлетворяющим соотношению off i CkJocH } причем otg- определяется по формуле sinlotrf-o ocH. S -n SinbiocH где 6 - толщина тонкослойного канала;С. - расстояние по горизонтали между нижними основными полками 10 и дополнительными полками 11 на уровне нижних торцов дополнительных полок 115 COK- расстояние между основными 10 верхними и дополнительными 11 полками на уровне верхнего торца полок;Lrf- - длина дополнительных полок 11 (фиг. 4). Эти величины определяются из соотношенийВ, (0,5-0,75)6) „(0,2-0,4)6, Lg (0,7-0,85)L,где L - длина основных полок. Соотношение (2) для величин До Lrfопределены согласно экспериментальным исследованиям. Если величина 6, 0,75, то возникает угроза забивки канала при восходящем движении суспензии, а также чрезмерно повышается скорость потока при восходящем движении (для поддержания необходимой производительности) , что снижает эффективность разделения. Если 8, : 0,56, то появляется угроза забивки канала при нисходящем потоке, что снижает эффективность разделения. Если величина Ъ 0,2, то чрезмерно -повышается скорость потока при восходящем движении (при поддержании необходимой производительности) , что снижает эффективность разделения. Если же CQ 0,46, то увеличивается высота слоя отстаивания при восходящем течении, что также приводит к уменьшению эффективности разделения суспензии. Если Lg- 0,7L( , то уменьшается длина :пути: движения суспензии, что снижает эффект от установки дополнительных полок. Если же L 0,853, то появляется угроза забивки канала при нисходящем течении. Угол наклона основных полок зависит от физических характеристик суспензии и особенно ее твердой фазы. В таблице приведены значения обосн как функции скорости потока суспензии в канале и концентрации в ней твердой фазы для суспензии поливинилхлорида с диаметром твердых частиц 30-100 мкм при толщине канала Е- 0,2 м. При этом необходимыми требованиями к являются как обеспечение надежной выгрузки осадка и в прямоточном, и в противоточном режиме, так и значение концентрации тве)дой фазы в сливе С с, ( кг/л. Значение oif угла наклона дополнительных полок определяется по эмпирической формуле (1). При fli « otgcH не обеспечивается надежная выгрузка осадка из. противоточной зоны. Кроме того, если не учитывать толщины слоя осадка, движение потоков разделяемой суспензии происходит в расширяющихся каналах, что отрицательно сказьюается на стабилизации и ламинаризации потоков, что приводит к недостаточной эффективности разделения в тонко слойном отстойнике. Улучшение эффективности разделенн в сужающихся каналах можно объяснить следующим образом. Имеются три фак- тора. Во-первых, при сужении канала при неизменной производительности по исходной суспензии увеличивается число Рейнольдса . Во-йторых, уве личивается влияние пограничных слоев суспензии и осадка.В-третьлх,происходит уплотнение линий тока суспензии. Первые два фактора отрицательно сказываются на ламинаризации потока и увеличивают число очагов турбули-. зации. Третий же фактор, наоборот, значительно уменьшает число очагов турбулизации и способствует тем самым ламинаризации и стабилизации потоков. Продолжение таблицы Не достигается требуемое качество очистки суспензии ЦВХСр,89 кг/л. В предлагаемом диапазоне изменения параметров аппарата и потока суспензии, при сопоставлении со случаями, когда дополнительные полки установлены под углом, равным углу наклона основных полок, наблюдается превалирующее влияние .третьего фактора. При выходе же за пределы этого диапазона, особенно при уменьшении 6, ощ число Рейнольдса Re может стать больше критического Refco для данного потока, и он перестанет быть ламинарным. Значение величины LJ следует выбирать таким образом, что бы и нисходящий, и восходящий потоки бьти ламинарными и чтобы приграничные эффекты не давали существенного вклада в турбулизацию потока. Даже при учете толщины слоя осадка соотношение ttp позволяет либо сделать каналы сужающимися, либо уменьшить степень расширения канала при противоточной схеме. Соотношение ог-гхй оси является оптимальным при условии выполнения соотношений, определяющих диапазон изменения В,,CQ(, ,Lg-, В, L ибо иначе факторы, которые отрицают соотношение ci g ai дсп , могут стать решакщими и определить соотношение « : ойосц. что отрицательно влияет на достижение поставленной цели. Приведем пример определения tif при следующих значениях параметров; L 1 Mi Ltf 0,7,- е 0,2 м,- е, 0,5, е 0,1 м; ,2 е 0,04 м; Ыосн 39,6®(что соответствует средней скорости потока в канале V 2,0 мм/с и Сцсх г/л). Подста ляя значения указанных параметров в формулу (1), получаем 9in (tg-39,6°)0,2-0.1-0,04 S-in 39,6° 0,7 откуда получаем простейшее уравнение для определения cif Sin (,6) ;0,637 0,085 « ,0. « {««-«осч - 4i 42,7°. Тонкослойньй отстойник .работает следующим образом. Исходная суспензия подается непрерывно по питающей трубе 5, двум питающим.коллекторам 6 и через питающие патрубки 7 зaxoдиt в трубы В. Далее через щели 9 исходная суспензия поступает нисходящим потоком в пространства между нижними основными и дополнительными соответственно 10 и 11 полками, где происходит ее разделение на фр ции - сгущенный осадок и осветленную жидкость. Поскольку нисходящее движение суспензии происходит в сужающемся канале, повышается степень ламинар зации и стабилизации потока, и поэ му эффективность разделения суспен зии повышается. Твердые частицы, включая грубую и часть мелкой фрак ции, оседающие при нисходящем пото вьщеляются на поверхность нижних полок 10, образуя утолщающийся к низу спой осадка. Поскольку угол накло-i на основных полок 10 равен минимально допустимому при нисходящем течении, задержки осадка на полках 10 не происходит, и он эффективно удаляется в камеру 3 для сбора осадка. Другая часть потока суспензии, содержащая оставшуюся мелкую фракцию твердой фазы, огибая нижнюю часть желобов 12, поступает восходящим потоком в тонкостенные каналы, образуе1Ф1е верхними основными 10 и дополнительными 11 полками. Поскольку суспензия движется вновь в сужающемся канале, образуемом той же дополнительной полкой 11 и верхней основной полкой 10, по мере своего перемещения снизу вверх поток ламинаризуется и стабилизируется, что дополнительно повьш1ает эффективность разделения суспензии. Твердые частицы при этом более интенсивно удаляются из потока. Поскольку угол наклона дополнительных полок 11 больше или равен минимально допустимому при восходящем потоке углу, задержка осадка на папках 11 не происходит, и он эффективно забирается козырьками 13, поступая в наклонные желоба 12 и через патрубки 14 без взаимодействия и перемешивания с нисходящим и восходящим потоками удаляется в камеру 3, и далее, объединяясь с осадком, выпавшим из нисходящего потока суспензии через патрубок 4, удаляется из аппарата. Осветленная жидкость из верхней части тонкослойного модуля отводится через коллектор 2 из аппарата i

исходная j

суспензия

ф осодон

1. ТОНКО.СЛОЙНЫЙ ОТСТОЙНИК, содержащий корпус, тонкослойный модуль, состоящий из основных и дополнительных полок, устройство для сбора и отвода осадка, устройство для вЬода суспензии в верхнюю часть тонкослойного модуля, устройство для сбора и отвода осветленной жидкости, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности разделения за счет повьппения степени ламинаризации потоков в модуле, дополнительные полки расположены под углом o6tf к горизонту, отличным от угла наклона основных полок Хосн jotrf причем oi определяется из соотношения sin(oty-o ocH.)- g-g. Sin eL осн. где 2 расстояние по горизонтали между нижними основными и дополнительными полками на уровне нижних торцов дополнительных полок , расстояние по горизонтали между верхними основными и дополнительными полками на уровне верхних торцов полок; е -. толщина тонкослойных каналов 5 длина дополнительных полок (П 2. Отстойник по п. 1, о т л и чающийся тем, что &1,оиЛ определяются из соотношений е,

.3

iw

ФигЛ