Способ разделения тонкодисперсных смесей Советский патент 1986 года по МПК B01D17/02 

Изобретение относится к способам разлеления неоднородных жидких смесей и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности и эффективности разделения тонкодисперсных смесей.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления предла- гаемого способа.

Устройство состоит из цилиндро- конической камеры 1 для предварительного разделения смеси с патрубком 2 для подачи исходной смеси, расположен,ным в верхней части, и патрубком 3 для отвода крупных твердых частиц, расположенным в нижней части камеры 1 . Над камерой 1 предварительного разделени расположена коалесцирующая камера 4 с тангенциальным патрубком 5 для подачи части исходной смеси непосредственно на коалесцирование. Коалес- цирующий слой насадки размещен в коалесцирующей камере 4 между нижней 6 и верхней 7 перфорированными перегородками. Верхняя перфорированная перегородка 7 разделяет коалесцирую- дую камеру 4 от камеры 8 отвода разделенных продуктов с патрубком 9 для отвода осветленной воды и патрубком 10 для отвода крупных эмульгированных частиц.

Устройство для осуществления способа работает следзшзщим образом. Исходную смесь по патрубку 2 подают в камеру 1 , где происходит предварительное отделение крупных твердых частиц от тонкодисперснс й смеси под действием гравитационных сил. Далее частицы отводятся через патрубок 3. Предварительно очищенная тонкодисперсная смесь восходящим потоком проходит через перфорированную решетку 6 и со скоростью псевдоожрске ния поступает в коалесцирующую камеру 4. Одновременно часть исходной смеси подают через, тангенциальный патрубок 5 непосредственно в коалес- цирующую камеру 4. Крупнодисперсные твердые частицы из камеры 4 за счет наличия вихревого потока в сочетании с гравитационным осаждением отводятс через нижнее сечение камеры 4. Для этого при практической реализации способа в аппарате на уровне этого сечения устанавливается перегородка .с отверстиями, диаметры которых превышают диаметры твердых частиц, до

5 0 5 Q

5

0

5

0

меньше диаметров зерен, т.е. не позволяет им удаляться из камеры 4. Далее крупнодисперные твердые частицы поступают в камеру 1 предварительного разделения, объединяются с выполненными там крупными твердыми частицами и через патрубок 3 отводятся из аппарата.

В коалесцирующей камере 4 благодаря наличию тангенциального потока исходной смеси, создается стабилизирующий псевдоожиженный поток с равномерным распределением зерен по объему камеры 4. Вследствие взаимодействия с зернами загрузки и коалес- ценции тонкодисперсные эмульгированные частицы укрупняются и смесь проходит через перфорированную перегородку 7, установленную на уровне верхнего сечения коалесцирующей камеры 4, и поступает в камеру 8. Диаметр отверстий перфорации в перегородке 7 достаточен для удаления укрупненньгх эмульгированных частиц и дисперсной среды, но меньше диаметра зерен загрузки.

В камере отвода разделенных продуктов происходит расслоение на осветленную часть смеси и часть смеси, содержащую крупнодисперсные эмульгированные частицы. Осветленная часть смеси удаляется через патрубок 9, а крупнодисперсные эмульгированные частицы всплывают вверх и удаляются через патрубок 10 для последующего разделения. Таким образом, в коалесцирующей камере 4 создаются условия, позволяющие эффективно проводить процессы фильтрации и коалесценции эмульгированных частиц на зернах загрузки и одновременно осуществлять саморегенерацию внешней и внутренней активной поверхности зерен, что повышает производительность процесса очистки и степень его надежности.

Пример 1. Эмульсию - сточную воду, содержащую отработанное моторное масло в виде тонкодисперсных эмульгированньгх включений, подают со скоростью 1,5 мм/с снизу в фильтровально-коалесцирующую камеру высотой 1600 мм и диаметром 240 мм, частично заполненную зернами загрузки из полиуретана (высота загрузки 500 мм). Эффективность разделения 0,261, время регенерации зерен загрузки 2,32 ч.

.3

Пример 2. Сточную воду, содержащую отработанное моторное масло, подают в камеру предварительного разделения, откуда она поднимается в коалесцирующую камеру диаметром 240 мм и высотой 1600 мм со скоростью псевдоожижения 30,5 мм/с. Загрузка - зерна пенополиуретана. Одновременно часть сточной воды подают тангенциально со скоростью 91,3 мм/с (V 4W). Эффективность разделения 0,469, время регенерации 2,91 ч.

Пример З.В условиях примера 2 тангенциальный поток исходной эмульсии подают со скоростью 122 мм/с (). Эффективность разделения 0,821, время регенерации 1,45 ч.

Пример 4.В условиях примера 2 .тангенциальный поток исходной эмульсии подают со скоростью 896,5 мм/с (), Эффективность разделения 0,797, время регенерации 2,36 ч.

Пример 5. Часть исходной эмульсии подают тангенциальным потоком со скоростью 1220 мм/с () непосредственно в коалесцирующую камеру как в примере 2. Эффективность разделения 0,775, время регенерации 2,45 ч.

Пример 6. Часть исходной эмульсии подают тангенциальным потоком со скоростью 1250 мм/с () как в примере 2. Эффективность разделения 0,574, время регенерации 2,99 ч.

Благодаря отличительным особенностям предлагаемого способа в коа- лесцирующей камере создается стабилизированный псевдоожиженный слой, - в котором плотность распределения зерен загрузки по всему объему коалесцирующей камеры одинакова, поэтому эмульгированные частицы эффективно взаимодействуют друг с другом и с зернами загрузки. Процесс коалесценции интенсифицируется за счет того, что частицы находятся на поверхности зерен достаточное время для того, чтобы твердые частицы, обволакиваемые тонкодисперсными эмульгированными частицами, являлись

551614

центрами создания крупнодисперсных эмульгированных частиц. По мере увеличения размеров эмульгированных частиц, они срываются с поверхности 5 зерен и освобождают их внешнюю активную поверхность. Достаточно частое соударение зерен вызывает постоянное разрушение замасливающего слоя на их внешней и частично внутренней поверх- 10 ности (поверхности пор), что приво- ,дит к постоянной саморегенерации активной поверхности зерен. Кроме того, при равномерном распределении зерен в камере отсутствуют условия для

5 проскока эмульгированных частиц через камеру без взаимодействия их с зернами, что повьшает эффективность разделения. При значениях скорости тангенциального потока в 0 подводящем патрубке уменьшается производительность и ухудшается степень равномерности распределения зерен загрузки по всему объему камеры, что снижает степень взаимодейст5 ВИЯ частиц с зернами, создает возможность проскока эмульгированных частиц через псевдоожиженный слой без контакта с ними, уменьшает активную поверхность зерен, снижает эф0 фективность фильтрации, а также

степень саморегенерации. При значениях также нарушается стабилизация псевдоожиженного слоя, причем зерна загрузки движутся хаотически.

5 При этом эмульгированные частицы, взаимодействуя на активной поверхности зерна, не успевают укрупняться до размеров, достаточных для их вьще- ления в разделительных аппаратах.

0 Кроме того, мелкодисперсные частицы взаимодействуют одна с другой непосредственно и вне поверхности и пор зерен, что измельчает дисперсную фазу смеси. Поэтому значительно

5 снижается эффективность разделения смеси.

Таким образом, предлагаемый спй- соб позволяет повысить эффективность разделения и повысить производитель- кость способа за счет сокращения времени регенерации коалесцирующей загрузки.