Способ обезвоживания осадков Советский патент 1977 года по МПК C02F11/12 C02F11/20 C02F103/00 

осадка и упрощения процесса, замораживание, плавление и декантацию осадка проводят в одном аппарате, цодавая осадок в верхнюю часть аппарата противотоком хладагенту, при температуре, изменяющейся по высоте колонны от -10 до 0°С в течение 0,1-3 мин в зоне замораживания и от О до + 4°С в теченне 0,1-6 мин в зоне плавления. В качестве хладагента используют хладагенты с удельным весом 0,5-0,85 г/см.

Предложенный способ по сравнению с известпым обеспечивает: образование гранул осадка с малой дисперсией размеров путем капельного распределения жидкого осадка в верхнем слое переохлажденного хладагента и одинаковое время промораживания гранул осадка, что увеличивает конечную степень обезвоживания осадка и интенсифицирует процесс; осуществление плавления гранул осадка с большей скоростью за счет псевдоожижения гранул, опускающихся в слое жидкого хладагента с возрастающей положительной температурой и всплывающих пузырьков пара хладагента, конденсирующегося на гранулах осадка с выделением тепла; отсутствие балластного перекачивания жидкого хладагента пз аппарата, в связи с проведением замораживания и плавления осадка, а также декантации осадка и хладагента в одном аппарате; уменьшение теплопритоков к установке от окружающей среды за счет сокращения общей наружной поверхности теплопередачи аппаратов, трубопроводов, оборудования на 35-40% и соответственное уменьшение тепловой нагрузки на холодильную машину, компенсирующую теплопритоки на 25-30%, а также увеличение скорости процесса за счет исключения времени на транспортирование осадка и хладагепта при осуществлении основных технологических операций: замораживания, оттаивания, декантации.

Способ осуществляется следующим образом: осадок влажностью 96-99% предварительно деаэрируют, охлаждают до 0,1-2°С и затем вводят в паровую зону вертикальной колонны, заполненной жидким испаряющимся хладагентом. В колонне поддерживают давление, соответствующее температуре испарения верхнего слоя жидкого хладагента до - 10°С. Температура испарения нижележащих слоев жидкого хладагента возрастает соответственно увеличению давления на слой, определяемого как сумма избыточного давления в паровой зоне колонны и гидростатического давления выщележащего слоя жидкого хладагента. Промораживание осадка, диспергированного в хладагенте, осуществляют в зоне замораживания при температуре от -10 до 0°С по мере осаждения гранул в слое хладагента под действием силы тяжести. При дальнейшем осаждении гранулы осадка попадают в зону плавления, где происходит размораживание гранул осадка при температуре от О до 4°С по мере их осаждения. Завершают плавление гранул за счет выделения тепла

при конденсации на их поверхности паров хладагента, который отводят компрессором из паровой зоны колонны, охлаждают для компенсации теплопритоков и равномерно 5 диспергируют в нижних слоях жидкого хладагента в виде парожидкостной смеси. Разморол{енный осадок под действием силы тяжести опускается ниже слоя жидкого хладагента на дно колонны и в зоне декантации происходит разделение воды и твердого вещества осадка, а также вовлеченного в воду хладагента по разности илотностей. При этом капли и пузырьки вовлеченного хладагента всплывают к нижнему пограничному слою 15 жидкого хладагента, а твердое вещество осадка осаждается в воде на дно колонны. Осадок удаляют из колонны, выделяют из осадка остаточный хладагент, например, отдувкой инертным газом, обезвоживают на вакуум-фильтрах до влажности 73-78% и транспортируют в отвал.

Пример. Обезвоживают осадок из горизонтальных отстойников, содержащий в своем составе гидроокись, основные соли алюминия, 5 органические вещества и минеральные вещества. Влажность осадка 99%, удельное сопротивление фильтрованию, характеризующее водоотдачу осадка, 1425, см/г. Хладагент- технический «-бутан следующего состава: 0 Я-бутаи - 93,0% (весовых); пропан - 6,0%; этап - 0,4%; прочие газы - 0,6%. Удельный вес жидкого хладагента при температуре -5°С составляет 0,605 г/см. Изменение температуры кипения хладагента при изменении 5 давления на величину гидростатического напора 1 м жидкого хладагента составляет 1,28°С.

Хладагент в количестве 250 л заливают в колонну диаметром 200 мм, высотой 9,0 м. Че0 рез верхнее распределительное устройство залнвают 14 л деаэрированной водопроводной воды. При этом в колонне происходит разделение воды и л ;идкого хладагента по удельному весу. Слой воды находится под слоем 5 жидкого хладагента, паровая зона заполнена насыщенным паром хладагента и воды. Пары хладагента отбирают компрессором из паровой зоны колонны, сжижают в конденсаторе холодильной машины и вновь возвраща0 ют через распределительную систему в нижние слои л идкого хладагента. При испарении хладагента в условиях неирерывного отведения пара из колонны происходит охлаждение жидкого хладагента и в соответствии 5 с условиями равновесного состояния температура жидкого хладагента изменяется от -9°С в верхнем слое до 1,5°С в нижнем слое. По высоте колонна имеет четыре зоны: паровую зону высотой 0,3 м; зону замораживания высотой 6,0 м с температурой в верхнем слое зоны -9°С и давлением 0,9 ата, в нижнем слое 0°С и 1,15 ата; зону плавления высотой 1,2 м с температурой в верхнем слое зоны и давлением 1,15 ата, в нижнем слое 1,5°С и 1,2 ата; зону декантации высотой 0,5 м. При

температуре в верхнем слое зоны замораживания -9°С в верхнюю часть колонны но распределителю подают деаэрированный при давлении 0,04 ата и предварительно охлажденный до 2°С осадок.

Раснределенный в виде капель в жидкость хладагента осадок промораживается, превращаясь в гранулы льда, по мере осаждения в зоне кристаллизации под действием разности удельного веса льда (7 0,918 г/см) и хладагента (,605 г/см). При дальнейшем осаждении граиулы опускаются в зону плавлеиия и частично плавятся, нроходя зону положительной температуры. Заканчивается плавление гранул в нижних слоях зоны плавления при одновременной конденсации на поверхности гранул паров хладагента. После расплавления гранул осадка твердое вещество осадка, вода п хладагент, вовлеченный в воду, декантируются по разности удельного веса. Твердую фазу осадка и воду удаляют из колонны. Удельное сопротивление фильтрованию осадка, прошедшего обработку в колонне, уменьшается в 178 раз и составляет 8-10-1° см/ г. Влажность осадка после вакуумфильтрования составляет 78%, производительность вакуум-фильтра - 27 по сухому веществу осадка.

Формула и 3 о б р е т е н и я

1.Способ обезвоживания осадков путем деаэрации, предварительного охлаждения, замораживания и плавления водной частн осадка при непосредственном контакте с легкокппящим хладагентом с последующей декантацией и вакуум-фильтрацией, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени обезвоживания п упрощения процесса, заморажпванне, плавление и декантацию осадка проводят в одном анпарате, подавая осадок в верхнюю часть аппарата противотоком хладагенту, ири температуре, изменяющейся по высоте колонны от -10 до 0°С в течение 0,1-3 мин. в зоне замораживания и от О до -Ь4°С в течение 0,1-3 мин. в зоне замораживания и от О до -4°С в течение 0,1-6 мин. в зоне плавлеипя.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют хладагенты с удельным весом 0,5-0,85 г/смл

Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе;

1.Doe Р. W. «J. Industrial Water Engeneering. 1965, 19, 251.

2.Авторское свидетельство СССР N° 404777, кл. С 02С 3;00, 1973.