Способ обработки осадков кристаллизацией Советский патент 1977 года по МПК C02F11/18 C02F103/34 

ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ

(54) СПОСОБ ния поступающего осадка до температуры за1моражива«ия п компенсации притока теплч к установке путем введения допаляительной холодильной машины, включающей компрессор и конденсатор. С целью упрощения и удешевления процесса Путем проведения кристаллизации и плавления при положительной температуре, близкой к температуре окружающей среды, в предлагаемом способе -в качестве холодильного атента спользуют легкокипяшие жидкости, образующие газтидраты с водой. Предпочтительно в качестве холодильных атентов использовать пропа«, фрео«-12ВТ, фреон-142, фреон-12, брол1.ис,тый метил, фреон-З, фреон-40. Критические условия гидратообразования этих холодильных агентов лриведены :в табяйце. j Критические условия I гидратообразования Газгидраты -представляют собой клатраг«ые соединения (соединения включения) кристаллического типа, полученные включением молекул газообразного холодильного агента в межмолекулярные полости кристаллической решетки воды. Разрушение структуры связи твердого вещества и воды в осадке происходит при фазовом превращении врдной части осадка, аналогичном .превращению воды в лед при за-мораживанки. Способ осуществляют следующим образом. Осадок диспергируют в объеме испаряющегося тидратообразующего холодильного агента с образованием гранул газгидратов в аппарате лрямого теплообмена, работающем под давлением. Соотношение количества осадка, подаваемого в аппарат, и количества л идкого гидратообразующего холодильно.го агента, -находящегося ;в аппарате, составляет 10- 40 об. %. Кинетика превращения осадка в гранулы газгидратов о-цределяется температурой переохлаждения холодильного агента относительно иритической температуры гидратообразования и регулируется изменением давления в аппарате. Для осуществления непрерывного процесса гидратообразаваН|Ия осадка в заполненном холодильным агентом аппарате поддерживают давление ниже давления насыщенных паров холодильного агента. При этом часть холодильного агента испаряется и в перемешиваемом объеме neipeoxлажденного холодильного агента образуются газгидраты осадка в виде траиул. Испаривщийся холодильный агент 1непрерывно отводят из аппарата компрессорам. Гранулы газгидратов извлекают из аппарата и направляют в другой аппарат, где одновременно происходит конденсация компрем.ированных паров холодильного агента при прямом теплообмене с газгидратами и раопад газгидратов, с получением системы из жидкого холодильного агента, воды н твердого вещества осадка. Холодильный агент отделяют от осадка декантацией и возвращают вновь в аппарат для образования газгидратов. Воду и твердое -вещество осадка легко разделяют известными способами, например, при гравитационном фильтровании или при вакуумном фильтровании на нутч-фильтрах. Жидкий хладагент и осадок занимают 07,-0,8 объема аппарата. Наличие первого пространства в аппарате необходимо для обеспечения возможности испарения части жидкого хладагента при гидратообразованип. Слой жидкого хладагента в аппарате не должен превышать 1-1,5 м. Это ограничение обусл0(влено из.менением равновесной тампературы испарения жидкого холодильного агента по высоте слоя и связано с изменени. е:м гидростатического давления. Температуру жидкого холодильного агента в аппарате усредняют интенсивным мехами ч ески1М перемешиванием. Одновременно .механическими мешалка-ми диспергируют и равном ерно распределяют жидкий осадок в объеме переохлажденного хладагента с образованием гранул газгидратов. Температуру переохлаждения холодильного агента при формиравании гранул газгидратов осадка определяют как разность критической температуры гидратообразования и средней температуры жидкого холодилыюго агента в аппарате и подде,рживают |ра1вной 0,1-12,0° С. Температуру перегрева газообразного холодильного агента при распаде газгидратов и конденсации холодильного атента относительно равновесной критической температуры распада газгидратов (гидратообразования) принимают равной 0,1-6,0° С. В результате обработки осадка предлагаемым способом удельное сопротивление осадка фильтрованию, характеризующее водоотдачу .осадка, снижается в 35-40 раз с (600-700) -1010 до (15-20) . Шо см/г, влажность обработанного осадка при гравитационном фильтровании снижается до 80% (в раз), при вакуум-фильтровании - до 75% (в 40-80 раз), т. е. до состояния, позволяющего .осадок транспортировать или направлять на сжигание. Эффективиость предлагаемого способа по сравнению с известным отаределяется возгмол-;ностью осуществления кристаллизации и плавления ..водной части осадка при положительной температуре, близкой к температуре

окружающей среды «, следовательно, упрощением за счет исключения предварительного охлаждения и ко:мпе,нсацин теплопритоков от окружающей ореды и работающего оборудования. Эиергетические и капитальные заТ1рагы уменьшаются иа 20-25% за счет отказа от оборудования по предварительному охлаждению осадка перед кристаллизацией и от вспомогательного холодильного контура для компенсации теплопритоков к установке.

Пример 1. Обработке подвергают осадок ИЗ горизонтальных отстойников Северной водопроводной станции Г. Москвы, полученный коагуля)Цией аветной маломутной воды.

Исходная влажность осадка - 99,0%, удельное сопротивление осадка фильтрованию - 680 . IQio см1г.

В качестве холодильного агента используют пропан. Аппарат диаметром 100 мм и высотой 350 мм заполняют жидш-гм пропаном в количестве 2,1 л, осадко.м в количестве 0,4 л и затравочными кристалла, льда в количестве 50 г. Интенсивность перемешивания двумя пропеллерными мешалкам-и на вертикальном валу принимают равной 5 с. Осадок охлаждают -испарением жидкого пропана путем выпуска части газообразного пропана через редуктор в атмосферу при одновременном пополнении аппарата жидким пропаном. Образование газгидратов осуществляют при давления в аппарате 5,2 ата и температуре 5,3° С. Средняя температура .переохлаждения при этом составляет 0,4°С. Полученные газгидраты извлекают из аппарата, плавят при температуре окружающей среды и разделяют твердое вещество осадка от воды вакуумным фильтрованием на зоронке Бюхнера через бумажный фильтр, Влажность отфильтрованного осадка 75%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 15 10° см1г.

|П|рИ|Мер 2. Способ осуществляют аналогично Примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-12.

Исходная влажность осадка - 98%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 750. 1010 см1г.

Образование газгидратов осуществляют при давлении в аппарате 3 ата и температуре 9,8° С. Средняя температура переохлаждения составляет Г С. При расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтрования 77%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 17,2 - 10° сж/г.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве холодильного агента используют фреон-40.

Исходная влажность осадка 98%, удельнее сопротивление осадка фильтрованию 720. Юо см1г.

Образование газгидратов осуществляют при давлении в аппарате 4 ата и температуре 17,5° С. Средняя температура переохлаждения составляет 4,2° С. ГЪри расплавлении газгидратов влажность осадка после вакуумфильтрования 78%, удельное сопротивление осадка фильтрованию 17,8 10° сл(/г.

Фор м у л а изобретения

25

Способ обработки осадков кр-исталлизацией при прямом контакте с испаряющимся холодильным агентом с последующим плавлением и обезвоживанием, о т л и чающийс я тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса путем проведения кристаллизации и плавления при положительной температуре, близкой к температуре окружающей

среды, ,в качестве холодильного агента используют легкокипящие жидкости, образующие газгидраты с водой.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе:

1.Патент Франции № 2145647. кл. С 02 с, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР .9 404777, кл. С 02 С 3/00, 1970.