Фильтрующая центрифуга Советский патент 1981 года по МПК B04B3/00 B04B11/04 

1

Изобретение относится к горизонтальным фильтрующим центрифуга-м с ножевой выгрузкой осадка для проведения процессов разделения суспензий с мелкокристаллической твердой фазой с последующей промывкой образовавщегося осадка и может быть использовано в процессах получения кристаллических продуктов высокой чистоты, например аминокислот (глутаминовая кислота, лизин и др.), пищен ых продуктов, антибиотиков и других веществ, выделяемых методами кристаллизации.

Известна фильтрующая центрифуга с ножевой выгрузк ой осадка, включающая в себя горизонтальный ротор, который заключен в кожух, с патрубками для отвода фильтрата и промывной жидкости, и закрепленную на внутренней поверхности ротора фильтрующую сетку или ткань. На. торце кожуха расположена крыщка, на которой смонтирован механизм среза осадка с щироким поворотным ножом, разгрузочный бун кер и трубы для подачи суспензии и промывной жидкости 1.

Наиболее близким к предлагаемому является фильтрующая центрифуга, включающая кожух, установленный в нем горизонтально цилиндрический ротор, имеющий перфорированные днища, борт и боковую стенку, трубы для подвода суспензии и промывной жидкости и поворотный нож для выгрузки осадка 2 .Недостатком таких центрифуг является трудность тщательной промывки мелкодисперсного осадка в роторе, что влечет за собой или необходимость значительного увеличения модуля промывки (здесь - отИощение веса промывной жидкости к весу осадка) или применения многоступенчатой репульпационной промывки по схеме центрифуга-репульпатор-центрнфуга. В конечном счете (как в первом, так и во втором случае) это приводит к уменьщенйю производительности по готовому продукту, приходящемуся на одну центрифугу при значительном увеличении эксплуатационных затрат. Кроме того, при отжиме мелкокристаллических осадков происходит трещинообразование, что делает вообще невозможным эффективно проводить промывку осадка в режиме фильтрование-отжим-промывка-отжим.

Цель изобретения - улучшение качества твердой фазы, уменьшение удельного расхода промывной жидкости и увеличение производительности центрифуги.

Цель достигается тем, что в центрифуге к внутренней поверхности стенки ротора прикреплен вдоль оси ряд полых колец, имеющих перфорированные участки, ширина которых составляет 0,2-0,7 ширины кольца в направлении от периферии ротора к его оси.

На фиг. 1 схематично изображена фильтрующая центрифуга в разрезе; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - схемы движения жидкости между частицами осадка, а - в известной, б - в предлагаемой конструкции центрифуги.

Фильтрующая центрифуга включает кожух 1, установленный в нем горизонтально цилиндрический ротор 2, имеющий перфорированные днише 3, борт 4 и боковую стенку 5, трубы 6 и 7 для подвода суспензии и промывной жидкости и поворотный гребенчатый нож 8 для выгрузки осадка. Вал 9 ротора установлен в подшипниках 10качения на станине 11.

К внутренней поверхности стенки ротора прикреплен вдоль оси ряд полых колец 12, расположенных на расстоянии S друг от друга, равном 1/6-1/3 радиуса (R) ротора и имеющих перфорированные участки, ширина L которых составляет 0,2-0,7 ширины кольца в направлении от периферий ротора к оси. Глубина впадины гребенчатого ножа 8 превышает ширину полых колец 12. Привод центрифуги осуществляется от электродвигателя 13 через клиноременную передачу 14.

Работа центрифуги осушествляется следующим образом.

При вращающемся роторе 2 по трубе 6 подают суспензию внутрь ротора. За счет перепада давлений, обусловленного центробежной силой, происходит фильтрование твердой фазы от маточного раствора с образованием осадка в пространствах, образованных стенка(йи полых колец 12 и стенкой 5 ротора 2. Фильтрация происходит как в радиальном, та к и в осевом направлении, что предопределяет увеличение производительности в режиме фильтрации на 15-50% за счет увеличения поверхности фильтрации в зависимости от ширины участков перфорации полых колец.

По окончании цикла загрузки суспензии, который контролируется датчиком уровня слоя осадка (на чертеже не изображен), толщина слоя осадка составляет 0,8-1,0 ширины пустотелых перфорированных колец.

Затем осуществляется отжим маточной жидкости из пор осадка. В отличие от процесса отжима в известной конструкции центрифуги, в предложенной конструкции отход поровой жидкости, находящейся ниже уровня насыщения, осуществляется также через пустотелые перфорированные кольца.

После окончания процесса отжима в ротор подают промывную жидкость для извлечения маточного раствора, оставшегося в местах контакта части и в виде пленки на поверхности твердой фазы.

При этом линии тока промывной жидкости в порах осадка проходят не только радиально, а криволинейно, т.е. через перфорацию пустотелых колец. За счет этого происходит вытеснение маточной жидкости из мест контакта зерен («пендулярные кольца) в проточную часть межзерновых каналов осадка, обеспечивая тем самым резкое уменьшение количества маточной жидкости в- осадке и, следовательно, улучщение качества (чистоты) целевого кристаллического продукта. При этом количество промывной жидкости, необходимое для получения заданной степени чистоты продукта, меньше, чем при извлечении маточника методом диффузии, как это осуществляется в известных конструкциях центрифуг (фиг. 3).

После осуществления процесса промывки осадка проводится его отжим, осуществляется проворот гребенчатого ножа 8, с помощью которого происходит выгрузка осадка из ротора 2 через бункер 15, и далее

5 весь цикл повторяется.

Пример. Суспензию DL-глутаминовой кислоты с содержанием твердой фазы 17 вес.°/о подвергают центробежной фильтрации на горизонтальной лабораторной центрифуге с ножевым съемом осадка с после0 дующей промывкой осадка в роторе 50%-ным этанолом при 15°С.

Маточный раствор представляет собой раствор глутаминовой кислоты (3,9 вес./о) и хлористого натрия (13,5 вес.°/о) в воде. Промывка осуществляется от NaCl и считается удовлетворительной при содержании NaCl в глутаминовой кислоте менее 0,1 /о (в пересчете на сухую глутаминовую кислоту), поскольку содержание NaCl влияет на дальнейшую операцию разделения DL-ГК

0 на Д--ГК и L-ГК (ГК - глютаминовая кислота).

Результаты опытов приведены в таблице.

Таким образом, применение ротора секционированного пустотелыми перфорированными кольцами, .расположенными на определенном расстоянии друг от друга, определенной перфорации позволяет уменьшить цикл получения твердого кристаллического продукта примерно в 2-3 раза (при одинаковом времени вспомогательных операций) снизить количество промывной жидкости и улучшить качество готового продукта.

Экономический эффект от применения такой конструкции центрифуги, например в производстве глутаминовой кислоты, производительностью 10 000 т в год составляет около 200 000 руб.

Известная О,3 ПредлагаеО,3

мая

0,08

10

16,9

0,075

6

29,4

Формула изобретения

Фильтрующая центрифуга, включающая кожух, установленный в нем горизонтально цилиндрический ротор, имеющий перфорированные днище, борт и боковую стенку, трубы для подвода суспензии и промывной жидкости и поворотный нож для выгрузки осадка, отличающаяся тем, что, с целью улучщения качества твердой фазы, уменьшения удельного расхода промывной жидкости и увеличения производительности, к

внутренней поверхности стенки ротора прикреплен вдоль оси ряд полых колец, имеющих перфорированные участки, ширина которых составляет 0,2-0,7 ширины кольца в направлении от периферии ротора к его оси.

Источни% и информации, принятые во внимание при экспертизе

(Риг.2

ai

гг

Rumo4HUK иеизвлекаемь/й. вытеснением

5)

Отсутствие непромываепш зон