Аппарат для флокуляции Советский патент 1983 года по МПК C02F1/52 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/00 C02F103/28 C02F103/34 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов флокуляции и коагуляции суспензий и может найти применение на предприятиях химической, горно-химической,- целлюлозно-бумажной и других отраслей промьай-. ленностй.

Известно устройство для тепломассообмена, содержащее корпус с размещенными в нем опорно-распределительной и ограничительной решетками, между которыми расположены полые шары, заключенные в Неподвижные перфорированные шары 1.

Недостатком этого устройства -является разрушение образовавшихся агрегатов частиц, что приводит к снижению производительности аппарата.

Известно устройство, содержащее, корпус со штуцерами входа и выхода обрабатываемой среды, внутри которого установлены перемешивающие элементы в .виде полых цилиндров с сетчатыми днищами и заполненных шарами, и закрепленными на штоке, соединенном с вибратором 2.

Недостатками этой конструкции являются объединение обеих стадий процесса флокуляции - процесса распреде- ления флокулянта по сечению аппарата

и образование мелких, первичных флокул спроцессом образования крупных флокул; -сложность управления процессом флокуляции (изменение амплитуды и частотывибраций перемешивающих, элементов) при изменении расхода или концентрации суспензии; наличие движущихся узлов.

Эти недостатки приводят к значительным колебаниям размеров флокул, что снижает эффективность использования флокулянта в процессе разделения суспензий.

Снижение эффективности выражается в уменьшении скорости осаждения полидисперсной суспензии по сравнению с монодисперсной, так как в процессах разделения скорость осаждения, а следовательно, ипроизводительность определяются на основании скорости осаждения частиц, диаметр коуоры с относится к среднему диаметру частиц 1:5 1:10.

Кроме того, дисперсность размеров флокул имеет большое значение при уплотнении сгущенногб осадка. Например, при разделении глинистогсолевых суспензий калийных производств жидкость, содержащаяся в сгущенном осадке, является целевым продуктом, и поэтому необходимо уменьшить ее содержание в сгущенном продукте. Осадок, состоящий иэ однородных по размерам частиц, уплотняется лучше, -так как при фильтрации -жидкости, содержащейся в нем, осадок, состоящий из однородных частиц, обладает наименьшим сопротивлением. Целью изобретения является повышение эффективности использования путем интенсификации процесса разделения. Поставленная цель достигается тем что устройство.содержащее цилиндроконический корпус с патрубками ввода и вывода суспензии и флокулянта, внутри которого находятся перемешивающие элементы в виде шаров, верхняя и нижняя ограничительная решетки, дополнительно снабжено решеткой, разделяющей корпус на камеру смешения и расположенную над ней камеру флокулообразования, при этом камера смешения заполнена шарами на 20-40%, а камера флокулообразования на 10-25%, и отношение диаметра шаров камеры флокулообразования к диаметру шаров камеры смешения составляет 1:1- 1:3, На чертеже показан предлагаемый аппарат для флокуляции суспензий. Аппарат состоит из корпуса в виде обратного вертикального полого конуса 1 и снабжен штуцерами 2 и 3 ввода обрабатываемой .суспензии и флокулянта, штуцером 4 выхода флокулированной суспензии. Внутри корпуса установлены верхняя и нижняя ограничительные решетки 5, 6 и решетка 7, разделяюща .рабочий объем аппарата на камеру сме шения обрабатываемой суспензии & флокулянта и камеру флокулообразования Обе зоны частично заполнены перемешивающими элементами, выполненными в виде шаров 10 и 11, находящихся в псевдоожиженном состоянии, причем-ка мера смешения 8 заполнена.шарами 10 на 20-40% от ее объема, а камера фло кулообразования 9 заполнена шарами 1 на 10-25%, Диаметр шаров 10 относится к диаметру шаров 11 как 1:1 - 1:3 Аппарат работает следующим образрм. Через штуцера 2 и 3 в нижнюю част аппарата поступают отрабатываемая су пензия и раствор флокулянта. Движени потока суспензии вверх обеспечивает псевдоожижение перемешивающих элемен тов, за счет чего происходит интенси ное и равномерное перемешивание обра батываемой суспензии и раствора флокулянта. Нижняя ограничительная решетка б, размер ячеек которой меньше диаметра шаров 10, предотвращает попадание шаров 10 в штуцеры ввода 2 и 3 обрабатываемой суспензии и раствора флокулянта. Одновременно с перемешиванием про исходит процесс образования мелких первичных флокул, размер которых не превышает О,05-0,1мм. Эти флокулы образуются за счет адсорбции на поверхности частиц относительно низкомолекулярной фракции полимера, обладающей большей скоростью адсорбции по сравнению с высокомолекулярной фракцией. Благодаря относительно низкому молекулярному весу, а следовательно, и меньшей длине молекулы полимера, флокула представляет собой компактный агрегат твердых частиц с низкой пористостью. Вследствие этого интенсивность пульсаций, возникающих в нижней части аппарата --зоне смешения, - оказывается недостаточной для разрыва молекул полимера, образующих флокулы. Затем частично сфлокулированная суспензия поступает через решетку 7, Разделяющую объем аппарата.на две зоны, в верхнюю зону флокулообразования. Здесь в качестве перемешивающих элементов используются шары 11, диаметр которых больше, чем диаметр шаров 10, Увеличение диаметра шаров в камере флокулообразования 9 обуславливается тем, что коэффициент диффузии, характеризующий интенсивность перемешивания, обратно пропорционален диаметру .шаров. Экспериментальное исследование показало, что наилучшим соотношением между диаметрами шаров зон смешения и флокулообразования является соотношение, лежащее в диапазоне 1:1 - 1:3, Этому же способствует уменьшение скорости восходящего потока в этой зоне, расположенной в расширенной части аппарата. Таким образом создается ламинарный режим движения флокулированной суспензии при минимальных значениях пульсационных составляющих потока жидкости. При этом оставшаяся часть высокомолекулярного полимера, адсорбируясь на поверхности твердых Частиц, входящих в состав мелких флокул, объединяет их в более крупные агрегаты, диаметр которых достигает 0,5-3 мм. Образовавшиеся крупные флокулы имеют высокую пористость и за счет фильтрационного потока через них захватывают оставшиеся в суспензии твердые частицы, В результате возникает суспензия с достаточно узким гранулометрическим составом, что создает благоприятные условия для увеличения скорости осаждения в отстойниках, куда флокулированная суспензия поступает через штуцер выхода 4, Ограничительная решетка 5 предотвращает вынос шаров 11 из камеры флокулообразования 9, Заполнение камеры смешения на. 20-40%г а камеры флокулообразования на 10-25% объясняется тем, что уменьшение заполнения камер ниже указанных значений ухудшает перемешивание, а следовательно, и процесс флокулообразования, в то же время увеличение