Устройство для разделения и промывки суспензий

 

Использование: в химической, пищевой или фармацевтической промышленности. Сущность: устройство включает корпус с загрузочными м выгрузными патрубками, размещенный в корпусе неподвижный фильтрующий барабан, внутри которого на общем центральном вал расположены роторно-пульсационное устройство, двухзаходный шнек с лопатками, закрепленными между его витками, и ротор, состоящий из двух дисков, соединенных плоскими лопастями, а также однозаходный выгрузной шнек. Устройство дополнительно снабжено неподвижным полым диском-коллектором, расположенным между ротором и выгрузным шнеком. Диск-коллектор имеет сопла, расположенные по его периферии и направленные противоположно движению массы в устройстве. Однозаходный выгрузной шнек выполнен коническим с уменьшением диаметра по направлению движения массы и заключен в конический перфорированный корпус, закрепленный на фланце фильтрующего барабана. 5 ил.

Изобретение относится к технике фильтрования, в частности к разделению суспензий, и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известно устройство (1) для выделения пенициллина, представляющее собой роторно-пульсационный аппарат, содержащий неподвижный (статор) и вращающийся (ротор) элементы с прорезями. При вращении ротора возникает поле пульсационных сил, кроме того, ротор вращается с большим градиентом скорости. Все это позволяет интенсифицировать процесс экстракции пенициллина. Однако устройство (1) не содержит элемента для удаления водной фазы, воду удаляют выпариванием и все примеси остаются в порошке.

Также известно устройство (2) для промывки полимеров и других продуктов органического и неорганического происхождения, представляющее собой каскад аппаратов с мешалками. Пульпа (суспензия) движется по каскаду из аппарата в аппарат самотеком, в каждый аппарат закачивается, кроме того, промывная вода.

Процесс промывки осуществляют в устройстве (2) прямоточным способом. Однако эффективность промывки в устройстве (2) низка из-за отсутствия элементов для отжима твердой фазы (отделения воды) между аппаратами.

Известно также устройство (3) для отделения и промывки полимеров и других продуктов органического и неорганического синтеза, включающее непрерывно действующий барабанный вакуум-фильтр, работающий совместно с репульпатором-аппаратом с перемешивающим устройством, в котором слабоконцентрированные промывные воды перемешаются с поступающим с фильтра осадком.

Однако процесс промывки по такой схеме проходит неэффективно, поскольку промывная вода проходит через слой продукта, находящийся в неподвижном состоянии на поверхности фильтра без перемешивания.

Также известно устройство для отделения осадков и их сушки (многоцелевая центрифуга Титус) (4), состоящее из горизонтального цилиндрического корпуса, в нижней части которого размещены вваренные фильтрующие элементы, состоящие из нескольких слоев металлической сетки, спеченной в точках соприкосновения, под фильтрующими элементами размещены камеры фильтрата, верхняя часть цилиндра снабжена обогревающей рубашкой, по оси цилиндра расположен ротор с лопастями для перемешивания. Устройство (4) позволяет отделять осадки, промывать их противотоком и сушить.

Недостатком центрифуги Титус является то, что она работает в периодическом режиме, при этом промывку в этом устройстве необходимо проводить многократно. Для непрерывного процесса центрифуга Титус не применима, поскольку существенно снижает скорость процесса.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому устройству является устройство для разделения суспензий, включающее корпус с загрузочным патрубком и патрубками для вывода твердой и жидкой фаз, размещенный в корпусе фильтрующий барабан с расположенным внутри него на центральном валу роторно-пульсационным устройством, ротором и коллектором с соплами (5).

Недостатком устройства (5) является то, что при эффективной фильтрации оно не эффективно при одновременной промывке, поскольку позволяет подавать промывную жидкость (воду) только вместе с разделяемой суспензией. Промывка в потоке менее эффективна, чем промывка противотоком, а увеличение количества жидкости, подаваемой в устройство (5) для повышения качества промывки, снижает его производительность.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы и производительности устройства для разделения суспензий за счет промывки противотоком.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 общий вид конического перфорированного корпуса; на фиг.3 фланец фильтрующего барабана; на фиг.4 двухзаходный шнек с лопатками; на фиг.5 ротор, состоящий из двух дисков и лопастей.

В корпусе 1, снабженном загрузочным патрубком 2 для подачи суспензии и патрубком 3 для подачи дополнительной воды, размещен неподвижный фильтрующий барабан 4, изготовленный в виде перфорированной цилиндрической обечайки с тканой сеткой. Внутри барабана 4 на общем валу 5 закреплены роторно-пульсационное устройство 6, двухзаходный шнек 7 с лопатками 8, закрепленными между его витками, ротор 9, состоящий из двух кольцевых дисков 10, соединенных лопастями 11, расположенными под углом 10-20^o к оси вращения вала 5, и полый диск-коллектор 12 с соплами 13, размещенными по периферии диска-коллектора 12. Конический однозаходный выгрузной шнек 14 заключен в конический перфориpованный корпус 15, закрепленный на фланце фильтрующего барабана 4. Шнек 14 также размещен на валу 4. Устройство имеет патрубки 16 и 17 для выгрузки отделяемой воды, патрубок 18 для выгрузки отделенного продукта и патрубок 19 для подачи промывающей воды в диск-коллектор 12.

Устройство работает следующим образом.

Cуспензию подают в корпус 1 через патрубок 2 внутрь фильтрующего барабана 4. Одновременно через патрубок 3 в патрубок 2 подают прямоточно воду для промывки.

Роторно-пульсационное устройство 6 создает поле упругих колебаний, в котором смешиваются суспензия и промывная вода, дробятся комки и крупные частицы суспензии. Двухзаходный шнек транспортирует суспензию по длине барабана 4 с одновременным интенсивным перемешиванием ее. С помощью шнека 7 отделяется 95-96% от общей массы вода. Сгущенная суспензия подается шнеком 7 на ротор 9, где отделяется еще 3-3,5% воды. При прохождении зоны ротора 9 твердая фаза суспензии, находящаяся во взвешенном состоянии в периферийной части ротора вблизи стенки фильтрующего барабана, смешивается с противоточной промывной водой, подаваемой с распылением через сопла 13 диска-коллектора 12. При этом происходит интенсивный массообмен (промывка) между частицами суспензии и водой. Вода удаляется частично лопастями 11 ротора 9, частично выгружным шнеком 14 через перфорированный корпус 15. Твердая фаза с остаточной влажностью 2-40% (в зависимости от вида полимера) выгружается через патрубок 18.

Для иллюстрации работы предлагаемого устройства приводим сравнительные данные (см.таблицу) по промывке в предлагаемом устройстве и в известном устройстве следующих полимеров: фторкаучуков марок СКФ-26 и СКФ-32 cополимеров тетрафторэтилена марок фторпласт-40 и вспенивающегося полистирола (ПВС). В промытых и обезвоженных продуктах определяют наличие солей-остатков инициатора или стабилизатора суспензии, содержание остаточного эмульгатора или наличие органического стабилизатора суспензии в случае ПВС, термостабильность как потерю веса при нагреве в течение 4 ч в дериватографе (для фторсодержащих полимеров) и остаточную влажность.

Результаты испытаний представлены в таблице. При анализе экспериментальных данных следует иметь в виду, что согласно ГОСТ предельно допустимая концентрация эмульгатора во фторполимерах составляет 5 мг/л, а максимально допустимая потеря в весе- 0,20% во всех случаях остаточные соли должны отсутствовать.

Как видно из данных таблицы, при использовании устройства по прототипу (прямоточная промывка) при примерно одинаковом количестве промывной воды полимеры не отвечают ГОСТу. Для того, чтобы получить полимеры, отвечающие ГОСТу, следует увеличить количество промывной воды на 20-35% что снижает производительность стадии и увеличивает расходы.

Формула изобретения

Устройство для разделения и промывки суспензий, включающее корпус с загрузочным патрубком и патрубками для вывода твердой и жидкой фаз, размещенный в корпусе фильтрующий барабан с расположенными в нем на центральном валу роторно-пульсационным устройством, ротором и коллектором с соплами, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двухзаходным шнеком с лопатками, закрепленными между его витками параллельно валу, и однозаходным выгрузным коническим шнеком, закрепленным на фланце фильтрующего барабана и заключенным в конический перфорированный кожух, при этом роторно-пульсационное устройство, двухзаходный шнек, ротор, коллектор с соплами и однозаходный конический выгрузной шнек установлены последовательно на общем центральном валу, коллектор выполнен в виде диска с соплами, расположенными по его периферии против направления движения массы, ротор выполнен в виде двух кольцевых дисков, соединенных плоскими лопастями, установленными под углом к оси вращения вала, а однозаходный конический выгрузной шнек установлен с уменьшением диаметра по направлению движения массы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6