 |
Разделение газовых систем (очистка газов).
|
|
|
|
Разделение неоднородных систем.
Касаткин А.Г. "Основные процессы и аппараты химической технологии"
Разделение жидких систем.
Отстойники.
Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками (рис. 1).Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жидкости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах (бункерах) 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.
Рис. 1. Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками
1 - штуцер для ввода исходной суспензии; 2 – корпус; 3 - наклонные перегородки; 4 – бункера для осадка; 5 – штуцер для отвода осветленной жидкости.
В промышленности наиболее распространены отстойники непрерывного действия.
Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 2).Представляет собой невысокий цилиндрический резервуар 1 с плоским слегка коническим днищем и внутренним кольцевым желобом 2 вдоль верхнего края аппарата. В резервуаре установлена мешалка 3 с наклонными лопастями, на которых имеются гребки 4 для непрерывного перемещения осаждающегося материала к разгрузочному отверстию 7. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способствуя этим более эффективному его обезвоживанию. Мешалка делает от 0,015 до 0,5 об/мин, т.е. вращается настолько медленно, что не нарушает процесса осаждения. Исходная жидкая смесь непрерывно подается через трубу 5 в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер 6. Осадок (шлам) – текучая сгущенная суспензия (с концентрацией твердой фазы не более 35–55%) – удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя 8 через редуктор.
|
|
|
Вместе с удаляемым осадком часто теряется значительное количество жидкости, поэтому для уменьшения ее потерь и выделения жидкости из сгущенной суспензии осадок из первого отстойника направляют в другой отстойник для отмывки водой и последующего отстаивания. Осадок, полученный во втором аппарате, будет содержать такое же количество жидкости, что и осадок в первом отстойнике, но уже значительно разбавленной водой. При наличии нескольких последовательно соединенных отстойников можно удалить из осадка до 97–98% жидкости.
Рис. 2. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой.
1 – корпус; 2 – кольцевой желоб; 3 – мешалка; 4 – лопасти с гребками; 5 - труба для подачи исходной суспензии; 6 - штуцер для вывода осветленной жидкости; 7 – разгрузочное устройство для осадка (шлама); 8 – электродвигатель.
Фильтры.
Нутч, работающий под давлением не более 3 ат (рис. 3). Нутч состоит из корпуса 1 с рубашкой 2, съемной крышки 3 и перемещающегося дна 4; фильтровальная перегородка 5, расположенная на опорной перегородке 6, представляет собой ткань или слой волокон (в последнем случае над перегородкой 5 помещают защитную сетку 7). Над фильтровальной перегородкой находится кольцевая перегородка 8 высотой 150 мм, поддерживающая осадок во время его выгрузки. Обе перегородки укреплены на дне нутча, которое для удаления осадка опускается на 200 мм и поворачивается на такой угол, чтобы осадок можно было снять с фильтровальной перегородки вручную. Для подачи суспензии и сжатого воздуха служат штуцера 9 и 10, для удаления фильтрата – штуцер 11; фильтр снабжен также предохранительным клапаном 12.
|
|
|
В простейшем случае цикл работы на описанном нутче состоит из следующих операций: наполнение нутча суспензией, разделение суспензии под давлением сжатого газа, удаление осадка с фильтровальной перегородки и регенерация последней. Такие нутчи имеют диаметр до 1 м и емкость до 0,5 м3.
Достоинством всех нутчей является возможность равномерной и полной промывки осадка, поскольку промывная жидкость может быть равномерно распределена по всей его поверхности в необходимом количестве. Общий недостаток нутчей – относительно большая занимаемая ими площадь помещения, приходящаяся на 1 м2 поверхности фильтрования.
В настоящее время сохранили значение лишь сравнительно небольшие нутчи, которые используются для лабораторных и полузаводских работ, а также для разделения суспензий в производствах малой мощности.
Рис. 3. Нутч, работающий под давлением не более 3 ат.
1 – корпус; 2 – рубашка; 3 – съемная крышка; 4 – перемещающееся дно; 5 – фильтровальная перегородка; 6 – опорная перегородка; 7 – защитная сетка; 8 – кольцевая перегородка; 9 – штуцер для подачи суспензии; 10 - штуцер для подачи сжатого воздуха; 11 - штуцер для удаления фильтрата; 12 – предохранительный клапан.
Фильтрпресс с вертикальными рамами (плиточно-рамный фильтрпресс) (рис. 4).Является фильтром периодического действия, работающим под давлением, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата перпендикулярны. Этот фильтр можно рассматривать как ряд нутчей небольшой высоты и особой конструкции, размещенных вертикально вплотную один к другому, в результате чего достигается большая поверхность фильтрования, отнесенная к единице производственной площади, занимаемой фильтром.
Фильтрпресс с вертикальными рамами состоит из чередующихся плит 1 и рам 2 одинаковых размеров. Плиты и рамы опираются боковыми ручками на два параллельных бруса 3. Между соприкасающимися поверхностями плит и рам имеются тканевые фильтровальные перегородки. Рамы и плиты, уплотненные по периметру краями этих перегородок, прижимаются к неподвижной плите 4 при помощи перемещающейся на роликах подвижной плиты 5, на которую действует давление жидкости, развиваемое гидравлической системой 6. Суспензия поступает по штуцеру 7, а промывная жидкость – по штуцерам 8. Штуцер 7 и 8 расположены на неподвижной плите и сообщаются с каналами, которые образованы совпадающими отверстиями в плитах и рамах. Фильтрат и промывная жидкость удаляются через краны 9.
|
|
|
Рис. 4. Фильтрпресс с вертикальными рамами (плиточно-рамный фильтрпресс).
1 – плиты; 2 – рамы; 3 – опорный брус; 4 – неподвижная плита; 5 - подвижная плита; 6 – гидравлическая система; 7 - штуцер для подачи суспензии; 8 - штуцер для подачи промывной жидкости; 9 – кран для удаления фильтрата.
Плиты (рис. 5, а)имеют по краям гладкую поверхность 1, а в середине – рифленую с желобками 2. Плиты покрыты фильтровальной перегородкой 3 и снабжены кранами для удаления фильтрата и промывной жидкости. Краны через каналы 4 и два других, почти перпендикулярных им канала (на рисунке не показаны), оканчивающихся у желобков, соединены с пространствами внутри двух рам (рис.5, б), смежных с данной плитой. В плитах и рамах выполнены отверстия 5 и 6, которые образуют каналы для прохода суспензии и промывной жидкости. В фильтровальных перегородках сделаны отверстия, точно совпадающие с отверстиями в рамах и плитах.
а б
Рис. 5. Плиты и рамы фильтрпресса.
а – плита; б – рама; 1 – гладкая поверхность плиты; 2 – желобок; 3 – фильтровальная перегородка; 4 – канал для удаления фильтрата и промывной жидкости; 5 – отверстия для прохода суспензии; 6 - отверстия для прохода промывной жидкости.
В стадии фильтрования суспензия по среднему каналу 1 и каналам 2 поступает в пространство 3, ограниченное двумя фильтровальными перегородками (примыкающими к рифленым поверхностям плит 4) и внутренней поверхностью рамы 5. Жидкая фаза суспензии одновременно проходит через обе фильтровальные перегородки, после чего по желобам и каналам 6 поступает к кранам 7, которые в этой стадии работы фильтрпресса открыты у всех плит 4. Когда пространство 3 будет заполнено осадком, подачу суспензии прекращают.
В стадии промывки по двум боковым каналам 8 и каналам 9, которые имеются только у половины плит 4, подают промывную жидкость. Во время промывки половина кранов 7 закрыта таким образом, что промывная жидкость последовательно проходит одну фильтровальную перегородку, слой осадка, вторую фильтровальную перегородку, после чего по каналам 6 и открытым кранам 7 отводится из фильтрпресса. По окончании промывки осадок в фильтрпрессе продувают сжатым воздухом или паром. Затем отодвигают подвижную плиту, разъединяют плиты и рамы и осадок удаляют в бункер.
|
|
|
а б
Рис. 6. Схема работы плиточно-рамного фильтрпресса.
а – стадия фильтрования; б – стадия промывки; 1 – средний канал для прохода суспензии; 2, 9 – каналы; 3 – пространство между двумя плитами; 4 – плиты; 5 – рама; 6 - канал для отвода фильтрата и промывной жидкости; 7 – кран; 8 - боковой канал для прохода промывной жидкости.
Описанные фильтрпрессы до настоящего времени распространены в промышленности, особенно для разделения суспензий с небольшой концентрацией твердых частиц, когда трудоемкие операции разборки, разгрузки и сборки производятся относительно редко. Они применимы также для разделения суспензий при повышенной температуре, охлаждение которых недопустимо, например, вследствие выпадения кристаллов из жидкости.
К достоинствам этих фильтрпрессов, как уже отмечалось, относится большая поверхность фильтрования на единицу занимаемой ими площади помещения, а также возможность отключать отдельные неисправные плиты, закрывая кран на выходе фильтрата, и отсутствие движущихся частей в процессе эксплуатации. К недостаткам таких фильтрпрессов можно отнести необходимость в ручном обслуживании, несовершенную промывку осадка и быстрое изнашивание фильтровальной ткани. Существуют фильтрпрессы с механизированной выгрузкой осадка, в которых используются устройства для перемещения плит и рам.
Вертикальный фильтр с прямоугольными листами (рис. 7).
Фильтр применяется, в частности, на хлорных заводах для фильтрования рассола, поступающего в электролизеры.
Фильтр состоит из цилиндрического резервуара 1 с коническим дном 2, съемной крышки 3, плоских фильтровальных листов 4, опирающихся на планку 5 и коллектор для фильтрата 6. Суспензия поступает в фильтр по штуцеру 7; жидкая фаза ее проходит внутрь фильтровальных листов, собирается в коллекторе и в виде фильтрата уходит из аппарата через штуцер 8; твердая фаза накапливается в виде осадка на внешней поверхности фильтровальных листов, сбрасывается с нее обратным толчком сжатого воздуха или воды и удаляется из аппарата по штуцеру 9.
|
|
|
Фильтровальный лист представляет собой стальную гуммированную раму, в которую вставлена рифленая с обеих сторон доска из дерева твердой породы, причем рама и доска обтянуты тканью, например поливинилхлоридной.
По сравнению с фильтрпрессом описанный фильтр обеспечивает лучшие условия промывки осадка, меньшее изнашивание фильтровальной ткани и более легкое обслуживание. К недостаткам этих фильтров относятся: трудность контроля толщины осадка, необходимость перемешивания суспензии путем ее рециркуляции (для предотвращения осаждения твердых частиц) и несколько сложная замена ткани.
Рис. 7. Вертикальный фильтр с прямоугольными листами.
1 – цилиндрический резервуар; 2 – коническое дно; 3 - съемная крышка; 4 – плоский фильтровальный лист; 5 – опорная планка; 6 – коллектор для фильтрата; 7 - штуцер для подачи суспензии; 8 – штуцер для отвода фильтрата; 9 – штуцер для удаления осадка.
Фильтрпрессы с горизонтальными камерами, автоматизированные (ФПАКМ) (рис. 8).Такой фильтр является работающим под давлением аппаратом периодического действия, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают. В этом аппарате отечественной конструкции удачно объединены преимущества других фильтров. Его можно рассматривать как ряд прямоугольных нутчей небольшой высоты и особой конструкции, размещенных вплотную один над другим, вследствие чего поверхность фильтрования получается большой по отношению к площади, занимаемой фильтром.
Рассматриваемый фильтрпресс предназначен для разделения тонкодисперсных суспензий при концентрации твердой фазы 10–50 кг/м3 и температуре до 80°С.
Верхняя часть 1 каждой плиты покрыта перфорированным листом 2, под которым находится пространство для приема фильтрата 3. Нижняя часть, выполненная в виде рамы 4, образует при сжатии плит камеру 5 для суспензии и осадка. Между верхней и нижней частями фильтровальных плит расположены эластичные водонепроницаемые диафрагмы 6. Фильтровальная ткань 7 размещается на перфорированном листе 2. В периоды фильтрования, промывки осадка и его продувки в камеры 5 поступают из коллектора 8 по каналам 9 последовательно суспензия, свежая промывная жидкость и сжатый воздух (положение А). При этом фильтрат, отработавшая промывная жидкость и воздух при атмосферном давлении отводятся из фильтра по каналам 10 в коллектор 11. Затем осадок отжимается диафрагмой 6, для чего в пространство 12 по каналам 13 подается вода под давлением (положение Б). После отжатия осадка плиты раздвигаются, образуя щели, через которые осадок удаляется из фильтра (положение В).
Рис. 8. Фильтрпрессы с горизонтальными камерами, автоматизированные (ФПАКМ).
1 – верхняя часть плиты; 2 – перфорированный лист; 3 – пространство для приема фильтрата; 4 – нижняя часть в виде рамы; 5 – камера для суспензии и осадка; 6 – эластичная водонепроницаемая диафрагма; 7 – фильтровальная ткань; 8 - коллектор для подачи суспензии, промывной жидкости и сжатого воздуха; 9,10,13 – каналы; 11 - коллектор для отвода фильтрата промывной жидкости и воздуха; 12 – пространство для воды.
Схема действия автоматизированного фильтрпресса с горизонтальными камерами.
Он состоит из горизонтально расположенных одна над другой описанных выше фильтровальных плит 1. Эти плиты находятся между двумя крайними опорными плитами 2, которые связаны одна с другой четырьмя вертикальными стержнями, воспринимающими нагрузку при действии давления внутри камер. Между плитами 1, при помощи направляющих роликов 3 протянута фильтровальная ткань 4, которая имеет вид бесконечной ленты и поддерживается в натянутом состоянии гидравлическими устройствами (на рис. не показаны). Суспензия, свежая промывная жидкость и сжатый воздух поступают, а фильтрат, отработавшая промывная жидкость и воздух при атмосферном давлении отводятся посредством коллекторов, которые на рис. показаны условно и обозначены соответственно 5 и 6. Осадок при периодическом перемещении фильтровальной ткани снимается с нее ножами 7, расположенными около роликов, а ткань промывается и очищается в особом устройстве (на рис. также не показано).
Цикл работы фильтрпресса с горизонтальными камерами в общем случае состоит из операций сжатия плит, фильтрования, промывки осадка, его продувки, раздвигания плит и разгрузки осадка с одновременным перемещением ткани и ее промывкой. При этом работа фильтра автоматизирована, что обусловливает значительное увеличение его производительности по сравнению с фильтрпрессом, обслуживаемым вручную. Управление фильтрпрессом осуществляется электрогидравлическим автоматом; работа фильтра полностью автоматизирована с использованием реле времени и кнопочного управления.
Автоматизированные фильтрпрессы с горизонтальными камерами имеют поверхность фильтрования до 25 м2. Основными преимуществами этих фильтрпрессов, кроме их полной автоматизации, являются развитая поверхность фильтрования, возможность при помощи диафрагмы регулировать толщину и влажность осадка и хорошие условия для регенерации ткани в процессе работы фильтра.
Рис. 9. Схема действия автоматизированного фильтрпресса с горизонтальными камерами.
1 – фильтровальные плиты; 2 – опорные плиты; 3 – направляющие ролики; 4 – фильтровальная ткань; 5,6 – коллекторы; 7 – ножи.
Барабанный вакуум – фильтр с наружной поверхностью фильтрования ( рис. 10).Этот фильтр представляет собой аппарат непрерывного действия, работающий под вакуумом и характеризующийся в основном противоположными направлениями силы тяжести и движения фильтрата.
Фильтр имеет горизонтальный цилиндрический перфорированный барабан 1, покрытый снаружи фильтровальной тканью. Барабан вращается вокруг своей оси и на 0,3–0,4 своей поверхности погружен в суспензию, находящуюся в резервуаре 4. Поверхность фильтрования барабана разделена по его образующим на ряд прямоугольных ячеек, изолированных одна от другой. Ячейки при движении по окружности присоединяются в определенной последовательности к источникам вакуума и сжатого воздуха.
Каждая ячейка соединяется трубкой 2 с различными полостями неподвижной части распределительного устройства 3. При этом ячейка проходит последовательно зоны фильтрования, первого обезвоживания, промывки, второго обезвоживания, удаления осадка и регенерации ткани.
В зоне фильтрования ячейка соприкасается с суспензией, находящейся в резервуаре 4 с качающейся мешалкой 5, и соединяется трубкой с полостью 6, которая сообщается с источником вакуума. При этом фильтрат через трубку и полость уходит в сборник, а на поверхности ячейки образуется осадок.
В зоне первого обезвоживания осадок соприкасается с атмосферным воздухом, а ячейка соединяется с той же полостью 6. Под действием вакуума воздух вытесняет из пор осадка жидкую фазу суспензии, которая присоединяется к фильтрату.
В зоне промывки на частично обезвоженный осадок из разбрызгивающих устройств 7 подается промывная жидкость, а ячейка соединяется трубкой с полостью 8, которая также сообщается с источником вакуума. Промывная жидкость через трубку и полость уходит в другой сборник.
В зоне второго обезвоживания промытый осадок также соприкасается с атмосферным воздухом, а ячейка остается соединенной с той же полостью 8, поэтому промывная жидкость вытесняется из пор осадка и уходит в сборник. Для предотвращения образования в осадке трещин во время промывки и последующего обезвоживания на него накладывается часть бесконечной ленты 9, которая вследствие трения об осадок перемещается по направляющим роликам 10.
В зоне удаления осадка ячейка соединяется трубкой с полостью 11, которая сообщается с источником сжатого воздуха. Под действием последнего осадок разрыхляется и отделяется от ткани, после чего скользит по поверхности ножа 12 и поступает на дальнейшую обработку.
В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом в направлении, противоположном направлению движения фильтрата сквозь ткань; при этом воздух поступает в ячейку по трубке из полости 13.
Барабанный вакуум-фильтр с небольшой степенью погружения барабана в суспензию наиболее пригоден для разделения суспензий со значительным содержанием твердых частиц, медленно оседающих под действием силы тяжести и образующих осадок с достаточно хорошей проницаемостью. При этом свойства разделяемой суспензии должны быть по возможности неизменны, поскольку для этого фильтра в отличие от фильтров периодического действия нельзя изменять относительную продолжительность отдельных стадий процесса.
К достоинствам рассматриваемого фильтра, кроме непрерывности его действия, можно отнести удобство обслуживания и относительно благоприятные условия промывки осадка. Недостатками его являются небольшая поверхность фильтрования, отнесенная к занимаемой им площади, и сравнительно высокая стоимость.
Рис. 10. Барабанный вакуум – фильтр с наружной поверхностью фильтрования.
1 – барабан; 2 – соединительная трубка; 3 – распределительное устройство; 4 – резервуар для суспензии; 5 – качающаяся мешалка; 6, 8 – полости распределительного устройства, сообщающиеся с источником вакуума; 7 – разбрызгивающее устройство; 9 – бесконечная лента; 10 – направляющий ролик; 11, 13 - полости распределительного устройства, сообщающиеся с источником сжатого воздуха; 12 – нож для съема осадка.
Фильтровальная установка с барабанным вакуум-фильтром (рис. 11).Суспензия из аппарата 1 центробежным насосом 2 направляется в резервуар 3 барабанного фильтра 4. Избыток суспензии в процессе работы фильтра удаляется по переливному трубопроводу обратно в аппарат 1. Фильтрат и промывная жидкость под действием вакуума направляется в общий сепаратор 5 для отделения от воздуха, поступившего в фильтр во время стадий обезвоживания и промывки. Жидкость из сепаратора 5 по вертикальному трубопроводу высотой не менее 9 м под действием гидростатического давления попадает в сборник 6. Воздух из сепаратора 5 поступает в ловушку 7 для отделения от увлеченных им капелек жидкости, после чего удаляется вакуум-насосом из системы. Жидкость из ловушки 7 стекает в сборник 8 также под действием гидростатического давления. Сжатый воздух подается в фильтр через промежуточный сосуд 9 при помощи воздуходувки 10.
Фильтровальные установки, включающие вместо барабанного вакуум-фильтра другие вакуум-фильтры непрерывного действия, в основном аналогичны описанной.
Рис. 11. Схема фильтровальной установки с барабанным вакуум-фильтром.
1 – аппарат для разделяемой суспензии; 2 – центробежный насос; 3 - резервуар для суспензии; 4 - барабанный вакуум – фильтр; 5 – сепаратор; 6 – сборник; 7 – ловушка; 8 - сборник; 9 – промежуточный сосуд; 10 – воздуходувка.
Ленточный вакуум-фильтр (рис. 12).Такой фильтр представляет собой аппарат непрерывного действия, работающий под вакуумом, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают. Опорная резиновая лента 1 с прорезями и бортами перемещается по замкнутому пути при помощи приводного 2 и натяжного 3 барабанов. Фильтровальная ткань в виде бесконечной ленты 4 прижимается к опорной резиновой ленте при натяжении роликами 5. Суспензия поступает на фильтровальную ткань из лотка 6, а промывная жидкость подается на образовавшийся осадок из форсунок 7. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры 8, находящиеся под опорной резиновой лентой, и через коллектор 9 отводится в сборник. Промывная жидкость, также под вакуумом, отсасывается в камеры 10 и через коллектор 11 уходит в другой сборник. На приводном барабане фильтровальная ткань отходит от резиновой ленты и огибает ролик 12; при этом осадок отделяется от ткани и падает в бункер 13. На пути между роликами 5 ткань промывается или очищается щетками. На описанном ленточном фильтре осуществляется одноступенчатая промывка осадка.
Преимуществами ленточных фильтров являются: простота конструкций по сравнению со многими другими фильтрами непрерывного действия (отсутствие распределительного устройства), четкое разделение фильтрата и промывных вод, возможность противоточной промывки осадка. К их недостаткам относятся: небольшая поверхность фильтрования по сравнению с занимаемой площадью помещения и наличие неиспользуемых зон на фильтровальной перегородке.
Рис. 12. Ленточный вакуум-фильтр.
1 – опорная резиновая лента; 2 – приводной барабан; 3 – натяжной барабан; 4 – фильтровальная ткань; 5 – натяжные ролики; 6 – лоток для подачи суспензии; 7 – форсунки для подачи промывной жидкости; 8 – вакуум-камеры для фильтрата; 9 - коллектор для фильтрата; 10 - вакуум-камеры для промывной жидкости; 11 – коллектор для промывной жидкости; 12 – направляющий ролик; 13 – бункер для осадка.
Центрифуги.
Трехколонная фильтрующая центрифуга с верхней выгрузкой осадка (рис. 13). Аппараты этого типа относятся к нормальным отстойным или фильтрующим центрифугам периодического действия с выгрузкой осадка вручную.
Разделяемая суспензия загружается в перфорированный ротор 1, внутренняя поверхность которого покрыта фильтровальной тканью или металлической сеткой. Ротор при помощи корпуса 2 установлен на валу 3, который приводится во вращение электродвигателем посредством клиноременной передачи. Жидкая фаза суспензии проходит сквозь ткань (или сетку) и отверстия в стенке ротора и собирается в дне 4 станины, покрытой неподвижным кожухом 5, откуда отводится для дальнейшей обработки. Осадок, образовавшийся на стенках ротора, извлекается, например, при помощи лопатки, после открывания крышки кожуха 6. Для смягчения воздействия вибраций на фундамент станина 7 с укрепленными на ней ротором, приводом и кожухом подвешена при помощи вертикальных тяг 8 с шаровыми головками на трех расположенных под углом 120° колонках 9. Это обеспечивает некоторую свободу при вибрации ротора. Центрифуга снабжена тормозом, который может быть приведен в действие только после остановки электродвигателя.
Трехколонные центрифуги выполняются также с нижней выгрузкой осадка, что более удобно в производственных условиях.
Рассматриваемые центрифуги отличаются небольшой высотой и хорошей устойчивостью и получили распространение для проведения длительного центрифугирования.
Рис. 13. Трехколонная фильтрующая центрифуга с верхней выгрузкой осадка.
1 – перфорированный ротор; 2 – опорный конус; 3 – вал; 4 – дно станины; 5 – неподвижный кожух; 6 – крышка кожуха; 7 – станина; 8 – тяга; 9 – колонка; 10 – ручной тормоз.
Подвесная отстойная центрифуга с нижней выгрузкой осадка (рис. 14).Эти центрифуги также относятся к числу нормальных отстойных или фильтрующих центрифуг периодического действия с вертикальным ротором и устройством для выгрузки осадка вручную.
Исходная суспензия подается по трубопроводу 1 в ротор 2 со сплошными стенками, укрепленный на нижнем конце вала 3. Верхний конец вала имеет коническую или шаровую опору (часто снабженную резиновой прокладкой) и приводится в действие непосредственно соединенным с ним электродвигателем. Твердая фаза суспензии, поскольку ее плотность больше плотности жидкой фазы, отбрасывается под действием центробежной силы к стенкам ротора и осаждается на них. Жидкая фаза располагается в виде кольцевого слоя ближе к оси ротора и по мере разделения вновь поступающих порций суспензии переливается через верхний край ротора в пространство между ним и неподвижным кожухом 4. Жидкость удаляется из центрифуги через штуцер 5. Для выгрузки осадка поднимают на цепи коническую крышку 6 и проталкивают его вручную между ребрами 7, которые служат для соединения ротора с валом.
Подвесные отстойные центрифуги предназначены для разделения тонкодисперсных суспензий небольшой концентрации, что позволяет подавать суспензию во вращающийся ротор непрерывно до получения слоя осадка достаточной толщины.
В подвесных фильтрующих центрифугах удаление осадка из ротора облегчено и поэтому их используют для проведения коротких процессов центрифугирования.
Современные подвесные центрифуги полностью автоматизированы и имеют программное управление. Достоинством этих центрифуг является допустимость некоторой вибрации ротора. Кроме того, в них предотвращается попадание на опору и привод агрессивных жидкостей.
Рис. 14. Подвесная отстойная центрифуга с нижней выгрузкой осадка.
1 – трубопровод для подачи суспензии; 2 – ротор со сплошными стенками; 3 – вал; 4 – неподвижный кожух; 5 – штуцер для удаления жидкости; 6 – коническая крышка; 7 – соединительные ребра.
В настоящее время подвесные центрифуги с выгрузкой осадка вручную постепенно заменяются центрифугами более совершенных конструкций.
В подвесных саморазгружающихся центрифугах нижняя часть ротора имеет коническую форму, причем угол наклона ее стенок больше угла естественного откоса получаемого осадка. При таком устройстве ротора осадок сползает с его стенок при остановке центрифуги.
Для предотвращения вибраций, возникающих в результате неравномерной загрузки ротора в подвесных центрифугах, используют кольцевой клапан, через который поступающая суспензия распределяется равномерно по всему периметру ротора. Для облегчения выгрузки осадка из подвесных центрифуг иногда применяются скребки, срезающие осадок со стенок ротора при пониженной скорости его вращения.
Горизонтальная фильтрующая центрифуга с ножевым устройством (рис. 15).Центрифуги такой конструкции являются нормальными отстойными или фильтрующими центрифугами периодического действия с автоматизированным управлением.
Операции загрузки суспензии, центрифугирования, промывки, механической сушки осадка и его разгрузки выполняются автоматически. Центрифуга управляется электрогидравлическим автоматом, позволяющим по толщине слоя осадка контролировать степень заполнения ротора.
Суспензия поступает в перфорированный ротор 1 по трубе 2 и равномерно распределяется в нем. На внутренней поверхности ротора расположены подкладочные сита, фильтровальная ткань и решетка, которая обеспечивает плотное прилегание сит к ротору во избежание их выпучивания, что недопустимо при ножевом съеме осадка. Ротор находится в литом кожухе 3, состоящим из нижней стационарной части и съемной крышки. Фугат удаляется из центрифуги через штуцер 4. Осадок срезается ножом 5 (который при вращении ротора поднимается при помощи гидравлического цилиндра 6), падает в направляющий наклонный желоб 7 и удаляется из центрифуги через канал 8. Описанная центрифуга предназначается для разделения средне- и грубодисперсных суспензий.
Рис. 15. Горизонтальная фильтрующая центрифуга с ножевым устройством для удаления осадка.
1 – перфорированный ротор; 2 - труба для подачи суспензии; 3 – кожух; 4 – штуцер для удаления фугата; 5 – нож; 6 – гидравлический цилиндр для подъема ножа; 7 – наклонный желоб; 8 – канал для удаления осадка.
Центрифуги с пульсирующим поршнем для выгрузки осадка (рис. 16).Эти аппараты относятся к фильтрующим центрифугам непрерывного действия с горизонтальным ротором. Суспензия по трубе 1 поступает в узкую часть конической воронки 2, вращающейся с той же скоростью, как и перфорированный ротор 3, покрытый изнутри металлическим щелевым ситом 4. Суспензия перемещается по внутренней поверхности воронки и постепенно приобретает скорость, почти равную скорости вращения ротора. Затем суспензия отбрасывается через отверстия в воронке на внутреннюю поверхность сита в зоне перед поршнем 5. Под действием центробежной силы жидкая фаза проходит сквозь щели сита и удаляется из кожуха центрифуги по штуцеру 6. Твердая фаза задерживается на сите в виде осадка, который периодически перемещается к краю ротора при движении поршня вправо приблизительно на 1/10 длины ротора. Таким образом, за каждый ход поршня из ротора удаляется количество осадка, соответствующее длине хода поршня; при этом поршень совершает 10–16 ходов в 1 мин. Осадок удаляется из кожуха через канал 7.
Поршень укреплен на штоке 8, находящемся внутри полого вала 9, который соединен с электродвигателем и сообщает ротору вращательное движение. Полый вал с ротором и шток с поршнем и конической воронкой вращаются с одинаковой скоростью. Направление возвратно-поступательного движения поршня изменяется автоматически. На другом конце штока насажен перпендикулярно его оси диск 10, на противоположные поверхности которого в особом устройстве попеременно воздействует давление масла, создаваемое шестеренчатым насосом.
В центрифугах с устройством для промывки осадка кожух разделен на две секции, через одну из которых отводится промывная жидкость.
Описанная центрифуга применяется для обработки грубодисперсных, легко разделяемых суспензий, особенно в тех случаях, когда нежелательно повреждение частиц осадка при его выгрузке. К недостаткам ее относятся увлечение твердых частиц фугатом в тот момент, когда суспензия попадает на щелевое сито непосредственно после смещения с него осадка поршнем, а также значительный расход энергии поршнем.
Для обработки трудноразделяемых суспензий используются многоступенчатые центрифуги с пульсационной выгрузкой осадка, в которых достигается лучшая промывка его и повышается четкость разделения фугата и промывной жидкости.
Рис. 16. Центрифуги с пульсирующим поршнем для выгрузки осадка.
1 - труба для поступления суспензии; 2 – коническая воронка; 3 - перфорированный ротор; 4 – металлическое щелевое сито; 5 – поршень; 6 - штуцер для удаления фугата; 7 – канал для отвода осадка; 8 – шток; 9 – полый вал; 10 – диск, перемещающийся возвратно-поступательно.
Центрифуги со шнековым устройством для выгрузки осадка (рис. 17).Центрифуги этого типа относятся к числу нормальных отстойных или фильтрующих центрифуг непрерывного действия с горизонтальным или вертикальным ротором.
В отстойную центрифугу суспензия подается через кольцевое пространство между наружной трубой 1 с отверстиями 2 и внутренней трубой 3, предназначенной для подачи промывной жидкости. Через отверстия 4 суспензия поступает в зону между коническим ротором 5 со сплошными стенками и цилиндрическим основанием 6 шнека 7. Ротор находится в кожухе 8 и вращается в полых цапфах 9. Шнековое устройство вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора, причем скорость вращения шнекового устройства на 1,5-2% меньше скорости вращения ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы суспензии отбрасываются к стенкам ротора и в виде осадка медленно перемещаются (вследствие разности скоростей вращения ротора и шнека) к отверстию 10 в роторе для выгрузки осадка, который удаляется через камеру 11. Образовавшаяся в результате отстаивания твердых частиц чистая жидкая фаза суспензии в виде фугата отводится через отверстия 12 и камеру 13. При движении в незаполненной суспензией части ротора осадок дополнительно уплотняется, вследствие чего содержание жидкости в нем уменьшается. Осадок может быть промыт в роторе путем подачи промывной жидкости по трубе 3. Режим работы центрифуги можно регулировать, изменяя продолжительность операций отстаивания и уплотнения путем изменения степени открытия отверстий или числа оборотов ротора и шнека.
Центрифуги с выгрузкой осадка шнеком характеризуются высокой производительностью и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с большой концентрацией твердой фазы, а также для классификации твердых частиц по размеру или плотности. Недостатками таких центрифуг являются высокий расход энергии на перемещение осадка и заметное его измельчение.
Рис. 17. Центрифуга со шнековым устройством для выгрузки осадка.
1 – наружная труба; 2, 4 – отверстия для прохождения суспензии; 3 – внутренняя труба; 5 – конический ротор со сплошными стенками; 6 – цилиндрическое основание шнека; 7 – шнек; 8 – кожух; 9 – полые цапфы; 10 – отверстия для прохождения осадка; 11 – камера для осадка; 12 - отверстия для прохождения фугата; 13 – камера для фугата.
Центрифуги с инерционной выгрузкой осадка (рис. 18).Эти центрифуги представляют собой нормальные фильтрующие центрифуги непрерывного действия с вертикальным коническим ротором.
Суспензия, содержащая крупнозернистый материал, например, уголь, руду, песок, поступает в центрифугу сверху через воронку 1. Под действием центробежной силы суспензия отбрасывается к коническому ротору 2 с перфорированными стенками. При этом жидкая фаза суспензи
|
|
|
