Устройство для разделения суспензий

Изобретение относится к оборудованию и технологии разделения суспензий на твердую и жидкую фазы и может быть использовано в нефтяной, химической, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Устройство состоит из рабочей камеры с перфорированными стенками, выполненной в форме диффузора с углом конусности не более 30 градусов, причем нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту, входного и выходного патрубков и сборника жидкости. Перфорированные стенки выполнены в виде сетки, поверхность которой разбита на фильтрующие элементы непроницаемыми для жидкости и твердых частиц участками. Технический результат: повышение эффективности работы. 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию и технологии разделения суспензий на твердую и жидкую фазы и может быть использовано в нефтяной, химической, горнодобывающей, и других отраслях промышленности.

Одним из широко используемых способов разделения суспензий является способ фильтрования, когда жидкость под действием избыточного давления в подводимом потоке суспензии отводится через фильтровальную перегородку, а твердое вещество остается на перегородке в виде осадка (а.с. СССР №258961, кл. В 03 В 5/30; а.с. СССР №631178, кл. В 01 D 35/00) Известные устройства обладают недостаточной эффективностью работы ввиду быстрого зарастания фильтрующей поверхности слоем осадка. В другом устройстве (патент RU №2114698, 07.10.1998 г., МПК В 03 В 5/02) устранены в значительной степени недостатки, присущие указанным выше устройствам, путем наложения низкочастотных колебаний к рабочей зоне разделения с целью очищения фильтрующей поверхности от слоя осадка, но это значительно усложняет и удорожает конструкцию устройства. Наиболее близким в техническом исполнении к предлагаемому изобретению является устройство по а.с. СССР №1606156, В 01 D 45/06, 1990 г., которое включает рабочую камеру с перфорированными стенками, выполненную в форме диффузора с углом конусности не более 30 градусов, причем нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту, а также содержит входной и выходной патрубки и сборник жидкости. В этом устройстве поток суспензии (пульпа) подается в рабочую камеру с перфорированными стенками. Под действием давления в подводимом потоке жидкость отводится через перфорированные стенки, а твердая фаза остается в рабочей камере, заполняя все поперечное сечение камеры и образуя «поршень» из твердых частиц. По мере нарастания «поршня» со стороны пульпы уменьшается свободная площадь перфорированных стенок для выхода через них жидкости, что приводит к увеличению сопротивления выходу жидкости и соответственно к увеличению давления в камере, а значит, к увеличению силы, действующей на «поршень».

При достижении равенства этой силы и сопротивления трения «поршня» о стенки камеры «поршень» приходит в движение по направлению к выходу из камеры, освобождая площадь перфорированных стенок для выхода жидкости и уменьшая давление в рабочей камере. Этот процесс идет практически непрерывно, причем «поршень» движется, нарастая со стороны ввода пульпы и разрушаясь с другой стороны при удалении твердых частиц из аппарата в выходном сечении рабочей камеры. Однако существующее устройство не обеспечивает стабильной работы в течение длительного периода ввиду сплошного зарастания внутренней поверхности рабочей камеры твердыми частицами отфильтрованного материала в виде так называемой «шубы». Зарастание перфорированной поверхности происходит со стороны выходного сечения рабочей камеры, и частицы, образующие «шубу», цепляются не только за перфорированную поверхность, но и друг за друга, и аксиальных сил, вызывающих перемещение «поршня», недостаточно для того, чтобы разрушить этот слой. Через какой-то промежуток времени «шуба» покроет всю фильтровальную поверхность рабочей камеры, процесс разделения суспензии прекратится и устройство перестанет работать.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Эта задача решается тем, что в известном устройстве перфорированные стенки рабочей камеры выполнены из сетки, вся поверхность которой разбита на фильтрующие элементы сплошными непроницаемыми для жидкости и твердого материала участками, рабочая камера выполнена в виде диффузора с углом конусности не более 30 градусов, а нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту. На Фиг.1 изображен общий вид устройства для разделения суспензий в разрезе, причем сплошные стрелки соответствуют жидкости, а пунктирные - твердой фазе. Устройство состоит из входного патрубка 1, рабочей камеры 2, выполненной из сетки в виде диффузора, сборника жидкости 3 со сливным патрубком 4, выходного патрубка 5 для выхода твердой фазы. На Фиг.2 представлен вариант разделения стенок рабочей камеры на фильтрующие элементы непроницаемыми участками, где под цифрой 6 изображен один из вариантов геометрической формы фильтрующего элемента.

Устройство работает следующим образом. Суспензия (пульпа) через входной патрубок 1 поступает в рабочую камеру 2, жидкость проходит через фильтрующие элементы, отфильтровывается и выходит в сборник 3, откуда удаляется через сливной патрубок 4. Твердая фаза остается в рабочей камере 2 и накапливается в ней вплоть до заполнения всего поперечного сечения камеры с образованием «поршня» из твердых частиц, который нарастает со стороны поступающей пульпы, все более закрывая свободные фильтрующие элементы и уменьшая сечение для выхода жидкости. В результате растет сопротивление выходу жидкости, растет давление пульпы в рабочей камере, что приводит к увеличению силы, действующей на «поршень», и началу его движения вдоль оси рабочей камеры к выходному патрубку 5. При смещении «поршня» увеличивается число фильтрующих элементов для выхода жидкости, давление падает, вновь нарастает «поршень» и все повторяется. Практически движение «поршня» не прекращается, на выходе из рабочей камеры он разрушается и твердые частицы, образующие «поршень», попадают в выходной патрубок 5, откуда выводятся под действием сил тяжести. Таким образом, идет непрерывный процесс нарастания «поршня» с одной стороны и его разрушение с другой. Разбивка сплошной фильтрующей поверхности на фильтрующие элементы непроницаемыми участками уменьшает силы сцепления слоев осадка, образовавшихся на фильтровальных элементах, и позволяет новым порциям суспензии или движущемуся «поршню» из твердого материала оторвать от поверхности и захватить с собой частицы, отложившиеся ранее на фильтрующих элементах, присоединяя их к «поршню». Таким образом, получаем фильтрующую поверхность, способную к самоочищению.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным, позволяет значительно увеличить эффективность работы за счет придания способности самоочищения фильтрующей поверхности и уменьшения эксплуатационных затрат на чистку устройства.

Устройство для разделения суспензий, включающее рабочую камеру с перфорированными стенками, выполненную в форме диффузора с углом конусности не более 30°, причем нижняя образующая диффузора расположена под положительным углом к горизонту, входной и выходной патрубки и сборник жидкости, отличающееся тем, что перфорированные стенки выполнены в виде сетки, поверхность которой разбита на фильтрующие элементы непроницаемыми для жидкости и твердых частиц участками.