Аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии

 

1. АППАРАТ ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ, вк вочакиций корпус, выполненный из секций, расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспензии, подсоединенньй к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения однородности получаемых гранул и степени осветления суспензии , он снабжен циркуляционной трубой , подсоединенной одним концом к первой секции после зоны расположения первой мешалки и вторым концом перед зоной расположения второй мешалки , а патрубок ввода агломерирующей жидкости подсоединен к циркуляционной трубе. 2.Аппарат по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что циркуляционная труба снабжена мешалкой, расположенной в ее конце, подсоединенном к первой секции после зоны расположе- 3 ния первой мешалки. (Л 3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что конец циркуляционной трубы, подсоединенный к первой секции после зоны расположения первой мешалки, расположен под острым углом, к продольной оси первой секции. СП о о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (11) 4(5l) В 01 J 2 06

3 Дй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССР

А0 ДДЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3569593/23-26 (22) 01. 04. 83 (46) 15,04.85. Бюл. В 14 (72) Б.И.Высоков, С.А.Бабенко, Н.И.Николаев, Н.А.Кириченко, Б.А.Климов и Г.А.Иеринов (71) Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения (53) 66.099.2(088.8} (56} 1. Авторское свидетельство СССР

)) 808116, кл. В 01 J 2/06, 1978. (54)(57) 1. .АППАРАТ ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ

ДИСПКРСНОЙ ФАЗЫ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ, включающий корпус, выполненный из секций, расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспенэии, подсоединенный к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения однородности получаемых гранул и степени осветления суспензии, он снабжен циркуляционной трубой, подсоединенной одним концом к первой секции после зоны расположения первой мешалки и вторым концом— перед зоной расположения второй мешалки, а патрубок ввода агломерирующей жидкости подсоединен к циркуляционной трубе.

2. Аппарат по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что циркуляционная труба снабжена мешалкой, расположенной в ее конце, подсоединенном к первой секции после зоны расположения первой мешалки.

3. Аппарат по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что конец циркуляционной трубы, подсоединенный к первой секции после зоны расположения первой мешалки, расположен под острым углом к продольной оси первой секции.

1150018 2

Изобретение относится к устройствам для агломерации дисперсной фазы. преимущественно из водной среды, в которой взвешены тонкие частицы, например сажа, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии включает корпус, выполненный из секций, рас- 10 положенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспенэии, подсоединенный к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, подсоединенный к первой секции корпуса. Известный аппарат работает следующим образом: сажево- дяная суспензия и мазут непрерывно щ

° по патрубкам вводятся в первую секцию аппарата, где высокоскоростной мешалкой суспензия турбулизируется,а мазут тонко диспергируется. При этом частицы сажи, находящиеся в суспензии, сталкиваясь с капельками мазута, прилипают к ним, образуя зародыши агломератов, и по мере прохождения аппарата растут при последующих соударениях агломератов с частицами сажи.

Полученные гранулы выносятся из аппарата общим потоком (1).

Однако известное устройство характеризуется неравномерностью гранулометрического состава полученных гра- 3 нул и недостаточно высокой степенью осветления суспенэии. Различная величина образующихся гранул объясняется тем, что несмотря на интенсивное перемешивание сажеводяной суспен-40 зии с мазутом в первой секции аппарата образуются различные по размерам зародыши. При движении суспензии вдоль аппарата крупные зародыши соударяются с частицами сажи чаще, чем 45 мелкие, что приводит к неравномерному их росту и различию в гранулометрическом составе. Нарушение соотношения подаваемых сажи и мазута приводит при увеличении доли. мазута к образованию 50 пасты, а при уменьшении †к получению очень мелких гранул и неполному связыванию сажи. Неравномерность грансостава и наличие. мелких гранул в значительной степеииусложняет отделе"55 ние гранул от воды на ситах, приводит к прохождению их s подрешетный продукт и забиванию отверстий сит.

Возникает необходимость остановки и очистки грохота.

Цель изобретения — повышение однородности получаемых гранул по размерам и степени оснетления суспенэии.

Указанная цель достигается тем, что аппарат для агломерации дисперсной фазы из водной суспензии, включающий корпус, выполненный из секций, расположенных под углом относительно друг друга и соединенных криволинейными трубами, мешалки, установленные в каждой секции, патрубок ввода суспензии, подсоединенный к первой секции, и патрубок ввода агломерирующей жидкости, снабжен трубой, подсоединенной одним концом к первой секции после зоны расположения первой мешалки и вторым концом перед зоной расположения второй мешалки, а патрубок ввода агломерирующей жидкости подсоединен к трубе.

Кроме того циркуляционная труба снабжена мешалкой, расположенной н ее конце, подсоединенном к первой секции после зоны расположения первой мешалки.

При этом конец циркуляционной трубы, подсоединенный к первой секции после зоны расположения первой мешалки, расположен под острым углом к продольной оси первой секции.

Снабжение аппарата трубой, укрепленной укаэанным образом, с патрубком ввода агломерирующей жидкости обеспечивает оптимизацию работы аппарата, достигаемую благодаря возврату части сформировавшихся мелких зародышей агломератов иэ конца первой секции в ее начало, т.е. в зону наибольшей концентрации частиц сажи и диспергированных капель мазута. Это позволяет увеличить число с,>ударений частиц сажи и капель мазута с зародышами агломератов, что приводит к их ускоренному равномерному росту. Мелкие зародыши, передвигаясь с общим потоком суспенэии вдоль первой секции, попадают в зону действия осевого потока, значительная часть их увлекается потоком в переточную трубу и передается по ней н начальную зону первой секции аппарата. Более крупные зародыши с основным потоком суспензии поступают в следующую секцию, где происходит дальнейший рост гранул. Подача хотя и мелких, но уже сформировавшихся зародышей s

3 11500 активную зону первой секции аппарата способствует более равномерному агломерированию и повышению однородности образующихся гранул по размерам.

Это, в свою очередь, способствует повышению равномерности частоты взаимных столкновений и роста гранул в последующих секциях аппарата и выравниванию фракционного состава готовых сажемазутных гранул. Оснаще- 10 ние аппарата переточной трубой также способствует повышению однородности

1 размеров гранул и устойчивости работы аппарата при колебании концентрации сажи в исходной .суспензии. 15

Так, при повышении концентрации сажи (недостатка мазута) в активной зоне первой секции аппарата образуется значительно большее количество очень мелких зародышей. Проскок их в следующие секции нежелателен, поскольку это приводит к быстрому обеднению суспензии диспергированными капельками мазута и соответственно снижению интенсивности или прекращению процесса агломерации и появлению в готовом продукте значительной доли мелких гранул.

Отбор в конце первой секции аппаРата значительной доли мелких зароды30 шей и возврат их в активную зону повышает количество сформировавшихся в этой зоне до средней величины зародышей гранул, что положительно сказывается на быстром их росте в пер3S вои секции. дальнейший рост зародышей в гранулы в последующих секциях аппарата происходит sa счет соударений укрупненных зародышей, для агломерации которых требуется соответст40 венно меньшее количество мазута.

Конец трубы, подсоединеннЫй в зоне непосредственно эа первой мешалкой, может быть снабжен дополнительной мешалкой, что усиливает эффект цирку45 ляции по трубе. Возврат потока as трубы в первую секцию облегчается при установке конца трубы с дополнительной мешалкой под острым углом к первой секции. При установке под

50 углом, отличающимся от острого, возврат смеси в nepal секцию был бы более затруднителен.

При уменьшении концентрации саки (избытке мазута) в активной зоне SS первой секции аппарата рост зародышей резко активизируется и за счет осевой силы, создаваемой дополнительной ме18 4 шапкой, мелкие зародыши поступают в переточную трубу, где происходит их формирование в более крупные частицы, а на это идет поглощение избытка мазута и тем самым предотвращается образование пасты. Далее они поступают в первую секцию уже сформировавшимися в небольшие гранулы, насыщенные избытком мазута.

На фиг. 1 схематически изображен аппарат, разрез в горизонтальной плоскости; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.

Аппарат состоит из корпуса, выполненного из секций 1-3, расположенных под углом друг к другу и соединенных криволинейными трубами 4, мешалок 5-8, размещенных в секциях

1-3 и трубе 9. Труба 9 сообщается с полостью первой секции обоими отогнутыми концами, один из которых укреплен перед зоной расположения мешалки

6, а другой, снабженный дополнительной мешалкой 8, укреплен непосредственно после зоны расположения мешалки 5 и расположен под острым углом к секции

1 со стороны ввода сажеводяной суспгнзии. Секция 1 имеет закрепленный на ней патрубок 10 для подачи сажеводя-. ной суспензии. На трубе 9 укреплен патрубок 1 1 для ввода агломерирующей жидкости (мазута). Последняя секция корпуса снабжена гидрозатвором 12, соединенным с виброгрохотом 13.

Аппарат работает следующим обраsoM °

В секцию 1 корпуса аппарата поступает по патрубку 10 сажеводяная суспензия, а по патрубку 11 — мазут.

Под действием мешалки 5 они перемешиваются, при этом происходит связывание сажи капельками мазута с образованием зародышей гранул. Осевым потоком, создаваемым мешалкой 5, смесь с зародышами гранул перемеща- . ется вдоль секции 1 и в конце ее часть смеси с зародышами отделяется от общего потока и поступает в трубу

9, чему способствует эффект подсасывания, создаваемый мешалкой 8.

Иешалка 8 направляет смесь с зародышами и частично разделяемым ею на капельки мазутом в начальную зону секции 1, где зародыши гранул сталкиваются с исходными частицами саки, а также частицами мазута, увеличиваясь в размере. Возврат потока из трубы 9 в секцию 1 при установке

В 11500 конца трубы с мешалкой 8 под острым углом к первой секции облегчен.

Отбор в конце секции 1 значительной доли мелких зародышей и возврат их в начало секции повышает количество сформировавшихся в этой зоне до средней величины зародышей гранул, что улучшает условия их роста при перемещении по секции 1.

Образовавшиеся в секции 1 гранулы 10 перемещаются в последующие секции

2 и 3 аппарата, где формируются в гранулы за счет турбулизирующего потока, создаваемого мешалками 6 и 7, находящимися в каждой секции аппара- 15 та. Выходящая из последней секции 3 смесь сажемазутных гранул и осветленной воды поступает на виброгрохот 13, где гранулы отделяются от воды. 26

Опыты по агломерироваиию сажи иэ сажеводяной суспензии проводили на лабораторном грануляторе, имеющем общую длину 1456 мм с тремя секциями и переточной трубой, в которых уста- 25 навливали электродвигатели (мощность

40 Вт) с мешалками. Температура рабочей среды 70-80 С, давление рабочеепод налив..

При проведении опытов без переточной трубы использовали три секции, выполненные из стекла диаметром

40х1,5 мм и длиной 400 мм каждая.

Число оборотов мешалок, например в первом опыте, составляло 3000, 2900, 2800 соответственно.по ходу среды.

Также проведены опыты с переточной трубой, которую устанавливали на первой секции. Диаметр трубы

30х1,5 мм, общая длина с учетом 40 отгиба колен 500 мм, число оборотов мешалки 2700 об/мин, диаметр мешалки

25 мм.

18

Проведены дополнительные испытания аппарата при подсоединении переточной трубы к первой, затем ко второй, а затем в третьей секциям, и без переточной трубы, но при удлинении аппарата на одну секцию.

Проведены испытания устройства в лабораторных условиях. При проведении экспериментов с переточной трубой и беэ нее было отмечено увеличение содержания в готовых гранулах фракции

2-4 мм до 65-67% против 56% в опытах беэ переточной трубы. Результаты испытаний представлены в таблице.

Конец переточной трубы, подсоединенный к начальной зоне первой секции аппарата, устанавливали под раэнымн углами в горизонтальной плоскости.

В трубе была установлена дополнительная мешалка. В процессе экспериментов меняли концентрацию сажеводяной суспенэии и число оборотов мешалок, отношение агломерирующей жидкости к саже было постоянным.

Наибольший процент товарной фракции гранул (2-4 мм) получен„ когда переточиая труба установлена под о углом 45 к оси первой секции.

При установке переточной трубы последовательно к первой, второй и третьей секциям и при удлинении аппарата на одну секцию (без переточной трубы), наблюдали увеличение процентного содержания гранул размером

0,5 мм; ухудшение степени осветления сажеводяной суспензии.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, при установке переточной трубы на первой секции процентное содержание мелких гранул незначительно и степень осветления суспензии максимальна.

С>

Ю > C4

Е х

>х о к и х

QJ Е»

Ф х и о о

t л и х хЭ

1 Х Х

У о м

Е» Ф

Ф v

О э х

И Е

Э са и

v о и и х

I cd Я

1 а

>Г>

I

1 и л»

C) ив л С4 о

С4

lA л

С>

>Г> СЧ л >Г> о

I о О> л с>

>ГЬ л ь л

М

Ж х

Ф 3»

3 I

C)

С«)

>Г л о

ew л С«> о!

С 4

СЧ

>Г >О л СЧ

С>

>> л

1

I! u о м и

t x

3 cd dt

3 О cd ! t Е»

М

° »»

С>

>Г1 л о ел СЧ о

>Г л ь о

О 1

Ю Ф

Ю о

CO

СЧ

Ю

С>

Ch

СЧ

C)

С>

С 4 л

Ю

С> сО . ь

Ю О

СЧ ь

Ю

СЧ

О

С>

СЧ л

Ю

Ю

СЧ

Ю

Ю о z

О ICI о

v х о

СЧ л

Ю

СЧ л

Ю

Е» Ж

I

Ж 51

Ф Ж

cd а ф

Й о х Ф х о х

I х к э х

Е «Е

Х Cd о а

Х Е» à х л ,"х »Ф

3Е

Cd О

v m о

С«3 в ь

Ю к а х

Е»

«Х х и сб Э х о

Р о >х

Е» I

Э С«>

Ф CCI х

Щ

Ю ь а х е х

ЕС

cd Ф х и о х

Е» 1

Ф СЧ а

Э Cd д х

Cd

Ю

° Ъ « а ж !

» Ж 7.

IL Х

Ф х и

Ь о >х

Е

Ф»» а

Ф (б х

t А

3 Х l

I Ф Е Х 1

t:dI ХС:1

I Ф dt X

1 е и Ф е» I

I 1 и о ВО и

I Х

1 <б CCI а с6

I

1 >d

1 х

3 Ф t

I t» Ф

I Ф 3С» ! vC

II

1 I

1 и

О Е»»»

I u

I Х

1 cd 3>3 а Ф

I A (л

Ф l"

L Ф Ж

t 15003 8

I С

an C а

° (Ч л о -, о

>Г) С«> >Г .

° »«d л о о

Ал С"1 л о о

С>

Щ л

tA CO >ГЪ л» л о . о

i 150018 Ъ 4 Ще.E

Редактор Т. Колб

Эаказ 2013/7

Саю е/ру суслеууд

Составитель P. Горяинова

:Техред А,Бабииец Корректор С. Шекмар

Тирам 543 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

133035 Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/

4/5

Филиал НПП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4