ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрование в центрифугах непрерывного действия из "Центрифуги для химических производств" Из фильтрующих центрифуг непрерывного действия наибольшее распространение в химических производствах получили центрифуги со шнековой и пульсирующей выгрузкой осадка. [c.61] Рассмотрим некоторые закономерности процесса центрифугирования в этих машинах. [c.62] Центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Отличительной особенностью процесса разделения фаз в шнековых фильтрующих центрифугах является малое время пребывания обрабатываемого продукта в роторе центрифуги, которое определяется как скоростью относительного движения шнека, так и инерционным движением обрабатываемого материала и обычно не превышает 2 с. В роторе центрифуги не успевает образоваться слой осадка сколько-нибудь значительной толщины. В большинстве случаев толщина осадка не превышает в среднем 5 мм. Уплотнение слоя осадка не происходит, так как частицы осадка интенсивно перемешиваются шнеком. Слой осадка непрерывно разрыхляется, чему также способствует инерционное движение части осадка по коническому ротору. Благодаря высокому фактору разделения (1500—2000) и малой толщине слоя осадка достигается высокая степень его обезвоживания. [c.62] В условиях шнековой фильтрующей центрифуги, в отличие от центрифуг других тицов, в первом периоде процесса фильтрования отделение л идкой фазы практически не связано с увеличением толщины слоя осадка и соответствующим возрастанием сопротивления при фильтровании. В данном случае превалирующее влияние на процесс оказывает не сопротивление слоя осадка, который размывается поступающей в ротор суспензией и разрушается при движении шнека, а сопротивление фильтрующей перегородки. Поэтому для первого периода процесса центробежного фильтрования в шнековой центрифуге вместо термина фильтрование с образованием осадка правильнее применять термин напорное фильтрование . При малой толщине слоя осадка, а также его интенсивном перемешивании и разрыхлении установить границу второго и третьего периодов процесса трудно и вряд ли целесообразно. [c.62] Для фильтрующей центрифуги со шнековой выгрузкой осадка характерны прорывы суспензии из зоны напорного фильтрования в зону центробежного отжима, которые происходят по зазору между шнеком и ротором. В местах прорывов суспензии, как и в зоне напорного фильтрования, обычно смывается подслой осадка, находящегося на сите. Глубина прорывов зависит от производительности, содержания твердой фазы в суспензии, конструктивных параметров машины и свойств обрабатываемого продукта (главным образом гранулометрического состава твердой фазы). [c.63] На рис. 20 приведена зависимость влажности осадка от производительности по исходной суспензии, полученная при разделении суспензии полистирола на центрифуге ФГШ-151К. С увеличением подачи исходной суспензии от 100 до 350 кг/ч наблюдается лишь весьма незначительное повышение влажности осадка с 1,8—2,0% до 2,7—3,0% (кривая 1). Однако увеличение подачи до 400 кг/ч приводит к резкому повышению влажности осадка до 4,5—7,0% вследствие нарушения нормального режима работы в осадке наряду с сухим продуктом (влажность 2,0—3,5%) появляются комки влажного полистирола. Влажность осадка в таких комках достигает 16— 22%. Дальнейшее увеличение производительности приводит к увеличению количества комков в осадке и появлению жидкой фазы в камере приема осадка. При этом, начиная с производительности 700 кг/ч, центрифуга работает в режиме захлебывания. В роторе устанавливается лишь одна зона — зона напорного фильтрования. Следует отметить, что при работе центрифуги в режиме захлебывания увеличение производительности не сопровождается сколько-нибудь существенным повышением содержания жидкой фазы в осадке. [c.64] Описанная физическая мо- Осадок дель процесса позволяет в первом приближении установить зависимость производительности от геометрических размеров ротора. В соответствии с этой моделью время пребывания обрабатываемого материала в роторе определяется геометрией шнека лишь косвенно, и процесс не зависит от скорости относительного движения шнека. До момента наступления переходного режима в роторе центрифуги сохраняется как бы гарантийная зона , т. е. суспензия не достигает края ротора. В этом случае (рис. 21) зона напорного фильтрования составляет 30—40% поверхности ротора. [c.65] При геометрическом подобии роторов шнековых фильтрующих центрифуг может быть принято допущение о прямой пропорциональности размеров фильтруемого слоя в зоне напорного фильтрования максимальному диаметру ротора, т. е. [c.65] При центрифугировании крупнозернистых материалов с весьма высоким содержанием твердой фазы (70% и более) зона напорного фильтрования имеет незначительную длину, так как осадок быстро теряет текучесть. В этом случае время пребывания обрабатываемого материала в роторе и производительность центрифуги существенно зависят от геометрии шнека, его относительной скорости и от физических свойств осадка. [c.66] Экспериментальные исследования факторов, способствующих снижению влажности осадка, показали, что при высоких значениях фактора разделения современных фильтрующих шнековых центрифуг (1000—2000) относительная частота вращения щнека практически не влияет на влажность осадка (рис. 22). При более низких факторах разделения влажность осадка, хотя и незначительно, но зависит от относительной частоты вращения шнека. Например, при факторе разделения 500 влажность осадка сульфата аммония-натрия составляет 3,0—3,2% при относительной частоте вращения шнека 84 об/мин и 2,6—2,8% — при 12 об/мин. [c.67] Увеличение фактора разделения является эффективным средством уменьшения влажности осадка. Если при факторе разделения 500 осадки сульфата аммония-натрня и полипропилена имеют влажность соответственно 2—3 и 8—10%, то при факторе разделения 2000 влажность их составляет соответственно 1,2—1,5 и 4—б%. [c.67] Как показали опыты на центрифуге ФГШ-161К, шнек которой был оснащен крыльчаткой для направления воздуха на осадок, влажность осадка можно уменьшить на 10—15%, усилив поток воздуха, проходящий через осадок. Достигнутый эффект, очевидно, можно объяснить тем, что воздушный поток выдувает капиллярные мениски между частицами, ускоряет движение жидкостной пленки в порах осадка и увеличивает испарение жидкой фазы. [c.67] Таким образом, для обеспечения нормальной работы центрифуги должен быть установлен оптимальный режим, который определяется в каждом конкретном случае подбором характеристики сита и угла наклона образуюш,ей ротора к его оси. [c.68] Снижения влажности осадка наиболее целесообразно добиваться увеличением фактора разделения, применением крыльчаток для направления воздуха на осадок и путем продувки осадка горячими газами в роторе центрифуги. [c.68] Центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка. В пульсирующих центрифугах процесс центробежного фильтрования проходит в три стадии, соответствующие названным ранее трем периодам процесса в центрифугах периодического действия. Отдельные стадии процесса протекают одновременно, но последовательно по длине ротора. Учитывая трудность разграничения второго и третьего периодов процесса, их обычно объединяют, как и в машинах периодического действия, в один. В связи с этим ротор пульсирующей центрифуги может быть условно разделен на две зоны зону фильтрования с образованием осадка и зону центробежного отжима осадка. [c.68] Как и в шнековой центрифуге, эти зоны не имеют четкой границы. В зависимости от гранулометрического состава твердой фазы, концентрации суспензии и ее расхода, в пульсирующих центрифугах также могут наблюдаться три режима работы нормальный, переходный и захлебывания. Центрифуга может работать в нормальном режиме только при соблюдении таких условий, при которых формирование осадка (первый период процесса) заканчивается в ограниченной зоне, названной зоной фильтрования. Условно длина этой зоны принимается равной длине хода толкателя однокаскадной центрифуги или первого каскада многокаскадной центрифуги. На остальной части ротора производится центробежный отжим и механическая сушка осадка. В случае необходимости дополнительной обработки осадка (промывка, пропарка) для проведения ее следует предусмотреть соответствующие зоны. [c.68] Рассмотрим процесс центрифугирования суспензии в двухкаскадной центрифуге. Накопление и формирование осадка в зоне фильтрования происходит во время прямого и обратного ходов первого каскада ротора. [c.68] При прямом ходе обечайки первого каскада освобождается чистая фильтрующая перегородка, на которой начинается интенсивное фильтрование суспензии с образованием осадка. Кроме того, в эту зону тыльной стороной уравнительного кольца сбрасывается часть ранее образованного осадка. [c.68] При обратном ходе обечайки фильтрование суспензии, хотя и со значительно меньшей скоростью, продолжается. Но решающую роль в этой фазе первой стадии процесса играет толщина слоя осадка, образованного ранее (при прямом ходе обечайки). Осадок вначале несколько спрессовывается толкателем, а затем начинает двигаться по всей длине каскада. Такое движение возможно только в том случае, если в зоне фильтрования накоплен осадок с толщиной, равной или несколько превосходящей толщину слоя осадка в зоне отжима. Если количество поступившей в центрифугу твердой фазы окажется недостаточным, чтобы обеспечить толщину осадка, необходимую для его продвижения, то толкатель будет сжимать осадок в зоне фильтрования до тех пор, пока толщина его не станет равной толщине слоя в зоне отжима. Эти условия соответствуют переходному режиму, который в пульсирующих центрифугах является недопустимым. [c.69] Вернуться к основной статье