Аппарат для флокуляции

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нп 994433 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 050881 (21) 3333471/23-26 1511 М. Кл. С 02 Р 1/52 с присоединением заявки йо -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088. 8) Опубликовано 070233. бюллетень йо 5 Дата опубликования описания 07,0283 С.И.Радин, В,М. Курилко, В.И. Федоров, М.Л. Петренко.и И,И, Ковалишнн(54) АППАРАТ ДЛЯ ФЛОКУЛЯЦИИ Изобретение относится к устройствам для проведения процессов флокуляции и коагуляции суспензий и может найти применение на предприятиях хи- мической, горно-химической,.целлюлоз-. но-бумажной и других отраслей промыш-,. ленности.Известно устройство для тепломассообмена, содержащее корпус с размещенными в нем опорно-распределительной и ограничительной решетками, между которыми расположены полые шары, заключенные в неподвижные перфорированные шары 1Недостатком этого устройства явля- -15 ется разрушение образовавшихся агрегатов частиц, что приводит к снижению производительности аппарата.Известно устройство, содержащее . корпус со штуцерамн входа и выхода обрабатываемой среды, внутри которого установлены перемешивающие элементы в виде полых цилиндров с сетчатыми днищами и заполненных шарами, и закрепленными на штоке, соединейном с25вибратором 2.Недостатками этой конструкции являются объединение обеих стадий процесса флокуляции - процесса Распреде ления флокулянта по сечению аппарата ЗО и образование мелких, первичных флокул спроцессом образования крупных - флокулу сложность управления процессом флокуляции (изменение амплитуды и частоты вибраций перемешивающих. элементов) при изменении расхода или концентрации суспензии; наличие движущихся узлов.Эти недостатки приводят к значительным колебаниям размеров флокул, что снижает эффективность испольэо" вания флокулянта в процессе разделения суспензий.Снижение эффективности выражается в уменьшении скорости осаждения полидисперсной суспензии по сравнению с монодисперсной, так как в процессах разделения скорость осаждения, а следовательно, и.производительность определяются на основании скорости осаж-. дения частиц, диаметр которых относится к среднему диаметру частиц 1:5 1 з 10.Кроме того, дисперсность размеров флокул имеет большое значение при уп" лотнении сгущенногб осадка. Например, при разделении глинисто.-солевых суспенэий калийных производств жидкость, содержащаяся в сгущенном осадке, является целевым продуктом и поэтомунеобходимо уменьшить ее содержаниев сгущенном продукте,Осадок, состоящий иэ однородныхпо размерам частиц, уплотняется лучше, так как при фильтрации жидкости,содержащейся в нем, осадок, состоящийиз однородных частиц, обладает наименьшим сопротивлением,Целью изобретения является повышение эффективности использования пу 1тем интенсификации процесса разделе"ния.Поставленная цель достигается тем,что устройство. содержащее цилиндроконический корпус с патрубками ввода ивывода суспензии и флокулянта, внутри 5которого находятся перемешивающиеэлементы в виде шаров, верхняя и ниж"няя ограничительная решетки, дополнительно снабжено решеткой, разделяющей корпус на камеру смешения и расположенную над ней камеру флокулообраэования, при этом камера смещениязаполнена шарами на 20-40, а камерафлокулообраэования на 10-25, и отношение диаметра шаров камеры флокулообразования к диаметру шаров камерысмешения составляет 1:1 - 1;3.На чертеже показан предлагаемыйаппарат для флокуляции суспензий,Аппарат состоит из корпуса в виде .обратного вертикального полого конуса 1 и снабжен штуцерами 2 и 3 вводаобрабатываемой .суспенэии и флокулянта, штуцером 4 выхода флокулированнойсуспензии. Внутри корпуса установлены верхняя и нижняя ограничительные 35решетки 5, б и решетка 7, разделяющая,рабочий объем аппаРата на камеру смешения обрабатываемой суспензии 8 фло.кулянта и камеру флокулообраэования 9.Обе эоны частично заполнены переме- щшивающими элементами, выполненными ввиде шаров 10 и 11, находящихся впсевдоожиженном состоянии, причем.камера смешения 8 заполнена шарами 10на 20-40 от ее объема, а камера фло,.кулообраэования 9 заполнена шарами 1)на 10-25Диаметр шаров 10 относится к диаметру шаров 11 как 1:1 - 1:3.Аппарат работает следующим образом.50Через штуцера 2 и 3 в нижнюю частьаппарата поступают отрабатываемая суспензия и раствор флокулянта. Движениепотока суспенэии вверх обеспечиваетпсевдоожижение перемешивающих элементов, за счет чего происходит интенсивное и равномерное перемешивание обрабатываемой суспенэии и раствора флокулянта. Нижняя ограничительная решетка 6, размер ячеек которой меньшедиаметра шаров 10, предотвращает по Опадание шаров 10 в штуцеры ввода 2и 3 обрабатываемой суспензии и раствора флокулянта,Одновременно с перемешиванием происходит процесс образования мелких 65 первичных флокул, размер которых не превышает 0,05-0,1 мм. Эти флокулы образуются за счет адсорбции на поверхности частиц относительно низкомолекулярной фракции полимера, обладающейбольшей скоростью адсорбции по сравнению с высокомолекулярной фракцией.Благодаря относительно низкому моле-кулярному весу, а следовательно, именьшей длине молекулы полимера, флокула представляет собой компактный агрегат твердых частиц с низкой пористостью. Вследствие этого интенсивностьпульсаций, возникающих в нижней частиаппарата - зоне смешения, - оказывается недостаточной для разрыва молекулполимера, образующих флокулы,Затем частично сфлокулированнаясуспензия поступает через решетку 7,Разделяющую объем аппарата .на две зоны, в верхнюю зону флокулообраэования, Здесь в качестве перемешивающих элементов используются шары 11, диаметр которых больше, чем диаметр шаров 10.Увеличение диаметра шаров в камере флокулообразования 9 обуславливается тем, что коэффициент диффузии, характеризующий интенсивность перемешивания, обратно пропорционален диаметрушаров, Экспериментальное исследованиепоказало, что наилучшим соотношениеммежду диаметрами шаров зон смешенияи флокулообраэования является соотношение, лежащее в диапазоне 1:1 - 1:3,Этому же способствует уменьшениескорости восхОдящего потока в этойзоне, расположенной в расширенной части аппарата. Таким образом создается ламинарный режим движения флокулированной суспензии при минимальных значениях пульсационных составляющих потока жидкости, При этом оставшаяся часть высокомолекулярного полимера,адсорбируясь на поверхности твердыхчастиц, входящих в состав мелких фло"кул, объединяет их в более крупныеагрегаты, диаметр которых достигает0,5-3 мм. Образовавшиеся крупные фло"кулы иМеют высокуюпористость и засчет фильтрационного потока через нихзахватывают оставшиеся в суспензиитвердые частицы. В результате возникает суспензия с достаточно узкимгранулометрическим составом, что создает благоприятные условия для увеличения скорости осаждения в отстойниках, куда флокулированная суспензия поступает через штуцер выхода 4. Ограничительная решетка 5 предотвращает вынос шаров 11 иэ камеры флокулообразования 9Заполнение камеры смешения на, 20"40, а камеры флокулообразования на 10-25 объясняется тем, что уменьшение заполнения камер ниже указан" ных значений ухудшает перемешивание, а следовательно, и процесс флокулообразования. В то же время увеличение994433 ВНИИПИ Заказ 537/1 Тираж 939 Подписное атентф,г. ужгород, ул.Проектная,4 илиал Ф степени заполнения выше указанных пределов вызывает интенсивное разрушение образованных флокул, что подтверждается результатами экспериментальных исследований процесса флокуляции с последующим осаждением флокулированных. суспензий в цилиндрах,Использование аппарата предлагаемой конструкции обеспечивает увеличение скоростей осаждения флокулированной суспензиичто объясняется получением в флокуляторе Флокул больших размеров и однородных по своему гранулометрическому составу за счет улучшения условий флокулообразования., Это дает возможность уменьшить на 20-30 расход флокулянта и получить сгущенный продукт с более высоким со-держанием твердого,что ведет к уменьшению потерь полезного. компонента, находящегося в жидкой Фазе. 2 ОФормула изобретенияАппарат для флокуляции содержащий цилиндроконический корпус с патрубками ввода и вывода обрабатываемой суспензии и флокулянта, перемешивающие элементы в виде шаров, верхнюю и нижнююограничительные решетки, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сцелью повышения эффективности использования эасчет интенсификации процесса разделения, он снабжен горизонтально размещенной в средней части корпуса дополнительной решеткой, образующей ниж"нюю камеру смешения и верхнюю камеруфлокулообразования, при этом отношение диаметра шаров камеры смешения кдиаметру шаров камеры флокулообразования составляет 1;1 - 1:3, объем ша"ров составляет в камере смешения 2040 ее объема, а в камере флокулообраэования 10-25 ее объема. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ф 725688, кл, В 01 0 53/201 19762. Авторское свндетельство СССР В,856525 кл В 01 Г 1 1 УОО 1979