Центирифугирование

Под центрифугированием понимают разделение неоднородных фаз при помощи центробежных сил. Оно осуществляется в аппаратах, называемых центрифугами.

Центирифугирование суспензий и шламов производится двумя методами. В первом случае центрифугирование выполняется в роторах, имеющих сплошную стенку, во втором -перфорированную. Центрифугирование в перфорированных роторах является процессом, отдельные элементы которого сходны с фильтрацией и прессованием шламов.

Процессы центрифугирования в сплошных роторах подразделяются на центрифугальное осветление и осадительное центрифугирование. Осадительное центрифугирование является процессом разделения суспензий, содержащих значительное количество твердой фазы. Основным параметром центрифуг является фактор разделения Кр --отношение ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести

где W - окружная скорость вращения, м/с (W =2 nrg/60 v/c), где n – частота вращения, мин^-1; g- ускорение силы тяжести, м/с2; r -- радиус вращения, м.

По принципу действия центрифуги делятся на осадительные и фильтрующие, периодического и непрерывного действия.

Для обезвоживания промышленных и бытовых осадков сточных вод у нас в стране и за рубежом преимущественно используются вертикальные осадительные центрифуги периодического действия и горизонтальные осадительные центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка. Принципиальное устройство осадительной центрифуги с вертикальным ротором показано на рис. 46.

Корпус центрифуги 1 опирается на литые и колонны 2 по средством пружинной подвески 3. Внутри корпуса расположен ротор 4, выполненный в видя барабана со сплошными стенками, опертого в подшипниках на валу 5. Подача суспензии в ротор осуществляется через патрубок 6, отвод фуга.

Рис. 46. Конструкция осадительной центрифуги

1 - корпус; 2 - опорные колонны; 3 - подвеска пружинная: 4 - ротор; 5 - вал; 6 - патрубок подводящий; 7 - патрубок для отвода фугата; 8 - крышка; 9 - электропривод

та — через патрубок 7. В процессе работы центрифуга закрыта крышкой 8, снабженной предохранительным устройством. Ротор приводится во вращение от электропривода 9. Отложившийся на стенках ротора под действием центробежных сил осадок после остановки центрифуги сползает вниз и удаляется в направлении стрелки А через кольцевую щель в нижней части ротора.

Для обезвоживания осадков сточных вод наиболее подходящими являются непрерывно действующие горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка типа ОГШ. Принципиальное устройство центрифуги такого типа показано на рис. 47.

Обезвоживаемый осадок подается по трубе 1 полого шнека 2 и через отверстие 3 поступает в приемную камеру ротора 4. Более крупные и тяжелые частицы осадка под действием центробежной силы отжимаются к внутренней поверхности ротора, перемещаются шнеком и выгружаются через окна 8 в трубу-бункер 7. Фугат через сливные отверстия 5 вытекает в сливную трубу 6. Регулируя расстояние между наружными кромками сливных отверстий 5, называемое "диаметром слива", в определенных пределах можно изменять качество фугата и обезвоженного осадка.

Шнек и ротор центрифуги приводятся во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Шнек вращается в ту же сторону что и ротор, несколько отставая от него, за счет чего и происходит относительное перемещение осадка по стенкам ротора к разгрузочному бункеру 7. Осадительные шнековые центрифуги отечественного производства марки ОГШ серийно выпускаются Сумским машиностроительным заводом.

Рис. 47. Схема устройства центрифуги шнекового типа

1 - труба подачи осадка; 2 - полый шнек; 3 - проходные отверстия; 4 - paтор: 5 - сливные отверстия 6 - сливная труба; 7 - разгрузочный бункер

Недостатком шнековых осадительных центрифуг является абразивный износ поверхностей шнека в результате разности частоты вращения шнека в роторе, что особенно проявляется при обезвоживании высокоминерализованных осадков промышленных сточных вод. Однако в настоящее время имеются конструкции центрифуг с износоустойчивыми роторами, что достигается упрочнением кромок шнека, соприкасающихся с абразивным осадком, специальными сменными насадками из твердых сплавов металлокерамических материалов.

Среди аппаратов для центробежного разделения различных жидких отходов широкое распространение получили также жидкостные сепараторы, работающие по принципу тонкослойного центрифугирования (сепарирования). В нефтяной промышленности они применяются, например, для очистки водонефтяных ловушечных эмульсий, отделения механических примесей из присадок к маслам, очистки глинистого раствора, применяемого при бурении нефтяных скважин, очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, отделения кислого гудрона от светлых дистиллятов и т.д.

Рис. 48. Схема барабана-сепаратора

а - барабан для разделения жидких смесей (дисперсная фаза более легкая, чем среда капли); б -барабан для разделения жидких смесей (дисперсная фаза более тяжелая, чем среда частицы)

В химической промышленностиих используют для очистки сточных фенольных вод, извлечения селеносодержащих осадков в производстве серной кислоты, регенерации катализаторов и т.д.

Областью применения сепараторов в металлообрабатывающей промышленности является очистка охлаждающих жидкостей шлифовальных станков, регенерация смазочных масел станков, очистка промывного керосина и бензина. Их используют также в автотракторной, судостроительной, металлургической, горнорудной и др. отраслях промышленности. Основы процессов тонкослойного центрифугирования заключаются в следующем. В быстровращающийся барабан (рис. 48) непрерывным потоком подается жидкая неоднородная смесь. Протекая по межтарелочным пространствам в тонком слое, под действием центростремительного ускорения она разделяется на фракции. Если центрифугированию подвергается эмульсия (рис. 48, а), то обе фракции после сепарации непрерывным потоком выводятся из барабана в соответствующие приемные емкости.

В случае разделения суспензии (рис. 48, б) одна фракция, например, более легкая дисперсионная среда, выводится из барабана непрерывно, а вторая — дисперсионная фаза, состоящая из более тяжелых твердых частиц, накапливается в барабане и разгружается периодически. Непрерывный вывод твердой фазы осуществляется на сопловых сепараторах, в ко-

Рис. 49. Барабан-сепаратор с выгрузкой фракции через сопла, установленные на перифирии основания барабана

1 - основание; 2 - тарелкодержателъ; 3 - тарелки; 4 - крышка: 5 - сопло: 6 -крышка; 7,9- затяжные кольца; 8 - напорный диск

торых твердые частицы выбрасываются из периферии барабана в виде концентрированной суспензии.

Конструкции современных сепараторов можно разделить на три основные группы: непрерывно-циклического действия с ручной выгрузкой осадка из барабана; непрерывно-циклического действия с периодической центробежной выгрузкой осадка из барабана; жидкостные сепараторы непрерывного действия.

На рис. 49 показан вариант барабана-сепаратора с выгрузкой фракции через сопла, установленные на периферии барабана. Приводной механизм может быть как с винтовой парой, так и с помощью ремней. Барабан состоит из корпуса с соплами, крышки, тарелкодержателя и комплекта тарелок. В случаях, когда тяжелая фракция выбрасывается через сопла и вновь возвращается в барабан (циркуляция для максимального ее сгущения) или же в барабан к его периферии подается промывная жидкость, в конструкцию барабана вводится дополнительно разделительная тарелка или трубки.

Дата добавления: 2015-07-19