Файл: Альбом основных аппаратов химической технологии.pdf

35
ПОДВЕСНАЯ ЦЕНТРИФУГА
Принцип работы
Подвесные центрифуги относится к числу нормальных отстойных или фильтрующих центрифуг периодического действия.
У центрифуги (рис. 30) электродвигатель 1 и привод монтируются сверху барабана 4, который висит на валу 3. Высокое расположение опоры придает барабану устойчивость и самоцентрируемость. Втулка 6 для крепления барабана на валу соединена с ним спицами 5.
Разгрузка осадка производится через отверстия, образованные этими спицами. Во время загрузки и работы центрифуги эти отверстия закрыты конусным клапаном 2, который свободно скользит по валу и поднимается перед разгрузкой.
Загрузка центрифуги производится «на ходу» при среднем числе оборотов, что предотвращает местное сопротивление крупных частиц, а следовательно, неравномерность распределения осадка на поверхности барабана центрифуги. После наполнения барабана число оборотов центрифуги доводят до нормального. Подача суспензии в барабан производится до тех пор, пока на стенках барабана не накопится заданная толщина осадка.
После центрифугу останавливают для выгрузки. В аппарате осуществляется более удобная нижняя выгрузка осадка.
Подвесные центрифуги могут быть и саморазгружающимися. Барабан такой центрифуги имеет коническую форму. При остановке центрифуги и подъеме конусного клапана осадок сам сползает по стенке под действием силы тяжести в сборник осадка.
Рис 30. Схема подвесной центрифуги:
1 – электродвигатель; 2 – конусный клапан; 3 – вал; 4 – барабан;
5 – спицы; 6 – втулка

36
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЦЕНТРИФУГА
Принцип работы
Аппараты такой конструкции являются нормальными отстойными или фильтрующими центрифугами периодического действия с автоматизированным управлением.
В автоматической центрифуге (рис. 31) все операции производятся «на ходу» и переключаются автоматически.
Суспензия подается в барабан 1 по трубопроводу 6 при полном числе оборотов. После определенного периода времени, опытно установленного для наращивания заданной толщины осадка, вентиль подачи суспензии автоматически закрывается. В период фильтрования фильтрат проходит в кожух, окружающий барабан центрифуги, и отводится через штуцер из аппарата. Начинается отжим, образовавшегося на стенке барабана, осадка.
Через заданное время, после отжима, автоматически открывается вентиль промывной жидкости и подается заданное количество воды. Вентиль автоматически закрывается.
Осуществляется стадия промывки осадка, а затем его отжима. После чего, через заданное время, автоматически начинает работать нож 3, соскребающий осадок в желоб 2, по которому он отводится из центрифуги. Во время разгрузки автоматически включаются пневматические молотки 5, облегчающие выгрузку осадка. После завершения работы нож отключается. Подъем и опускания ножа осуществляется в точно назначенные периоды времени исполнительным механизмом 4. Цикл работы центрифуги повторяется.
Рис. 31. Схема автоматической центрифуги:
1 – барабан; 2 – желоб; 3 – нож; 4 – исполнительный механизм;
5 – пневматические молотки; 6 – трубопровод подачи суспензии

37
ЦЕНТРИФУГА С ПУЛЬСИРУЮЩИМ ПОРШНЕМ
Принцип работы
Такие аппараты относятся к фильтрующим центрифугам непрерывного действия.
В центрифуге с пульсирующей выгрузкой осадка (рис. 32) исходная суспензия по трубе
8 непрерывно поступает в узкую часть вращающейся конической воронки 5. Суспензия перемещается по внутренней поверхности конуса и выбрасывается на стенки сетчатого барабана 2 в зоне перед поршнем 4. Центробежной силой жидкость непрерывно продавливается через фильтрующую перегородку 3 в окружающий барабан кожух 1, где организован вывод жидкости из аппарата. Твердая фаза задерживается на сите в виде осадка, который периодически перемещается к краю барабана при движении поршня вправо.
Поршень вращается с барабаном и одновременно автоматически пульсирует, обеспечивая непрерывное проталкивание осадка из барабана. Через патрубок 7 осадок выводится из центрифуги. По пути к выходу осадок может быть промыт водой, которая поступает по трубе 6. Промывная жидкость может собираться в отдельный от фильтрата сборник.
Рис. 32. Схема центрифуги с пульсирующим поршнем:
1 – кожух; 2 – барабан; 3 – фильтрующая перегородка; 4 – поршень;
5 – коническая воронка; 6 – трубопровод промывной жидкости;
7 – разгрузочный патрубок; 8 – труба для подачи суспензии
8

38
ЦЕНТРИФУГА СО ШНЕКОВОЙ ВЫГРУЗКОЙ
Принцип работы
Центрифуги этого типа являются нормальными отстойными или фильтрующими центрифугами непрерывного действия.
На рис. 33 представлена схема отстойной центрифуги со шнековым устройством для выгрузки осадка, которая состоит из вращающегося барабана 1 и шнека 4.
В среднюю часть вращающегося сплошного конического барабана по трубе 2 непрерывно подается суспензия. Под действием центробежной силы твердые частицы оседают на сплошных стенках барабана. Непрерывное удаление осадка производится с помощью шнека 4, прикрепленного к цилиндрическому основанию 5. Шнек вращается в сторону вращения барабана, но с меньшим числом оборотов, для того чтобы осадок продвигался медленно и успевал уплотниться. Фильтрат по расширяющемуся конусу течет поверхностным слоем к переливу 3 в широком торце центрифуги. По пути его течения твердые мелкие частички под действием центробежной силы успевают осесть ниже перелива. Осевший осадок удаляется шнеком из зоны осаждения к разгрузочным окнам 6, расположенным в узкой части барабана.
Рис. 33. Схема центрифуги со шнековой выгрузкой:
1 – барабан; 2 – труба подачи суспензии; 3 – перелив; 4 – шнек; 5 – основание шнека; 6 – разгрузочное окно

39
КОНИЧЕСКАЯ ЦЕНТРИФУГА С ИНЕРЦИОННОЙ ВЫГРУЗКОЙ
Принцип работы
Аппарат является нормальной фильтрующей центрифугой непрерывного действия.
В конической центрифуге (рис. 34) суспензия непрерывно поступает сверху через воронку на распределительную тарелку 1. Под действием центробежной силы суспензия отбрасывается на фильтрующую стенку конического барабана 2. Жидкая фаза проходит сквозь отверстия барабана и удаляется из центрифуги по специальным каналам, а твердые частицы задерживаются на внутренней стенке барабана. Осадок перемещается в разгрузочное отверстие 5, расположенное в нижней части барабана. Для увеличения продолжительности периода отделения жидкости от осадка, его движение тормозит шнек 4, вращающийся медленнее ротора. Необходимая разность скоростей вращения шнека и барабана достигается при помощи зубчатого редуктора.
Рис. 34. Схема конической центрифуги с инерционной выгрузкой:
1 – распределительная тарелка; 2 – барабан; 3 – кожух; 4 – шнек; 5 – отверстие для удаления осадка

40
ТАРЕЛЬЧАТЫЙ СЕПАРАТОР
Принцип работы
Аппарат является отстойной сверхцентрифугой непрерывного действия.
Принцип работы жидкостного сепаратора тарельчатого типа (рис. 35) основан на различие плотностей жидкостей. Под действием центробежной силы более тяжелая жидкость собирается у стенок барабана и, поднимаясь тонким слоем, отводится из аппарата.
Более легкая жидкость оттесняется архимедовой силой к центру и выбрасывается через специальное отверстие из рабочей зоны.
Эмульсия подается по центральной трубе 1 в нижнюю часть ротора (барабана), откуда через отверстия в тарелках 2 распределяется тонкими слоями между ними. Более тяжелая фаза, перемещаясь вдоль поверхности тарелок, отбрасывается к периферии вращающегося барабана и отводится через отверстие 3. Более легкая жидкость перемещается к центру барабана и удаляется через кольцевой канал 4. Для того, чтобы жидкость не отставала от вращающегося ротора, он снабжен ребрами 5.
Сепараторы для эмульсий относят к сверхцентрифугам, работающим при числе оборотов от 5000 до 10000 об/мин.
Рис. 35. Схема тарельчатого сепаратора:
1 – центральная труба; 2 – тарелки; 3 – отверстие для удаления более тяжелой фазы; 4 – канал для удаления более легкой фазы; 5 – ребра

41
ТРУБЧАТАЯ СВЕРХЦЕНТРИФУГА
Принцип работы
Аппарат является отстойной сверхцентрифугой периодического действия.
Трубчатая сверхцентрифуга (рис. 36) имеет диаметр ротора, не превышающий 200 мм.
Она состоит из кожуха 1, расположенного в нем ротора (барабана) 2 с глухими стенками, внутри которого имеются радиальные лопасти 3, предназначенные для быстрейшего вовлечения жидкости во вращение и препятствующие отставанию жидкости от стенок при вращении.
Разделяемая система подводится в нижнюю часть барабана по трубе 8. При вращении барабана (число оборотов может достигать 45000 об/мин) суспензия всползает вверх по внутренней стенке ротора. Верхняя часть ротора жестко соединена со шпинделем 4 и приводится во вращение при помощи шкива 6. В нижней части расположен направляющий подпятник 7. Осветленная жидкость отводится через отверстие 10. Накапливаемый в сверхцентрифуге твердый осадок выгружается при периодической остановке аппарата.
Рис. З6. Схема трубчатой сверхцентрифуги:
1 – кожух; 2 – барабан; 3 – радиальные лопасти; 4 – шпиндель; 5 – опора;
6 – шкив; 7 – подпятник; 8 – труба для подачи суспензии; 9 – отверстия;
10 – труба для отвода осветленной жидкости

42
4. АППАРАТЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ
ГАЗОВЫХ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ
Промышленная очистка газов производится для уменьшения загрязненности воздуха, улавливания из газа ценных продуктов или удаления из него вредных примесей.
Различают следующие способы очистки газа:
• осаждение под действием сил тяжести (гравитационная очистка);
• осаждение под действием инерционных и центробежных сил;
• осаждение под действием электростатических сил (электрическая очистка);
• мокрая очистка;
• фильтрование.
На практике требуемая степень очистки не всегда может быть достигнута в одном аппарате, поэтому в ряде случаев применяют установки, включающие их комбинации. Как правило, гравитационные пылеуловители (полочные пылеосадительные камеры) используют для предварительной, грубой очистки газа, степень очистки в них не превышает 40%. Они громоздки, однако отличаются простотой конструкции и имеют малое гидравлическое сопротивление проходу газа.
Инерционные пылеуловители (отстойный газоход, жалюзийный пылеуловитель) и циклоны пригодны для отделения сравнительно крупных частиц и могут использоваться для очистки нелипкой и неволокнистой пыли. Вместе с тем эти аппараты не требуют высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Инерционные уловители и циклоны часто устанавливают перед более эффективными газоочистительными аппаратами. Батарейные циклоны целесообразно применять при больших расходах очищаемого газа с относительно высоким содержанием пыли.
Электрофильтры и электроосадители способны улавливать мелкодисперсную пыль с размером частиц 0,005–0,01 мкм. При невысокой запыленности газа получают весьма высокую степень улавливания взвешенных частиц (до 99 %). Расход энергии в данных аппаратах невелик вследствие малого потребления тока и низкого гидравлического сопротивления. Для очистки сухих газов используют преимущественно пластинчатые электроосадители, а для осаждения трудноудаляемой пыли и туманов – трубчатые. Однако подобные аппараты мало пригодны для очистки газов от твердых частиц, имеющих малое удельное электрическое сопротивление.
Для более полной очистки газов от мелкодисперсной пыли используют мокрые пылеуловители (насадочный скруббер, пенный газопромыватель). Степень очистки газа в них составляет 95 – 98 %. Их применяют в случаях, когда желательно или допустимо охлаждение и увлажнение очищаемого газа или уловленной пыли. Эти аппараты достаточно просты в изготовлении, однако некоторые конструкции характеризуются повышенным гидравлическим сопротивлением.
Очистка газа фильтрованием в рукавных фильтрах дает наибольшую степень очистки
(99 %). Их применяют для тонкой очистки газов от сухой или трудноувлажняемой пыли с размером частиц от 1 мкм. Они эффективно работают при очистке газов от волокнистой пыли, но непригодны для улавливания липкой и влажной. Рукавные фильтры обладают значительным гидравлическим сопротивлением и сравнительно непродолжительным сроком службы материала рукавов.

43
ПОЛОЧНАЯ ПЫЛЕОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА
Принцип работы
Полочная камера (рис. 37) состоит из корпуса 1, в котором устанавливаются: близко расположенные друг над другом (для сокращения времени осаждения пыли) горизонтальные полки 2 (расстояние между полками составляет 0,1 – 0,4 м), колокольный затвор 3 для прекращения подачи газа, люки 4 для удаления пыли из камеры, перегородка 5 для равномерного распределения газового потока.
Запыленный газ через открытый колокольный затвор поступает в камеру. Частицы пыли оседают из газа при его движении между полками. При этом скорость газового потока ограничен тем, что частицы пыли должны успеть осесть до того, как они будут вынесены потоком газа из камеры. Газ, пройдя полки, огибает вертикальную перегородку, которая служит как для равномерного распределения газового потока между полками, так и для дополнительного осаждения пыли под действием сил инерции. Пыль, осевшая на полках, периодически удаляется вручную специальными скребками через люки в боковой стенке или смывается водой.
Рис. 37. Схема полочной пылеосадительной камеры:
1 – корпус; 2 – полки; 3 – затвор колокольного типа; 4 – люки;
5 – перегородка

44
ОТСТОЙНЫЙ ГАЗОХОД
Принцип работы
Действие пылеуловителя данного типа (рис. 38) основано на использовании инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газового потока, которое сопровождается значительным уменьшением его скорости. Установленные на пути движения запыленного газа специальные внутрикамерные перегородки 2 изменяют направление его движения, при этом частицы пыли, стремясь сохранить свой первоначальный путь, выпадают из газового потока. Выгрузка пыли из аппарата производится через разгрузочное устройство 3.
Рис. 38. Схема отстойного газохода:
1 – корпус; 2 – внутрикамерные перегородки; 3 – разгрузочное устройство
Запыленный газ
Очищенный газ
1 2
3

45
ЖАЛЮЗИЙНЫЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ
Принцип работы
Жалюзийный пылеуловитель (рис. 39) состоит из вмонтированной в газоход наклонной решетки 2. При поступлении запыленного газа в пылеуловитель частицы пыли ударяются о пластины решетки. При ударе частицы пыли теряют скорость, отскакивают по направлению к выходному отверстию, подхватываются верхними слоями газа и уносятся в циклон.
Очищенный газ проходит через зазоры в решетке и удаляется из аппарата. Жалюзийный пылеуловитель является концентратором пыли и применяется при грубой очистке газа.
Рис. 39. Схема жалюзийного пылеуловителя:
1 – корпус; 2 – решетка
1 2