ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РЕВОЛЬВЕРНЫЙ ОТСТОЙНИК ДЛЯ СУСПЕНЗИЙ
VERTICAL REVOLVER SUSPENSION SETTLER

Изобретение относится к осаждению взвешенных частиц в жидкостях и их сбору, в частности, в некоторых процессах химических производств.
Известен отстойник Дорра, включающий цилиндрический корпус с коническим днищем на фундаменте, мешалку с гребками на валу, привод мешалки на фундаменте, желоб для отвода осветленной жидкости, отверстия в днище для отвода шлама [Беньковский С.В. Технология содопродуктов]. Однако конструкция и большие размеры отстойника Дорра требуют значительных площадей, материальных ресурсов и больших затрат времени на монтаж или демонтаж этого аппарата, что не позволяет использовать его для малотоннажных гибких производств, часто модернизируемых или меняющих технологии. Кроме того, наличие мешалки с гребками и привода требует постоянного обслуживания механических частей, периодической чистки гребков и днища с остановкой процесса отстаивания.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению (прототипом) является вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком (НИКТИ ГХ) [Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.2. - Калуга: Издательство Н.Бочкаревой, 2003]. Вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком представляет собой цилиндрический корпус с коническим днищем из монолитного или сборного железобетона, имеет впускное устройство в виде кольцевой перегородки с распределительным лотком на ее внутренней части, отводит осветленную жидкость через кольцевой лоток, расположенный по периметру, удаляет всплывающие вещества через приемную воронку, осуществляет выпуск осадка с помощью гидростатического давления по внутреннему трубопроводу.
Недостатками известного вертикального отстойника являются большие размеры (диаметр 4-9 м, строительная высота цилиндрической части 2,1-4,2 м, конической части 1,8-5,1 м); значительное снижение полученного количества осветленной жидкости и шлама при остановке одного из таких отстойников; тяжелая и затратная при монтаже и демонтаже железобетонная основа конструкции.
Изобретение решает задачу обеспечения отстаивания суспензий, повышения качества разделения сред, производительности, надежности и долговечности работы, упрощения установки и эксплуатации отстойника при его размещении на химических производствах.
Сущность изобретения заключается в том, что вертикальный револьверный отстойник для суспензий, включающий камеру, выполненную в виде цилиндрического корпуса с коническим днищем, имеющую кольцевую перегородку с распределительным лотком на внутренней части, собирающий жидкость кольцевой лоток, расположенный по периметру, приемную воронку с трубопроводом, отводящим всплывающие вещества, осадковыводящий трубопровод, согласно изобретению отстойник состоит из батареи камер, расположенных вокруг центральной оси и имеющих высоту не менее чем в 2 раза больше диаметра, при этом кольцевая перегородка закреплена в верхней части камеры и закрыта крышкой, осадковыводящие трубопроводы камер выполнены в виде патрубка, присоединенного к коническому днищу, к каждой камере присоединены штуцеры для пропуска воздуха и регулирования давления, расположенные в корпусе камеры и крышке кольцевой перегородки, конструктивные элементы отстойника выполнены из полимерных материалов, например из полипропилена.
На фиг.1 представлен вид отстойника сверху, на фиг.2 - вид отстойника сбоку, на фиг.3 - продольный разрез одной из камер отстойника, на фиг.4 - поперечный разрез одной из камер отстойника, на фиг.5 - продольный разрез и вид сверху одной из камер отстойника, на фиг.6 - продольный разрез и вид сверху одной из кольцевых полупогружных перегородок, на фиг.7 - виды сбоку с разрезом и сверху одной из крышек кольцевых полупогружных перегородок.
Вертикальный револьверный отстойник для суспензий состоит из нескольких цилиндрических камер, расположенных вокруг центральной оси, как патроны в барабане револьвера (фиг.1-5). Высота каждой камеры не менее чем в 2 раза больше диаметра. Каждая камера представляет собой цилиндрический корпус 1 с конусным днищем, внутрь которого по центру опущена кольцевая полупогружная перегородка 2 с кольцевым лотком 3 для подаваемой суспензии (фиг.3, 4), соединенным через перемычки 4 (фиг.4) с приемной воронкой для удаления плавающих веществ 5 (фиг.3, 4). Кольцевая полупогружная перегородка крепится цилиндрическим выступом 6 (фиг.6) в цилиндрической выемке 7 (фиг.5) верхней части камеры и закрывается крышкой 8 (фиг.1, 3, 7) со штуцером 9 (фиг.1-3, 7). Внутри каждой камеры имеются кольцевой лоток для сбора осветленной жидкости 10 (фиг.3, 4), трубопровод для отведения осветленной жидкости 11 (фиг.1-4), трубопровод для удаления плавающих веществ 12 (фиг.1-4), осадковыводящий патрубок 13, присоединенный к коническому днищу камеры (фиг.2, 3). Кроме того, в стенке корпуса камеры выполнен штуцер 14 для пропуска воздуха и регулирования давления (фиг.1-3, 5).
Для подачи суспензии к отстойнику имеются подводящий суспензию к отстойнику трубопровод 15 (фиг.2); подводящий суспензию к камере трубопровод 16 (фиг.1-4); распределяющий суспензию по камерам кольцевой трубопровод 17 (фиг.1, 2).
Вертикальный револьверный отстойник для суспензий работает следующим образом. По трубопроводам 15, 17 и 16 суспензия подается к камерам. Количество подаваемой суспензии регулируется на трубопроводах 16. Суспензия попадает в кольцевую полупогружную перегородку 2 через кольцевой лоток 3. В результате образуется нисходяще-восходящий поток. Осветленная жидкость попадает в кольцевой лоток 10 и выводится по трубопроводу 11. Осадок постепенно выводится через патрубок 13. Всплывающие вещества удаляются через приемную воронку 5 и трубопровод 12. Регулирование количества слива жидкости и вывода осадка можно обеспечить изменением давления подаваемого воздуха через штуцеры 9 и 14. Быстрые изменения расхода воздуха можно использовать для колебания значений гидростатического давления при ликвидации заторов в осадковыводящем патрубке 13.
Камеры изготовляются из легких коррозионностойких материалов (полипропилена или иных полимеров), что позволяет уменьшить вес конструкции, увеличить срок эксплуатации, обеспечить быстрый и несложный монтаж-демонтаж конструкции отстойника. Кроме того, конструктивные элементы отстойников, выполненные из полимерных материалов, можно использовать для разных сред, они легче чистятся, и на них не образуются отложения веществ.
Небольшой диаметр камеры вертикального отстойника и присутствие нисходяще-восходящего потока делают более четкой границу осаждения взвешенных частиц и упрощают контроль процесса вывода осадка, что сказывается на качестве получаемых продуктов.
Расположение камер по окружности позволяет упростить процедуры осмотра состояния конструкций, профилактического обслуживания, ремонта, так как все элементы отстойника находятся на небольшой площади. Не нужно перемещать и монтажное оборудование, можно расположить в центре окружности специальные устройства для подъема, опускания и горизонтального перемещения элементов конструкции.
При такой же производительности, как и у прототипа, вертикальный револьверный отстойник надежнее в работе, потому что даже остановка отстаивания в нескольких камерах не приводит к прекращению процесса в целом (в других камерах отстаивание будет продолжаться). Кроме того, наличие нескольких камер позволяет реализовывать различные режимы отстаивания: можно подключать камеры в работу параллельно, через определенные интервалы времени, оставить некоторые камеры в резерве.
Таким образом, конструкция предлагаемого вертикального револьверного отстойника позволяет по сравнению с прототипом:
1) уменьшить размеры отстойника;
2) собрать корпус отстойника из легких и долговечных материалов;
3) упростить установку, обслуживание и демонтаж;
4) даже при отказе одной из камер обеспечить непрерывную работу всей системы отключением этой камеры и выводом ее в ремонт.
Общее число камер может быть разным в зависимости от производительности установки.
Ключевые параметры конструкции отстойника (фиг.1, 2)
L/d≥2, L1=L+(d-d1)·tg(a)/2,
2
2
V=[L+(d-d1)·tg(a)/6]·π·d/4, S=π·D1/4,
где V - объем, занимаемый камерой;
S - площадь, на которой располагается вертикальный револьверный отстойник;
D - диаметр окружности, на которой расположены центры симметрии камер;
d - внешний диаметр камеры;
d1 - внешний диаметр осадковыводящего патрубка;
а - угол наклона днища;
L - высота цилиндрической части камеры;
L1 - общая высота камеры.
Таким образом, конструкция вертикального револьверного отстойника для суспензий обеспечивает простоту обслуживания и монтажа-демонтажа, компактность конструкции, хорошую надежность и долговечность, а также высокое качество получаемых продуктов.