АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЦЕНТРИФУГА КИСЛОТООТЖИМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
AUTOMATED ACID EXTRACTOR CENTRIFUGE FOR PRODUCTION OF CELLULOSE NITRATES

Изобретение относится к центрифугам с пульсирующим осадком.
Известна центрифуга с пульсирующим ротором для выгрузки осадка, содержащая корпус, устройство подачи, устройства выгрузки твердой и жидкой фаз, ротор, снабженный приводом вращательного движения, приемники осветленной и сгущенной фазы, фильтрующий элемент в виде металлического сита, коническую воронку, диск, перемещающийся возвратно-поступательно, шток и ротор (Процессы и аппараты химической промышленности/ Романков П.Г., Курочкина М.И., Мозжерин Ю.Я.-Л.: Химия, 1989 г. стр. 145).
К недостаткам данного устройства следует отнести:
- сложность конструкции;
- большие размеры;
- невозможность рекуперации жидкой фазы из-за отсутствия промывных устройств и невысокую эффективность разделения фаз.
Известна центрифуга с пульсирующей выгрузкой осадка, содержащая герметичный кожух, расположенный внутри кожуха ротор, станину, имеющую основание и крышку, маслостанцию, размещенный внутри станины главный вал с гидроцилиндром и привод главного вала (а.с. №591227 от 07.08.1976 г.).
К недостатку этой центрифуги, следует отнести:
- отсутствие фильтрующего элемента между ротором и толкателем штока гидроцилиндра, что не исключает уноса продукта разделения фаз за пределы зоны размещения ротора, что, в свою очередь, снижает эффективность работы установки.
Из центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка известно, что она содержит герметичный кожух, расположенный внутри кожуха ротор, станину, размещенный внутри станины главный вал с гидроцилиндром, маслостанцией и привод главного вала. При этом ротор состоит из наружного барабана с перфорированной обечайкой и толкателя, между которыми размещен выполненный из ткани фильтрующий элемент, а сам толкатель связан со штоком гидроцилиндра (патент на полезную модель №186792 от 14.06.2017 г.).
К недостаткам полезной модели следует отнести:
- невозможность рекуперации жидкой фазы из-за отсутствия промывных устройств;
- невозможность использования для разделения сред содержащих тройную кислотную смесь с высокой концентрацией кислот, из-за отсутствия соответствующего материального исполнения тканевого фильтра стойкого к перерабатываемой среде.
Из уровня техники известна центрифуга, которая содержит содержит герметичный кожух, расположенный внутри кожуха ротор, станину, размещенный внутри станины главный вал с гидроцилиндром, маслостанцией и привод главного вала, при этом ротор является двухкаскадным, причем первый каскад содержит толкатель и фильтрующие сита, а второй представляет собой перфорированную обечайку с днищем и с установленными внутри фильтрующими ситами, при этом ротор снабжен питающим конусом с уравнительным кольцом и защитным конусом, а на кожухе центрифуги закреплены подводные коллекторы для подачи промывочной жидкости в зону разделения (патент на полезную модель №171742 от 14.06.2017 г.).
Данное устройство было принято нами за прототип.
Недостатки прототипа следующие:
- конусообразная форма питающего и защитного конуса, что увеличивает время, затрачиваемое на прохождение суспензии от места загрузки до внутренней поверхности ротора, и приводит как к увеличению вероятности возможности забивки нитратов целлюлозы, находящихся в зоне загрузки, а так же к сложности их очистки;
- отсутствие промывочного устройства для удаления остатков нитратов целлюлозы (далее НЦ) с задней крышки корпуса, налипших во время работы центрифуги, приводящее к дисбалансу корзины;
- отсутствие инспекционного люка на передней крышке центрифуги, служащего одновременно смотровым люком и вышибной поверхностью, для сброса избыточного давления в случае разложения НЦ, что увеличивает опасность возникновения неконтролируемого взрыва оборудования;
- отсутствие смотрового фонаря, в загрузочном устройстве, не позволяет визуально контролировать процесс подачи НЦ в центрифугу, и не возможно оперативно устранить забивку НЦ зоны питания центрифуги;
- отсутствие устройства регулирующего зазор питающего и защитного конусов, что не позволяет настроить работу центрифуги на отжим суспензии различных марок НЦ.
Целью заявленного технического решения является повышение эффективности и безопасности работы действующего производства НЦ.
Цель достигается тем, что заявленное техническое решение содержит: корпус, расположенный внутри корпуса ротор, станину, размещенный внутри станины главный вал с гидроцилиндром, маслостанцией и привод главного вала, при этом ротор является двухкаскадным, причем первый каскад совершает вращательное и возвратно поступательное движения, второй каскад только вращение, содержит толкатель и фильтрующие сита (не показано на фиг.), а второй представляет собой перфорированную обечайку с днищем и с установленными внутри фильтрующими ситами, смотровой фонарь, установленный на загрузочном устройстве, узел ликвидации разложения, а на передней крышке корпуса имеется инспекционный люк (вышибная поверхность), устройство регулирования частоты ходов толкателя, при этом корпус содержит перегородки, делящие внутреннее пространство корпуса на пять полостей, которые исключают смешение промывных растворов кислот, промывочное устройство, для удаления остатков НЦ задней части ротора и корпуса, орошающие форсунки, для промывания НЦ от кислот, а так же корпус соединен фугатным коллектором, ротор содержит питающие диски с устройством регулирования зазора между ними.
На фиг. 1 представлен корпус центрифуги (в разрезе);
на фиг. 2 представлен вид спереди;
на фиг. 3 представлен вид сбоку,
где:
автоматизированная центрифуга кислотоотжима для производства нитратов целлюлозы выполнена с защитным кожухом 1 вращающихся приводов и механизмов (главный вал с гидроцилиндром, маслостанция, привод главного вала не показано на фиг.);
- с устройством регулирования частоты ходов толкателя 3 первого каскада 15 ротора 2, который совершает возвратно-поступательные движения. Устройство 3 представляет собой электрически регулируемый клапан, установленный на маслопроводе;
- с фугатным коллектором 4, представляющим собой стальную коробку с перегородками, на которых газовая фаза резко меняя свое направление движения, освобождаясь от капель жидкости стекающих затем в сливной трубопровод;
- с узлом ликвидации разложения НЦ 5 подающим в случае разложения НЦ внутрь ротора 2 кислотную смесь в большом количестве для снижения температуры твердой фазы, и представляющим собой трубу с продольным конусообразным вырезом, через который проводится орошение НЦ;
- с перегородками 6 на внутренней стороне корпуса 16 центрифуги, которые препятствуют смешению тройной кислотной смесей с различной концентрацией кислот внутри корпуса 16 и осуществляют их раздельный вывод. Перегородки выполнены в виде стальных колец соответствующего диаметра установленных между вращающимся ротором 2 и корпусом 16 центрифуги, кольца приварены к корпусу 16 в местах обеспечивающих образование полостей 7 для раздельного вывода жидкостей с различной концентрацией кислот;
- с четырьмя орошающими форсунками 8, подающими внутрь ротора 2 центрифуги для промывки твердой фазы кислотную смесь с убывающей концентрацией и воду;
- с устройством регулирования зазора 9 между питающими дисками (диски) 10, позволяющим регулировать толщину кека НЦ и, тем самым, проводить кислотоотжим НЦ различных марок;
- с питающими дисками 10, плоская форма которых обеспечивает прохождение суспензии минимального расстояния от загрузочного устройства до стенок ротора 2, что снижает удельный объем НЦ, находящейся на дисках 10 и соответственно риск ее разложения, уменьшает возможность забивки НЦ, находящейся в зоне загрузки, а так же упрощает их очистку;
- с промывочными устройствами 11, для удаления остатков НЦ с задней крышки корпуса 16, снабженного форсунками, которые осуществляют смыв НЦ с тыльной стороны ротора 2 для предотвращения разложения НЦ и разбалансировки центрифуги;
- с инспекционным люком 12 на передней крышке корпуса 16, служащим одновременно смотровым люком и вышибной поверхностью для сброса избыточного давления в случае разложения НЦ. Вышибная поверхность представляет собой люк, закрепленный на передней крышке центрифуги с помощью специальных механизмов, одновременно открывающихся при превышении расчетного давления в центрифуге;
- с загрузочным устройством 13, снабженное проточным смотровым фонарем 14, для видения визуального контроля подачи суспензии НЦ с целью регулирования подающего суспензию насоса-питателя и равномерного поступления НЦ в междисковое пространство центрифуги;
- конструкция каскадов представляет собой перфорированную обечайку с днищем и с установленными внутри фильтрующими ситами, причем первый каскад 15 является толкателем.
Устройство работает следующим образом:
основным узлом центрифуги является двухкаскадный ротор 2 цилиндрической формы, консольно закрепленный на валу.
Работа устройства начинается с вращения электродвигателя, который передает крутящий момент валу, установленному в станине через клиноременную передачу. Число оборотов регулируется с помощью частотного преобразователя.
Внутри вала в бронзовых втулках перемещается шток толкателя. На передней части вала и штока устанавливаются каскады ротора 2, а на задней - гидроцилиндр. На переднем фланце станины крепится корпус 16, имеющий полости 7 для фугата и прямоугольный фланец для выгрузки осадка. К корпусу крепится загрузочное устройство 13, снабженное проточным смотровым фонарем 14, четыре форсунки 8 для промывной жидкости и фугатный коллектор 4.
Возвратно поступательное движение толкателя осуществляется от гидроцилиндра, поршень которого приводится в движение путем подвода масла под давлением из маслостанции.
Суспензия через загрузочное устройство 13, снабженное проточным смотровым фонарем 14, поступает в пространство между питающими дисками 10, раскручивается и центробежной силой, равномерно распределяясь на ситах первого каскада 15. Жидкая фаза суспензии уходит через сита в корпус 16 и через фугатный коллектор 4 выводится из центрифуги, а твердая фаза остается на ситах.
В результате возвратно-поступательных движений штока, с закрепленными к нему ситами первого каскада 15, осадок продвигается по ситам первого каскада при помощи неподвижных питающих дисков 10. По мере продвижения твердой фазы по поверхности сит первого и второго каскада она промывается с помощью орошающих форсунок 8, а фугат удаляется через соответственно расположенные полости 7, образованные перегородками 6 в корпусе 16 ротора 2 центрифуги.
В результате ходов осадок продвигается по всей длине первого каскада 15 ротора 2 и пересыпается на сита второго каскада.
При движении штока от станины фторопластовые скребки сит первого каскада 15 проталкивают осадок на ситах второго каскада и перемещают его вдоль ротора 2 к выгрузочному бункеру (не показан на фиг.). При движении штока к станине осадок пересыпается с первого каскада 15 на второй.
Влажность осадка регулируется количеством оборотов ротора 2, которое задается частотным преобразователем, и количеством пульсов толкателя. Количество возвратно-поступательных ходов толкателя регулируется электрически регулируемым клапаном, установленным на маслопроводе. Кроме того, влажность осадка регулируется зазором между питающими дисками 10.
В случае разложения НЦ в корпусе центрифуги предусмотрен узел ликвидации разложения НЦ 5 подающий, в случае разложения НЦ внутрь ротора 2, кислотную смесь в большом количестве для снижения температуры твердой фазы.
Заявленное техническое решение соответствует критериям: новизна, по совокупности отличительных признаков, изобретательский уровень и промышленный уровень, т.к. может применяться в производстве НЦ, являющейся полупродуктом для использования в отрасли специальной химии, а также использоваться для получения гражданской продукции.