ФИЛЬТР ПУЛЬСАЦИОННЫЙ

Заявленное техническое решение - фильтр пульсационный - относится к области оборудования для разделения суспензий. Устройство особенно эффективно для фильтрования суспензий с высокой дисперсностью, адгезией и когезией частиц твердой фазы; широким фракционным составом по размерам частиц; образованием структурированных осадков при отделении жидкой фазы.
По принципу действия устройство является динамическим пульсационным фильтром-сгустителем с высокой степенью выделения жидкой фазы (концентрирования твердой фазы в осадке). Непрерывная регенерация фильтрующей поверхности обеспечивается пульсацией фильтрата, создающей его периодическое кратковременное обратное движение, и механическим воздействием на осадок. Это создает условия для длительной непрерывной высокоэффективной работы фильтра без вынужденных остановок.
Фильтр может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности для разделения парафиновых суспензий в процессах депарафинизации масел и обезмасливания парафинов.
Из существующего уровня техники известен пульсационный фильтр для разделения парафиновых суспензий, который включает корпус; соосно установленный в корпусе патрон, часть поверхности которого является фильтрующим элементом; мешалку, лопасти которой вращаются в зазоре между патроном и корпусом; штуцеры ввода суспензии, вывода осадка и фильтрата («Химия и технология топлив и масел», 2005 г. №6, с. 17-21).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в предотвращении продольного перемешивания сгущаемой суспензии по высоте фильтрующей поверхности патрона, что обеспечивает увеличение четкости отделения жидкой фазы от осадка.
При этом эффективность работы фильтра повышается за счет увеличения отбора жидкой фазы суспензии - фильтрата, если он является целевой продукцией процесса, или снижения содержания жидкой фазы в осадке, если осадок является целевым продуктом и его качество определяется остаточной концентрацией жидкой фазы.
Данная задача решается за счет того, что к лопастям мешалки крепятся кольца, расположенные перпендикулярно оси корпуса. Размеры колец обеспечивают заданный зазор между внешней и внутренней кромкой кольца с корпусом и фильтрующей частью патрона, соответственно. Лопасти в пространстве между кольцами имеют продольные прорези, границы которых равноудалены от внешней и внутренней граней лопасти.
Техническим результатом является предотвращение продольного перемешивания сгущаемой суспензии по высоте фильтрующей поверхности патрона, что обеспечивает повышение четкости отделения жидкой фазы от осадка.
Сущность технического решения поясняется фиг. 1, на которой изображена схема конструкции пульсационного фильтра.
Фильтр состоит из корпуса 1, внутри которого соосно установлен патрон 2, представляющий собой полый цилиндр. Нижняя часть 3 патрона 2 является его фильтрующей частью, образованной перфорацией стенки патрона 2, покрытой фильтрующим материалом - тканью или сеткой.
Патрон 2 крепится к верхней крышке 4 корпуса 1. В зазоре между корпусом 1 и патроном 2 расположены лопасти мешалки 5, приводимой во вращение валом 6 привода 7, расположенного на верхней крышке 8 патрона 2. Вал 6, проходит через уплотнения 9, 10, расположенные в верхней 8 и нижней 11 крышках патрона 2. Вал 6 соединен креплением 12 с несущей частью 13 мешалки 5.
Корпус фильтра 1, его нижняя крышка 14 и патрон 2 оснащены штуцерами 15, 16, 17, 18.
К лопастям мешалки 5 крепятся расположенные перпендикулярно оси корпуса кольца 19.
Размеры колец 19 обеспечивают заданный зазор между внешней и внутренней кромкой кольца с корпусом 1 и фильтрующей частью патрона 3, соответственно.
Лопасти 5 в пространстве между кольцами 19 имеют продольные прорези 20, границы которых равноудалены от внешней и внутренней граней лопасти.
Схема мешалки фильтра приведена на фиг. 2.
Схемы движения сгущаемой суспензии в фильтре, взятом за прототип, и в фильтре предлагаемой конструкции показаны на фиг. 3
Фильтр, схема конструкции которого приведена на фиг. 1, с обвязкой, показанной на фиг. 4, работает следующим образом.
Суспензия 21 поступает в корпус фильтра 1 под давлением и заполняет пространство между корпусом и патроном 2. Сгущаясь по мере отбора жидкой фазы, проникающей через фильтрующую часть 3 патрона 2, осадок перемешивается лопастями мешалки 5 и движется к штуцеру выгрузки 16. Фильтрат наполняет фильтрующую часть патрона 3 и поступает в его верхнюю не фильтрующую часть, выполняющую функции пульсационной камеры 22, а затем в трубопровод, на котором установлен клапан 23, который поддерживает уровень фильтрата в пульсационной камере.
В пульсационную камеру 22, с заданной частотой из пульсатора 24 подаются пневматические импульсы, обеспечивающие кратковременное обратное движение фильтрата через фильтрующую поверхность - ее регенерацию. Часть энергии импульса расходуется на ускоренное движение фильтрата из пульсационной камеры 22 через клапан 23 в трубопровод отвода фильтрата 25. Соотношение количества фильтрата, поступающего на регенерацию фильтрующей поверхности и в трубопровод 25 (во время импульса) задается клапаном 23.
Перемешивание осадка (сгущаемой суспензии) обеспечивает его транспортабельность (в случае образования структурированного осадка) и уравнивает концентрацию твердой фазы в поперечном сечении фильтра. Давление, под которым суспензия подается в фильтр, является движущей силой процесса разделения (давление в пульсационной камере в период между импульсами - атмосферное) и обеспечивает движение сгущаемой суспензии в фильтре к штуцеру выгрузки 16.
Вращение мешалки (при наличии зазора между лопастями и фильтрующей поверхностью) обеспечивает дополнительную механическую регенерацию этой поверхности. Степень сгущения осадка регулируется клапаном 26, установленным на штуцере выхода осадка 16.
Кольца 19 на лопастях 5, внешний и внутренний размер которых обеспечивают заданный зазор между корпусом 1 и фильтрующей частью патрона 3, предотвращают продольное перемешивание сгущаемой суспензии по высоте фильтрующей поверхности, что обеспечивает повышение четкости отделения жидкой фазы от осадка.
Предотвращению продольного перемешивания также способствует наличие продольных прорезей 20 в лопастях 5 в пространстве между кольцами 19. При движении лопастей 5 переток сгущаемой суспензии через прорези 20 способствует ее окружному движению в пространстве между кольцами, снижая степень вытеснения суспензии в пространство между кольцами, установленными ниже.
Механическое воздействие на сгущаемую парафиновую суспензию, образующую при отделении жидкой фазы структурированный осадок, обеспечивает ее транспортабельность в фильтре и выгрузку этого осадка из аппарата при концентрации в нем твердой фазы, достигающей 50-60%.
Давление фильтрования зависит от фильтрационных характеристик суспензии и, как правило, не превышает 50 кПа.
Для функционирования системы регенерации фильтра необходим инертный газ 27 с давлением до 80-100 кПа, выхлоп которого после создания импульса давления производится пульсатором 24 в линию 28.