Процессы и аппараты упаковочного производства
Отстойные (осадительные) центрифуги
Эти центрифуги применяют для разделения суспензий и эмульсий путем осаждения дисперсных частиц под действием центробежной силы. Кроме отстойных центрифуг в химической технологии используют фильтрующие центрифуги (см. разд. 10.2).
Помимо деления на отстойные и фильтрующие, центрифуги классифицируют по организации процесса (непрерывные и периодические); по расположению вала (вертикальные, горизонтальные, наклонные); по способу выгрузки осадка (с ручной, шнековой, гравитационной, центробежной выгрузкой и т. д.).
Схема простейшей отстойной центрифуги периодического действия показана на рис. 10-7. Основной частью центрифуги является сплошной барабан 2, Насаженный на вращающийся вал 1. Под действием центробежной силы твердые частицы из суспензии отбрасываются к стенкам барабана и отлагаются в виде осадка. Осветленная жидкость (фугат) переливается в неподвижный корпус (кожух) 3 И удаляется через патрубок в его нижней части. По окончании отстаивания центрифугу останавливают и выгружают осадок с помощью лопаты или совка.
Рис. 10-7. Схема отстойной центрифуги периодического действия с горизонтальным валом и ручной выгрузкой осадка: 1 - вращающийся вал; 2 - барабан; 3 – кожух
К недостаткам таких центрифуг относятся невысокая производительность и необходимость ручного труда.
На рис. 10-8 показана горизонтальная отстойная центрифуга непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка. Она состоит из конического отстойного барабана 1, вращающегося на полом внешнем валу 3, И внутреннего барабана 2 Со шнековыми лопастями 4, Вращающегося на полом внутреннем валу 5 с меньшей частотой, чем частота отстойного барабана. Суспензия вводится по трубе во внутренний барабан 2 И через окна 7 выбрасывается в отстойный барабан 1, Где происходит ее разделение. Осветленная жидкость (фугат) перетекает в кожух 6 И удаляется из него через патрубок. Осадок перемещается в барабане справа налево с помощью шнека и благодаря различию частот вращения шнека и барабана выбрасывается в кожух 6 И удаляется через патрубок.
Рис. 10-8. Схема отстойной центрифуги непрерывного действия с горизонтальным валом и шнековой выгрузкой осадка:
1 - Конический барабан; 2- Внутренний барабан; 3 - Полый внешний вал; 4 - лопасти шнека; 5 -полый внутренний вал; 6 - Кожух; 7- окна во внутреннем барабане
Достоинствами подобных центрифуг являются непрерывность действия, высокая производительность и возможность обработки суспензий с большой концентрацией дисперсных частиц. Основным недостатком их является высокое содержание жидкости в осадке и твердой фазы - в осветленной жидкости. Кроме того, центрифуги характеризуются повышенным расходом энергии.
Отстойные центрифуги для разделения эмульсий часто называют Сепараторами. Широко распространены тарельчатые сепараторы (рис. 10-9). Эмульсия по центральной трубе попадает в нижнюю часть вращающегося барабана (ротора) 1, Снабженного рядом конических перегородок-тарелок 2, Которые делят смесь на несколько слоев (тем самым достигается уменьшение пути, проходимого частицей при осаждении). Более тяжелая жидкость отбрасывается центробежной силой к периферии ротора, более легкая перемещается к его центру. Путь движения жидкостей показан стрелками. Разделившиеся жидкости не соприкасаются и поэтому не могут вновь смешиваться.
В рассмотренном сепараторе используют тарелки с отверстиями. В сепараторах с тарелками без отверстий из суспензии выделяют твердую дисперсную фазу, которая оседает на внутренней стенке корпуса барабана. Осветленная жидкость движется к центру барабана, поднимается вверх и выходит из него. Осадок, образующийся на стенке барабана, обычно выгружают вручную. Однако за последние годы разработаны сепараторы, в которых выгрузка осадка осуществляется автоматически.
Тарельчатые сепараторы характеризуются высокой производительностью и высоким качеством разделения, однако имеют достаточно сложное устройство.
Значительное увеличение центробежной силы путем уменьшения радиуса вращения и одновременного увеличения частоты вращения заложено в основу конструирования центрифуг, называемых СверхЦентрифугами. Фактор разделения в них Кр > 3000 и часто достигает несколько десятков тысяч, благодаря чему оказывается возможным разделение тонкодисперсных суспензий и эмульсий.
Схема трубчатой сверхцентрифуги периодического действия для осветления жидкостей показана на рис. 10-10. В кожухе 2 Вращается трубчатый барабан (ротор) 1 Со сплошными стенками, внутри которого имеются радиальные лопасти 3, Препятствующие отставанию жидкости от стенок барабана при его вращении. Барабан жестко соединен с коническим шпинделем 7, подвешенным на опоре 6, и приводится во вращение от шкива 5. В нижней части центрифуги установлен подпятник 4, Через который в барабан проходит труба для ввода суспензии. Твердые частицы суспензии оседают на стенках барабана, а осветленная жидкость выбрасывается из него через отверстия вверху и удаляется из верхней части кожуха. Осадок удаляют вручную периодически после остановки центрифуги и разборки ротора. Ввиду небольшого рабочего объема подобные центрифуги применяют только для разделения суспензии с небольшим содержанием твердой фазы (не более 1%).
Рис. 10-9. Схема барабана сепаратора: 1-корпус (ротор); 2-тарелки
Рис. 10-10. Трубчатая сверхцентрифуга периодического действия для осветления жидкостей:
1 - трубчатый барабан (ротор); 2 - кожух; 3 - Радиальные лопасти; 4- подпятник; 5 - шкив; 6- Опора; 7 - Шпиндель; 8 - отверстия для вывода осветленной жидкости
Для разделения эмульсий применяют трубчатые сверхцентрифуги непрерывного действия, отличающиеся более сложным устройством верхней части ротора, позволяющим раздельно отводить расслоившиеся жидкости.
