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纤维素钠生产过程中的固液分离装置浅析

来源:      2018/5/5 9:25:38      点击:

 1.羧甲基纤维素钠生产过程中固液分离多的工序是洗涤后浆料的固液分离、洗涤滤清液的固液分离、废酒滤液的固液分离、污水处理过程中的固液分离等。

  洗涤后浆料的含固率较高,约8%~12%,其固液分离设备现国内生产厂家常采用三足式离心机、双螺旋轴压榨脱液机、卧式螺旋卸料沉降离心机、BHS旋转式过滤机等,只有BHS旋转式过滤机同时具有洗涤和离心分离的功能。其余几种分离设备从设备成本、分离效果、是否具有连续性生产上各有千秋,大家都比较熟悉,这里就不做更多的介绍。

  洗涤滤清液的固液分离是指刚才工序洗涤后浆料固液分离后的滤液的再次固液分离。这种滤液介质的含固率较低,因前工序分离设备不同或生产的物料品种不同含固率差别较大,约0.02%~1%,但循环处理量非常大,其固液分离的目的是为了尽量多得到物料产品和尽量让滤液含固率低便于循环使用、便于让后工序设备能持续高效稳定运行,减少设备或管道堵塞和结垢的情况。这里处理的好坏直接关系到后工序尤其是蒸馏精分的持续、稳定运行。因为蒸馏精分设备或管道有的通道间隙较小,再加上含固液体组分经过加热后易结垢附着在设备或管道表面,严重影响设备或管道流道通径、流量和换热效果,影响到设备以至整个生产的连续化、稳定安全运行。

  2.现国内外工矿企业生产活动中有许多含固液体需要进入下工序前需初步沉淀分离的情况,尽量让流量大、流速快、浆状需固液分离的物料初步处理成含固率较低的物料再经泵送或其它方式输送到下工序。现有装置大多采用内筒滤芯加外筒型式的过滤器,这种型式处理量小、易堵塞、故障率高、清理不方便。这里主要探讨一下借鉴污水处理中常用的沉淀池原理、结构形式应用于羧甲基纤维素钠生产过程中的固液分离方法、装置。常用的沉淀方法是重力沉降法,即从液体中借助重力作用而除去固体的一种过程,根据液体中固体物质的浓度和性质,可将沉降过程分为自由沉淀、絮凝沉淀和压缩沉淀。絮凝沉淀和压缩沉淀常用于羧甲基纤维素钠生产过程中的污水处理过程中的固液分离,因羧甲基纤维素钠生产过程中大循环量的洗涤工序固液分离后的液体物料和固体物料都是下工序的原料,故不能加添加剂,故一般采用自由沉淀的方法。本章节主要探讨几乎没有运行成本的自由沉降,即利用自然重力的作用、加上时间的作用达到悬浮物料固液分离的效果。下面就简单介绍一些洗涤滤清液的固液分离装置。

  3.洗涤滤清液的固液分离,因为其循环处理量非常大,故必须考虑成本因素。因为沉淀的成本是低的了,只要有一定的场地和时间就行。故常用的方法是先沉淀然后根据具体情况看生产上是否需要再过滤。即先建一沉淀槽先沉淀,把大部分杂质沉淀下来,再制作一过滤器用于再次过滤。当然沉淀槽位置允许也可建二次沉淀槽。因羧甲基纤维素钠生产过程的洗涤滤清液含氯离子较多,一般沉淀槽的材料选用316L不锈钢、或聚丙烯(外部需加固)。

  3.1常用的沉淀槽的结构形式有以下几种:

  平流式沉淀槽:顾名思义就是底部是水平的,槽中间有缓冲隔流的隔板。

  斜板式沉淀槽:斜板式沉淀槽的底部也是水平的,槽中间也有缓冲隔流的隔板,隔板是倾斜安装的。每个沉淀槽因物料不同隔板的数量也不同,每件隔板的位置高度也不相同。

  多斗式沉淀槽:多斗式沉淀槽的底部是由多个V型的锯齿状斗型隔槽组成,隔槽的方向与物料的流动方向是成90°,槽中间也有缓冲隔流的隔板,隔板一般是垂直安装的。

  3.2各种沉淀槽的优缺点

  平流式沉淀槽的底部是水平的,槽中间有可加装隔板,制作方便,周期清理也为方便。但效果稍差一些。

  斜板式沉淀槽的底部也是水平的,只是槽中间的隔板为倾斜安装的,制作也较为方便,周期清理也较为方便。效果比较好。

  多斗式沉淀槽的底部是由多个V型的锯齿状斗型隔槽组成,制作稍微麻烦一些,周期清理较为麻烦。但效果较前两种好。

  羧甲基纤维素钠生产过程中洗涤滤清液常用的沉淀槽多选用平流式、但隔板借鉴斜板式的做法结构,这样物料处理成本低、处理量大、无堵塞、无故障、无动力消耗、清理方便安全,方便日常清理操作及检维修。下面重点探讨一下平流、斜板式沉淀槽。

  3.3平流、斜板式沉淀槽的结构

  平流、斜板式沉淀槽由进、出水口、过流箱体三个部分组成。槽体平面为矩形,进出口分别设在槽体的两端,进口一般采用淹没进液孔,液体由进料渠通过均匀分布的进液孔流入箱体,进液孔后设有斜隔板,使液体流动均匀地分布在整个箱体宽的横截面;出口多采用溢流堰板,也可简单一点就是加一斜隔板,以保证沉淀后的澄清液体可沿槽宽均匀地流入出液渠。液体过流部分是槽的主体,槽宽和槽深要保证液体流经沿池的断面分布均匀,依设计流速缓慢而稳定地流过。设计上要保证恰当的流速与沉降距离,所以要控制平流、斜板式沉淀槽的长、宽、深比。

  3.4平流、斜板式沉淀槽的特点及基本技术参数

  1) 箱体平面为矩形,进口和出口分设在箱体长的两端,进、出口一般采用大喇叭天方地圆形状或做成槽型分布器,大大降低进出口处液体物料的流速,有利于沉淀分离效果。

  2) 外形形状简单,有利于自行制做加工,有利于制做大尺寸的设备,即适用于大处理量、流速快的浆状或其它含固液体物料。

  3) 结构简单,大口径无堵塞可能、无故障、无动力消耗、上下均可设清理口,需要清理时方便安全。安装时加一旁通则完全在不影响生产的情况下进行清理。这种装置自己就能加工,不用委外,投资省,见效快,能提高生产效率,保障生产连续、安全畅通。

  4) 分离沉淀槽的长、宽、高尺寸比列关系直接关系到沉淀分离的效果。一般介质情况下分离沉淀槽的长度可稍长些。槽的长宽比一般以3-5为宜, 长与有效深度比一般采用8-12,有效深度一般不超过3m。

  5) 分离沉淀槽内斜隔板的尺寸及距顶部、底部的距离直接关系到沉淀分离的效果。一般介质情况下分离沉淀槽内斜隔板挡液板距顶部的尺寸不宜过大,距底部的尺寸不宜过小,且每一级每一块不一样。

  6) 做为一次沉淀槽使用时大水平流速为5~7mm/s,做为二次沉淀槽使用时大水平流速为3~5mm/s;

  7) 进口处挡板位置应高出槽内液面0.1-0.15m,出口挡板应淹没在槽内液面以下深度0.3-0.5m,进口处的挡板距进液口0.3-0.5m,出口挡板距出液口0.2-0.4m。

  8) 沉淀槽长度(L)的计算方式。L=3.6vt,v为大设计流量时的水平流速(水平流速越慢沉淀效果越好);t为沉淀时间,就沉淀区而言,一次沉淀槽一般为1--2h;二次沉淀槽一般为1.5--2.5h(沉淀时间越长沉淀效果越好)。

  3.5提高平流、斜板式沉淀槽效率的途径

  1、进口做成槽型分布器,根据进口流量调节使物料尽量均匀分配、布满。

  2、利用浅层沉淀的原理,在平流沉淀槽底部部位合理加装斜板,变相的增加槽的使用长度,从理论上增大停留时间。

  3、尽量利用有效空间,尽量将沉淀槽的长度合理大化。

  4、改善沉淀槽出液条件,可适当增加出液堰的长度。