Отстойники, центрифуги и сепараторы

Отстойники служат для разделения жидких неоднородных сред с разной плотностью их дисперсной и дисперсионной фаз.

В сахарной промышленности для разделения сока I сатурации используются отстойники типа Дорра, Пассоса, Чугунова, системы Гипросахара и др.

В отстойнике получается 75…80 % осветленного сока и 20… 25 % сгущенного осадка к массе нефильтрованного сока I сатурации. Осветленный сок поступает на контрольную фильтрацию, а сгущенная суспензия направляется на вакуум-фильтры.

Отстойники изготовляются диаметром 4000…5500 мм и высотой 4000…6500 мм. Их производительность по переработке свеклы составляет 1000…2500 т/сут; общая вместимость - 95…150 м³.

Все отстойники имеют в принципе одинаковую конструкцию и различаются устройствами для подвода нефильтрованного сока I сатурации, отвода осветленного сока и удаления сгущенной суспензии.

Наиболее рациональным способом отвода сгущенной суспензии является отвод ее из каждой секции после сгущения до определенной плотности. Такой отвод позволяет избежать дополнительного перемешивания сгущенной суспензии при переходе ее из одной секции отстойника в другую с соком I сатурации и улучшает процесс отстаивания.

В различных конструкциях отстойников отвод осветленного сока из секций осуществляется с помощью одного периферийного кольца или четырех концентрических колец, расположенных друг от друга на одинаковом расстоянии.

При непрерывном процессе отстаивания при постоянной производительности в каждой секции отстойника устанавливается постоянная поверхность раздела между осветленной жидкостью и сгущенной суспензией. Эта поверхность располагается по высоте секции, где общая скорость потока осветляемой суспензии допускает осаждение частиц твердой фазы. Осветленная жидкость, находящаяся над поверхностью раздела, непрерывно удаляется, а под эту поверхность подводится сок I сатурации. Сгущенная суспензия отводится также из-под этой поверхности. Основным фактором, влияющим на высоту и объем отстойника, является скорость потоков осветляемой суспензии, осветленной жидкости и сгущенной суспензии. Осаждение твердых частиц суспензии независимо от режима потоков возможно в тех случаях, когда вертикальная составляющая скорости вихрей не превышает скорости осаждения твердых частиц суспензии в спокойной среде.

Рассредоточенный отвод жидкости можно осуществить, например, при помощи кольцевых труб. При расположении отверстий на трубах для отвода осветленного сока необходимо живое сечение их принимать таковым, чтобы скорость входа сока в них была одинаковой и не превышала допустимой скорости.

Равномерный подвод неосветленной суспензии от трубовала отстойника к поверхности раздела проще всего осуществлять при помощи конструкции, которая несет скребки для удаления сгущенной суспензии, но при этом необходимо учитывать, что скорость ввода неосветленной суспензии должна быть ниже скорости осаждения твердых частиц суспензии.

Отстойник системы Чугунова (рис. 12.10) имеет общую площадь поверхности отстаивания 9,4 м² на 100 т переработки свеклы при высоте всех секций 800 мм.

Сок I сатурации поступает в подготовительную секцию 1, имеющую мешалку 5, где от него отделяется пена, затем при помощи специальной лопасти направляется в приемник 3. Далее сок через окна 4 поступает во внутреннюю часть трубовала 2, откуда через насадки 17 попадает в отдельные секции отстойника. Равномерное распределение сока по отдельным секциям достигается при помощи вставок 6. Отвод осветленного сока осуществляется через кольцевые трубы 7, расположенные по периферии в верхней части секций. Корпус 9 отстойника имеет воздушную оттяжку 10 и люки 15.

Сгущенная суспензия с днищ 14 отдельных секций лопастями 16 мешалок 11 направляется в сборники 13, в которых перемешивается лопатками 12. Отвод сгущенной суспензии осуществляется из каждой секции по трубам 8.

Чугунов И.Г. установил, что осветление сока и окончательное уплотнение суспензии можно осуществить в один прием в секциях небольшой высоты. Время пребывания сока в рабочих секциях такого отстойника было доведено до 80 мин.

Производительность отстойников зависит от площади осаждения и скорости осаждения твердых частиц суспензии. Средняя скорость осаждения осадка в таком отстойнике составляет 0,54 м/ч, а продолжительность пребывания сока – около 2,5 ч, что влечет за собой большое нарастание цветности.

Скорость опускания поверхности раздела осветленного сока и сгущенной суспензии при осаждении изменяется. Сначала скорость увеличивается, затем при достижении определенного максимума приобретает постоянную величину, по окончании массового осаждения скорость резко падает.

Рис. 12.10. Отстойник системы Чугунова

Одним из недостатков отстойников такого типа является неравномерная загрузка секций осадком. Это связано с двухступенчатым осаждением осадка: осадок уплотняется в рабочем ярусе, а затем сталкивается в нижележащий ярус для окончательного уплотнения. При движении в камеру окончательного уплотнения осадок проходит через слой движущегося сока и несколько теряет достигнутую ранее плотность.