CN102421493A - 洗涤塔 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理液体中的固体颗粒的悬浮液的洗涤塔，包括：床层形成室，其中可形成固体颗粒的填充床层；滤出液提取装置，用于从悬浮液提取液体，以便在床层形成室中形成固体颗粒的填充床层；以及悬浮液供应管线，用于将悬浮液直接供应至床层形成室的一端，其中，悬浮液供应管线终止于床层形成室中。

Description

洗涤塔
本发明涉及一种洗涤塔和一种用于处理洗涤塔中的悬浮液的方法。具体地，本发明涉及一种液压洗涤塔。
众所周知，洗涤塔用于处理液体中的固体颗粒的悬浮液。洗涤塔还可用来从不纯的熔融物质(melt)中的悬浮液分离出有机晶体。
通常，在洗涤塔中，悬浮液(包括例如其中具有固体颗粒(未熔化的或结晶的)的熔融物质)通过洗涤塔，以便从液体部分(滤出液或母液)分离出相对纯的固体颗粒。洗涤塔包含一个或多个过滤器，每个过滤器被包括在独立的过滤管中，过滤管在纵向方向上贯穿洗涤塔的内部，同时，在塔的一端供应悬浮液，并且，悬浮液在塔的另一端的方向上沿着过滤管移动。这样的洗涤塔被称为液压洗涤塔：在该洗涤塔中，不存在使床层平坦的移动部件，并且，床层的运动和分布仅受到液压力的作用。液压洗涤塔可包括或可不包括过滤管。典型地，包括过滤管的洗涤塔是液压洗涤塔，因为过滤管阻碍床层平坦装置的使用。母液经过过滤器，并由此终止于过滤管中以被排出。当经过过滤器时，从悬浮液中提取母液，在洗涤塔中形成有多孔颗粒床层。在塔的另一端，存在用于粉碎(disintegrate)或破碎所形成的颗粒床层的装置。所排出的固体(结晶)材料熔化，并且该熔融物质的一部分作为洗涤液被供应至颗粒床层，以便在自己的熔融物质中洗涤颗粒。洗涤塔还可用来从(含水的)悬浮液过滤固体(结晶)材料并将过滤后的固体材料转移至(饱和的)溶剂。
US 4 830 645公开了一种用于浓缩水溶液的所谓的“机械”洗涤塔，不是液压洗涤塔。在机械洗涤塔中，基本上通过机械力传送床层，例如，通过旋转刮刀的作用。供应具有冰晶的悬浮液，并经由旋转刀片分布在过滤层上。过滤层是平面过滤器，布置在洗涤塔的一端并在洗涤塔的直径范围内延伸。从过滤层刮去冰晶。
WO 03/041833公开了一种洗涤塔，其包括位于滤出液收集室上方的悬浮液分离室。悬浮液供应管线终止于悬浮液分配室中。在滤出液收集室中收集滤出液。悬浮液分配室包括用于在洗涤塔的横截面上大致均等地分配悬浮液的分配锥或分配板。为了将悬浮液供应至洗涤塔的形成填充床层的室，多个管穿过滤出液收集室，以将悬浮液分配室连接至床层形成室。
此洗涤塔设备的一个缺点是，相对难以在多个过滤管之间的床层形成室的横截面上以基本均匀分布的方式供应悬浮液。而且，固体和/或结晶悬浮液可能沉淀和/或可能在例如悬浮液分配室的底板上形成水垢，从而导致悬浮液的损失和/或使得悬浮液的基本均匀分布更困难。
本发明的一个目的是提供一种消除至少一个上述缺点的悬浮液供应装置。
此外，本发明提供一种用于处理液体中的固体颗粒的悬浮液的洗涤塔，其包括：床层形成室，其中可形成固体颗粒的填充床层；滤出液提取装置，用于从悬浮液提取液体，以便在床层形成室中形成固体颗粒的填充床层；以及悬浮液供应管线，用于将悬浮液直接供应至床层形成室的一端，其中，悬浮液供应管线终止于床层形成室中。
将“悬浮液”理解为表示液体中的固体颗粒的悬浮液，例如，晶体浆料(即，熔融物质或饱和溶剂中的晶体的浆料)或其中悬浮有固体颗粒的液体流，其包括待提取的成分(例如种子，如提取剂(例如己烷)中的金盏花种子)，或者其中悬浮有可被转移至其他液体中的固体颗粒的液体流。滤出液提取装置可包括保留固体颗粒但可透过液体的过滤器，使得可从悬浮液中提取液体，并且固体颗粒可保留在床层形成室中，以便形成固体颗粒的填充床层。
在液压洗涤塔中，床层的运动受液压的影响。
通过提供直接终止于床层形成室中的悬浮液供应管线，悬浮液供应装置与床层形成室的连接可相对简单且紧凑。可省去复杂的设备，例如，悬浮液分配室或悬浮液搅拌室。由于可将悬浮液供应至床层形成室的压力和/或速度，悬浮液的流动可以是湍流的，并且可基本上均匀地分布在床层形成室的横截面上，以形成具有大致水平的上层的床层。悬浮液供应管线终止于床层形成室的一端，位于待形成的床层的上游，具体地，悬浮液供应管线终止于床层和床层形成室的端壁之间的床层形成室中。
而且，在液压洗涤塔中，不存在使床层变平和/或分配床层的移动部件。因此，通过提供直接终止于床层形成室中的悬浮液供应管线，实现了形成床层和/或床层相对均匀地分布在床层形成室中以及分布在床层形成室的边缘处。特别是当液压洗涤塔包括滤出液提取管时，相对难以获得均匀分布的床层。令人惊讶地已经发现：通过提供根据本发明的悬浮液供应管线，床层在滤出液提取管之间也均匀地分布。
通过设置用于收集从悬浮液提取的液体的滤出液收集室，可获得紧凑的洗涤塔，其中悬浮液供应管线交叉滤出液收集室以终止于床层形成室中。于是，滤出液收集室和悬浮液供应管线可设置在床层形成室的同一端，从而可获得相对紧凑的洗涤塔。
通过在供应管线的端部设置分配元件，流出供应管线的悬浮液可进一步分布在床层形成室中，并且，悬浮液在床层形成室的整个横截面上的分布可更可再生(reproducible)。例如，当流出供应管线的悬浮液可能是薄层状时，或者当床层形成室的直径相对较大时，或者当存在相对较多的滤出液提取管时，可以应用其他的分配元件。分配元件可以是例如在悬浮液供应管线的端部处与悬浮液的流动方向成横向放置的板元件，或者可以是用于在床层形成室中轴向地和/或径向地喷射悬浮液的喷头。
通过将供应管线的端部大致定位在床层形成室的中心，可以基本上在床层形成室的整个横截面上分布悬浮液，使得悬浮液也可分布在床层形成室的壁部附近，并且悬浮液床层的上层可以是大致水平的。
通过在大约0.25m2至1m2直径的床层形成室上设置一个供应管线，对床层形成室设置一个或相对较少的悬浮液供应管线就足够。而且，通过对于更大直径的床层形成室设置较少的悬浮液供应管线，可更节省成本地制造洗涤塔，同时可获得均匀分布的床层。
在床层形成室的另一端，与悬浮液供应管线相对，通过例如旋转刀具可粉碎固体颗粒的填充床层，或者，在从悬浮液提取并供应至床层形成室以洗涤填充床层的液体的冲力的影响下，可连续地粉碎固体颗粒的填充床层。
通过设置由悬浮液供应管线支撑的假管，可防止在假管的位置处形成填充床层。该假管可在床层形成室一端处的悬浮液供应管线的端部和床层形成室的相对另一端之间在床层形成室的整个高度上纵向地延伸。当假管和/或悬浮液供应管线大致位于床层形成室的中心时，可利用旋转刀具来粉碎填充床层。
通过设置在床层形成室的整个高度上延伸且基本上彼此平行布置的多个过滤管，可从悬浮液中提取液体，以在床层形成室中的不同位置处形成固体颗粒的填充床层。滤出液提取装置可包括过滤管或滤出液提取管。液压洗涤塔可包括或不包括过滤管。小直径的液压洗涤塔可以在床层形成室中不设置过滤管，于是，过滤器可布置在床层形成室的侧壁中。
其他有利的实施方式体现在从属权利要求中。
本发明还涉及一种用于处理固体颗粒的悬浮液的方法。
根据附图中示出的示例性实施方式将进一步阐述本发明。通过本发明的非限制性说明来给出示例性实施方式。
在附图中：
图1示出根据本发明的洗涤塔的一个实施方式的示意图；
图2示出根据本发明的洗涤塔的第二实施方式的示意图；
图3示出根据本发明的洗涤塔的第三实施方式的示意图；
图4示出根据本发明的洗涤塔的第四实施方式的示意图；
图5示出根据本发明的洗涤塔的第五实施方式的示意图；
图6示出根据本发明的洗涤塔的第六实施方式的示意图；
图7示出根据本发明的洗涤塔的第七实施方式的示意图；以及
图8示出根据本发明的洗涤塔的第八实施方式的示意图。
注意到，这些图仅是通过非限制性实例给出的本发明的实施方式的示意性图示。在附图中，用相同的参考标号表示相同或相应的部件。
在图1中示出了液压洗涤塔1，经由包括悬浮液供应管线2的悬浮液供应装置19将液体中的固体颗粒的悬浮液(包括，例如，熔融物质和固体颗粒)供应至液压洗涤塔。洗涤塔1包括床层形成室3，在床层形成室中可形成固体颗粒的填充床层。该床层仅受到液压力的作用，省去了用于提供均匀分布床层或用于分配悬浮液的旋转或搅拌设备。悬浮液经由悬浮液供应管线2被直接供应至床层形成室3。悬浮液供应管线2在床层形成室3中终止于洗涤塔1的一端。在此实施方式中，悬浮液在床层形成室的上端被供应至床层形成室3，然后，向下流入悬浮液区21中。
在此实施方式中，洗涤塔1包括作为滤出液提取装置的多个过滤管4，以从悬浮液中提取液体，从而在床层形成室3中形成固体颗粒的填充床层。每个过滤管4包括过滤器5。在过滤器5的区域中，来自悬浮液的液体部分(母液)流入管道4中。悬浮液的固体颗粒无法经过过滤器5而留在床层形成室3中，以在浓缩/增稠区20中形成固体颗粒的填充床层。
过滤管4在床层形成室3的整个高度上延伸，并布置成基本上彼此平行。在床层形成室3的上端，设置有过滤管4终止于其中的滤出液收集室6。经由过滤器5从悬浮液中提取的液体被收集在滤出液收集室6中。滤出液收集室6中的压力低于床层形成室3中的压力，因此，可以从悬浮液中提取液体，然后，该液体可以在过滤管4中朝着滤出液收集室6向上流动。由此收集的滤出液经由排出管线7排出。部分滤出液可经由泵14和悬浮液供应管线2被再次供应至床层形成室。在此实施方式中，悬浮液通过泵13被加压并在压力下被供应至床层形成室3，使得床层形成室3中的压力大于滤出液收集室6中的压力。这里，悬浮液供应装置19包括泵13和悬浮液供应管线2。
洗涤塔1也可包括更少的过滤管或更多的过滤管，或者可以甚至不包括过滤管。当在洗涤塔1中不设置过滤管时，可在床层形成室的壁部设置滤出液提取装置和/或滤出液收集室，以从悬浮液中提取和/或收集液体，例如，因为滤出液提取装置中的压力低于床层形成室3中的压力。
在此实施方式中，借助于洗涤塔1的下端处的旋转刀具8来粉碎固体颗粒的填充床层。刀具8刮下填充床层的颗粒，然后，这些颗粒可经过邻近的槽或其他类型的开口，以允许刮下的颗粒经过刀具8。在此实施方式中，刮下的固体颗粒经由管线9被传送至具有循环熔融物质的熔化器10。泵11使熔融物质经由管线9a循环。经由阀门12从洗涤塔1获得纯净的熔融物质。用阀门12设置洗涤塔1的排出侧处的压力，以这种方式，迫使纯净的熔融物质中的小部分进入颗粒的填充床层。被迫到达床层形成室3的下端的熔融物质是用来清洗洗涤区22中的固体颗粒的洗涤液，从而防止熔融物质的不希望有的成分渗出床层形成室3的下端。
在此实施方式中，悬浮液供应管线2基本上终止于床层形成室3的中心。由于将悬浮液供应至床层形成室3的压力和/或速度，悬浮液是湍流的并且大致分布在床层形成室3的整个横截面上，从而允许形成具有大致水平的上层的床层。尽管有多个过滤管4和仅有一个悬浮液供应管线2连接至床层形成室3，但悬浮液基本上均匀地分布在床层形成室3上，并且可形成床层的基本均匀的上层。
而且，仅一个悬浮液供应管线2就满足具有相对较大直径的洗涤塔，例如，具有大约0.25m2至1m2的横截面。不止一个悬浮液供应管线2可终止于床层形成室中，例如，如图6所示。图6示出具有穿过床层形成室3的壁部的悬浮液供应管线2a的洗涤塔1。优选地，悬浮液供应管线2a可终止于床层形成室3的壁部，优选地位于床层的上游。而且，悬浮液供应管线2a可仅穿过侧壁在床层形成室的上端终止于床层形成室3中，例如，如图7所示。在此实施方式中，悬浮液供应管线2a可稍微在床层形成室3中延伸，因为床层主要形成于悬浮液供应管线2a的下方。在一个实施方式中，悬浮液供应管线2、2a终止于床层形成室3的一端，位于待形成的床层的上游。因此，悬浮液供应管线2、2a终止于床层和床层形成室3的端壁之间。当床层向下流动时，悬浮液供应管线2、2a终止于床层形成室3中的床层的上方。
在图1所示的实施方式中，悬浮液供应管线2与滤出液收集室6交叉。因为仅设置有一个或有限数量的悬浮液供应管线2，所以可将滤出液收集室6的干扰减到最小。滤出液收集室6可设置有适用于滤出液收集室6的加固装置，用于克服与床层形成室3的压力差来加固滤出液收集室6。
图2示出根据本发明的洗涤塔1的第二实施方式。通过将来自洗涤液的冲力传递至填充床层，实现填充床层的粉碎，经由管线9a供应至床层形成室3的下端。在洗涤液的冲力的影响下，床层分离，使得来自床层的固体颗粒被包含在洗涤液中。因此，可省去机械粉碎装置，例如旋转刀具。因此，获得纯净的产品作为循环洗涤液的排出流。
图3示出根据本发明的洗涤塔1的第三实施方式。悬浮液供应管线2包括用于进一步分布从悬浮液供应管线流出的悬浮液的分配元件15。经由分配元件15，悬浮液被径向地供应至床层形成室3，以便也到达床层形成室3的外壁。具体地，对于具有相对较大直径的床层形成室3，径向分布悬浮液可能是有利的，因为所分布的悬浮液的范围可由于分配元件15而增大。在此实例中，分配元件设置为位于悬浮液供应管线2上的具有径向开口的终端件15，以将悬浮液径向地分布在床层形成室3中。分配元件还可以是与悬浮液的输出流中的流动方向成横向放置的板元件。而且，作为终端件的分配元件可具有径向开口和轴向开口。
如图4所示，在悬浮液分配元件15的下方，可布置一假管16以防止在此处形成床层。中心地支撑于轴17上的旋转刀具8不能粉碎位于轴17的位置处的中央的床层。为了防止在旋转刀具8不能粉碎床层的位置处形成床层，可在悬浮液供应管线2的下方布置一假管16。
图5中示出根据本发明的洗涤塔的第五实施方式。图5另外示出了用于与滤出液收集室6交叉的仪表或仪表管18的端口。因为仅有悬浮液供应管线2与滤出液收集室6交叉，所以为用于仪表18的端口留有足够的空间，其中仪器与滤出液收集室6交叉并可相对优化地定位在滤出液管4之间。因为通过用于仪表18的端口进入塔3的仪器与床层的流动平行，所以这些仪器不会对床层的流动形成阻塞。用于仪表18的端口可用来容纳用于测量例如床层的温度和/或压力和/或速度和/或高度的仪器。仪表管18可以是布置为包含仪表的管道，或者可以是自身包含仪表的管道。考虑到向下移动的填充床层的较大的力，通过设置穿过仪表管向下垂入移动床层的仪器，仪器上的力可以保持是可接受的。仪表管18可以是例如装入仪表头的管道，可从仪表管18移除或更换仪表头，这在仪表头出故障或维修的情况中可能是有利的。替代地，仪表管本身可装配有仪表头。
图8示出根据本发明的洗涤塔1的另一实施方式。设置有与滤出液收集室6交叉的单个悬浮液供应管线2。而且，设置有两个仪表管18。在此实施方式中，洗涤塔1设置有位于滤出液收集室6上方的压力室20。悬浮液供应管线2和仪表管18还与压力室20交叉。优选地，压力室20中的压力基本上等于床层形成室3中的压力。通过在滤出液收集室6的上方和下方提供基本上相等的压力，滤出液收集室6的加固可变得更容易。滤出液收集室6受到比床层形成室3和/或压力室20中的压力更低的压力。压力室20可设置有球形端，以适应相对较高的压力，如图8所示。而且，滤出液收集室6的顶壁和/或底壁可以是球形的和/或凹入的，以更容易适应滤出液收集室6与床层形成室3和/或压力室20之间的压力差。
压力室20中的压力可等于床层形成室3中的压力，例如，通过在悬浮液供应管线2中设置通风孔21，如图8所示。于是，压力室20和床层形成室3彼此连接，并由此处于相同的压力。替代地，压力室20可以是封闭的，并且可充满加压气体和/或液体。
对于本领域技术人员来说，许多变型将是显而易见的，并理解，这些变型包含在如所附权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于处理液体中的固体颗粒的悬浮液的洗涤塔，包括：
床层形成室，其中能够形成固体颗粒的填充床层；
滤出液提取装置，用于从悬浮液提取液体，以便在所述床层形成室中形成固体颗粒的填充床层；以及
悬浮液供应管线，用于将悬浮液直接供应至所述床层形成室的一端，其中，所述悬浮液供应管线终止于所述床层形成室中。
2.根据权利要求1所述的洗涤塔，其中，所述滤出液提取装置包括用于收集从悬浮液提取的液体的滤出液收集室。
3.根据权利要求1或2所述的洗涤塔，其中，所述悬浮液供应管线与所述滤出液收集室交叉，以终止于所述床层形成室中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，其中，所述悬浮液供应管线的位于所述床层形成室中的端部包括用于进一步分布流出所述悬浮液供应管线的悬浮液的分配元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，其中，所述悬浮液供应管线的端部大致位于所述床层形成室的中心。
6.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，其中，所述床层形成室的每大约0.25m2至1m2的横截面布置有一个悬浮液供应管线。
7.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，其中，所述洗涤塔包括在所述床层形成室的整个高度上纵向延伸且基本上彼此平行布置的多个过滤管。
8.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，进一步包括用于粉碎所述填充床层的装置。
9.根据权利要求8所述的洗涤塔，其中，用于粉碎所述填充床层的装置是旋转刀具。
10.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，进一步包括由所述悬浮液供应管线支撑的假管，以防止在此处形成床层。
11.根据前述权利要求中任一项所述的洗涤塔，进一步包括与所述滤出液收集室交叉且终止于所述床层形成室中的至少一个仪表管。
12.一种在洗涤塔中用于处理液体中的固体颗粒的悬浮液的方法，包括：经由在床层形成室的一端直接终止于所述床层形成室中的悬浮液供应管线供应悬浮液；以及经由滤出液提取装置从悬浮液提取液体，以形成固体颗粒的填充床层。
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