CN114599453A - 连续式离心脱水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续式离心脱水装置，该连续式离心脱水装置包括：外壳，具有内部空间；进料供应管，接收作为固体和液体的混合物的浆料；筐体，设置在外壳内，被供应第一气体和浆料，并在旋转的同时向浆料施加离心力；多个孔，形成在筐体中并且被配置为将从浆料中过滤出来的液体排出到筐体的外部；推板，设置在筐体的内部并且被配置为将附着于筐体的内周面的浆饼排出到外壳的外部；非接触式密封件，被配置为防止第一气体流入外壳与筐体之间的空间中；以及气体入口，被供应第二气体，第二气体沿相对于流动到外壳与筐体之间的空间的第一气体的流动方向的相反方向流动。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0128011号的优先权，其全部内容出于所有目的并入本文。
技术领域
本发明涉及一种连续式离心脱水装置(或连续离心旋转干燥机)，更具体地，涉及一种具有提高的聚合物浆料脱水效率的连续式离心脱水装置。
背景技术
通常，生产聚合物的工艺包括聚合、附聚(agglomeration)、脱水和干燥工序，通过聚合和附聚工序产生的聚合物浆料含有大量的水分。
在干燥工序中，通常使用热风干燥方法，但是热风干燥方法产生高能量成本，因此在执行干燥工序之前在脱水工序中尽可能多地去除聚合物浆料的水分以降低其水分含量是提高工序的经济效益的关键。
如上所述，通过在脱水工序中从聚合物浆料中去除一部分水分而具有低水分含量的浆饼(slurry cake)可以经历干燥工序，从而被获得为水分含量小于1％的粉末状聚合物固体。
在脱水工序中，通常穿过离心脱水装置来初步去除水分，并且在离心脱水装置中，使用能够执行连续工艺的推压型连续式离心脱水装置来提高生产率。
然而，由于现有技术的连续式离心脱水装置仅使用离心力简单地进行脱水，因此脱水效率不高，导致在干燥工序中消耗高能量成本的问题。此外，当在聚合物浆料中的聚合物颗粒内部产生孔隙时，孔隙中包含的水分增加，从而降低了脱水效率。
因此，需要开发一种能够解决上述问题的连续式离心脱水装置。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种连续式离心脱水装置，通过将气体与浆料一起供给，能够通过利用气体的压力和吹送效果以及离心力来提高浆料的脱水效率。
技术方案
在一个总体方面，一种连续式离心脱水装置，包括：外壳，所述外壳具有内部空间；进料供应管，作为固体和液体的混合物的浆料被供应至所述进料供应管；筐体(basket)，所述筐体设置在外壳的内部，所述筐体被配置为接收提供给其的第一气体和浆料并进行旋转以向浆料施加离心力；多个孔，所述多个孔形成在筐体中并且被配置为将从浆料中过滤出来的液体排出到筐体的外部；推板，所述推板设置在筐体的内部并且被配置为将附着于筐体的内周面的浆饼排出到外壳的外部；非接触式密封件，所述非接触式密封件被配置为防止第一气体流入外壳与筐体之间的空间中；以及气体入口，第二气体被供应到所述气体入口，所述第二气体沿相对于流动到外壳与筐体之间的空间的第一气体的流动方向的相反方向流动。
有益效果
在根据本发明的连续式离心脱水装置中，气体与浆料一起被供应，从而不仅通过离心力而且通过气体的压力和吹送效果来提高浆料的脱水效率。
也就是说，通过在脱水工序中使用根据本发明的连续式离心脱水装置，可以获得具有尽可能低的水分含量的浆料，从而减少在随后的干燥工序中消耗的能量。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的连续式离心脱水装置的纵剖视图。
图2是本发明的实施例的还包括气体供应管的连续式离心脱水装置的纵剖视图。
图3是根据本发明的实施例的连续式离心脱水装置的剖视图。
图4是示出根据本发明的实施例的非接触式密封件与外壳之间的耦接关系的放大图。
具体实施方式
在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为一般或字典的含义，而是应被解释为基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式描述自己的发明的原则满足本发明的技术精神的含义和概念。
在本发明中，术语“浆料”可以指固体和液体的混合物或者细小的固体颗粒悬浮在液体中的悬浮液，“聚合物浆料”可以指在聚合中使用的溶剂和诸如通过聚合产生的聚合物的固体的混合物或者固体悬浮在溶剂中的悬浮液。
在本发明中，术语“浆饼”可以指浆料脱水和过滤之后的固体。
在下文中，将参考以下附图更详细地描述本发明以帮助理解本发明。
根据本发明，提供一种连续式离心脱水装置。该连续式离心脱水装置包括：外壳100，具有内部空间；进料供应管200，作为固体和液体的混合物的浆料被供应至该进料供应管200；筐体300，筐体300设置在外壳100的内部，筐体300被配置为接收提供给其的第一气体和浆料并进行旋转以对浆料施加离心力；多个孔310，所述多个孔310形成在筐体300中并且被配置为将从浆料中过滤出的液体排出到筐体300的外部；推板400，推板400设置在筐体300的内部并且被配置为将通过离心力附着于筐体300的内周面的浆饼10排出到外壳100的外部；非接触式密封件500，非接触式密封件500被配置为防止第一气体流入外壳100与筐体300之间的空间中；以及气体入口600，第二气体被供应到该气体入口600，第二气体沿相对于流动到外壳100与筐体300之间的空间的第一气体的流动方向的相反方向流动。
通常，生产聚合物的工艺包括聚合、附聚、脱水和干燥工序，通过聚合和附聚工序产生的聚合物浆料含有大量的水分。
在干燥工序中，通常使用热风干燥方法，但是热风干燥方法产生高能量成本，因此在执行干燥工序之前在脱水工序中尽可能多地去除聚合物浆料的水分以降低其水分含量是提高工序的经济效益的关键。
如上所述，通过在脱水工序中从聚合物浆料中去除一部分水分而具有低水分含量的浆饼可以经历干燥工序，从而被获得为水分含量小于1％的粉末状聚合物固体。
在脱水工序中，通常穿过离心脱水装置来初步去除水分，并且在离心脱水装置中，使用能够执行连续工艺的推压型连续式离心脱水装置来提高生产率。
然而，由于现有技术的连续式离心脱水装置仅使用离心力简单地进行脱水，因此脱水效率不高，导致在干燥工序中消耗高能量成本的问题。此外，当在聚合物浆料中的聚合物颗粒内部产生孔隙时，孔隙中包含的水分增加，从而降低了脱水效率。
因此，本发明提供一种通过将浆料与气体一起供应能够提高浆料的脱水性能的连续式离心脱水装置。也就是说，通过在脱水工序中使用根据本发明的连续式离心脱水装置，可以获得具有尽可能低的水分含量的浆料，从而减少在随后的干燥工序中消耗的能量。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以是这样的连续式离心脱水装置：包含固体和液体的浆料和第一气体一起被供应以利用第一气体的压力和吹送效果以及离心力来提高浆料的脱水效率。
作为具体示例，连续式离心脱水装置可以是这样的装置：对浆料施加离心力以通过比重差来分离浆料中包含的液体并产生和排出不含液体的浆饼10。作为更具体示例，除了浆料之外，可以另外供应第一气体以通过气体的压力和吹送效果为浆料提供额外的脱水效果。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括具有内部空间的外壳100。
外壳100可以包括：液体出口110，从浆料中过滤出的液体通过该液体出口110排出；浆饼出口120，浆饼10通过该浆饼出口120排出；以及气体出口130，第一气体通过该气体出口130排出。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括进料供应管200，固体和水的混合物的浆料被供应至该进料供应管200。
进料供应管200可以延伸到稍后描述的筐体300的内部以将浆料供应到筐体300的内部。如上所述，浆料可以通过混合固体和液体而形成，并且作为具体示例，浆料可以是通过聚合产生的聚合物浆料。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括筐体300，该筐体300设置在外壳100的内部，接收向其供应的第一气体和浆料，并且进行旋转以对浆料施加离心力。
例如，筐体200可以具有圆柱形状。作为更具体的示例，筐体300可以在旋转的同时对浆料施加离心力，浆料通过离心力附着到筐体300的内周面，并且液体通过将在后面描述的多个孔310从浆料中过滤出来，并且过滤出来的液体可以排出到筐体300的外部。
筐体300可以包括用于执行筐体300的旋转运动的旋转驱动单元320。例如，旋转驱动单元320可以包括动力单元(未示出)和动力传输单元(未示出)，但是旋转驱动单元不限于此并且可以包括能够执行筐体300的旋转运动的任何单元。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括多个孔310，所述多个孔310形成在筐体300中并且将从浆料中过滤出来的液体排出到筐体300的外部。
例如，当筐体300具有圆柱形状时，多个孔310可以沿着筐体300的圆周形成。在这种情况下，多个可以指一个或多个。也就是说，多个孔310可以指一个或多个孔。
多个孔310可以包括具有这样的直径的孔：使从浆料中过滤出来的液体通过，使附着到筐体300的内周面的浆饼10不能通过。因此，浆饼10不会通过多个孔310排出，仅可以排出液体。
如上所述，液体可以通过筐体300中包括的多个孔310从浆料中过滤出来，并且过滤出来的液体可以排出到筐体200的外部，即，筐体300与外壳100之间的空间。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括推板400，该推板400设置在筐体300的内部并且将附着到筐体300的内周面上的浆饼10排出到外壳100的外部。
连续式离心脱水装置可以通过离心力从浆料中过滤出液体以形成液体被过滤掉的浆饼10。作为具体示例，离心力可以通过筐体200的旋转运动被施加到浆料，因此，浆料可以通过在筐体300的内周面的方向上分布的力被附接到筐体300的内周面，同时，浆料中包含的液体可以通过筐体300中包含的多个孔310排出。这里，不包含液体的浆饼10会附着到筐体300的内周面而不排出到筐体300的外部。
以这种方式，可以执行推板400的往复运动以将附着于筐体300的内周面上的浆饼10排出到外壳100的外部，即，排出到连续式离心脱水装置的外部。
例如，通过进料供应管200供应的浆料中包含的液体可以通过由于筐体300的旋转运动产生的离心力被过滤出来，即分离，因此，附着于并形成在筐体300的内周面上的浆饼10可以通过推板400的往复运动被排出到连续式离心脱水装置的外部。
这里，在液体被排出到筐体300与外壳100之间的空间之后，液体可以通过外壳100中包括的液体出口110排出到外壳100的外部，即，排出到连续式离心脱水装置的外部。
此外，浆饼10可以通过推板400的往复运动通过外壳100中包括的浆饼出口120排出到外壳100的外部，即，排出到连续式离心脱水装置的外部。推板400可以执行连续的往复运动，从而可以连续地排出浆饼10。
推板400可以包括用于使推板400往复运动的推动系统410。例如，推动系统410可以包括动力单元(未示出)和动力传输单元(未示出)，但不限于此，并且可以包括能够执行推板400的往复运动的任何单元。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以进一步包括分散板210，该分散板210设置在筐体300的内部并将从进料供应管200供应的浆料分散在筐体300中。
分散板210可以用于在从进料供应管200供应的浆料被分散板210反射的同时将其均匀地分散在筐体300的内部。如此，由于浆料均匀地分散在筐体300的内部，所以被施加离心力的浆料可以以均匀的厚度附着于筐体300的内周面，从而最大程度地提高脱水性能。
分散板210可以进一步包括支撑件220，该支撑件220连接到进料供应管200以支撑分散板210。也就是说，分散板210可以通过连接到进料供应管200的支撑件220固定到筐体300的内部。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以额外地向筐体300的内部供应第一气体。
此外，根据本发明的连续式离心脱水装置可以进一步包括用于将第一气体供应到筐体300的内部的气体供应管700。
因此，第一气体可以与浆料混合以形成混合进料从而被供应到进料供应管200，或者可以通过气体供应管700被单独地供应。这里，即使第一气体通过气体供应管700被单独地供应，第一气体也可以通过筐体300的旋转运动与供应到进料供应管200的浆料混合。
气体供应管700可以延伸到筐体300的内部以将第一气体供应到筐体300的内部，并且供应到筐体300的内部的第一气体可以通过筐体300中包括的多个孔或者在穿过外壳100与筐体300之间的空间之后通过外壳100中包括的气体出口130排出到外部。
作为具体示例，气体供应管700可以包括沿纵向方向形成的多个孔。在这种情况下，第一气体可以通过多个孔被均匀地供应到筐体300的内部，因此，第一气体可以与浆料均匀地混合。
如此，当除了供应到筐体300的内部的浆料之外还额外地供应第一气体时，可以通过利用第一气体的压力和吹送效果以及离心力来提高浆料的脱水效率。
具体地，当第一气体被供应到筐体300的内部时，第一气体的压力可以作用于通过离心力沿筐体300的内圆周方向分散的浆料上，以进一步改善从浆料中过滤液体的操作。另外，在第一气体穿过通过离心力附着于筐体300的内周面上的浆饼10并通过筐体300的多个孔310排出的过程中，可以对浆饼10添加由吹送产生的脱水效果。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括非接触式密封件500，该非接触式密封件500防止第一气体流入到外壳100与筐体300之间的空间中。
如上所述，供应到筐体300中的第一气体除了穿过筐体300中包括的多个孔310之外，还可以穿过外壳100与筐体300之间的空间，然后通过外壳100中包括的气体出口130排出到外部。在这种情况下，产生这样的问题：由于在第一气体穿过附着于筐体300的内周面的浆饼10并通过筐体300的多个孔310排出的过程中发生的吹送，脱水效果可能降低。
为了解决这个问题，在本发明中，在外壳100与筐体300之间的空间中设置非接触式密封件500，以防止第一气体流入外壳100与筐体300之间的空间中，由此增加穿过浆饼10的第一气体的流量。因此，具有提高作用于浆饼10的脱水效果的效果。
非接触式密封件500可以附接到外壳100并且与筐体300间隔开，或者可以附接到筐体300并且与外壳100间隔开。如此，当在非接触式密封件500与筐体300之间存在空间1时，由于筐体300的旋转运动引起的非接触式密封件500与筐体300之间的摩擦接触可以减少，以防止耐久性劣化，从而改善连续式离心脱水装置的长期运行特性。此外，当在非接触式密封件500与外壳100之间存在空间时，由于筐体300的旋转运动引起的非接触式密封件500与外壳100之间的摩擦接触可以减少，以防止耐久性劣化，从而改善连续式离心脱水装置的长期运行特性。
例如，参考图3，图3示出了图1所示的根据本发明的连续式离心脱水装置的A-B方向的剖视图，由于在非接触式密封件500与筐体300之间存在空间1，因此可以防止由于筐体300的旋转运动引起的非接触式密封件500与筐体300之间的摩擦接触。
另外，图4示出了非接触式密封件500附接到外壳100的实施例。
参考图4，非接触式密封件500可以通过使用螺栓510等耦接而附接到外壳100或筐体300。在具体示例中，外壳100的一部分可以被分割，非接触式密封件500可以插入到被分割的外壳100的部分中，并且可以使用螺栓510等耦接被分割的外壳100，从而固定非接触式密封件500，但非接触式密封件500的附接方法不限于此。
非接触式密封件500例如可以设置为迷宫(labyrinth)形状并且可以由白色金属、黄铜销、镍销等形成。如图4所示，非接触式密封件500可以具有在与接触部相邻的方向上尖锐的形状，使得即使非接触式密封件500与连续式离心脱水装置的部件接触，也仅非接触式密封件500的接触部会熔化(melt)，以防止可能与非接触式密封件500接触的外壳100或筐体300由于摩擦接触而损坏。
根据本发明的实施例，根据本发明的连续式离心脱水装置可以包括气体入口600，第二气体通过气体入口600供应，所述第二气体沿相对于流动到外壳100与筐体300之间的空间的第一气体的流动方向的相反方向流动。
即使在外壳100与筐体300之间的空间中设置非接触式密封件500，如上所述，也存在与筐体300或外壳100分离的空间。因此，为了防止第一气体流入该空间，可以通过供应相对于第一气体的流动方向沿相反方向流动的第二气体，将第一气体的流动路径改变到筐体300的内部。
例如，当筐体300具有圆柱形状时，气体入口600可以以沿着筐体300的圆周形成的一个或多个孔的形式提供，但不限于此。
以这种方式，当通过气体入口600供应第二气体时，与不供应第二气体的情况相比，第一气体流入外壳100与筐体300之间的空间中的流量可以减少80％或更多、90％或更多、或95％或更多。
通过气体入口600供应的第二气体可以穿过附着于筐体300的内周面上的浆饼10并通过筐体300中包括的多个孔310排出。在这个过程中，可以对浆饼10添加由吹送产生的脱水效果。即，通过利用第二气体以及上述的第一气体对浆饼10进一步赋予基于吹送的脱水效果，具有进一步降低浆饼10的水分含量的效果。
通过筐体300中包括的多个孔310排出的第二气体可以通过外壳100中包括的气体出口130排出到外部。
根据本发明的实施例，第一气体和第二气体可以彼此相同或彼此不同，并且可以独立地为大气中的空气或惰性气体。
作为具体示例，第一气体和第二气体可以彼此相同或彼此不同，并且可以独立地包括选自由氮气、氖气、氦气和氩气组成的组中的一种或多种惰性气体。如此，当第一气体和第二气体各自包括惰性气体时，可以防止由于与氧气接触而引起的爆炸或火灾。
作为更具体示例，当浆料是聚合物浆料时，第一气体和第二气体可以各自包括惰性气体，从而防止聚合物的额外副反应。
另外，气体用于浆料的脱水，并且可以使用水分含量为20％以下、10％以下、5％以下的气体。
根据本发明的实施例，排出到外壳100外部的第一气体和第二气体可以被重新引入到筐体300的内部。也就是说，排出到外壳100外部的第一气体和第二气体可以通过气体出口130排出到外壳100的外部，然后被重新引入到筐体300的内部。
这里，第一气体和第二气体可以通过进料供应管200或气体供应管700被重新引入。为了使第一气体和第二气体通过进料供应管200被重新引入，可以进一步设置连接气体出口130和进料供应管200的管道，在第一气体和第二气体通过气体供应管700被重新引入的情况下，可以进一步设置连接气体出口130和气体供应管700的管道。
根据本发明的实施例，通过液体出口110排出的液体和通过浆饼出口120排出的浆饼10可以由于与第一气体的密度差而在筐体300的内部具有向下的流，并且通过气体出口130排出的第一气体或第二气体可以由于液体和浆饼10之间的密度差而在筐体300的内部具有向上的流。
因此，液体出口110和浆饼出口120可以被包括在外壳100的下部处，而气体出口130可以被包括在外壳100的上部处。这里，“上部”可以指与外壳100的总高度的50％或更高、70％或更高、或80％或更高的高度相对应的部分，“下部”可以指与外壳100的总高度的小于50％、小于30％或小于10％的高度相对应的部分。
根据本发明的实施例，由于根据本发明的连续式离心脱水装置包括用于防止在第一气体被供应的同时第一气体流入外壳100与筐体300之间的空间中的非接触式密封件500和气体入口600，因此，与现有技术的连续式离心脱水装置相比，可以进一步提高浆料的脱水性能。
特别地，当浆料为聚合物浆料时，可以提高孔隙发达的聚合物颗粒的孔隙中所含水分的脱水率以从聚合物浆料中获得水分含量小于10％、小于6％或小于3％的浆饼10。因此，可以减少在随后的干燥过程中消耗的能量。
如上所述，根据本发明的连续式离心脱水装置在说明书和附图中被说明和示出，但说明书和附图仅示出了用于理解本发明的必要部件，并且，可以适当地应用和使用除了说明书和附图中所示的方法和装置之外没有描述或图示的工艺和装置来实施根据本发明的连续式离心脱水装置。
Claims (10)
1.一种连续式离心脱水装置，包括：
外壳，所述外壳具有内部空间；
进料供应管，作为固体和液体的混合物的浆料被供应到所述进料供应管；
筐体，所述筐体设置在所述外壳的内部，所述筐体被配置为接收提供给所述筐体的第一气体和所述浆料并进行旋转以向所述浆料施加离心力；
多个孔，所述多个孔形成在所述筐体中并且被配置为将从所述浆料中过滤出来的液体排出到所述筐体的外部；
推板，所述推板设置在所述筐体的内部并且被配置为将附着于所述筐体的内周面的浆饼排出到所述外壳的外部；
非接触式密封件，所述非接触式密封件被配置为防止所述第一气体流入所述外壳与所述筐体之间的空间中；以及
气体入口，第二气体被供应到所述气体入口，所述第二气体沿相对于流动到所述外壳与所述筐体之间的所述空间的第一气体的流动方向的相反方向流动。
2.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述第一气体与所述浆料混合以形成混合进料，所述混合进料被供应至所述进料供应管。
3.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，还包括：
气体供应管，所述气体供应管被配置为将所述第一气体供应到所述筐体。
4.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述第一气体与所述第二气体相同或不同并且独立地包含惰性气体。
5.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述第一气体通过形成在所述筐体中的多个孔从所述筐体向外排出。
6.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述非接触式密封件附接到所述外壳并且与所述筐体间隔开。
7.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述非接触式密封件附接到所述筐体并且与所述外壳间隔开。
8.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，还包括：
分散板，所述分散板设置在所述筐体的内部并且被配置为将从所述进料供应管供应的所述浆料分散到所述筐体的内部。
9.根据权利要求8所述的连续式离心脱水装置，其中，所述分散板包括支撑件，所述支撑件连接到所述进料供应管以支撑所述分散板。
10.根据权利要求1所述的连续式离心脱水装置，其中，所述浆料是通过聚合产生的聚合物浆料。
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