DD263466A1

DD263466A1 - METHOD AND DEVICE FOR DIVIDING MAGNETIC SUSPENSIONS

Info

Publication number: DD263466A1
Application number: DD30642787A
Authority: DD
Inventors: Kurt Winkler
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1989-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung magnetisch beeinflussbarer Partikel aus Suspensionen, die gleichzeitig inerte Partikel enthalten. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Synthesegaschemie mit in Fluessigphaseprozessen suspendierten magnetischen Katalysatoren, die in Komponenten aufgetrennt werden muessen. Aufgabe und Ziel ist die Erzeugung von Stroemungsgrenzschichten in Naehe von Magnetpolen, wobei ein Absetzen der magnetischen Partikel weitgehend einzuschraenken ist. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass in der Stroemungsgrenzschicht die Partikel sich bevorzugt senkrecht zu einer durchlaessigen Wand bewegen, ein von Partikeln geklaerter oder reiner Fluessigkeitsstrom die Wand teilweise durchdringt und dabei Stroemungskomponenten entstehen, die teilweise parallel zur Wand, teilweise schraeg von der Wand wegweisend in eine vorwiegend senkrecht nach unten verlaufende Stroemung gerichtet sind.The invention relates to a method for separating magnetically influenced particles from suspensions which simultaneously contain inert particles. Preferred field of application is synthesis gas chemistry with magnetic catalysts suspended in liquid-phase processes which have to be separated into components. The object and goal is the generation of flow boundary layers near magnetic poles, wherein settling of the magnetic particles is to be largely restricted. According to the invention, this is achieved in that in the flow boundary layer the particles preferably move perpendicular to a permeable wall, a particle-cleared or pure liquid flow partially penetrates the wall, thereby generating flow components which are partly parallel to the wall, partly pointing away from the wall a predominantly vertically downwardly flowing flow are directed.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Diu Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer zugehörigen Vorrichtung zur teilweisen bzw. vollständigen Abtrennung magnetisch beeinflußbarer Partikel aus Flüssigkeitenjn denen sowohl magnetische als auch unmagnetische Partikel in einem Gemisch vorliegen und suspendiert sind.The invention relates to a method with an associated device for the partial or complete separation of magnetically influenced particles from liquids in which both magnetic and non-magnetic particles are present in a mixture and are suspended.

Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Grundstoffindustrie, darunter die Synthesegaschemie, Die der Wirkung von Magnetfeldern unterworfenen Partikel stellen dabei magnetische Komponenten von Kata'ysatoren dar, wie sie bei der Fischer-Tropsch-Synthese und ihren technischen Modifikationen zur Herstellung von gesättigten Kohlenwasserstoffen, Olefinen und Aromaten durch Hydrierung von Kohlenmonoxid in flüssiger Phase eingesetzt werden. Die Erfindung ist auch auf allen anderen technischen Gebieten anwendbar, in denen magnetisierbar Feststoffpartikel anfallen und rückgewonnen bzw. regeneriert werden müssen, wie bei der Herstellung von flexiblen Datenträgern oder in der Sintermetallurgie.The field of application of the invention is the basic industry, including synthesis chemistry. The particles subjected to the action of magnetic fields thereby represent magnetic components of catalysts, as used in the Fischer-Tropsch synthesis and its technical modifications for the preparation of saturated hydrocarbons, olefins and Aromatics can be used by hydrogenation of carbon monoxide in the liquid phase. The invention is also applicable to all other technical fields in which magnetizable solid particles accumulate and must be recovered or regenerated, as in the production of flexible data carriers or in sintered metallurgy.

Characteristic of the known state of the art

Zur Abscheidung magnetisch beeinflußbarer Partikel aus Suspensionen und deren Abtrennung aus Trägerflüssigkeiten werden Elektro- oder auch Permanentmagnete benutzt, deren Felder die flüssige Phase durchdringen und damit die Partikel aus hydrodynamisch vorbestimmten Bahnen auslenken. Für kleinere Trennapparate und für einen wartungsarmen Betrieb sind von vornherein Permanentmagnete vorzuziehen, die keine externe Energieversorgung und entwickelte Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen erfordern. Andererseits haben jedoch Permanentmagnete aufgrund ihres nichtregelbaren Feldes den Nachteil, daß in Polnähe bereits abgeschiedene Partikel durch zusätzliche Maßnahmen, wie durch periodisch oder bedarfsweise betriebene mechanische Vorrichtungen, wieder entfernt werden müssen.For the separation of magnetically influenced particles from suspensions and their separation from carrier liquids, electric or permanent magnets are used whose fields penetrate the liquid phase and thus deflect the particles from hydrodynamically predetermined paths. For smaller separation devices and for a low-maintenance operation, permanent magnets are preferred from the outset, which require no external power supply and developed measuring and control devices. On the other hand, however, permanent magnets due to their non-controllable field have the disadvantage that in the vicinity of the pole already deposited particles must be removed by additional measures, such as by periodically or as needed operated mechanical devices again.

Auf dem Gebiet der Magnetscheider sind dazu Lösungen, wie Abkratzen der Feststoffe, räumlich oder zeitliche Entfernung des Magnetfeldes oder die Erzeugung von Rüttelbewegungen üblich. Zur Regenerierung von Magnetfiltern (zur Abtrennung von Teilchen aus Flüssigkeiten unter Einwirkt ng permanentmagnetischer Felder) müssen zur Sicherung ihrer Dauerfunktion gewöhnlich kritische Losreißgeschwindigkeiten überschritten werden, die auch hier durch Oszillation der Pole im Spülmedium (DE-OS 2829771) oder nachträglich durch ungerichtete turbulente Strömung in einem Kugelbett (DE-OS 2706707) realisiert werden müssen. Zusätzlich zum hohen technischen Aufwand, der mit einer Wiederabscheidung von bereits an Magnetpolen anhaftenden Teilchen verbunden ist, treten hier hohe Materialbelastungen an den Einrichtungen auf. Es ist deshalb eine ständigeIn the field of magnetic separators to solutions such as scraping off the solids, spatial or temporal removal of the magnetic field or the generation of shaking movements are common. For the regeneration of magnetic filters (for the separation of particles from liquids under the influence of ng permanent magnetic fields) must usually be exceeded to secure their permanent function critical breakaway speeds, which also here by oscillation of the poles in the flushing medium (DE-OS 2829771) or subsequently by non-directional turbulent flow in a ball bed (DE-OS 2706707) must be realized. In addition to the high technical complexity, which is associated with a redeposition of particles already adhering to magnetic poles, here occur high material loads on the facilities. It is therefore a permanent one

Aufgabe bei der Entwicklung von magnetischen Trenneinrichtungen, bereits aus ihrer ursprünglichen Bahn ausgelenkte Partikel zuvor in die Nähe von Magnetpolen gelangen zu lassen, aber ihr Fosthaften weitgehend einzuschränken. Zur Vermeidung eines · zu hohen Aufwandes bleibt es deshalb zur Trennung Magnetpartikel enthaltender Suspensionen wünschenswert, das Anwachsen von Feststoffablagerungen in Polnähe durch ohnehin benötigte hydraulische Mittel langandauernd und effektiv zu verhindern.Task in the development of magnetic separation devices, previously moved from their original path deflected particles previously in the vicinity of magnetic poles, but largely limit their Fosthaften. · To avoid an excessive effort so it remains to separate magnetic particles containing suspensions desirable to prevent the growth of solid deposits near the poles by required anyway hydraulic means long-lasting and effective.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens verbunden ;nit einer Einrichtung zur effoKHven und langzeitig funktionsfähigen Abtrennung magnetisch beeinflußbarer, in einer Trägerflüssigkeit suspendierter Partikel, wobei magnetische, hydrodynamische und Schwerkrafteinflüsse genutzt werden und dabei zwei getrennt abfließende Ströme für magnetische und magnetisch inerte Partikel entstehen.The aim of the invention is the development of a method connected with a device for effoKHven and long-term functional separation of magnetically influenced, suspended in a carrier liquid particles, wherein magnetic, hydrodynamic and gravitational influences are used, thereby producing two separate outflowing streams for magnetic and magnetically inert particles.

Explanation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine sich in Polnähe eines Magneten befindliche, magnetische Partikel enthaltende Strömungsgrenzschicht der Flüssigkeit so zu beeinflussen, daß hier eine Abscheidung der Partikel weitgehend eingeschränkt wird, wobei die Einrichtung konstruktiv und fertigungstechnisch einfach zu gestalten ist, die Anzahl der notwendigen Reinigungsoperationen auf ein notwendiges Minimum beschränkt bleibt und keine wesentlich zusätzlichen mechanischen Mittel dafür benötigt werden.It is an object of the invention to influence a located near the pole of a magnet, magnetic particles containing flow boundary layer of the liquid so that a deposition of the particles is largely limited, the device is constructive and easy to design, the number of necessary cleaning operations is limited to a necessary minimum and no significant additional mechanical means are needed for it.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß in Realisierung des Verfahrens eine Flüssigkeitsgrenzschicht, die unter Wirkung eines Magnetfeldes in Polnähe laufend mit magnetisch beeinflußbaren Partikeln aufgefüllt wird, durch Zuführung eines Flüssigkeitsstromes ständig angeströmt und verdickt wird. Im Resultat entsteht ein Strömungsprofil, dessen wandnahe Stromlinien mindestens der mittleren Strömungsgeschwindigkeit, aber auch der maximal möglichen Geschwindigkeit entsprechen können. Dadurch, daß an keinem Ort der ursprünglichen Grenzschicht das Geschwindigkeitsprofil die Haftbedingung an der Wand erfüllt, d.h. nicht auf den Wert Null absinkt, entsteht eine ausreichend intensive Plattenlängsströmung mit von der Wand weggerichteten Geschwindigkeitskomponenten. Die auf die Partikel wirkenden Trägheits- und Widerstandskräfte wirken, dem Magnetfeld örtlich so entgegen, daß die in Polnähe in den Wandbereich gelangenden Partikel in einem weiteren Teilstrom konzentriert und nahezu senkrecht zu dan Feldlinien mit der Flüssigkeit abgeführt werden können.According to the invention this is achieved in that in the realization of the method, a liquid boundary layer, which is filled under the action of a magnetic field in Polnähe continuously with magnetically influenced particles, constantly supplied by supplying a liquid flow and thickened. The result is a flow profile whose near-wall streamlines can correspond at least to the average flow velocity, but also to the maximum possible velocity. Due to the fact that at no location of the original boundary layer does the velocity profile satisfy the sticking condition on the wall, i. does not fall to zero, creates a sufficiently intense longitudinal slab flow with directed away from the wall velocity components. The forces of inertia and resistance acting on the particles act locally counter to the magnetic field so that the particles reaching near the pole in the wall region can be concentrated in a further partial flow and can be dissipated with the liquid almost perpendicular to the field lines.

Die zugehörige Einrichtung sieht dementsprechend eine Zuführung für die Ausgangssuspension und zwei Abführungen für die mit magnetischen bzw. mit magnetisch inerten Partikeln beladenen Teilströme vor. In einem Separationsraum erfolgt die Auftrennung beider Partikelarten, wobei sich ein Teilstrom durch ein Diaphragma in Richtung eines Magnetpoles bewegt. Ein weiterer Flüssigkeitsieflstrom, der dem Klarlauf aus der Einrichtung entnommen oder als Hilfsflüssigkeit der Einrichtung zusätzlich zugeführt werden kann, dient einer Speisung der Abblasvorrichtung, die ein Absetzen der sich in Nähe der Grenzschicht anreichernden magnetischen Partikel weitgehend verhindert. Die Einrichtung wird aus einem nicht magnetisierbaren Material gefertigt. Eine Reinigung ist vorteilhaft nur nach größeren Betriebszeiten erfo.derlich. In der Regel ist es ausreichend, die Einrichtung aus dem Magnetfeld herauszubewegen oder den Magneten aus seinem Wirkungsbereich herauszuziehen, um möglicherweise anhaftende Partikel zu entfernen. Besondere Vorteile ergeben sich dadurch, wenn die Abblasvorrichtung schwingend angeordnet ist bzw. aus einem elastischen Material besteht. Der bevorzugte Partikelgrößenbereich für die abzuscheidenden Teilchen beträgt 50 bis 250 Mikrometer. Für Synthesegasumsetzungen können die magnetischen Partikel einen ferritischen Katalysator, die unmagnetischen einen Zeolithen darstellen.The associated device accordingly provides a supply for the starting suspension and two discharges for the laden with magnetic or magnetically inert particles streams. In a separation space, the separation of both types of particles takes place, wherein a partial flow moves through a diaphragm in the direction of a magnetic pole. Another Flüssigkeitsieflstrom that can be removed from the device or additionally supplied as an auxiliary liquid of the device, serves a feed of the blower, which largely prevents settling of the accumulating in the vicinity of the boundary layer magnetic particles. The device is made of a non-magnetizable material. A cleaning is advantageous erfo.derlich only after longer periods of operation. In general, it is sufficient to move the device out of the magnetic field or to pull the magnet out of its area of effect in order to remove possibly adhering particles. Particular advantages result from the fact that the blower is arranged swinging or consists of an elastic material. The preferred particle size range for the particles to be deposited is 50 to 250 microns. For synthesis gas reactions, the magnetic particles can be a ferritic catalyst, the non-magnetic a zeolite.

Die Einrichtung kann mindestens zweistufig dergestalt zusammengesetzt werden, daß entweder der die magnetischen Partikel enthaltende Teilslrcm oder der die Inertpartikel enthaltende Teilstrom mindestens zweifach aufgetrennt und damit die Effektivität der Scheidung für stofflich kompliziert zusammengesetzte Partikelgemische verbessert werden. In der Regel ist für die Speisung der Abblasvorrichtung eine Pumpe vorgesehen, die saugseitig einen Klarlauf aus der Suspension entnimmt. Diese Pumpe kann jedoch entfallen, wenn wenig komplizierte Gemische zu trennen sind. Derartige Fälle liegen bei größeren Dichteunterschieden der Partikel oder bei stark unterschiedlichen Korngrößenbereichen vor. Die Einrichtung wird dahingehend modifiziert, daß ein verhältnismäßig hoher Druckverlust des Diaphragma gewährleistet wird und ein ausreichend stabiler Betrieb der Abblasvorrichtung allein durch die mit dor Suspension zugeführten Strömungsenergie erfolgt.The device can be assembled in at least two stages in such a way that either the partial particles containing the magnetic particles or the partial stream containing the inert particles are separated at least twice and thus the effectiveness of the separation for materially complicated particle mixtures is improved. As a rule, a pump is provided for feeding the blow-off device, which draws a clear-run from the suspension on the suction side. However, this pump can be omitted if less complicated mixtures are to be separated. Such cases are present with larger density differences of the particles or with very different particle size ranges. The device is modified so that a relatively high pressure loss of the diaphragm is ensured and a sufficiently stable operation of the blower takes place solely by the suspension energy supplied with the suspension.

Ausführungsbeispielembodiment

In den nachstehenden Figuren zeigen:In the following figures show:

Fig. 1: Eine Einrichtung zur Scheidung magnetstoffhaltiger Suspension, die Inertpartikel von mit der Flüssigkeit vergleichbarerFig. 1: A device for divorce magnetic suspension, the inert particles of comparable with the liquid

Dichte enthalten, Fig.2: eine Variante nach Fig. 1 für Suspensionen, deren Inertpartikel eine höhere Dichte als die Flüssigkeitsdichte aufweisen.FIG. 2 shows a variant according to FIG. 1 for suspensions whose inert particles have a higher density than the liquid density.

Die Einrichtung besteht aus einem Separationsraum 2, der mit einer Zuführung 1, einem Diaphragma 3, einer Abzugsvorrichtung 4, einer Abführung 5 und einem Klarlaufabzug 6 verbunden ist. Es ist weiterhin eine Pumpe 7, eine Abblasvorrichlung 8 und ein Ablauf 9 vorgesehen. Ein Magnet 10 umschließt mit seinen Polen den oberen Teil des Gehäuses 11. Die Zuleitung 12 ist mit dem Klarlaufabzug 6 über die Pumpe 7 verbunden, die saugseitig zusätzlich mit einer Hilfszufühiung 13 versehen sein kann.The device consists of a separation chamber 2, which is connected to a feed 1, a diaphragm 3, a take-off device 4, an outlet 5 and a clear-run 6. Furthermore, a pump 7, a blow-off device 8 and a drain 9 are provided. A magnet 10 encloses with its poles the upper part of the housing 11. The supply line 12 is connected to the clear run 6 via the pump 7, which may be additionally provided on the suction side with a Hilfzufühiung 13.

Die Wirkung der Erfindung ist wie folgt:The effect of the invention is as follows:

Die Einrichtung kann mit einem aufsteigenden (Fig. 1) bzw. absteigenden (Fig.2) Suspensionsstrom, in Abhängigkeit von den Dichteverhältnissen von Inertpartikeln und Flüssigkeit, betrieben werden. Die Suspension gelangt über die Zuführung 1 in denThe device can be operated with an ascending (FIG. 1) or descending (FIG. 2) suspension flow, depending on the density ratios of inert particles and liquid. The suspension passes through the feed 1 in the

Separationsraum 2, in dem die magnetischen Partikel dem Einfluß des Magnetfeldes unterworfen und durch das Diaphragma 3 in Richtung der Abblasvorrichtung 8 ausgelenkt werden. Da die Strömung im Separationsraum verzögert wird, können hier Schwerkraft- bzw. Auftriebskräfte zusätzlich den Trenneffekt verstärken. Im Separationsraum 2 bildet sich eine diffuse Trennfläche zwischen Flüssigkeitsanteilen heraus, die jeweils bevorzugt magnetische bzw. inerte Partikel enthalten. Im Inneren dieser Trennfläche erfolgt eine bevorzugte Suspendierung inerter Partikel j über die Abzugsvorrichtung 4 und die Abführung B aus dem Apparat entfernt werden. Die Zuleitung 12 dient einer Flüssigkeus/uführung zur Abblasvorrichtung 8, dio aus dem Klarlaufabzug 6, euch durch Zugabe zusätzlicher partikelfreier Flüssigkeit über die Hilfszuführung 13, mittels der Pumpe 7 gespeist wird. Eine Zuführung einer Hilfsflüssigkeit ist nur dann erforderlich, wenn bei Einstellung extremer Betriebsparameter (im Unterlastbereich der Einrichtung) ein störungsfreies Abblasen der Grenzschicht über die Abblasvorrichtung 8 bei kleinen über den Ablauf 9 abgeführten, bevorzugt magnetische Partikel enthaltenden Flüssigkeitsmengen noch nicht ausreichend gewährleistet ist.Separation space 2, in which the magnetic particles are subjected to the influence of the magnetic field and deflected by the diaphragm 3 in the direction of the blower 8. Since the flow is retarded in the separation space, gravity or buoyancy forces can additionally reinforce the separation effect here. In the separation chamber 2, a diffuse separation surface forms between liquid fractions, each of which preferably contains magnetic or inert particles. In the interior of this separating surface, a preferred suspension of inert particles j takes place via the extraction device 4 and the discharge B is removed from the apparatus. The supply line 12 is a Flüssigkeus / uführung to the blower 8, dio from the clear run 6, you by adding additional particle-free liquid through the auxiliary supply 13, by means of the pump 7 is fed. A supply of an auxiliary liquid is only required if when setting extreme operating parameters (in the underload range of the device) a trouble-free blowing of the boundary layer on the blower 8 is still not sufficiently ensured for small discharged via the drain 9, preferably containing magnetic particles liquid quantities.

Die Reinigung der Einrichtung kann dadurch erfolgen, daß der Magnet 10 durch Absenken aus seinem Wirkungsbereich entfernt wird. In diesem Falle können magnetische Partikel über den Reinigungsstutzen 14 ausgebracht werden. Ein hoher Selbstreinigunfjseffekt der Abblasvorrichtung 8 wird dadurch erreicht, daß sie aus einem flexiblen Material besteht und entsprechend den Störgrößen der (Kolben)-Pumpe 7 aus einer Mittellage ständig ausgelenkt wird. Eine Regelung der Trennwirkut.i kann durch eine Änderung der Wirkung des Magnetfeldes erfolgen. Zu diesem Zweck werden Einrichtung bzw. der Magnet läi.ns ihrer gemeinsamen Achse gegeneinander verschoben, wobei ein zusätzlicher Luftspalt zwischen dem Magneten 10 uno dem Gehäuse 11 bestehen l.ann.The cleaning of the device can be effected by the magnet 10 is removed by lowering its scope. In this case, magnetic particles can be applied via the cleaning nozzle 14. A high Selbstreinigunfjseffekt the blower 8 is achieved in that it consists of a flexible material and according to the disturbance of the (piston) pump 7 is constantly deflected from a central position. A regulation of Trennwirkut.i can be done by changing the effect of the magnetic field. For this purpose, means or the magnet are läi.ns their common axis against each other, with an additional air gap between the magnet 10 and the housing 11 l.ann.

Für einen mindestens zweistufigen Betrieb der Einrichtung, die im Falle sehr kleiner Dichtedifferenzen der Partikel untereinander und im Vergleich mit der Flüssigkeitsdichte erforderlich wird, bestehen zwei bevorzugte Möglichkeiten. Bei Verbindung der Abführung 5 einer ersten Stufe mit der Zuführung 1 einer zweiten erfolgt eine Vor- und Nachklärung einer Suspension, die überwiegend mit Inertpartikeianteilen beladen ist. Die Abläufe 9 werden miteinander vereinigt. Bei überwiegender Anteiligkeit des Magnetstoffes wird andererseits der Ablauf 9 einer ersten Stufe mit der Zuführung 1 einer zwoiten Stufe bei vereinigten Abführungen 5 beider Stufen verbunden.For at least two-stage operation of the device, which is required in the case of very small density differences of the particles with each other and in comparison with the liquid density, there are two preferred ways. When connecting the discharge 5 of a first stage with the feed 1 of a second carried out a pre-and post-clarification of a suspension that is predominantly loaded with Inertpartikeianteilen. The processes 9 are combined with each other. On the other hand, if the majority of the magnetic substance is predominant, the outlet 9 of a first stage is connected to the inlet 1 of a two-stage stage in combined discharges 5 of both stages.

Claims

1. A method for divorce magnetic suspensions consisting of magnetically influenced and magnetically inert particle mixtures of the preferred size range between 50 and 250mm and a liquid and at the same time magnetic and hydrodynamic forces and the heavy and buoyant forces are used for the separation process, characterized in that a liquid phase laden with magnetizable particles forms a flow boundary layer on a wall, the particles preferentially enter the boundary layer in a direction perpendicular to the wall, a particle stream clarified by particles or pure liquid partially penetrates the wall, thereby forming flow components which are partly parallel Wall, the other part obliquely directed by the wall pioneering in a predominantly vertically downward flow, whereby two further partial flows each predominantly with magnetically influenced and inert particles be loaded.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a separation space (2) by a diaphragm (3) is separated, this opposite a blower (8) is arranged and a magnet (10) to the outer wall of the housing (11) adjoins, in addition to a feed (1) for the original suspension, an outlet (5), a drain (9) and a clear run (6) are present and the blower (8) via the clear discharge (6) is fed.

3. Device according to claim 2, characterized in that the blow-off device (8) consists of an elastically oscillating material.

4. Device according to claim 2 and 3, characterized in that the magnet (10) and / or the housing (11) are arranged displaceably on a common axis.

5. Device according to claim 2 to 4, characterized in that at least a two-stage is provided, wherein either the discharge (5) of a first stage with the feeder (1) is connected to a second stage and at least two processes (9) has a common sequence form or the sequence (9) of a first stage with the feed (1) of a second stage is connected and at least two discharges (5) form a common discharge.

6. Device according to claim 2 to 5, characterized in that at least one auxiliary supply (13) is provided.