RU2403983C2

RU2403983C2 - Separator

Info

Publication number: RU2403983C2
Application number: RU2007134437/05A
Authority: RU
Inventors: Ким ГО (AU); Ким ГО; Питер Стюарт ХЕЙ (AU); Питер Стюарт ХЕЙ; Гари Джеймс БРАУН (AU); Гари Джеймс БРАУН
Original assignee: Алкоа Оф Австралия Лимитед
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2010-11-20
Also published as: CA2600889A1; RU2007134437A; CN101142029A; WO2006092006A1; BRPI0607984A2

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed invention relates to separation of solid particles/fluids from fluid. Proposed separator is arranged between flash vaporisation tank and heat exchanger in Bayer process plant and comprises fluid inlet and outlet, outlet for separated solid particles, and vane swirler arranged downstream of fluid inlet but upstream of fluid outlet and outlet for separated solid particles. Vane swirler is arranged to act on fluid flow so that entrapped solid particles and fluid move radially sideways due to inertia. Note here that fluid outlet is located on one line with fluid inlet and vane swirler. Note also that feed into solid particles outlet id carried out by collector arranged radially.

EFFECT: minimum heat losses, improved performances.

7 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к сепаратору. В частности, сепаратор согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью встраивания в технологический поток. Сепаратор согласно настоящему изобретению находит также практическое применение в тех случаях, когда требуется произвести удаление твердых частиц, которые захвачены в технологических потоках и которые не могут быть удалены с помощью других способов фильтрации.The present invention relates to a separator. In particular, the separator according to the present invention is configured to be embedded in a process stream. The separator according to the present invention also finds practical application in cases where it is necessary to remove solid particles that are trapped in the process streams and which cannot be removed using other filtration methods.

Известный уровень техникиPrior art

Наиболее широко применяемым сепаратором для сбора пыли или для отделения твердых частиц, захваченных в потоке газа, является циклонный сепаратор. В типовом сепараторе газ вместе с захваченными твердыми частицами, такими как пыль, направляется тангенциально в верхнюю часть конической камеры. Захваченные частицы пыли перемещаются по направлению к передней стороне сепаратора и с помощью воронки направляются вниз в приемник. Чистый газ удаляют из камеры через верхнее центральное отверстие. При этом важным является то, что циклонные сепараторы применяют для удаления как твердых частиц, так и жидкостей из газов.The most widely used separator for collecting dust or for separating solid particles trapped in a gas stream is a cyclone separator. In a typical separator, gas, along with entrained solid particles such as dust, is sent tangentially to the upper part of the conical chamber. Captured dust particles move towards the front of the separator and are directed downward to the receiver using a funnel. Pure gas is removed from the chamber through the upper center hole. It is important that cyclone separators are used to remove both solid particles and liquids from gases.

Во многих случаях возникает необходимость модифицирования сепаратора с целью его «встраивания» в существующий подающий трубопровод для текучей среды. Но при этом не всегда имеется возможность применить типовой циклонный сепаратор по причине физических ограничений подающего трубопровода, касающихся пространственного размещения. В этих случаях могут быть применены фильтры различных видов. Однако в тех случаях, когда требуется минимальные тепловые потери, фильтры часто не подходят для применения.In many cases, it becomes necessary to modify the separator in order to “integrate” it into the existing fluid supply pipe. But at the same time, it is not always possible to use a typical cyclone separator due to the physical limitations of the supply pipe regarding spatial distribution. In these cases, various types of filters can be applied. However, in cases where minimal heat loss is required, filters are often not suitable for use.

Создание сепаратора согласно настоящему изобретению имеет своей целью устранение в значительной степени вышеизложенных проблем, присущих известному уровню техники.The creation of the separator according to the present invention aims to eliminate to a large extent the above problems inherent in the prior art.

Вышеприведенное рассмотрение известного уровня техники предназначено только лишь для понимания сущности настоящего изобретения. При этом должно быть понятно, что это рассмотрение известного уровня техники не служит подтверждением или допущением того, что какой-либо относящийся к изобретению материал является частью известного уровня техники в Австралии или в другой стране или регионе на дату приоритета данной заявки.The above consideration of the prior art is intended only to understand the essence of the present invention. It should be understood that this examination of the prior art does not confirm or admit that any material related to the invention is part of the prior art in Australia or in another country or region on the priority date of this application.

Слово «содержит» или его производное «содержащий», используемые в описании изобретения, если только контекст не требует иного, означают, что указанное нечто целое или группа должны быть включены, но не исключены.The word “comprises” or its derivative “comprising”, used in the description of the invention, unless the context otherwise requires, means that the specified whole or group should be included, but not excluded.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно настоящему изобретению предлагается сепаратор, предназначенный для применения между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера, характеризующийся тем, что он содержит впускное отверстие для очищаемой жидкой или газообразной среды (далее - текучей среды), выпускное отверстие для текучей среды, выпускное отверстие для отделенных твердых частиц и лопаточный завихритель, расположенный вниз по потоку за впускным отверстием для текучей среды, но при этом перед выпускным отверстием для текучей среды, причем лопаточный завихритель расположен таким образом, чтобы оказывать воздействие на проходящий через него поток текучей среды, создавая при этом поток, способствующий перемещению захваченных частиц радиально в сторону благодаря инерции, а выпускное отверстие для текучей среды расположено на одной линии с впускным отверстием и лопаточным завихрителем, в то время как в выпускное отверстие для твердых частиц осуществляется подача твердых частиц с помощью радиально расположенного сборника.The present invention proposes a separator for use between the flash tank and the heat exchanger in the installation for the Bayer process, characterized in that it contains an inlet for the liquid or gaseous medium to be cleaned (hereinafter referred to as the fluid), an outlet for the fluid, an outlet a hole for separated solids and a blade swirl located downstream of the fluid inlet, but in front of the outlet fluid, the blade swirl being positioned so as to influence the flow of fluid passing through it, creating a flow that facilitates the movement of trapped particles radially to the side due to inertia, and the outlet for the fluid is located in line with the inlet the hole and the blade swirl, while the solids outlet is supplied with solid particles using a radially located collector.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения выпускное отверстие для текучей среды имеет такой же размер, как и размер впускного отверстия для текучей среды.According to a preferred embodiment of the invention, the fluid outlet is the same size as the size of the fluid inlet.

Согласно более предпочтительному варианту лопаточный завихритель размещен по спирали и расположен вдоль оси пути потока текучей среды, проходящей через впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды.According to a more preferred embodiment, the blade swirl is arranged in a spiral and is located along the axis of the path of the fluid flow passing through the inlet for the fluid and the outlet for the fluid.

Согласно еще более предпочтительному варианту сборник смещен относительно осевой ориентации впускного отверстия для текучей среды и выпускного отверстия для текучей среды для того, чтобы способствовать движению потока захваченных частиц к выпускному отверстию для твердых частиц.According to an even more preferred embodiment, the collector is offset relative to the axial orientation of the fluid inlet and the fluid outlet in order to facilitate the movement of the trapped particle flow to the particulate outlet.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения лопаточный завихритель выполнен в виде четырех отдельных лопаток, расположенных по спирали вокруг центральной оси пути потока текучей среды.According to one embodiment of the present invention, the blade swirl is made in the form of four separate blades arranged in a spiral around the central axis of the fluid flow path.

Согласно настоящему изобретению предлагается также способ встраивания сепаратора в существующий подающий трубопровод для потока жидкой или газообразной среды, причем этот способ характеризуется тем, что он включает удаление части существующего подающего трубопровода и встраивание сепаратора, описанного выше.The present invention also provides a method for incorporating a separator into an existing supply pipe for flowing a liquid or gaseous medium, which method is characterized in that it comprises removing part of the existing supply pipe and incorporating the separator described above.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее сепаратор согласно настоящему изобретению будет подробно описан с иллюстрацией только в виде примера со ссылкой на один вариант осуществления изобретения и прилагаемые чертежи, на которых изображены:Next, the separator according to the present invention will be described in detail with illustration only by way of example with reference to one embodiment of the invention and the accompanying drawings, which depict:

на Фиг.1 - сепаратор согласно настоящему изобретению, вид сбоку в разрезе;figure 1 is a separator according to the present invention, a side view in section;

на Фиг.2 - лопаточный завихритель, предусмотренный в сепараторе, показанном на Фиг.1, вид сбоку в разрезе;figure 2 is a blade swirl provided in the separator shown in figure 1, a side view in section;

Фиг.3 представляет собой поперечное сечение по линии А-А лопаточного завихрителя, показанного на Фиг.2.Figure 3 is a cross section along the line aa of the scapular swirler shown in figure 2.

Оптимальный вариант(ы) осуществления изобретенияThe best option (s) for carrying out the invention

На Фиг.1 показан сепаратор 1 согласно настоящему изобретению. Сепаратор 1 выполнен с возможностью встраивания в подающий трубопровод для текучей среды в тех случаях, когда требуется осуществить удаление из него захваченных твердых частиц.1 shows a separator 1 according to the present invention. The separator 1 is made with the possibility of integration into the fluid supply pipe in those cases when it is required to carry out the removal of captured solid particles from it.

Сепаратор 1 содержит впускное отверстие 2 для очищаемой текучей среды и выпускное отверстие 3 для текучей среды. Практически рядом с впускным отверстием 2 предусмотрен индикатор температуры 4 и манометр 5. Кроме того, рядом с выпускным отверстием 3 для текучей среды предусмотрен индикатор температуры 6.The separator 1 comprises an inlet 2 for the fluid to be cleaned and an outlet 3 for the fluid. A temperature indicator 4 and a pressure gauge 5 are provided substantially adjacent to the inlet 2. In addition, a temperature indicator 6 is provided near the fluid outlet 3.

Сепаратор 1 содержит также часть, предназначенную для регулирования потока текучей среды, или лопаточный завихритель 7. Лопаточный завихритель 7 предусмотрен в канале трубопровода 8, который образует его и остальную большую часть сепаратора 1. Ниже по потоку за частью лопаточного завихрителя 7 предусмотрен сборник, содержащий раструбную часть 9 сепаратора и смещенную поверхность 10 для сбора твердых частиц, с помощью которой, в свою очередь, происходит подача твердых частиц к выпускному отверстию 11 для твердых частиц. Трубопровод с выпускным отверстием 3 для текучей среды выступает вверх по потоку через поверхность 10 сборника и заканчивается в том месте, которое находится посередине между расположенной вверх по потоку радиальной раструбной частью 9 и поверхностью 10.The separator 1 also contains a part for regulating the flow of fluid, or a blade swirl 7. A blade swirl 7 is provided in the channel of the pipe 8, which forms it and the rest of the large part of the separator 1. Downstream of the part of the blade swirl 7 is provided a collector containing a bell-shaped part 9 of the separator and the offset surface 10 for collecting particulate matter, with which, in turn, is the supply of particulate matter to the outlet 11 for particulate matter. A pipe with a fluid outlet 3 protrudes upstream through the surface of the collector 10 and ends at the point in the middle between the upstream radial socket part 9 and the surface 10.

На Фиг.2 и 3 показана часть лопаточного завихрителя 7, содержащая трубу 12, образующую канал 13, впускной конец 14 и выпускной конец 15. В пределах канала 13 расположен лопаточный завихритель 16, содержащий четыре пересекающиеся лопатки 17, которые пересекаются соосно в пределах канала 13 трубы 12. Лопатки 17 расположены таким образом, чтобы они образовывали спиральную конструкцию в пределах трубы 12.Figures 2 and 3 show a portion of the blade swirl 7 containing a pipe 12 forming a channel 13, an inlet end 14 and an outlet end 15. Within the channel 13, a blade swirl 16 is located, containing four intersecting blades 17 that intersect coaxially within the channel 13 pipes 12. The blades 17 are arranged so that they form a spiral structure within the pipe 12.

Сепаратор работает следующим образом. Потоку текучей среды, поступающему в сепаратор 1, придается завихряющее или вращательное движение, посредством чего захваченные твердые частицы совершают перемещение радиально в сторону благодаря инерции после того, как они проходят вниз по потоку за часть лопаточного завихрителя 7. Твердые частицы в основном совершают перемещение в раструбную часть 9, затем происходит их сбор на поверхности 10 сборника и подача к выпускному отверстию 11 для твердых частиц, в то время как текучая среда, содержащая меньшее количество захваченных твердых частиц, поступает в трубопровод, содержащий выпускное отверстие 3 для текучей среды, которое расположено соосно с частью лопаточного завихрителя 7 и впускным отверстием 2 для текучей среды.The separator works as follows. The fluid flow entering the separator 1 is given a swirling or rotational motion, whereby the trapped solid particles move radially to the side due to inertia after they pass downstream beyond the portion of the blade swirler 7. The solid particles mainly move into the bell-shaped part 9, then they are collected on the surface 10 of the collector and fed to the outlet 11 for solid particles, while a fluid containing less trapped solids Tits, enters the pipeline containing the outlet 3 for the fluid, which is located coaxially with the part of the blade swirler 7 and the inlet 2 for the fluid.

Сепаратор 1 по настоящему изобретению размещают таким образом, чтобы он в основном был установлен в одну линию (соосно) по отношению к существующему потоку текучей среды, что позволяет встраивать его в существующий трубопровод для текучей среды с минимальным переоборудованием.The separator 1 of the present invention is placed so that it is mainly installed in one line (coaxial) with respect to the existing fluid flow, which allows it to be embedded in an existing fluid pipe with minimal conversion.

Кроме того, сепаратор 1 согласно настоящему изобретению позволяет достичь минимальной тепловой потери из потока текучей среды, в частности по сравнению с обычно применяемыми устройствами фильтрования. Главным образом по этой причине заявитель считает, что сепаратор 1 должен найти специальное применение при осуществлении процесса Байера путем установки его в паропроводах между резервуарами для мгновенного испарения горячего насыщенного раствора и кожухотрубными теплообменниками, которые используют горячий пар, образующийся в результате мгновенного испарения, для нагрева отработанного раствора. Эти теплообменники подвержены засорению и образованию накипи, что может привести в результате к недостаточному теплообмену и потребовать дорогостоящего обслуживания. Предполагается, что применение сепаратора 1 в этих паропроводах позволит со временем значительно улучшить рабочие характеристики теплообменников.In addition, the separator 1 according to the present invention allows to achieve minimal heat loss from the fluid stream, in particular in comparison with commonly used filtering devices. Mainly for this reason, the applicant believes that the separator 1 should find special application in the Bayer process by installing it in the steam lines between the tanks for instant evaporation of hot saturated solution and shell-and-tube heat exchangers that use hot steam generated as a result of instant evaporation to heat the spent solution. These heat exchangers are prone to clogging and scale formation, which can result in insufficient heat transfer and require expensive maintenance. It is assumed that the use of separator 1 in these steam pipelines will significantly improve the performance of heat exchangers over time.

В пределах объема настоящего изобретения могут быть осуществлены модификации и изменения, которые будут понятны специалисту в данной области техники.Modifications and changes that will be understood by one of ordinary skill in the art can be made within the scope of the present invention.

Claims

1. A separator for use between the flash tank and the heat exchanger in a Bayer process installation, including a fluid inlet, a fluid outlet, an outlet for separated solids / liquids, and a blade swirl located downstream of the inlet for the fluid, but upstream of the fluid outlet and the outlet for the separated solids / liquids, with the blade swirl is positioned to be able to influence the fluid flow passing through it so that trapped particles and liquids move radially to the side due to inertia, while the fluid outlet is in line with the fluid inlet and the blade swirl moreover, in the outlet for solids / liquids is supplied using a radially located collector.

2. The separator according to claim 1, in which the outlet for the fluid has the same size as the size of the inlet for the fluid.

3. The separator according to claim 1 or 2, in which the blade swirl is made in a spiral and is located along the axis of the fluid flow passing through the inlet for the fluid and the outlet for the fluid.

4. The separator according to claim 1, in which the collector is made with a surface located at an angle relative to the axial orientation of the inlet for the fluid and the outlet for the fluid, allowing movement of the captured particles and liquids to the outlet for solids / liquids.

5. The separator according to claim 1, in which the blade swirl is made in the form of four separate blades arranged in a spiral around the central axis of the fluid flow.

6. A method for separating trapped solids and liquids from a fluid flow passing between the flash tank and the heat exchanger in a Bayer process installation, characterized in that the method is carried out in a separator installed between the flash tank and the heat exchanger according to any one of the preceding claims.

7. A method of incorporating a separator into an existing fluid supply pipe between the flash tank and a heat exchanger in a Bayer process installation, characterized in that a portion of the existing fluid supply pipe is removed and a separator according to claim 1 is inserted into it.