SE409658B - Forfarande for avskiljning av ett finkornigt material fran en vetska varmed det finkorniga materialet er indrenkt - Google Patents

Description

7aooo1s-s Likartade problem föreligger även vid omhändertagandet av exempelvis vattenhaltigt rökgasstoff från venturianläggningar eller betsyrahaltigt betslam. Torkning av sådana finkorniga material, vilka har konsistensen av mull eller slam, har sålunda berett stora problem på grund av den stora 5 energiförbrukningen.Dammningsproblemen är även mycket besvärande. Enligt konventionell teknik brukar man som första steg filtrera eller centrifugera bort så mycket som går av vätskefasen. Ju finkornigare materialet är, desto större halter vätska återstår efter detta steg. Som andra steg brukar man förånga vätskefasen. Nackdelarna med detta förfarande är: 10 ' I l. Vätskans ångbildningsvärme förloras plus materialets specifika värme- upptagning. 2. Produktiviteten i filtrerings~ eller centrifugeringsoperationen är låg. '3. Utrustningen är känslig och kräver noggrann övervakning. 15 4. Lösta föroreningar i vätskan kan fällas ut.

Enligt ett föreslaget sätt att avskilja vätska från en finfördelad fast fas samlas den vätskehaltiga massan i en behållare i vilken massan värms underifrån så att_vätskan, med början i massans lägsta del, förångas i en 20 förångningszon och driver vätskan i ovanförliggande delar av massan uppåt genom massan mot ytan där den ansamlas, varifrån vätskan avleds ur be- hållaren. Sättet kan sägas bygga på följande principer: a) ett tillräckligt stort gastryck skall genom uppvärmning av behållaren 25 underifrån åstadkommas i massans nedre delar för att med viss önskad hastighet pressa vätskan uppåt. Detta villkor kan uttryckas ïï=A»d-- <1) dt dy -30 Härvid gäller ett '_35 R dv E; = Volymström vätska Horisontell sektionsarea . ' A ,Oí- Permeabilitet Tryckgradient i vertikalled dy b) Kornstorleken, eller rättare sagt tätpackningen, skall vara sådan att gasbubblor väsentligen icke kan stiga uppåt och vätskedroppar väsentligen icke kan falla nedåt i mellanrummen mellan kornen. Omrörning i vätskan 40 skall med andra ord förhindras genom kapillärkrafterna i den finfördelade 10 15 20 25 30 35 40 7800015-5 _3.. massan. Man får härvid utgå från att en gasbubbla som strävar uppåt utsätts från två krafter i det kritiska moment då den skall avsnöras, nämligen den uppåtriktade flytkraften och den återhållande ytspännings- kraften. På omvänt sätt påverkas även en vätskedroppe som håller på att avsnöras och falla nedåt. Om kanalerna i massan än mindre än de kritiska gasbubblornas respektive dropparnas radie, hämmas följaktligen omrör- níngen av vätskan.

Tfra . (gvätska - ggas) . g uns> Tyngdkraften FT = Ytspänningskraften FY = Qß. 2lrr Vid den kritiska minsta bubbel- eller droppradien är FT = FY Den kritiska minsta bubbel- eller droppradien, rkrit, vilken bestämmer den önskade, lägsta tätpackningsgraden, är alltså: krlt i 2 (P vätska -_P gas) . g Följande gäller härvid ................ (2) r = bubblas radie d'= ytspänning vätska - gas g = täthet g = tyngdacceleration Tätpackningsgraden bör alltså vara sådan att den minsta bredden på kanalerna mellan metallpartiklarna icke överstiger dubbla kritiska radien rkrit- c) Gastrycket Pgas i botten av kärlet skall vara högre än det hydrostatiska trycket hos vätskan, men lägre än det hydrostatiska trycket hos hela den överliggande massan. I annat fall söker sig gas upp genom massan från underliggande partier. Detta ger uttrycket: Patm + Svätska ' g (hl + h2) <1 Pgas<: Patm+ Émassa .g . 112 + fvätska . g . hl (3) varvid hl = den på ytan ansamlade vätskepelarens höjd och hz = den vätske- indränkta massans höjd.

Genom att kombinera villkor (3) med ekvationen (1) kan den "maximala" avskiljningshastigheten beräknas. 7800015-se 10 15 20 25” 30 35 40 _ 4 _ Ett syfte med föreliggande uppfinning är att ytterligare öka den "maximala" avskiljningshastigheten. Enligt uppfinningen sker detta genom att man ökar gastryckgradienten i vertikalled i massan genom att förstärka skillnaden mellan gastrycket Pgas i nedre delen av massan och trycket på den fasta fasen i massans övre yta utöver vad som uppnås genom uppvärmningen. Detta kan uppnås genom att man lägger på ett yttre tryck Py på den fasta fasen ovanifrån, t ex genom att en silduk som är genomsläpplig för vätskan men ej för den fasta fasen pressas mot den fasta fasen. Ett annat sätt är vakuumsugning på behållarens topp, d v s vakuumsugning från behållarut- rymmer över massans yta. Båda dessa alternativ kan även kombineras. Ekva- tion (3) kan därmed utvidgas enligt (4): <2 <1 Pvakuum + ~šæätska ' g (hl + h2) Pgas Py + Pvakuum + 9 massa ° gh2 + ågvätska ' ghl Genom endera eller båda av dessa åtgärder ökar tryckdifferensen mellan gas- trycket Pgas i förångnihgszonen i den nedre delen av massan och trycket på den fasta fasen på massans yta. Samtidigt påverkas ångbildningstemperaturen i gynnsam.riktning.

Uppfinningen skall nu närmare förklaras genom beskrivning av en föredragen utföringsform med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, vilka schematiskt illustrerar uppfinningens principer. I figurerna visar u.

Fig l en behållare innehållande en vätskehaltig massa, från vilken vätske- fasen håller på att avskiljas från den fasta fasen,-och af Fig 2 tryckförhållandena i behållaren enligt uppfinningen respektive under "normala" förhållanden.

Refererande först till Fig l betecknas en behållare allmänt med siffran 1; Behållaren l kan exempelvis bestå av ett plåtfat som är tätt tillslutet med ett lock 2. I behållaren l förvaras en massa 3 av ett partikelformigt fast material indränkt med en vätska. Det fasta materialet kan ekempelvis bestå av slipspån, metalloxider i form av stoft från rökgasreningsanläggníngar, eller metallföreningar från betbadsrester. Vätskefasen kan bestå exempelvis av skärolja, oljeemulsion, vatten eller betsyra, eller av blandningar av olika vätskor. Vid den illustrerade situationen har vätskan avskiljts från de nedre delarna av massan i behållaren. Den nedre, torrare delen, som allt- så huvudsakligen består av jämförelsevis torrt pulver har betecknats 4. l0 15 20 25 30 35 40 7800015-"5 _5- Mellan den torra delen 4 och den vätskeindränkta massan 3 finns en för- ångningszon 5 bildad genom att behållarens innehåll värms underifrån av ett antal oljebrännare 6. Även andra uppvärmningsmetoder är givetivs tänk- bara, såsom till exempel uppvärmning med gasbrännare, varvid även gaser som erhålls vid processen praktiskt kan tillvaratas vid uppvärmningen. Även spillvärme från andra processer kan utnyttjas, liksom elektrisk uppvärmning.

Med siffran 7 betecknas en ledning för avledande av brännbar gas från behållaren l. Ledningen 7 är ansluten till en luftpump 8 för åstadkommande av ett undertryck i behållaren i utrymmet 9 över massan 3.

För att öka trycket på den fasta fasen i massan 3, d v s på mängden av fasta partiklar i massan, är anordnad en kolv 10 som kan pressas ned mot massan 3 medelst en stång ll, som är tätande lagrad i locket 2. Anpress~ ningen av kolven 10 mot massan 3 sker via en sílduk 12 som kan släppa igenom vätska från massan 3 som är väsentligen ogeuomtränglíg för de fasta par- tiklarna i massan 3. Den vätska som filtreras genom silduken 12 fortsätter efter hand genom öppningar 13 i kolven 10 och ansamlas som en allt större avskiljdvätskemängd 14. Vätskemängden lä sugs upp ur behållaren l genom att ledningen 7 ersätts med en vätskeutsugningsledning, sedan vakuumpumpen 8 bortkopplats. Alternativt kan avtappning ske under "vakuum“ genom särskilt anordnad anordning för vätskeutsugning. Det är även möjligt att avlägsna vätskemängden 14 som en slutoperation efter avslutad separeríng av vätskan från den fasta fasen i behållaren.

Efter hand kommer förångningszonen 5 att vandra uppåt i massan 3. Fig l illustrerar sålunda situationsbilden då ungefär halva mängden av massan i behållaren har behandlats. Tryckförhållandena i behållaren illustreras schematiskt i diagrammet i Fig 2. Den heldragna linjen illustrerar sålunda förhållandena enligt uppfinningen, varvid en tryckdifferens lxpz föreligger mellan trycket i den "torra" delen 4 av massan i behållaren och gastrycket på massans yta. Den streckade linjen i diagrammet i Fig 2 illustrerar mot- svarande förhållanden i det fall trycket i utrymet 9 i översta delen av behållaren l motsvarar atmosfärstryck och kolven 10 inte pressas an mot massan 3. Den tryckdifferenslk pl som i detta fall uppnås är väsentligt lägre än tryckdifferensenlß p2. Förfarandet enligt uppfinningen kan även kombineras med kontinuerlig tillförsel av ny massa till behållarens övre del och kontinuerlig borttransport av avskiljd vätska och torkat material, varvid förångningszonens nivå hålls väsentligen konstant i rummet.

Claims (5)

1. veoooís-s 10 15 20 25 30 35 40 PATENTKRAV: l Förfarande för avskiljning av ett finkornigt fast material från en vätskefas i vilken det fasta materialet är indränkt, varvid massan av fast material och nämnda vätska samlas i en behållare, och de nedre delarna av den i behållaren befintliga massan värms så att vätskefasen förångas i en förångningszon, varvid massan i nämnda del av behållaren värms i så hög grad att gastrycket Pgas i nedre delen av massan blir högre än det hydro- statiska tryck som utövas av ovanförliggande, vätskeindränkta delar av massan, vilket villkor kan uttryckas P g.(hl+h2) +9.. . atm vatska gas atm + *çmassa ' g ' h2 + yvätska ' g ' hl däri?betecknar täthet, g betecknar tyngdacceleration, hl betecknar höjden av vätska som ansamlas på mässans yta, varifrån vätskan avleds, och hz be- tecknar höjden på nämnda ovanförliggande, vätskeindränkta delar av massan, k ä n n e t e_c k n a t av att man ökar den uppåtriktade volymströmen vätska genom att öka gastryckgradienten i vertikalled i massan genom att förstärka skillnaden mellan gastrycket Pgas i nedre delen av massan och gas- trycket i massans yta utöver vad som uppnås genom nämnda uppvärmning.

2. Förfärflfldê enligt krav 1, k ä.n n e t e c k n a t av att tryckgradienten ökas genom ett yttre pålagt tryck på massan ovanifrån, vilket anbringas väsentligen endast på den fasta fasen.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda yttre pålagda tryck anbringas genom att en sildnk eller motsvarande medel som är genomsläpplíg för vätskan men ej för den fasta fasen pressas mot den 'fasta fasen.

4. Förfarande enligt krav 1,-k ä n n e t e c k n a t av att tryckgradienten ökas genom vakuumavsugning från behållarutrymmet över massans yta.

5. Förfarande enligt något av kraven l ~ 4,'k ä n n e t e'c k n a t av att kornstorleken och tätpackningsgraden i massan är sådan att gasbubblor väsentligen icke kan stiga uppåt och vätskedroppar väsentligen icke kan falla nedåt i massan under vätskeavskiljningen. 7800015-"5 ._7- 6 Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t: e c k n a t av att tätpackníngs- graden är sådan att den minsta bredden av kanalerna mellan metallpartíklarna icke överstiger dubbla kritiska radien rkrit bestämd genom uttrycket r _ É- r krm 2 (gvätska - gas) . g där OJ = ytspänning vätska - gas. ANFURDA PUBLIKATIONER: