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羧甲基纖維素鈉生產過程中的固液分離裝置淺析

  本文以羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)生產過程中許多洗滌套用、蒸餾精分過程中含固液體需分離的物質為對象,從理論結合實踐中分析探討常用的、低成本的固液分離方法、裝置。

  1.羧甲基纖維素鈉生產過程中固液分離最多的工序是洗滌後漿料的固液分離、洗滌濾清液的固液分離、廢酒濾液的固液分離、汙水處理過程中的固液分離等。

  洗滌後漿料的含固率較高,約8%~12%,其固液分離設備現國內生產廠家常采用三足式離心機、雙螺旋軸壓榨脫液機、臥式螺旋卸料沉降離心機、BHS旋轉式過濾機等,隻有BHS旋轉式過濾機同時具有洗滌和離心分離的功能。其餘幾種分離設備從設備成本、分離效果、是否具有連續性生產上各有千秋,大家都比較熟悉,這裏就不做更多的介紹。

  洗滌濾清液的固液分離是指剛才工序洗滌後漿料固液分離後的濾液的再次固液分離。這種濾液介質的含固率較低,因前工序分離設備不同或生產的物料品種不同含固率差別較大,約0.02%~1%,但循環處理量非常大,其固液分離的目的是為了盡量多得到物料產品和盡量讓濾液含固率低便於循環使用、便於讓後工序設備能持續高效穩定運行,減少設備或管道堵塞和結垢的情況。這裏處理的好壞直接關係到後工序尤其是蒸餾精分的持續、穩定運行。因為蒸餾精分設備或管道有的通道間隙較小,再加上含固液體組分經過加熱後易結垢附著在設備或管道表麵,嚴重影響設備或管道流道通徑、流量和換熱效果,影響到設備以至整個生產的連續化、穩定安全運行。

  2.現國內外工礦企業生產活動中有許多含固液體需要進入下工序前需初步沉澱分離的情況,盡量讓流量大、流速快、漿狀需固液分離的物料初步處理成含固率較低的物料再經泵送或其它方式輸送到下工序。現有裝置大多采用內筒濾芯加外筒型式的過濾器,這種型式處理量小、易堵塞、故障率高、清理不方便。這裏主要探討一下借鑒汙水處理中常用的沉澱池原理、結構形式應用於羧甲基纖維素鈉生產過程中的固液分離方法、裝置。常用的沉澱方法是重力沉降法,即從液體中借助重力作用而除去固體的一種過程,根據液體中固體物質的濃度和性質,可將沉降過程分為自由沉澱、絮凝沉澱和壓縮沉澱。絮凝沉澱和壓縮沉澱常用於羧甲基纖維素鈉生產過程中的汙水處理過程中的固液分離,因羧甲基纖維素鈉生產過程中大循環量的洗滌工序固液分離後的液體物料和固體物料都是下工序的原料,故不能加添加劑,故一般采用自由沉澱的方法。本章節主要探討幾乎沒有運行成本的自由沉降,即利用自然重力的作用、加上時間的作用達到懸浮物料固液分離的效果。下麵就簡單介紹一些洗滌濾清液的固液分離裝置。

  3.洗滌濾清液的固液分離,因為其循環處理量非常大,故必須考慮成本因素。因為沉澱的成本是最低的了,隻要有一定的場地和時間就行。故常用的方法是先沉澱然後根據具體情況看生產上是否需要再過濾。即先建一沉澱槽先沉澱,把大部分雜質沉澱下來,再製作一過濾器用於再次過濾。當然沉澱槽位置允許也可建二次沉澱槽。因羧甲基纖維素鈉生產過程的洗滌濾清液含氯離子較多,一般沉澱槽的材料選用316L不鏽鋼、或聚丙烯(外部需加固)。

  3.1常用的沉澱槽的結構形式有以下幾種:

  平流式沉澱槽:顧名思義就是底部是水平的,槽中間有緩衝隔流的隔板。

  斜板式沉澱槽:斜板式沉澱槽的底部也是水平的,槽中間也有緩衝隔流的隔板,隔板是傾斜安裝的。每個沉澱槽因物料不同隔板的數量也不同,每件隔板的位置高度也不相同。

  多鬥式沉澱槽:多鬥式沉澱槽的底部是由多個V型的鋸齒狀鬥型隔槽組成,隔槽的方向與物料的流動方向是成90°,槽中間也有緩衝隔流的隔板,隔板一般是垂直安裝的。

  3.2各種沉澱槽的優缺點

  平流式沉澱槽的底部是水平的,槽中間有可加裝隔板,製作方便,周期清理也最為方便。但效果稍差一些。

  斜板式沉澱槽的底部也是水平的,隻是槽中間的隔板為傾斜安裝的,製作也較為方便,周期清理也較為方便。效果比較好。

  多鬥式沉澱槽的底部是由多個V型的鋸齒狀鬥型隔槽組成,製作稍微麻煩一些,周期清理較為麻煩。但效果較前兩種好。

  羧甲基纖維素鈉生產過程中洗滌濾清液常用的沉澱槽多選用平流式、但隔板借鑒斜板式的做法結構,這樣物料處理成本低、處理量大、無堵塞、無故障、無動力消耗、清理方便安全,方便日常清理操作及檢維修。下麵重點探討一下平流、斜板式沉澱槽。

  3.3平流、斜板式沉澱槽的結構

  平流、斜板式沉澱槽由進、出水口、過流箱體三個部分組成。槽體平麵為矩形,進出口分別設在槽體的兩端,進口一般采用淹沒進液孔,液體由進料渠通過均勻分布的進液孔流入箱體,進液孔後設有斜隔板,使液體流動均勻地分布在整個箱體寬的橫截麵;出口多采用溢流堰板,也可簡單一點就是加一斜隔板,以保證沉澱後的澄清液體可沿槽寬均勻地流入出液渠。液體過流部分是槽的主體,槽寬和槽深要保證液體流經沿池的斷麵分布均勻,依設計流速緩慢而穩定地流過。設計上要保證恰當的流速與沉降距離,所以要控製平流、斜板式沉澱槽的長、寬、深比。

  3.4平流、斜板式沉澱槽的特點及基本技術參數

  1) 箱體平麵為矩形,進口和出口分設在箱體長的兩端,進、出口一般采用大喇叭天方地圓形狀或做成槽型分布器,大大降低進出口處液體物料的流速,有利於沉澱分離效果。

  2) 外形形狀簡單,有利於自行製做加工,有利於製做大尺寸的設備,即適用於大處理量、流速快的漿狀或其它含固液體物料。

  3) 結構簡單,大口徑無堵塞可能、無故障、無動力消耗、上下均可設清理口,需要清理時方便安全。安裝時加一旁通則完全在不影響生產的情況下進行清理。這種裝置自己就能加工,不用委外,投資省,見效快,能提高生產效率,保障生產連續、安全暢通。

  4) 分離沉澱槽的長、寬、高尺寸比列關係直接關係到沉澱分離的效果。一般介質情況下分離沉澱槽的長度可稍長些。槽的長寬比一般以3-5為宜, 長與有效深度比一般采用8-12,有效深度一般不超過3m。

  5) 分離沉澱槽內斜隔板的尺寸及距頂部、底部的距離直接關係到沉澱分離的效果。一般介質情況下分離沉澱槽內斜隔板擋液板距頂部的尺寸不宜過大,距底部的尺寸不宜過小,且每一級每一塊不一樣。

  6) 做為一次沉澱槽使用時最大水平流速為5~7mm/s,做為二次沉澱槽使用時最大水平流速為3~5mm/s;

  7) 進口處擋板位置應高出槽內液麵0.1-0.15m,出口擋板應淹沒在槽內液麵以下深度0.3-0.5m,進口處的擋板距進液口0.3-0.5m,出口擋板距出液口0.2-0.4m。

  8) 沉澱槽長度(L)的計算方式。L=3.6vt,v為最大設計流量時的水平流速(水平流速越慢沉澱效果越好);t為沉澱時間,就沉澱區而言,一次沉澱槽一般為1--2h;二次沉澱槽一般為1.5--2.5h(沉澱時間越長沉澱效果越好)。

  3.5提高平流、斜板式沉澱槽效率的途徑

  1、進口做成槽型分布器,根據進口流量調節使物料盡量均勻分配、布滿。

  2、利用淺層沉澱的原理,在平流沉澱槽底部部位合理加裝斜板,變相的增加槽的使用長度,從理論上增大停留時間。

  3、盡量利用有效空間,盡量將沉澱槽的長度合理最大化。

  4、改善沉澱槽出液條件,可適當增加出液堰的長度。





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