Центрифуги

5. Ниже приведена схема построения условных обозначений промышленных центрифуг.

Примеры обозначения центрифуг. Отстойная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка, в герметизированном взрывозащищенном исполнении, с максимальным внутренним диаметром ротора 500 мм, модель пятая. Основные детали, непосредственно соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовляются из коррозионностойкой стали Х17Н13МЗТ по ГОСТ 5632—61 Обозначение: ОГШ-503К-5.

Фильтрующая горизонтальная центрифуга с выгрузкой  осадка толкающим поршнем, с двухкаскадным  сдвоенным ротором диаметром 2000 мм, в негерметизированном исполнении, модель первая. Основные детали, непосредственно соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовляются из углеродистой стали. Обозначение: 2/2 ФГП-2001У-1.

     Вертикальная  трубчатая центрифуга с разделяющим  ротором из коррозионностойкой стали Х17Н13МЗТ по ГОСТ 5632—61, диаметр ротора 150 мм, двигатель взрывозащищенный, выгрузка осадка ручная с разборкой ротора, модель первая. Обозначение: РТР-152К-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

     6. Характеристика и параметры центрифуг          

По принципу действия центрифуги делят на отстойные и фильтрующие. Барабаны (роторы  отстойных центрифуг имеют сплошную, а фильтрующие—дырчатую (перфорированную) стенку, покрытую фильтровальной сеткой или тканью. Важнейшими характеристиками центрифуги являются фактор разделения и продолжительность центрифугирования. Центрифуги периодического действия целесообразно использовать при концентрации нерастворимых примесей в сточных водах не более 2—3 г/л и если образующиеся осадки цементируются или характеризуются высокими абразивными свойствами.

Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических  и аморфных продуктов, промывки получающихся при этом осадков, а также отделения влаги от штучных материалов.  
 
 

Отстойные центрифуги предназначены для разделения плохо фильтрующихся суспензий, эмульсий, а также для разделения суспензий по крупности частиц твердой фазы. Отстойные центрифуги иногда, в свою очередь, подразделяют на собственно отстойные, осветляющие, концентрирующие и разделяющие (или сепарирующие). Отстойные центрифуги используются для разделения смесей с большим содержанием твердого вещества. В них также происходит разделение на жидкую и твердую фазы.

При вращении барабана центрифуги и находящегося в нем материала возникает центробежная сила. Величина  центробежной силы, действующей на вращающееся тело массой  m  и  весом G: где С — в кгс; w = nRn/30 — окружная  скорость в м/с; R—внутренний радиус барабана в м; g—ускорение свободного падения в м/с2; п—частота вращения барабана в об/мин.

При вращении тела весом G = 1 кгс С == п2/900 кгс.

Одним из основных критериев оценки эффективности  работы центрифуги является фактор разделения:

 Фр = w2R / g = n2R / 900  (1) , где w == лп/30 —  угловая скорость барабана.

Фактор  разделения показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Как видно из уравнения (1), фактор разделения численно равен центробежной силе, возникающей при вращении тела весом G = 1 кгс. Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования (исключение составляет центрифугирование легко сжимающихся осадков в фильтрующих центрифугах). Величина фактора разделения в современных центрифугах лимитируется условиями прочности и динамической устойчивости машины 
 
 
 
 
 

Однако  фактор разделения Фр не является исчерпывающей  характеристикой центрифуг и  их способности к разделению неоднородных жидких систем. Для суждения об этой способности иногда используют параметр S, называемый индексом производительности центрифуги. Он определяется как произведение площади цилиндрической поверхности осаждения на фактор разделения S=FосФр

Параметр S — это важная характеристика разделяющей  способности осадительных и фильтрующих центрифуг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

7.Факторы для выбора центрифуг

Главными  факторами, определяющими выбор  центрифуги, являются: для суспензий — степень дисперсности твердой фазы, эффективная плотность (разность плотностей твердых и жидких фаз)  твердых частиц и их концентрация; для эмульсий — стойкость эмульсии, обусловленная степенью раздробленности капель одной жидкости в другой, вязкость дисперсионной среды и соотношение плотностей фаз.                                                                             

При выборе центрифуги следует также учитывать  коррозионные свойства обрабатываемого  материала, его токсичность, огне- и  взрывоопасность (машины с открытым или закрытым кожухом), коэффициент трения осадка и др.   Чем больше количество мелких твердых частиц в суспензии, тем соответственно больше их содержание в осветленной жидкости (фугате). Это относится в одинаковой мере к фильтрующим и отстойным центрифугам.

На работу центрифуг существенно влияет вязкость жидкой фазы. С увеличением этого параметра производительность центрифуги уменьшается. Поэтому в некоторых случаях (когда это допустимо) для уменьшения вязкости жидкости прибегают к ее нагреву. Нагревание эмульсии приводит не только к уменьшению вязкости, но и снижению стойкости эмульсии и соответственно увеличению производительности центрифуги.

Чем больше эффективная плотность твердой  фазы, тем выше может быть производительность отстойной центрифуги. При сепарировании  эмульсий производительность машины возрастает с увеличением разности плотностей компонентов эмульсии При центробежной фильтрации эффективная плотность твердой фазы практически не влияет на увеличение производительности. 
 
 
 
 

8.  Кратко остановимся на конструкциях наиболее  часто встречающихся остойных центрифуг.

Хорошо  зарекомендовали себя в промышленности автоматические подвесные центрифуги с нижней выгрузкой осадка. Эти конструкции отличаются устойчивостью и некоторой свободой колебаний барабана, а также сравнительно легкой и быстрой выгрузкой осадка. Кроме того, опора и привод машины не подвергаются коррозии, так как не соприкасаются с жидкостью.

  Автоматическая подвесная центрифуга

Загрузка  суспензии и выгрузка осадка в  машинах этого типа происходят периодически при сниженной скорости ротора (до 300 об/мин при загрузке суспензии и до 50 - 100 об/мин при выгрузке осадка).

Подвесные центрифуги предназначены для разделения суспензий, требующих короткого цикла центрифугирования.

Несмотря  на низкую конечную влажность получаемого  осадка и возможность его тщательной промывки, общим недостатком рассмотренных конструкций центрифуг являются непроизводительные затраты энергии и времени, связанные с цикличностью работы машин. Этого недостатка лишены горизонтальные центрифуги с автоматическим наполнением барабана и удалением осадка при рабочей частоте вращения ротора.

Промышленные  центрифуги.

Тысячи  разнообразных центрифуг работают на предприятиях химической, металлургической, пищевой, оборонной и других отраслей промышленности. Центрифуги сегодня  – это сложные агрегаты, состоящие  из многих механизмов, которые нуждаются в точной наладке и квалифицированном обслуживании.

 
 
 
 
 
 

      9.Принцип  действия отстойных  центрифуг.

В упрощенном виде центрифуга представляет собой  быстро вращающийся вокруг оси пустотелый ротор. Суспензия (или эмульсия) загружается в ротор периодически или непрерывно. Продукты разделения выводятся из ротора также периодически или непрерывно.

В практике центрифугирования применяются  два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и  центробежное осаждение. В первом случае центрифуги изготовляются с перфорированным ротором, на внутренней стенке (обечайке) которого уложена фильтровальная перегородка — фильтрующие центрифуги, во втором — с отстойным ротором, имеющим сплошную обечайку — отстойные центрифуги. Изготовляются также комбинированные отстойно-фильтрующие центрифуги, в которых совмещаются оба принципа разделения.

При разделении суспензий в фильтрующих центрифугах  в роторе под действием центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтровальную ткань или металлическую сетку с одновременным отложением на последней частиц твердой фазы; жидкость проходит через сита и затем через отверстия в роторе выбрасывается в кожух центрифуги, а осадок выгружается либо во время вращения ротора, либо после его полной остановки.

При разделении суспензий в отстойных центрифугах  твердые частицы, имеющие, как правило, больший удельный вес, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы на обечайке ротора в виде кольцевого слоя; Жидкий компонент также образует кольцевой слой, но ближе к оси вращения. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Осадок выгружается на ходу или после остановки машины.

Разделение  эмульсий происходит аналогично: у  стенок ротора образуется слой тяжелой жидкости, а ближе к оси вращения — слой легкой жидкости. Центрифуги, предназначенные для разделения эмульсий, называются разделяющими центрифугами. Загрузка эмульсии и отвод тяжелой и легкой жидкостей из ротора такой центрифуги осуществляются непрерывно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Отстойные центрифуги в промышленности:

В промышленности центрифуги используются для отделения  твердых фаз из суспензий или  для обезвоживания шламов. Они  образуются в большом количестве, например, в строительной промышленности в виде промывочных буровых растворов или при разработке песочно-гравийных карьеров.

В компактных промышленных центрифугах обрабатываемый материал подается с помощью питательных насосов, например, центробежного или эксцентрикового шнекового насоса в барабан центрифуги. Барабан приводится во вращение с помощью электромотора и многоступенчатойкоробки передач. При этом достигается максимальное центробежное ускорение, превышающее в 3000 раз ускорение земного тяготения (G). Производительность центрифуги, т.е.показатель максимального обезвоженного осадка, зависит от свойств обрабатываемых материалов.  

Для отстойных  центрифуг непрерывного действия, которыми являются все применяемые в настоящее  время при промышленной депарафинизации  центрифуги, подачу суспензии и вывод  продуктов центрифугирования проводят непрерывно.

Отделение комплекса от жидкой фазы можно проводить  методом «турбулентной декантации» в вибрационных отстойниках i, применяемых на полупромышленной установке карбамидной де-ларафинизации. 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Промышленное  применение для отделения комплекса нашло центрифугирование , а также фильтрование под давлением в процессе депарафинизации с использованием кристаллического карбамида, бензина и метанола . Это позволяет •одновремено получать товарный легкоплавкий парафин и зимнее дизельное топливо, причем полученный парафин содержит 98— 99% н-алканов и ароматических компонентов не более 0,3—0,5% . Эти работы проводили с дизельным топливом из волгоградских, усть-'бальгкской и мангышлакской нефтей, причем парафин, выделенный при депарафинизации дизельного топ-.лива мангышлакской нефти, содержит до 0,02% ароматических углеводородов. Автором разработана конструкция , с проектной производительностью 96 т/ч по суспензии и 28 т/ч по твердому осадку. Усовершенствование схемы типовой установки Г-64 по депарафинизации дизельных топ-лив кристаллическим карбамидом заключается в замене десяти отстойных центрифуг, предназначенных для отделения комплекса, четырьмя рабочими и двумя резервными фильтрами, работающими под давлением и обеспечивающими качественную промывку комплекса. Это позволит увеличить производительность установки :и наряду с зимним дизельным топливом вырабатывать высококачественный парафин