CN103846159B - 一种固液分离装置 - Google Patents

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Abstract

一种固液分离装置，由筒体和包括磁场、过滤元件和导流通道在内的构件组成，所说的筒体分为自由沉降区、磁分离区、过滤分离区和浓浆液出口区，各区之间用导流通道连接使固液混合物定向流动。本发明提供的固液分离装置可以实现磁性固体颗粒与液体混合物的高效分离，分离装置体积小，易于实施，可实现连续长周期操作。

Description

一种固液分离装置
技术领域
本发明涉及一种固液分离装置，具体地说涉及一种用于分离磁性固体颗粒与液体混合物的装置。
背景技术
铁、钴、镍等金属具有软磁性，可以被磁铁吸引。在冶金、选矿、化工等行业常用磁分离对含有磁性固体颗粒的固液混合物进行固液分离。
USP7360657公开了一种固液分离装置，所用磁分离器内设置一根或多根直立的磁棒，浆液由磁分离器中部进入磁分离器，浆液中的磁性颗粒被磁棒吸引，由于重力而沿磁棒向下滑动，清液从磁分离器顶部出口流出，富含固体颗粒的浓浆液从磁分离器的底部出口排出。
CN101229499A公开了一种分离浆态床费托合成重馏分和铁基催化剂的方法，来自浆态床反应器的费托合成产物重馏分与铁基催化剂的混合浆液进入位于浆态床反应器外部的沉降罐中，并使沉降罐中的混合浆液在磁力线方向向下的磁场的作用下实现费托合成重馏分与铁基催化剂的快速分离；分离后的费托合成重馏分通过设置在沉降罐上部的过滤器进行过滤后作为产品排出。
本发明提供一种固液分离装置，利用沉降、磁分离、过滤组合方法实现磁性固体颗粒与液体混合物的连续高效分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用沉降、磁分离、过滤组合方法实现磁性固体颗粒与液体混合物的连续高效分离的固液分离装置。
一种固液分离装置，由筒体和包括磁场、过滤元件和导流通道在内的构件组成，所说的筒体分为自由沉降区、磁分离区、过滤分离区和浓浆液出口区，各区之间用导流通道连接使固液混合物定向流动；所说的筒体包括主筒和上、下封头，其中筒体上设有待分离的固液混合物的进料口、分离后富含固体颗粒的浓浆液出口和分出固体的清液出口，其中所说的下封头，其锥度应使浓浆液靠自身重力可沿下封头内壁面向下滑动；所说的自由沉降区位于筒体中央的中下部，待分离的固液混合物的进料口有管线连接入自由沉降区；所说的磁分离区由设置于筒体外壁中上部的由电磁铁和/或永磁铁构成的磁场在筒壁内所及区域形成，当使用电磁铁时，通电使磁场区的磁场产生，断电使磁场区的磁场消失，当使用永磁铁时，永磁铁靠近和离开筒壁使磁场区保持强、弱交替的磁场；所说的过滤分离区位于筒体的中上部，过滤分离区中设置有过滤器；所说的浓浆液出口区位于筒体下部；所说的导流通道包括使浆液从自由沉降区流向磁场区的导流通道I，使浆液从磁场区域向过滤分离区流动的导流通道II，使过滤分离下来的固体颗粒从过滤分离区向浓浆液出口区流动的导流通道III，和使磁场分离区分离下来的固体颗粒从磁场分离区向浓浆液出口区流动的导流通道IV。
本发明提出的固液分离装置具有下列优点：
（1）利用大颗粒催化剂易沉降，用磁力分离磁性固体颗粒，分离效率高，过滤除去少量细颗粒固体，反冲洗间隔长的特点，采用沉降/磁分离/过滤组合分离器，可以实现磁性固体颗粒与液体混合物的高效分离。
（2）分离器体积小，过滤器反冲洗间隔长。
（3）易于实施，可实现连续长周期操作。
附图说明
图1为实现本发明提供的固液分离装置的一种方式的结构简图。
具体实施方式
本发明提供的一种固液分离装置，由筒体和包括磁场、过滤元件和导流通道在内的构件组成，所说的筒体分为自由沉降区、磁分离区、过滤分离区和浓浆液出口区，各区之间用导流通道连接使固液混合物定向流动；所说的筒体包括主筒和上、下封头，其中筒体上设有待分离的固液混合物的进料口、分离后富含固体颗粒的浓浆液出口和分出固体的清液出口，其中所说的下封头，其锥度应使浓浆液靠自身重力可沿下封头内壁面向下滑动；所说的自由沉降区位于筒体中央的中下部，待分离的固液混合物的进料口有管线连接入自由沉降区；所说的磁分离区由设置于筒体外壁中上部的由电磁铁和/或永磁铁构成的磁场在筒壁内所及区域形成，当使用电磁铁时，通电使磁场区的磁场产生，断电使磁场区的磁场消失，当使用永磁铁时，永磁铁靠近和离开筒壁使磁场区保持强、弱交替的磁场；所说的过滤分离区位于筒体的中上部，过滤分离区中设置有过滤器；所说的浓浆液出口区位于筒体下部；所说的导流通道包括使浆液从自由沉降区流向磁场区的导流通道I，使浆液从磁场区域向过滤分离区流动的导流通道II，使过滤分离下来的固体颗粒从过滤分离区向浓浆液出口区流动的导流通道III，和使磁场分离区分离下来的固体颗粒从磁场分离区向浓浆液出口区流动的导流通道IV。
本发明提供的固液分离装置中，所说的封闭筒体包括筒体、上封头和锥形下封头，封闭筒体上设有待分离的固液混合物（浆液）进口，分离后富含固体颗粒的浓浆液出口和分出固体的液体（清液）出口。所说筒体是圆筒、椭圆筒、正方形筒、矩形筒、锥形筒或其它异型筒，筒体的材质选用对磁场无阻碍的透磁性材料，如不锈钢、铝、玻璃、树脂等。筒体上封头是弧形，也可以是平板状。筒体的锥形下封头可以是圆椎形，也可以是方锥形，下封头的锥度应使浓浆液靠自身重力沿下封头内壁面向下滑动。
本发明提供的固液分离装置，在筒体外壁设置至少一个磁铁，优选多个磁铁。磁铁沿筒体竖直方向（轴向）至少一个（一层），优选二个（二层）以上。磁铁沿筒体水平方向（径向）至少一个，优选多个。所说磁铁是电磁铁和/或永磁铁，磁铁表面磁感应强度为50-10000高斯，优选1500-5000高斯。使用电磁铁时，筒体外的上下两层或多层电磁铁交替通电产生磁场和停电取消磁场。使用永磁铁时，筒体外的上下两层或多层永磁铁交替靠近筒体壁面（使筒体内部保持较强的磁场）和离开筒体壁面（使筒体内部磁场减弱）。
本发明提供的固液分离装置，在封闭筒体内部设置有过滤组件，所用过滤元件是粉末金属烧结过滤管、金属丝网烧结过滤管、陶瓷膜、金属丝网、滤布中的一种或几种的组合。所说的过滤器，联接有清液出口和反冲洗液入口。
本发明提供的固液分离装置，其实现的一种结构型式如图1所示。
在图1中，包括封闭筒体（1），上封头（6），下封头（5），在封闭筒体（1）的外部设置有电磁铁（2），电磁铁（2）位于封闭筒体（1）的中上部，沿封闭筒体（1）圆周方向设置的电磁铁（2）为两层，一层为一组，邻接层的电磁铁交替通电和停电，以产生磁场和取消磁场；在封闭筒体（1）的下部设有浆液进料管（3）使固液混合物进入封闭筒体内的自由沉降区A，自由沉降区A通过导流通道（11）下部的缝隙与磁力分离区B和C相联，磁力分离区B和C通过导流通道（11）与过滤分离区D相联，在磁力分离区B和C的下部F通过导流通道（13）与由筒体下封头（5）的内壁斜面构成的浓浆液出口区G相联；在封闭筒体（1）的上部为过滤分离区D，内设过滤组件（9），过滤分离区D设有清液出口（8）和反冲洗管道（7），在过滤分离区D的下部E通过导流通道（12）与浓浆液出口区G相联，浓浆液出口区G设有浓浆液出口（4）。
本发明提供的固液分离装置，可用于对含有铁磁性固体颗粒的固液混合物进行固液分离操作。以图1为例，含有铁磁性固体颗粒的固液混合物（原料浆液）从浆液进料管（3）进入固液分离装置，在A区域（自由沉降区），浆液向上缓慢流动，浆液中的固体颗粒靠重力进行沉降，浆液中颗粒较大的固体颗粒被分离下来。从A区上升的固液混合物从导流通道（11）下部的缝隙中进入B、C区（磁力分离区），沿导流通道（11）向上流动。此时，上层电磁铁不通电，下层电磁铁通电产生磁场，沿导流通道（11）向上流动的固液混合物中的磁性固体颗粒被吸附在B区，分离出部分固体颗粒后的稀浆液继续沿导流通道（11）向上流动，经过C区后，进入D区（过滤分离区）。当B区吸附一定量的固体颗粒后，上层电磁铁通电产生磁场，向上移动的物料中的磁性固体颗粒被吸附在C区，而同时，下层电磁铁停电，B区磁场消失，则B区吸附的固体颗粒靠重力向下沉降，进入F区，并继续沿导流通道（13）向下移动，然后沿筒体下封头（5）的内壁斜面向G区（浓浆液出口区）滑动。当B区吸附的磁性颗粒向下沉降进入F区后，下层电磁铁通电，上层电磁铁停电，C区吸附的磁性颗粒沉降后被吸附在B区。进入D区的稀浆液进入过滤组件（9），从外向内经过过滤管，固体颗粒被过滤介质拦截，附着在过滤管的外侧，过滤后的清液从清液出口（8）流出固液分离装置。当过滤组件（9）的压降达到一定程度时，从反冲洗管道（7）引入一定量的反冲洗液，对过滤组件（9）进行反冲洗，使过滤组件（9）外侧附着的固体滤饼脱落。脱落的滤饼在E区形成浓浆液，沿导流通道（10）的斜面向下滑动，进入导流通道（12），然后沿导流通道（12）进入G区，与电磁铁分离下来的浓浆液一起从浓浆液出口（4）排出固液分离装置。
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明的内容。
实施例1～3
本实施例所用的固液分离装置的结构如图1所示，固液分离装置的筒体内径0.6米，采用上下二层电磁铁实现磁分离，电磁铁直径0.15米，电磁铁表面磁感应强度为2000高斯，过滤采用烧结金属过滤管，过滤元件孔径17微米。所用固液混合物为氧化铝负载的镍催化剂和柴油，催化剂镍含量30%（质量），平均粒径60微米，原料浆液中固体颗粒浓度为15%（质量）。由下至上第一个电磁铁通电时间80秒，断电时间10秒，通电、断电交替进行；由下至上第二个电磁铁通电时间10秒，断电时间80秒，通电、断电交替进行；上下两个电磁铁的操作模式为：下层电磁铁通电时，上层断电，下层断电时，上层通电。浆液处理量及分离后柴油中固含量见表1。
表1

Claims (10)

1.一种固液分离装置，由筒体和包括磁场、过滤元件和导流通道在内的构件组成，所述的筒体分为自由沉降区、磁分离区、过滤分离区和浓浆液出口区，各区之间用导流通道连接使固液混合物定向流动；所述的筒体包括主筒和上、下封头，其中筒体上设有待分离的固液混合物的进料口、分离后富含固体颗粒的浓浆液出口和分出固体的清液出口，其中所述的下封头，其锥度应使浓浆液靠自身重力可沿下封头内壁面向下滑动；所述的自由沉降区位于筒体中央的中下部，待分离的固液混合物的进料口由管线连接入自由沉降区；所述的磁分离区由设置于筒体外壁中上部的由电磁铁和/或永磁铁构成的磁场在筒壁内所及区域形成，当使用电磁铁时，通电使磁分离区的磁场产生，断电使磁分离区的磁场消失，当使用永磁铁时，永磁铁靠近和离开筒壁使磁分离区保持强、弱交替的磁场；所述的过滤分离区位于筒体的中上部，过滤分离区中设置有过滤器；所述的浓浆液出口区位于筒体下部；所述的导流通道包括使浆液从自由沉降区流向磁分离区的导流通道I，使浆液从磁分离区向过滤分离区流动的导流通道II，使过滤分离下来的固体颗粒从过滤分离区向浓浆液出口区流动的导流通道III，和使磁分离区分离下来的固体颗粒从磁分离区向浓浆液出口区流动的导流通道IV。
2.按照权利要求1所述的装置，其中所述主筒是圆筒、椭圆筒、矩形筒或锥形筒。
3.按照权利要求1所述的装置，其中所述的筒体，其材质选用对磁场无阻碍的透磁性材料。
4.按照权利要求1所述的装置，其中，所述的磁分离区中，磁铁表面磁感应强度为50～10000高斯。
5.按照权利要求4所述的装置，其中，所述的磁铁表面磁感应强度为1500～5000高斯。
6.按照权利要求1所述的装置，所述的磁场为至少两层。
7.按照权利要求1所述的装置，其中所述的过滤器，其过滤元件是粉末金属烧结过滤管、金属丝网烧结过滤管、陶瓷膜、金属丝网、滤布中的一种或几种的组合。
8.按照权利要求1所述的装置，其中所述的过滤器，联接有清液出口和反冲洗液入口。
9.按照权利要求1所述的装置，其中，包括封闭的筒体(1)，上封头(6)，下封头(5)，在封闭的筒体(1)的外部设置有电磁铁(2)，电磁铁(2)位于封闭的筒体(1)的中上部，沿封闭的筒体(1)圆周方向设置的电磁铁(2)为上下两层，一层为一组，分别为磁分离区的下层(B)和磁分离区的上层(C)，磁分离区的下层(B)和磁分离区的上层(C)的电磁铁交替通电和停电，以产生磁场和取消磁场；在封闭的筒体(1)的下部设有浆液进料管(3)使固液混合物进入封闭的筒体(1)内的自由沉降区(A)，自由沉降区(A)通过导流通道I(11)下部的缝隙与磁分离区相联，磁分离区通过导流通道II(10)与过滤分离区(D)相联，在磁分离区的下部区域(F)通过导流通道IV(13)与由筒体下封头(5)的内壁斜面构成的浓浆液出口区(G)相联；在封闭的筒体(1)的上部为过滤分离区(D)，内设过滤组件(9)，过滤分离区(D)设有清液出口(8)和反冲洗管道(7)，在过滤分离区(D)的下部区域(E)通过导流通道III(12)与浓浆液出口区(G)相联，浓浆液出口区(G)设有浓浆液出口(4)。
10.一种利用权利要求9所述的装置对含有铁磁性固体颗粒的固液混合物进行固液分离操作的方法，其特征为含有铁磁性固体颗粒的固液混合物从浆液进料管(3)进入固液分离装置，在自由沉降区(A)浆液向上缓慢流动，浆液中的固体颗粒靠重力进行沉降，浆液中颗粒较大的固体颗粒被分离下来，从自由沉降区(A)上升的固液混合物从导流通道I(11)下部的缝隙中进入磁分离区，沿导流通道I(11)向上流动；此时，磁分离区的上层(C)的电磁铁不通电，磁分离区的下层(B)的电磁铁通电产生磁场，沿导流通道I(11)向上流动的固液混合物中的磁性固体颗粒被吸附在磁分离区的下层(B)，分离出部分固体颗粒后的稀浆液继续沿导流通道I(11)向上流动，经过磁分离区的上层(C)后，进入过滤分离区(D)；当磁分离区的下层(B)吸附一定量的固体颗粒后，磁分离区的上层(C)的电磁铁通电产生磁场，向上移动的物料中的磁性固体颗粒被吸附在磁分离区的上层(C)，而同时，磁分离区的下层(B)的电磁铁停电，磁分离区的下层(B)的磁场消失，则磁分离区的下层(B)吸附的固体颗粒靠重力向下沉降，进入磁分离区的下部区域(F)，并继续沿导流通道IV(13)向下移动，然后沿筒体下封头(5)的内壁斜面向浓浆液出口区(G)滑动；当磁分离区的下层(B)吸附的磁性颗粒向下沉降进入磁分离区的下部区域(F)后，磁分离区的下层(B)的电磁铁通电，磁分离区的上层(C)的电磁铁停电，磁分离区的上层(C)吸附的磁性颗粒沉降后被吸附在磁分离区的下层(B)；进入过滤分离区(D)的稀浆液进入过滤组件(9)，从外向内经过过滤管，固体颗粒被过滤介质拦截，附着在过滤管的外侧，过滤后的清液从清液出口(8)流出固液分离装置；当过滤组件(9)的压降达到一定程度时，从反冲洗管道(7)引入一定量的反冲洗液，对过滤组件(9)进行反冲洗，使过滤组件(9)外侧附着的固体滤饼脱落；脱落的滤饼在过滤分离区(D)的下部区域(E)形成浓浆液，沿导流通道II(10)的斜面向下滑动，进入导流通道III(12)，然后沿导流通道III(12)进入浓浆液出口区(G)，与电磁铁分离下来的浓浆液一起从浓浆液出口(4)排出固液分离装置。
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