способ и устройство подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации

Формула изобретения

1. Способ подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации, основанный на дозированном непрерывном отборе суспензии вспомогательного фильтрующего вещества с последующим непрерывным вводом отобранной суспензии вспомогательного фильтрующего вещества в поток нефильтрованного раствора, отличающийся тем, что осуществляют непрерывный отбор части потока нефильтрованного раствора из основного потока, направляемого на фильтрацию, увеличивают давление отобранной части потока нефильтрованного раствора и используют его в качестве рабочего тела в струйном насосе, всасывают суспензию вспомогательного фильтрующего вещества с последующим нагнетанием ее под давлением в основной поток нефильтрованного раствора.

2. Устройство подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации, содержащее фильтр, емкость с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи нефильтрованного раствора, нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества и регулирующий вентиль, отличающееся тем, что дополнительно содержит байпасный трубопровод, манометр, а также первый и второй запорные вентили, при этом нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества выполнен в виде последовательно соединенных насоса высокого давления и струйного насоса, установленных на байпасном трубопроводе, всасывающий штуцер струйного насоса соединен через регулирующий вентиль с емкостью с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, нагнетающий штуцер насоса высокого давления связан со штуцером рабочего тела струйного насоса, нагнетающий штуцер струйного насоса через первый запорный вентиль связан с основным трубопроводом, всасывающий штуцер насоса высокого давления через второй запорный вентиль связан с основным трубопроводом, при этом между выходом насоса высокого давления и штуцером рабочего тела струйного насоса установлен манометр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области фильтрования, точнее к способам и устройствам фильтрации жидкостей с применением намывных фильтров, в которых для обеспечения устойчивой фильтрации жидкостей от взвешенных частиц вспомогательное фильтрующее вещество подают непрерывно в течение всего процесса фильтрации.

Известно, что непрерывное введение вспомогательного фильтрующего вещества (подпитка) позволяет в процессе фильтрации создавать проницаемый слой для увеличения продолжительности процесса фильтрации. Известно, что в качестве вспомогательных фильтрующих веществ используют такие вещества, как диатомит и перлит, которые обладают абразивным действием, поэтому оборудование, осуществляющие подпитку в процессе фильтрации, подвергается этому действию, что приводит к износу всей проточной части оборудования.

В качестве оборудования, осуществляющего подпитку в процессе фильтрации, используют различные типы насосов (лопастные, поршневые, плунжерные, мембранные). Следует отметить, что лопастные насосы не обеспечивают равномерную подачу вспомогательного фильтрующего вещества, так как в процессе фильтрации из-за накопления осадка возрастает давление перед фильтром. Кроме того, перекачивание суспензии вспомогательного фильтрующего вещества проводит к абразивному износу проточной части лопастных насосов, прежде всего, рабочего колеса.

Другие типы насосов (плунжерные, поршневые, мембранные), имеющие всасывающие и нагнетательные клапаны, также подвержены быстрому износу, в особенности золотники и седла клапанов, что также приводит к неравномерной подаче вспомогательного фильтрующего вещества, так как с увеличением давления перед фильтром увеличивается неконтролируемая утечка суспензии вспомогательного фильтрующего вещества через изношенный клапан.

Известны способ и устройство по патенту США № 6555014, МПК B01D 37/02, основанному на заявке Германии № 19753717 с приоритетом от 4 декабря 1997 года.

Известное устройство состоит из контейнера с вспомогательным фильтрующим веществом, червячного конвейера, оборудования для его управления, емкости для перемешивания вспомогательного фильтрующего вещества с нефильтрованной жидкостью, насосов для инжектирования полученной суспензии во всасывающую линию насосов, подающих нефильтрованную жидкость на фильтр.

В известном способе фильтрование жидкости осуществляют в аппарате емкостью, в которой находится ускоритель этого процесса. Устройство подачи отбирает ускоритель из емкости и направляет его в дозатор, который подает ускоритель в промежуточный резервуар для последующего впрыска в фильтр.

Недостаткам известных способа и устройства является ввод суспензии подачи вспомогательного фильтровального вещества во всасывающие линии/штуцера насосов, что приводит к абразивному износу проточной части: рабочих колес в случае использования центробежных насосов, клапанов и уплотнений в случае применения поршневых и плунжерных насосов. Абразивный износ проточной части насосов приводит к изменению расходных характеристик насосов и, как следствие, к ухудшению метрологических характеристик процесса дозирования суспензии вспомогательного фильтровального вещества.

Наиболее близкими аналогами заявляемых в качестве изобретения технических решений являются решения, описанные в заявке Российской Федерации № 2002117281 на изобретение: "Способ и устройство для подачи фильтрующих средств и вспомогательных материалов во время фильтрации", МПК B01D 37/02, B01D 37/04, дата публикации заявки в России 10 января 2004 года, основанной на европейской заявке ЕР 00/12879 (приоритетный документ Германии № 1063421 от 28 декабря 1999 года).

Известный способ основан на дозированном непрерывном отборе вспомогательного фильтрующего вещества из емкости для суспензии с последующим непрерывным вводом дозированного количества вспомогательного фильтрующего вещества в поток нефильтрованного раствора.

Известное устройство для подачи вспомогательного фильтрующего вещества во время фильтрации содержит фильтр, емкость с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи нефильтрованного раствора, нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, выполненный в виде насоса, и регулирующий вентиль для подачи вспомогательного фильтрующего вещества.

Описанные выше технические решения не обеспечивают продолжительной и надежной работы, так как суспензия, непрерывно поступающая в нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, приводит к абразивному износу проточной части нагнетателя суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, выполненного в виде насоса.

Кроме того, в процессе фильтрации по мере накопления слоя осадка увеличивается его гидравлическое сопротивление, что требует увеличения расхода вспомогательного фильтрующего вещества, а это приводит к увеличению твердой фазы в потоке, поступающем в нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества и, соответственно, к большему его износу, что также снижает продолжительность и надежность работы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа и устройства для подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации, обеспечивающих продолжительную и надежную работу.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения является увеличение продолжительности фильтрации растворов и улучшение удерживающей способности фильтра к механическим примесям при сохранении низкого сопротивления потоку нефильтрованного раствора.

Согласно изобретению в способе подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации, основанном на дозированном непрерывном отборе суспензии вспомогательного фильтрующего вещества с последующим непрерывным вводом отобранной суспензии вспомогательного фильтрующего вещества в поток не фильтрованного раствора, для достижения указанного технического результата осуществляют непрерывный отбор части нефильтрованного раствора из основного потока, направляемого на фильтрацию, увеличивают давление отобранной части нефильтрованного раствора и используют его в качестве рабочего тела в струйном насосе, всасывают суспензию вспомогательного фильтрующего вещества с последующим нагнетанием ее под давлением в основной поток нефильтрованного раствора.

Согласно изобретению устройство подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации, содержащее фильтр, емкость с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод подачи нефильтрованного раствора, нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества и регулирующий вентиль, для достижения указанного технического результата дополнительно содержит байпасный трубопровод, манометр, а также первый и второй запорные вентили, при этом нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества выполнен в виде последовательно соединенных насоса высокого давления и струйного насоса, установленных на байпасном трубопроводе, всасывающий штуцер струйного насоса соединен через регулирующий вентиль с емкостью с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, нагнетающий штуцер насоса высокого давления связан со штуцером рабочего тела струйного насоса, нагнетающий штуцер струйного насоса через второй запорный вентиль связан с трубопроводом подачи нефильтрованного раствора, всасывающий штуцер насоса высокого давления через первый запорный вентиль связан с трубопроводом подачи нефильтрованного раствора, при этом между выходом насоса высокого давления и штуцером рабочего тела струйного насоса установлен манометр.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство для подачи вспомогательного фильтрующего вещества на фильтр во время фильтрации содержит фильтр 1, емкость 2 с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод 3 подачи суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, трубопровод 4 подачи нефильтрованного раствора, нагнетатель суспензии вспомогательного фильтрующего вещества, выполненный в виде последовательно соединенных насоса высокого давления 5 и струйного насоса 6, установленных на байпасном трубопроводе 7. Всасывающий штуцер струйного насоса 6 через регулирующий вентиль 8 и трубопровод 3 подачи суспензии вспомогательного фильтрующего вещества связан с емкостью 2 с суспензией вспомогательного фильтрующего вещества. Нагнетающий штуцер насоса 5 высокого давления связан со штуцером рабочего тела струйного насоса 6. Нагнетающий штуцер струйного насоса 6 через первый запорный вентиль 9 связан с трубопроводом 4 подачи нефильтрованного раствора, всасывающий штуцер насоса 5 высокого давления через второй запорный вентиль 10 связан с трубопроводом 4 подачи нефильтрованного раствора, при этом между выходом насоса 5 высокого давления и штуцером рабочего тела струйного насоса 6 установлен манометр 11.

В качестве центробежного насоса 5 высокого давления может быть использован, например, насос высокого давления типа CR, выпускаемый фирмой GRUNDFOS (Германия), а в качестве струйного насоса 6 может быть использован элеватор струйный типа 40с10бк, а также ЭВ или Э.

Предлагаемый способ и работа устройства, его реализующего, осуществляется следующим образом.

В процессе фильтрации, с помощью насоса нефильтрованного раствора (на чертеже не показан) осуществляют непрерывный отбор из трубопровода 4 подачи нефильтрованного раствора части потока нефильтрованного раствора, направляемого на фильтрацию, в байпасный трубопровод 7. Отобранная часть потока нефильтрованного раствора через второй запорный вентиль 10 поступает во всасывающий штуцер центробежного насоса 5 высокого давления, который увеличивает давление отобранной части потока на некоторую величину (до 5-8 атмосфер). Этот поток в качестве рабочего тела направляют в штуцер рабочего тела струйного насоса 6. Струйный насос 6 всасывает суспензию вспомогательного фильтрующего вещества, поступающую через регулирующий клапан 8 из емкости 2 с суспензией, и затем вводит ее под давлением через нагнетающий штуцер струйного насоса 6 в трубопровод 4, содержащий нефильтрованный раствор, поступающий затем на вход фильтра 1. Регулирование расхода суспензии вспомогательного фильтрующего вещества осуществляют вентилем 8. Давление рабочего тела на выходе из центробежного насоса 5 контролируют с помощью манометра 11.

Выполнение нагнетателя суспензии вспомогательного фильтрующего вещества в виде последовательно соединенного насоса высокого давления и струйного насоса обеспечивает высокую продолжительность и надежность работы устройства при подаче абразивной суспензии вспомогательного фильтрующего вещества в трубопровод.

Заявляемые способ и устройство обеспечивают равномерную подачу вспомогательного фильтрующего вещества независимо от продолжительности фильтрации, что обеспечивает продолжительную и надежную фильтрацию при одновременном увеличении (сохранении) расхода объема отфильтрованного раствора.

Кроме того, заявляемые способ и устройство также обеспечивают возможность регулирования подачи вспомогательного фильтрующего вещества в процессе фильтрации, то есть обеспечивается возможность не только поддерживать расход вспомогательного фильтрующего вещества постоянным, но также увеличивать или уменьшать его расход в случае большей концентрации примесей в растворе, подаваемом на фильтрацию.

Испытания опытного образца, спроектированного в соответствии с заявляемым техническим решением, подтвердили его высокую надежность и работоспособность.