Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Промышленные центрифуги — аппараты для разделения жидких неоднородных систем (суспензий, эмульсий) и отжима жидкой фазы из различных материалов в поле центробежных сил. Центробежное разделение многократно эффективнее гравитационного отстаивания и фильтрования: фактор разделения промышленных центрифуг составляет от 300 до 20 000 g и выше, что позволяет разделять суспензии с частицами размером от 1–2 мкм. Правильный выбор типа центрифуги определяет производительность, влажность осадка, чистоту фугата и энергоэффективность процесса.
Центрифугирование основано на действии центробежной силы, возникающей при вращении ротора (барабана). Частицы твёрдой фазы, имеющие большую плотность, движутся к стенке ротора, а жидкая фаза (фугат) вытесняется к оси вращения. В фильтрующих центрифугах жидкость дополнительно продавливается через перфорированную стенку и фильтровальную перегородку.
Осадительные (отстойные) — ротор с цельной (неперфорированной) стенкой. Разделение происходит за счёт разности плотностей фаз под действием центробежных сил. Применяются для суспензий с мелкодисперсной твёрдой фазой, эмульсий и трудно фильтруемых смесей.
Фильтрующие — ротор с перфорированной стенкой, покрытой фильтровальной сеткой или тканью. Жидкая фаза продавливается через слой осадка и фильтрующую перегородку. Обеспечивают более глубокое обезвоживание осадка и возможность промывки.
Периодического действия — загрузка, центрифугирование, промывка, выгрузка выполняются последовательно. Применяются в малотоннажных производствах, фармацевтике, тонкой химии.
Непрерывного действия — суспензия подаётся и продукты выгружаются непрерывно. Декантеры, пульсирующие, шнековые центрифуги. Применяются в крупнотоннажных производствах.
Горизонтальные — декантеры, пульсирующие, шнековые фильтрующие. Удобны для непрерывных процессов с большим грузопотоком.
Вертикальные — подвесные, маятниковые, трубчатые сверхцентрифуги. Компактны, удобны для периодических процессов, выгрузка осадка сверху или снизу.
Фактор разделения (Fr) — безразмерная величина, показывающая, во сколько раз центробежное ускорение на стенке ротора превышает ускорение свободного падения:
Осадительные (отстойные) центрифуги имеют ротор с цельной (неперфорированной) стенкой. Разделение суспензии происходит за счёт разности плотностей твёрдой и жидкой фаз под действием центробежного поля. Твёрдая фаза осаждается на стенке ротора, осветлённая жидкость (фугат) вытесняется к оси и отводится через сливной порог или регулируемые диски.
Осадительные центрифуги применяются для обработки суспензий с мелкодисперсной твёрдой фазой (размер частиц от 1–2 до 100 мкм), тонких эмульсий, а также в случаях, когда промывка осадка не требуется. Влажность осадка на выходе осадительных центрифуг выше, чем у фильтрующих, и составляет 40–70% (в зависимости от свойств продукта).
Возможность разделения мелко- и тонкодисперсных суспензий, которые не поддаются фильтрации. Эффективное разделение эмульсий (вода-масло, жир-вода). Герметичность конструкции (возможность работы с токсичными, летучими и взрывоопасными средами). Высокая степень осветления фугата.
Фильтрующие центрифуги имеют ротор с перфорированной обечайкой, покрытой фильтровальной сеткой или тканью. Под действием центробежной силы жидкость продавливается через слой осадка, фильтровальную перегородку и отверстия в стенке ротора, а твёрдая фаза задерживается на поверхности фильтра.
Фильтрующие центрифуги обеспечивают более глубокое обезвоживание (остаточная влажность осадка 2–15%) и позволяют проводить промывку осадка непосредственно в роторе. Применяются для разделения суспензий с крупно- и среднедисперсной твёрдой фазой (размер частиц от 10–20 мкм и выше), кристаллических и зернистых продуктов.
Декантер (ОГШ — осадительная горизонтальная шнековая) — наиболее распространённый тип осадительных центрифуг непрерывного действия. Ротор имеет цилиндроконическую форму и расположен горизонтально. Внутри ротора коаксиально установлен шнековый транспортёр (конвейер), вращающийся в ту же сторону, но с несколько отличной скоростью (Δn = 2–50 об/мин). Шнек непрерывно транспортирует осадок к конической части ротора, откуда он выгружается через разгрузочные окна.
Обезвоживание осадков городских и промышленных сточных вод. Осветление суспензий (каолин, карбонат кальция, диоксид титана). Обезвоживание бурового шлама в нефтегазовой отрасли. Переработка животноводческих стоков. Обработка оливковой пасты (производство оливкового масла). Классификация частиц по размеру (гидравлическая классификация). Обезвоживание крахмала, глютена в пищевой промышленности.
Трикантер (трёхфазный декантер) — модификация декантера, способная разделять суспензию на три фазы: твёрдую, тяжёлую жидкую и лёгкую жидкую. Конструктивно отличается от двухфазного декантера наличием дополнительного сливного порога и системы регулирования глубины разделения жидких фаз.
Типичные области применения: разделение нефтесодержащих шламов (нефть — вода — механические примеси), производство оливкового масла (масло — вода — жмых), обработка рыбьего жира, регенерация смазочно-охлаждающих жидкостей.
В отечественной практике промышленные центрифуги маркируются буквенно-цифровым обозначением по ГОСТ 28705-90:
При выборе типа промышленной центрифуги необходимо определить и оценить следующие параметры суспензии и процесса:
Декантер — осадительная центрифуга непрерывного действия с горизонтальным цилиндроконическим ротором и шнековой выгрузкой осадка. Фактор разделения 1000–4000 g. Предназначен для суспензий с концентрацией твёрдой фазы от 1 до 60%. Тарельчатый сепаратор — осадительная центрифуга с вертикальным ротором и пакетом тарелок (конических дисков). Фактор разделения 5000–15000 g. Предназначен для осветления жидкостей с низкой концентрацией т.ф. (< 1–3%) и разделения эмульсий.
Наименьшую остаточную влажность осадка (2–5%) обеспечивают фильтрующие центрифуги периодического действия с промывкой и отжимом при высокой частоте вращения. Для кристаллических продуктов (сахар, соль, сода) пульсирующие центрифуги дают влажность 1–3%. Декантеры обеспечивают влажность осадка 15–40% для типичных илов, что значительно выше.
Фактор разделения Fr показывает, во сколько раз центробежное ускорение на стенке ротора превышает ускорение свободного падения. Чем выше Fr, тем мельче частицы могут быть эффективно отделены. Для суспензий с крупными частицами (> 100 мкм) достаточно Fr = 200–800. Для мелкодисперсных суспензий (1–10 мкм) требуется Fr > 3000–5000. Для разделения тонких эмульсий — Fr > 5000.
Да, для этого применяется трёхфазный декантер (трикантер). Он разделяет суспензию-эмульсию на три фазы: твёрдую, тяжёлую жидкую (вода) и лёгкую жидкую (масло/нефть). Трикантеры широко используются в нефтепереработке, производстве растительных масел, утилизации нефтешламов. Двухфазный декантер для разделения устойчивых тонких эмульсий менее эффективен — для этого лучше подходят тарельчатые сепараторы с более высоким Fr.
В фармацевтическом производстве преобладают фильтрующие центрифуги периодического действия с верхней или нижней выгрузкой осадка в герметичном исполнении. Они обеспечивают контролируемую промывку кристаллов, работу в инертной атмосфере, полную герметичность (содержание/защита продукта), возможность CIP/SIP-мойки. Конструкция соответствует требованиям GMP. Материал контактных частей — нержавеющая сталь AISI 316L или сплавы на основе никеля.
Диаметр ротора декантера определяется требуемой производительностью и характеристиками суспензии. Ориентировочно: декантеры с диаметром 150–250 мм — лабораторные и пилотные (0,1–2 м³/ч); 300–450 мм — малые промышленные (2–20 м³/ч); 500–700 мм — средние (20–80 м³/ч); 800–1200 мм — крупные (80–250 м³/ч). Окончательный подбор осуществляется по результатам пилотных испытаний с учётом скорости осаждения твёрдой фазы, концентрации и вязкости.
ОГШ — отечественное обозначение типа центрифуги по ГОСТ 28705-90: О — осадительная, Г — горизонтальная, Ш — шнековая (выгрузка осадка). Это аналог западного термина «декантер» (decanter centrifuge). Далее указывается диаметр ротора в мм и номер модификации, например: ОГШ-802 — декантер с диаметром ротора 800 мм, модификация 2.
Для механического обезвоживания осадка городских и промышленных сточных вод оптимальны декантерные центрифуги. Они работают непрерывно, не требуют расходных фильтровальных материалов, обеспечивают сухость кека 18–35% (в зависимости от типа осадка и флокуляции). Для предварительной обработки осадок обычно кондиционируется полимерными флокулянтами. Декантеры компактнее ленточных фильтр-прессов и не создают аэрозолей при работе в закрытом корпусе.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Приведённые параметры, диапазоны значений и рекомендации являются обобщёнными и могут отличаться в зависимости от конкретной модели, производителя и условий эксплуатации.
Автор и редакция не несут ответственности за любые прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования информации из данной статьи для подбора, проектирования или эксплуатации центрифужного оборудования. Выбор центрифуги должен осуществляться квалифицированными специалистами на основании результатов лабораторных и пилотных испытаний с конкретной суспензией, технической документации производителя и с учётом всех требований технологического процесса и промышленной безопасности.
1. ГОСТ 28705-90 «Центрифуги промышленные. Технические требования».
2. ГОСТ 31836-2012 «Центрифуги промышленные. Требования безопасности. Методы испытаний».
3. ГОСТ Р 51931-2002 «Центрифуги промышленные. Требования безопасности. Методы испытаний».
4. Соколов В.И. «Центрифугирование». Химия.
5. Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. «Центрифуги и сепараторы для химических производств». Химия.
6. Records A., Sutherland K. «Decanter Centrifuge Handbook», 1st Edition. Elsevier.
7. Leung W.W.-F. «Industrial Centrifugation Technology». McGraw-Hill.
8. Leung W.W.-F. «Centrifugal Separations in Biotechnology», 2nd Edition. Academic Press.
9. Svarovsky L. «Solid-Liquid Separation», 4th Edition. Butterworth-Heinemann.
10. Coulson & Richardson's Chemical Engineering, Volume 2 — Particle Technology and Separation Processes, 6th Edition. Elsevier.
11. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th Edition. McGraw-Hill. (Section 18: Liquid-Solid Operations and Equipment.)
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.