[发明专利]分离设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种板型旋转分离器以及一种用于从流体(气体、液 体或其混合物)流中分离一种或更多种组分的方法。

背景技术

用于从流体(气体、液体或其混合物)中分离组分的设备在现有 技术中是已知的。一种分离设备利用特定的重力的差异将不同流体和 /或固体与流体或将液滴或微粒与气体分开。例如，在沉降器中，这 种分离技术通过将重力用作驱动力而得到应用。对于特定的应用，当 小微粒或液滴弥散在流体或气体中时，重力不足以将不同的相分开。 为了提高分离效果而使用离心力。例如在乳业中，为了从全脂牛奶中 分离脂肪微粒，发现离心机是合适的分离器。由于它们的高旋转速度， 这些设备的离心加速度可以达到比重力加速度高几个量级。这导致分 离速度非常高，并且分离效率也非常高。为了进一步提高这些离心机 的效率，它们常设有内部零件。这些内部零件通过防止湍流和增加有 效表面积而提高效率。最常用的内部零件是不同形状和大小的板。

Robert Plat在其博士论文“Gravitational and centrifugal oil-water separators with plate pack internals”(Delft University of Technology， 1994(ISBN：90-6275-985-8))中描述到，除了其他分离技术之外，板 束离心机(plate packed centrifuge)包含不同几何布置的板束。Plat 所详细描述的特定几何结构是与旋转轴线平行布置的一组板。这些离 心机中的板以相对于半径成一角度地定位。

这种设备的一个优点是受污染的流体供给的流动方向与旋转轴 平行或基本平行。因此，不存在或者忽略受污染的流体的反向流动。 这种反向流动是例如Plat的博士论文的附录D中所描述的叠片式离 心机系统。不存在受污染的流体的反向流动使该设备较少依赖于该供 给流、组分的不同密度和组分的不同粘度。

具有辐板时，朝向外半径的板距增大了。进入接近外半径的板束 的液滴到达板表面比进入接近内半径的板束的液滴到达板表面必须 移动更远的距离。既然连续相流动速度随板距增加，进入接近外半径 的板束的液滴将具有相对较短的滞留时间。与较长的下沉距离一起将 负面影响接近外半径的分离效率。因此，Plat建议使用曲线板代替平 板，从而使板大约距离相等。

Plat所描述的设备的主要缺点是难以清洗，尤其是难以从板束上 去除任何沉积的固体物。板束难以清洗是因为板间的距离相对较小和 板的曲线形状。曲线形状使刮削器难以沿不同于板束的旋转轴线方向 的方向进入板间的空间。Plat在其论文中承认了这个缺点，他陈述到， 板束被污垢堵塞常常是一个问题，尤其因为卫生方面的原因而在食品 业中成为一个问题。希望有一种容易清洗的、具有类似或甚至更好分 离效率的设备。

而且，其缺点在于，在该设备中分离有价值的重组分需要复杂的 工艺。

另一类型的分离设备是GB-A-1 476 670中公开的一种具有径向 叶片附着于其上的内托架的分离器。内托架和叶片旋转地安装在外壳 中，其中外壳可独立于叶片和内托架旋转。在分离过程中，外壳旋转， 进入分离器的液体也因外壳的旋转动作而旋转。液体的这个旋转动作 带动内托架和叶片。这样，在正常操作过程中，内托架以与外壳大致 相同的速度旋转。当设备需要清洗时，内托架的运动用制动器突然停 止。通过这个制动动作，叶片将沿外壳的内侧擦拭，从而产生湍流。 该湍流将使发生在外壳内部的任何堵塞变松。然而，该装置的一个缺 点是该操作不能影响粘附叶片自身的物质。

GB-A-1 476 670的装置的另一缺点是外、内旋转件的复杂的密 封。又一缺点是叶片上的粘附物难以去除。如果该固定物是有价值的 且可回收的物质，则该装置不适合，因为为了去除固相，它需要该液 相。

WO-A-99/54021中提出了另一种分离装置。该文件公开了一种旋 转式类型的、具有一组圆盘形堆叠式柔性板的分离器。为了清洗该板， 分离器保持静止。由于重力作用，分离器板向下弯曲，从而彼此摩擦。 所公开的该摩擦动作足以清洗该板。

这种分离装置的一个缺点是它使得从分离器回收固体物极其困 难。另一缺点是当该装置不工作时，柔性板可能彼此粘合。