一種旋流剪切清渣式固液分離裝置及其使用方法
1.本發明涉及固液分離設備技術領域，也屬于過濾設備技術領域，具體為一種旋流剪切清渣式固液分離裝置及其使用方法。
背景技術：
2.目前，國內的氯化法制備鈦白粉行業存在產品質量不高、廢棄物排放量大等問題。鈦白粉是以二氧化鈦為主要成分、將二氧化鈦經過化學方法加工成具有200nm～350nm粒度尺寸、且連同一些其他無機物和有機物的多組分或少組分包覆的超細顆粒材料。氯化法制備鈦白粉生產工藝中用于酸解的酸性母液會被制備工程中產生的顆粒等雜質污染，待酸解過程完成后變為酸性廢液。廢液中含有高濃度鹽酸廢液與極其細微的二氧化鈦、膠體等顆粒，如不進行處理直接排放，不僅嚴重污染環境，而且造成不必要的資源浪費。氯化法鈦白粉生產過程中，氯化爐產生的粗四氯化鈦經過三級冷凝液化后，剩余尾氣中含有大量n2、ticl4、hcl、co、co2等，工業上一般采用先水洗后堿洗的處理工藝，由于水洗過程吸收了大部分ticl4、hcl等，因此產生了副產鹽酸。目前，鈦白粉每生產1t鈦白粉就會產生濃度為20％～27％的副產鹽酸約0.4t的。由于噴淋水洗時水除吸收hcl外，還將吸收尾氣中的sicl4、ticl4及少量的其他金屬氯化物，這些物質遇水水解，導致副產鹽酸含有0.1％～1％的膠體雜質，包含硅酸、原硅酸、tio2等，這使得副產酸體系中含有白膠體，下游客戶難以接受，市場銷售困難，長期將影響鈦白粉正常生產。因此，需要對其進行固液分離。
3.目前的固液分離設備已有很多，本行業中雜質含量高，濾網容易堵塞，因此，通常采用反沖洗過濾器，其將濾網固定在容器中，溶液穿過濾網以得到凈化，操作中以濾網前后壓差為準，壓差高時啟動反向沖洗清除雜質，其實現了免拆卸清洗，但是清洗效果不好，通常需要較長的清洗時間，而且雜質清洗不徹底，比如常常出現雜質脫離濾孔后懸掛在濾網外壁的情形，再次進液后懸掛的雜質在流體的擾動下很快再次進入濾孔導致堵塞。
技術實現要素：
4.為了解決上述問題中的至少一個，本發明提供一種旋流剪切清渣式固液分離裝置及其使用方法，其過濾組件不斷旋轉使得流體不斷沖擊過濾元件外壁，從而清洗濾芯外壁的雜質。
5.本發明的具體方案如下：
6.一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，包括罐體和位于罐體內的過濾組件，過濾組件包括至少一個過濾元件，其特征在于，還包括
7.位于罐體中并將罐體分為兩個腔室的隔板，兩個腔室分別為過濾腔和緩沖腔；所述過濾組件位于過濾腔中，過濾腔上設有第一接口和用于啟閉第一接口的第一閥門，緩沖腔上設有第二接口和用于啟閉第二接口的第二閥門，過濾腔的底部設有第三接口和用于啟閉第三接口的第三閥門；
8.穿過隔板并與隔板轉動密封連接的導流管，導流管的一端伸入過濾腔中并與過濾
組件連通、另一端與緩沖腔連通；
9.用于帶動導流管旋轉的動力設備；
10.用于向緩沖腔提供流體的流體輸送設備。
11.作為本發明的一種具體實施方式，所述過濾元件為濾芯，且濾芯沿導流管徑向分布。
12.進一步，所述過濾組件至少包括兩組過濾元件，其各組過濾元件沿所述導流管圓周布置，相鄰兩組過濾元件中的過濾元件沿導流管軸向間隔布置。
13.作為本發明的一種具體實施方式，所述過濾元件為過濾盤，所述過濾盤的上側或下側設置有濾孔。
14.進一步，所述過濾盤與所述導流管中心線之間的夾角為銳角。
15.進一步，所述過濾盤為螺旋形。
16.一種上述旋流剪切清渣式固液分離裝置的使用方法，其反沖洗過程中包括如下步驟：反沖洗過程中同步旋轉過濾組件或者反沖洗后期同步旋轉過濾組件。通過旋轉作用除去過濾組件表面的雜質。
17.進一步，旋轉過程既包括正向旋轉過濾組件，有包括反向旋轉過濾組件，這樣能夠全面對過濾組件的外壁進行沖洗。
18.再進一步，循環往復式正向、反向旋轉所述過濾組件。
19.與現有技術相比，本發明具有以下優點：
20.(1)本發明的過濾組件不斷旋轉，反沖洗過程中流體會不斷沖擊過濾元件外壁，從而清過濾元件外壁的雜質，避免其粘附在濾孔周圍，后期過濾時在流體擾動下快速又進入濾孔中導致過濾組件壓差快速升高。
21.(2)所述過濾組件旋轉時會改變過濾元件上各個濾孔的流體分配量，使得部分濾孔的瞬時流量增加(遠離導流管的濾孔分配的流量越多)，使得這部分孔的清洗更加徹底，整個裝置清洗效果更好。
附圖說明
22.圖1是本發明實施例1的整體結果示意圖；
23.圖2是本發明實施例1過濾組件的結構示意圖；
24.圖3是本發明實施例2過濾組件的結構示意圖；
25.圖4是本發明實施例3過濾組件的結構示意圖；
26.圖5是本發明實施例4過濾組件的結構示意圖；
27.圖6是本發明實施例5過濾組件的結構示意圖；
28.圖中，罐體1、過濾組件2、隔板3、導流管4、動力設備5、
29.過濾腔11、緩沖腔12、過濾元件21、第一通孔41、
30.第一接口111、第二接口112、第三接口113、第四接口114、
31.第一閥門121、第二閥門122、第三閥門123、第四閥門124。
具體實施方式
32.為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面通過附圖與具體實
施方式對本發明做詳細說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明
33.在本實施例的描述中，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。
34.此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
35.在本實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
36.實施例1
37.請參考圖1，圖1是本發明的整體結果示意圖。本旋流剪切清渣式固液分離裝置包括罐體1、過濾組件2、隔板3、導流管4、動力設備5。隔板3為罐體1中并將罐體1分為上、下兩個獨立的腔室，分別為過濾腔11和緩沖腔12；過濾組件2位于過濾腔11中，導流管4豎直設置，且導流管4的下端穿過隔板3并與隔板3轉動連接，上端穿過過濾腔11并與過濾腔11壁面轉動連接，同時，導流管4兩端封閉，且其位于過濾腔11內的一段與過濾組件2連通，導流管4位于緩沖腔12的一段設有貫穿本體的第一通孔41，因而，過濾腔11經過濾組件2、導流管4與緩沖腔12連通，兩個腔室的流體能夠貫通流動。過濾腔11側壁設有第一接口111和用于啟、閉第一接口111的第一閥門121，這主要用于控制原料溶液進入過濾腔11；過濾腔11的底部設有第三接口113和用于啟閉第三接口113的第三閥門123，這個主要是用于反沖洗時排出含高濃度雜質的廢液；緩沖腔12上設有第二接口112和用于啟閉第二接口112的第二閥門122，這個接口主要是供濾后的清液流出緩沖腔12；緩沖腔12上設有第四接口114和用于啟閉第四接口114的第四閥門124，；第四接口114與流體輸送設備(圖中未示出)連接，用于為緩沖腔12提供反沖洗液，這里的反沖洗液位濾后的清液(不含雜質的液體)。此外，導流管4的上端伸出過濾腔11外并與動力設備5同軸連接，動力設備為變速電機，用于驅動導流管4轉動，進而帶動過濾組件2一起旋轉。
38.具體而言，請參考圖2，圖2是本實施例過濾組件的結構示意圖。本實施例中過濾組件2包含四組過濾元件21，四組過濾元件沿導流管3圓周布置，每組過濾元件21有16根圓柱形濾芯，每條濾芯沿導流管徑向布置。
39.本實施例的正常過濾流程為：第一閥門121、第二閥門122打開，第三閥門123、第四閥門124關閉，流體從第一接口111進入過濾腔11，然后過濾元件21、導流管3進入緩沖腔12中，最后經第二接口112流出。
40.本實施例的反沖洗流程為：第一閥門121、第二閥門122關閉，第三閥門123、第四閥門124打開，利用流體輸送設備向緩沖腔12中充入濾后的清液，流體沿導流管3、過濾元件21進入過濾腔11中，最后從第三接口113流出。
41.本實施例在反沖洗過程中，流體反向通過濾芯，將濾孔中的雜質沖刷出來，部分雜質隨流體直接從第三接口排出，部分雜質粘附在濾孔旁邊，啟動動力設備5往復正向、反向旋轉導流管3，旋轉過程中，濾芯的引流面與流體接觸，濾芯外壁的雜質被流體沖刷脫落并
水流體從第三接口排出。這避免清洗后的雜質粘附在濾孔周圍，后期過濾時在流體擾動下快速又進入濾孔中導致過濾組件壓差快速升高；同時，濾芯旋轉過程中會改變過濾元件上各個濾孔的流體分配量，使得部分濾孔的瞬時流量增加(遠離導流管的濾孔分配的流量越多)，使得這部分孔的清洗更加徹底，以上兩個方面均可以使過濾組件清洗更加徹底，從而延長其單次使用時間，降低反沖洗頻次。
42.實施例2
43.實施例2與實施例1的區別在于過濾元件21(濾芯)的布置方式不同，請參考圖3，圖3是本實施例過濾組件的結構示意圖。本實施例中過濾組件2也包含四組過濾元件21，四組過濾元件沿導流管3圓周布置，每組過濾元件21有16根圓柱形濾芯，每條濾芯沿導流管徑向布置，但其相鄰兩組過濾元件中的過濾元件沿導流管軸向間隔布置，即相互錯開，有利于過濾元件旋轉時對流體的擾動作用。這樣整個過濾元件旋轉的時間可以進一步縮短，可以更快地清除濾芯外壁的雜質。
44.實施例3
45.實施例3與實施例1的區別在于其過濾組件不同，請參考圖4，圖4是本實施例過濾組件的結構示意圖，本實施例中過濾元件21為圓盤狀的過濾盤，過濾盤的上側面、下側面均設置有濾孔。
46.實施例4
47.實施例4與實施例3的區別在于過濾組件的布置方式不同，請參考圖5，圖5是本實施例過濾組件的結構示意圖，本過濾組件中，過濾盤中心線與導流管中心線之間的夾角為銳角，具體為3
°
。
48.實施例5
49.實施例5中過濾元件也為過濾盤，但過濾盤為螺旋形，如圖6所示。
50.測試
51.(一)轉速對清洗效果的影響
52.取實施例1的裝置進行測試，先用該裝置對鈦白粉副產廢酸進行過濾，進料速率1m3/h，經過一段時間當過濾組件出入口壓差達到0.25mpa時對其進行反沖洗。反沖洗時使用濾后清液作為反沖洗介質，流量為3.6m3/h，沖洗時間2min，反沖洗過程中電機的工作周期為1min(正向旋轉15s、暫停15s、反向旋轉15s、暫停15s)。沖洗后用濾后清液作為介質進行過濾，過濾流量為(1m3/h)，過濾0min，30min后測定過濾組件出入口壓差。以電機轉速為變量，重復上述步驟，確定不用轉速對清洗效果的影響，結果如表1所示。
53.表1不同轉速下實施例1反沖洗后過濾組件壓差統計表
[0054][0055]
由表1可知，在二次過濾時，初始時刻，測試例1-1、1-2的壓差相同，其均大于測試
例1-3、1-4的壓差，這說明測試例1-1、1-2在反沖洗后濾孔中仍然存在雜質，而測試例1-3、1-4提高轉速后進一步清除了濾孔中的雜質，這是由于轉動導致流量在濾孔中不均勻分配，使得部分濾孔得到了更加測定的清理，清除了部分低沖擊流量下無法沖刷掉的雜質，這說明一定從轉速能夠提高過濾組件的清洗效果。
[0056]
對比上述測試例二次過濾時，在0min、30min時的壓差，測試例1-1中明顯增加、測試例1-2、1-3中增加較小，1-4無增加。由于二次過濾采用的是濾后清液作為過濾介質，原料中不存在能夠被攔截的固體顆粒，因而不增加說明其過濾元件外壁無可悲攔截的固體雜質，測試例1的明顯增加則說明過濾元件外吸附有較多能夠被攔截的過濾雜質，而且這部分雜質在后期會被再次吸入濾孔中縮短過濾周期。這也說明轉動過濾組件有利于提高反沖洗的效果。
[0057]
(二)過濾組件布置對清洗效果的影響
[0058]
取實施例1、實施例2的裝置進行實驗，兩裝置中過濾組件的濾孔尺寸以及數量相同(過濾面積相同)，先用裝置對鈦白粉副產廢酸進行過濾，進料速率1m3/h，經過一段時間當過濾組件出入口壓差達到0.25mpa時對其進行反沖洗。反沖洗時使用濾后清液作為反沖洗介質，流量為3.6m3/h，選取不同的沖洗時間。沖洗后用濾后清液作為介質進行過濾，過濾流量為(1m3/h)，過濾0min，30min后測定過濾組件出入口壓差。以電機轉速為變量，重復上述步驟，確定不用轉速對清洗效果的影響，結果如表2所示。
[0059]
表2過濾組件不同沖洗時間后壓差統計表
[0060][0061]
通過表2可知，反沖洗時間為1min時，實施例1和實施例2的二次過濾初始壓差相同，說明布置方式對濾孔中雜質的清除沒有明顯影響；將測試例2-1與測試例2-3比較，將測試例2-2與測試例2-4比較，可以發現，測試例2-3、2-4二次過濾30min后的壓差與初始壓差無變化，則說明其過濾元件的雜質被完全清理，而測試例2-1、2-2略有增加說明其過濾元件外壁仍然存在能夠被攔截的雜質，這說明實施例2中的布置方式更有利于引起流體擾動除去過濾元件外壁的雜質。
[0062]
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明實施例揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
技術特征：
1.一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，包括罐體和位于罐體內的過濾組件，過濾組件包括至少一個過濾元件，其特征在于，還包括位于罐體中并將罐體分為兩個腔室的隔板，兩個腔室分別為過濾腔和緩沖腔；所述過濾組件位于過濾腔中，過濾腔上設有第一接口和用于啟閉第一接口的第一閥門，緩沖腔上設有第二接口和用于啟閉第二接口的第二閥門，過濾腔的底部設有第三接口和用于啟閉第三接口的第三閥門；穿過隔板并與隔板轉動密封連接的導流管，導流管的一端伸入過濾腔中并與過濾組件連通、另一端與緩沖腔連通；用于帶動導流管旋轉的動力設備；用于向緩沖腔提供流體的流體輸送設備。2.根據權利要求1所述的一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，其特征在于，所述過濾元件為濾芯，且濾芯沿導流管徑向分布。3.根據權利要求2所述的一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，其特征在于，所述過濾組件至少包括兩組過濾元件，其各組過濾元件沿所述導流管圓周布置，相鄰兩組過濾元件中的過濾元件沿導流管軸向間隔布置。4.根據權利要求1所述的一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，其特征在于，所述過濾元件為過濾盤，所述過濾盤的上側面或下側面設置有濾孔。5.根據權利要求4所述的一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，其特征在于，所述過濾盤與所述導流管中心線之間的夾角為銳角。6.根據權利要求4所述的一種旋流剪切清渣式固液分離裝置，其特征在于，所述過濾盤為螺旋形。7.一種權利要求1-6任一所述旋流剪切清渣式固液分離裝置的使用方法，其特征在于，包括反沖洗階段，所述反沖洗階段包括沖洗過程中旋轉所述過濾組件。8.根據權利要求7所述旋流剪切清渣式固液分離裝置的使用方法，其特征在于，所述旋轉所述過濾組件包括正向旋轉過濾組件、反向旋轉過濾組件。9.根據權利要求8所述旋流剪切清渣式固液分離裝置的使用方法，其特征在于，所述旋轉所述過濾組件包括循環正向旋轉過濾組件、反向旋轉過濾組件。
技術總結
本發明公開一種旋流剪切清渣式固液分離裝置及其使用方法，屬于涉及固液分離設備技術領域，包括罐體、過濾組件、導流管、隔板、流體輸送設備、動力設備，隔板位于罐體中并將罐體分為兩個腔室，過濾組件位于其中的一個腔室中，導流管穿過隔板并與隔板轉動密封連接，且導流管的一端與過濾組件連通、另一端與緩沖腔連通；動力設備帶動導流管旋轉，流體輸送設備為緩沖腔提供反沖洗流體。發明的過濾組件不斷旋轉，反沖洗過程中流體會不斷沖擊清洗過濾元件外壁，同時，還會改變過濾元件上各個濾孔的流體分配量，使得部分濾孔的瞬時流量增加，整個裝置清洗效果更好。裝置清洗效果更好。裝置清洗效果更好。
