Классификация частиц с использованием кипящего слоя

Вот простой способ удаления мелких фракций твердых тел, с минимальной потерей крупной фракции.

Размер частиц дает классификацию продуктов с конкретным распределением размеров или с минимальным количеством тонкого или грубого материала. Классификация может быть сделано в различных технологического оборудования. Выбор оборудования зависит от физических свойств материала, нужного размера и сократить процесс экономики.

Сухие экраны могут быть использованы для многих приложений, но, как правило, менее эффективны для разделения мелких фракций (менее 500 (MU) м). Воздух классификаторов которые обычно используются для разделения из тонкого и грубого материала. Эти пневматического транспорта веществ в воздух, чтобы отделить штрафы, которые более легко, чем отмученная крупных частиц (1).

Сжигание в кипящем слое (FB) классификатор может быть использован для удаления тонких частиц из объема материала, а основной заряд не пневматически транспортируются, а лишь приостановлено в жидкости, как государства. FB классификаторов особенно полезны для восстановления штрафа в размере от грубых продуктов, с минимальной потерей крупной фракции, при использовании небольшого количества низкой скорости классификации воздуха. Штрафы отмучиванием от ФПС была широко изучена, но большинство из доступных корреляции применяются только к единицы с прямыми надводные борта. Практически не имеется сведений для разработки классификаторов FB с расширенными надводные борта. Здесь простой метод предусматривает предварительные размеры таких подразделений.

Частица силы на работе

Воздух классификаторов используют принципы воздушного сопротивления, тяжести и инерции частиц, которые зависят от размера частиц. Мелкие частицы могут перевозиться в воздушный поток с достаточной скоростью. 1 приведены предельной скорости, U ^ ^ т к югу, минимальная скорость для выполнения одиночных частиц сферической твердой в потоке воздуха.

Рисунок 1 показывает, что легче и более мелкие частицы могут быть легко осуществляется воздушным потоком. Фактического осуществления скорость также зависит от формы частиц, но, для простоты, только совершенных сфер рассматриваются здесь.

Каждый воздуха классификатор способ связаться тел с потоком воздуха перемещения, чтобы забрать мелких частиц. В случае классификатора FB, твердой воздуха контакт достигается при объеме материала приостановлено в кипящем состоянии. Когда это кипящем, материал не передается пневматическим, а вес твердого заряда поддерживается перепад давления создан из восходящего потока воздуха. Таким образом, остается кипящим материала в постели в свободном и жидкости типа состоянии.

Для баланса сил псевдоожижения вступили в силу, газа флюидизации скорости U ^ о ^ к югу, должна быть выше минимального уровня. Минимальной скорости псевдоожижения зависит от среднего размера частиц постели. Больше средний размер частиц, тем выше минимальной скорости псевдоожижения, U ^ ^ к югу ПВ.

Рисунок 2 показывает, U ^ ^ к югу м.д. для сферических частиц. Рисунок 1 предназначен только для мелких частиц, которые, в случае классификаторов FB, как правило, составляют небольшую долю от общего числа частиц постели. Рисунок 2 является для среднего частиц кровати размера, которые, как правило, выше, так как кровать сделана из тонкой фракции смешивают с крупными частицами.

Требуемой скорости воздуха для псевдоожижения всегда меньше, чем предельная скорость, необходимые для материала переходящий. Таким образом, в то время как классификатор FB удаляет штрафы, обеспечивая скорость воздуха равна их предельной скорости, крупная фракция лишь приостановлено в кипящем состоянии и не несли с потоком газа. На предельной скорости, частицы вес уравновешивается сопротивления воздуха, а как минимум псевдоожижения, кровать вес уравновешивается падением давления воздуха. Второе (которая зависит от перепада давления жидкости, через плотный слой) происходит на гораздо более низкой скоростью, чем бывший (в зависимости от тяжести / сопротивления баланса сил). Это может сделать воздух требование классификаторов FB меньше, чем для классификаторов, которые должны выполнять все материалы в своих газовых потоков. Кроме того, для грубых и абразивных твердых веществ, использование более низких скоростей в классификаторе FB может устранить потенциальные эрозии оборудования.

Основные договоренности

На рисунке 3 показана простая классификатора FB. Материал находится в кипящем состояние под действием потока воздуха продувается через нижнюю панель распределения. В то время как минимальная скорость воздуха, необходимого для псевдоожижения, U ^ ^ к югу ПВ, флюидизации скорости в несколько раз минимум обычно используется для эффективного переноса твердых тел.

При больших скоростях, большинство из флюидизации воздушных потоков в виде пузырьков. Эти рост подвесного твердых фаз (эмульсия) и ворвался в верхней части кровати (рис. 4). Разрывной действий пузырьков бросает большое количество твердых частиц (всех размеров) в надводного борта. Однако, только мелкие частицы могут быть полностью отмученная по надводного и воздушного потока крупных частиц возвращаться на кровать. Таким образом, плотность твердых надводного уменьшается с высотой. Если высоты надводного борта достаточно велик, только мелкие частицы удаляются, концевые скорость меньше скорости воздуха надводного борта. Это высоты надводного борта известен как транспорт разъединении высоте (TDH).

Возможности классификаторы являются FB-за следующие два эффекта:

* Турбулентного действия воздушных пузырьков. Без этого, основная часть постели материал не может подвергаться классификации влияния воздушного потока. Экспериментальные данные (2) показывают, что уровень материального исключение из постели пропорционально (U ^ югу O ^ - U ^ ^ к югу ПВ) ^ 2 ^ SUP.

* Классификации воздействия потока воздуха надводного борта, которые в идеале только выполняет мелкие частицы U югу ^ г ^

Руководящие принципы для определения размеров и дизайна

Несмотря на значительный объем данных и корреляции для твердых переходящий в прямой - стеной кипящем слое (4), документирование информации о конструкции не хватает для классификаторов FB с расширенными надводные борта. Тестирование, как правило, требуется установить конструктивные параметры, однако в следующем приближении могут быть использованы для предварительного проектирования:

1. Выбор скорости надводного выходом на основе предельной скорости для Обрезка частицы. Таким образом, не все мелкие частицы или почти сократить численность будет отмученная, но потери в размер продукта будет сведено к минимуму.

2. Установите кровать флюидизации скорости, по крайней мере в два раза U ^ ^ т к югу от штрафов сократить численность (5). Высокой скорости помогает за счет увеличения скорости выброса материала с постели в надводного борта. Однако очень высокие скорости требуют больших кровать надводные борта, для снижения скорости выхода газа до уровня предельной скорости среза размера.

3. Рассчитать кровать площадь поперечного сечения для получения требуемой ставки штрафов классификации. Требуемой области кровать пропорционально количеству классификации, но обратно пропорционально сумме штрафов в постели и отмучиванием FB константой отмучиванием постоянная является функцией флюидизации скорости и материальная собственность, и, желательно, должны быть определены экспериментально. Многие корреляции доступны (6), однако, предсказывают они широко разных скоростях отмучиванием когда она используется для систем, отличных от тех, в первоначальном экспериментов.

4. Найти высоты надводного борта, который должен быть равен TDH чтобы свести к минимуму потери в размер продукта. TDH рассчитывается на кровать диаметром флюидизации скорости. Большего диаметра кровать и выше флюидизации увеличением скорости TDH.

Пример

XYZ Компании необходимо удалить мелкой фракции из продуктов частиц. Продукта составляет 10 кг / с, средний размер частиц 500 (MU) м и удельным весом 3,0. Продукт содержит 10% штрафов, которые меньше, чем 100 (MU) м и должна быть снижена до конечной концентрации 2%.

Одноступенчатые FB классификатора. Использование рис. 1, а скорость падения 0,7 м / с определяется по 100 (MU) м частиц, который выбран в качестве скорости надводного выходе из классификатора. Может показаться, что с той же скоростью могут быть использованы для постели флюидизации. Тем не менее, предыдущий опыт (5) показывает, что кровать флюидизации скорость должна быть выше (как правило, не реже двух раз надводного борта) решительно выбросить кровать материала в надводного борта для эффективной классификации.

Для этого, например, кровать флюидизации скорость выбрана равной 1,4 м / с (в два раза надводного борта). Рисунок 2 показывает, что выбранная скорость флюидизации в 5,5 раза минимальный флюидизации скоростью, которая не является необычным для классификатора FB.

Классификации скорости можно найти следующее:

5 приведены профиля штрафы концентрации в 3 - этап устройства.

Классификации движущая сила пропорциональна концентрации штрафы и, следовательно, как минимум в одном этапе FB единицу, в которой конечная концентрация целевого преобладает. С другой стороны, максимально движущей силой получается вилка - расход классификатор, где штрафы концентрация постепенно снижен с подачи ценность продукта уровне.

Рисунок 6 состоит из трех этапов схеме. Выполнение этой многоступенчатая конструкция может быть усилена с помощью независимой системы воздуха для каждого этапа. Таким образом, сократить численность на каждом этапе могут быть разнообразны, чтобы получить несколько фракций различных штрафа в размере от исходного твердого заряда.

Проектирование классификатора многоступенчатые FB Аналогично описывается уравнением. 1, кроме того, что повторных расчетов методом проб и ошибок, которые необходимы для определения штрафов концентрации и скорости удаления на каждом этапе.

В крайнем случае, классификатор многоступенчатые FB может быть смоделирован в виде плагина потока подразделения, где нет твердых назад перемешивания и штрафов концентрация постепенно уменьшается от входного уровня корма, что и продукт. Интеграция уравнения. 1 (при условии, что M является относительно постоянной), получим следующее соотношение для плагина потока (или партии) FB классификатора:

Выводы

FB классификаторы могут быть использованы для удаления штрафа в размере от грубых продуктов, когда это необходимо, чтобы свести к минимуму потери продукта грубой, или там, где низкие скорости системы является предпочтительным для борьбы с эрозией соображений. Многоступенчатая FB классификаторы обычно используются из-за их более высокую эффективность, меньшие размеры и более низкие Расходы, приведенные воздуха.

Как правило, разработка классификаторов FB требует тестирование для определения свойств материалов и классификации константы скорости. Здесь, упрощенный подход был представлен для определения основных параметров конструкции для одно-и классификаторов многоступенчатой FB.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перри, RH, и DW Грин, "Перри Справочник инженеров-химиков," седьмое издание, McGraw-Hill, Нью-Йорк, раздел 21 (1997).

2. Walsh, ТЧ, и др.., "Сливание частиц в надводный борт кипящем слое", Айше серии симпозиума, 80 (234), p. 119 (1984).

3. Gugnoni, RJ, Ф. Zenz ", увлечения частиц из Баблинг кипящего слоя", в "Флюидизация штат Иллинойс" под редакцией Дж. Р. Грейс и Дж. М. Матсен. с. 501-508 (1980).

4. Kunii, Д. и О. Levenspiel ", Флюидизация инженерия," второе издание, Butterworth-Heinemann. Бостон, глава 7 (1991).

5. Хит, Т. Л. Aconsky, "кипящем слое классификатор", Патент США 3102092 (27 августа 1963).

6. Гелдарт Д., "частиц и увлечения Перенесение", в "Газ Флюидизация технологии" под редакцией Д. Гелдарт, с. 123-154, John Wiley, Нью-Йорке (1986).

7. Чен, И. и Т. М. Knowlton, Тр. 76-го совещания Айше, Сан-Франциско (25-30 ноября, 1984).

КАМАЛЬ Адхам является сотрудником Хатч (2800 Спикман Drive, Mississauga, Онтарио, Канада L5K 2R7, телефон: (905) 403-3877, факс: (905) 855-8270, E-почта: <A HREF = "mailto: kadham @ hatch.ca "> kadham@hatch.ca </ A>). В его обязанности входит оборудование, технологические разработки и оптимизации технико-экономических обоснований, экспериментальных программ и растений, устранение неполадок.

Он имеет 10-летний процесс проектирования и разработки технологий опыт работы в горно-обогатительного и энергетических отраслях. Он специализируется в двухфазных системах потока и работал в области разработки и реализации ряда проектов кипящем слое. Он имеет степень бакалавра в Исфахане Univ. технологии, MS из Тегерана Univ. Технологии и кандидат от Univ. Торонто, все в химическом машиностроении. Он является профессиональным инженером зарегистрированных в провинции Онтарио и член Айше.