一种旋流剪切清渣式固液分离装置及其使用方法
1.本发明涉及固液分离设备技术领域，也属于过滤设备技术领域，具体为一种旋流剪切清渣式固液分离装置及其使用方法。
背景技术：
2.目前，国内的氯化法制备钛白粉行业存在产品质量不高、废弃物排放量大等问题。钛白粉是以二氧化钛为主要成分、将二氧化钛经过化学方法加工成具有200nm～350nm粒度尺寸、且连同一些其他无机物和有机物的多组分或少组分包覆的超细颗粒材料。氯化法制备钛白粉生产工艺中用于酸解的酸性母液会被制备工程中产生的颗粒等杂质污染，待酸解过程完成后变为酸性废液。废液中含有高浓度盐酸废液与极其细微的二氧化钛、胶体等颗粒，如不进行处理直接排放，不仅严重污染环境，而且造成不必要的资源浪费。氯化法钛白粉生产过程中，氯化炉产生的粗四氯化钛经过三级冷凝液化后，剩余尾气中含有大量n2、ticl4、hcl、co、co2等，工业上一般采用先水洗后碱洗的处理工艺，由于水洗过程吸收了大部分ticl4、hcl等，因此产生了副产盐酸。目前，钛白粉每生产1t钛白粉就会产生浓度为20％～27％的副产盐酸约0.4t的。由于喷淋水洗时水除吸收hcl外，还将吸收尾气中的sicl4、ticl4及少量的其他金属氯化物，这些物质遇水水解，导致副产盐酸含有0.1％～1％的胶体杂质，包含硅酸、原硅酸、tio2等，这使得副产酸体系中含有白胶体，下游客户难以接受，市场销售困难，长期将影响钛白粉正常生产。因此，需要对其进行固液分离。
3.目前的固液分离设备已有很多，本行业中杂质含量高，滤网容易堵塞，因此，通常采用反冲洗过滤器，其将滤网固定在容器中，溶液穿过滤网以得到净化，操作中以滤网前后压差为准，压差高时启动反向冲洗清除杂质，其实现了免拆卸清洗，但是清洗效果不好，通常需要较长的清洗时间，而且杂质清洗不彻底，比如常常出现杂质脱离滤孔后悬挂在滤网外壁的情形，再次进液后悬挂的杂质在流体的扰动下很快再次进入滤孔导致堵塞。
技术实现要素：
4.为了解决上述问题中的至少一个，本发明提供一种旋流剪切清渣式固液分离装置及其使用方法，其过滤组件不断旋转使得流体不断冲击过滤元件外壁，从而清洗滤芯外壁的杂质。
5.本发明的具体方案如下：
6.一种旋流剪切清渣式固液分离装置，包括罐体和位于罐体内的过滤组件，过滤组件包括至少一个过滤元件，其特征在于，还包括
7.位于罐体中并将罐体分为两个腔室的隔板，两个腔室分别为过滤腔和缓冲腔；所述过滤组件位于过滤腔中，过滤腔上设有第一接口和用于启闭第一接口的第一阀门，缓冲腔上设有第二接口和用于启闭第二接口的第二阀门，过滤腔的底部设有第三接口和用于启闭第三接口的第三阀门；
8.穿过隔板并与隔板转动密封连接的导流管，导流管的一端伸入过滤腔中并与过滤
组件连通、另一端与缓冲腔连通；
9.用于带动导流管旋转的动力设备；
10.用于向缓冲腔提供流体的流体输送设备。
11.作为本发明的一种具体实施方式，所述过滤元件为滤芯，且滤芯沿导流管径向分布。
12.进一步，所述过滤组件至少包括两组过滤元件，其各组过滤元件沿所述导流管圆周布置，相邻两组过滤元件中的过滤元件沿导流管轴向间隔布置。
13.作为本发明的一种具体实施方式，所述过滤元件为过滤盘，所述过滤盘的上侧或下侧设置有滤孔。
14.进一步，所述过滤盘与所述导流管中心线之间的夹角为锐角。
15.进一步，所述过滤盘为螺旋形。
16.一种上述旋流剪切清渣式固液分离装置的使用方法，其反冲洗过程中包括如下步骤：反冲洗过程中同步旋转过滤组件或者反冲洗后期同步旋转过滤组件。通过旋转作用除去过滤组件表面的杂质。
17.进一步，旋转过程既包括正向旋转过滤组件，有包括反向旋转过滤组件，这样能够全面对过滤组件的外壁进行冲洗。
18.再进一步，循环往复式正向、反向旋转所述过滤组件。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.(1)本发明的过滤组件不断旋转，反冲洗过程中流体会不断冲击过滤元件外壁，从而清过滤元件外壁的杂质，避免其粘附在滤孔周围，后期过滤时在流体扰动下快速又进入滤孔中导致过滤组件压差快速升高。
21.(2)所述过滤组件旋转时会改变过滤元件上各个滤孔的流体分配量，使得部分滤孔的瞬时流量增加(远离导流管的滤孔分配的流量越多)，使得这部分孔的清洗更加彻底，整个装置清洗效果更好。
附图说明
22.图1是本发明实施例1的整体结果示意图；
23.图2是本发明实施例1过滤组件的结构示意图；
24.图3是本发明实施例2过滤组件的结构示意图；
25.图4是本发明实施例3过滤组件的结构示意图；
26.图5是本发明实施例4过滤组件的结构示意图；
27.图6是本发明实施例5过滤组件的结构示意图；
28.图中，罐体1、过滤组件2、隔板3、导流管4、动力设备5、
29.过滤腔11、缓冲腔12、过滤元件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.第一阀门121、第二阀门122、第三阀门123、第四阀门124。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图与具体实
施方式对本发明做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明
33.在本实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
34.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
35.在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例1
37.请参考图1，图1是本发明的整体结果示意图。本旋流剪切清渣式固液分离装置包括罐体1、过滤组件2、隔板3、导流管4、动力设备5。隔板3为罐体1中并将罐体1分为上、下两个独立的腔室，分别为过滤腔11和缓冲腔12；过滤组件2位于过滤腔11中，导流管4竖直设置，且导流管4的下端穿过隔板3并与隔板3转动连接，上端穿过过滤腔11并与过滤腔11壁面转动连接，同时，导流管4两端封闭，且其位于过滤腔11内的一段与过滤组件2连通，导流管4位于缓冲腔12的一段设有贯穿本体的第一通孔41，因而，过滤腔11经过滤组件2、导流管4与缓冲腔12连通，两个腔室的流体能够贯通流动。过滤腔11侧壁设有第一接口111和用于启、闭第一接口111的第一阀门121，这主要用于控制原料溶液进入过滤腔11；过滤腔11的底部设有第三接口113和用于启闭第三接口113的第三阀门123，这个主要是用于反冲洗时排出含高浓度杂质的废液；缓冲腔12上设有第二接口112和用于启闭第二接口112的第二阀门122，这个接口主要是供滤后的清液流出缓冲腔12；缓冲腔12上设有第四接口114和用于启闭第四接口114的第四阀门124，；第四接口114与流体输送设备(图中未示出)连接，用于为缓冲腔12提供反冲洗液，这里的反冲洗液位滤后的清液(不含杂质的液体)。此外，导流管4的上端伸出过滤腔11外并与动力设备5同轴连接，动力设备为变速电机，用于驱动导流管4转动，进而带动过滤组件2一起旋转。
38.具体而言，请参考图2，图2是本实施例过滤组件的结构示意图。本实施例中过滤组件2包含四组过滤元件21，四组过滤元件沿导流管3圆周布置，每组过滤元件21有16根圆柱形滤芯，每条滤芯沿导流管径向布置。
39.本实施例的正常过滤流程为：第一阀门121、第二阀门122打开，第三阀门123、第四阀门124关闭，流体从第一接口111进入过滤腔11，然后过滤元件21、导流管3进入缓冲腔12中，最后经第二接口112流出。
40.本实施例的反冲洗流程为：第一阀门121、第二阀门122关闭，第三阀门123、第四阀门124打开，利用流体输送设备向缓冲腔12中充入滤后的清液，流体沿导流管3、过滤元件21进入过滤腔11中，最后从第三接口113流出。
41.本实施例在反冲洗过程中，流体反向通过滤芯，将滤孔中的杂质冲刷出来，部分杂质随流体直接从第三接口排出，部分杂质粘附在滤孔旁边，启动动力设备5往复正向、反向旋转导流管3，旋转过程中，滤芯的引流面与流体接触，滤芯外壁的杂质被流体冲刷脱落并
水流体从第三接口排出。这避免清洗后的杂质粘附在滤孔周围，后期过滤时在流体扰动下快速又进入滤孔中导致过滤组件压差快速升高；同时，滤芯旋转过程中会改变过滤元件上各个滤孔的流体分配量，使得部分滤孔的瞬时流量增加(远离导流管的滤孔分配的流量越多)，使得这部分孔的清洗更加彻底，以上两个方面均可以使过滤组件清洗更加彻底，从而延长其单次使用时间，降低反冲洗频次。
42.实施例2
43.实施例2与实施例1的区别在于过滤元件21(滤芯)的布置方式不同，请参考图3，图3是本实施例过滤组件的结构示意图。本实施例中过滤组件2也包含四组过滤元件21，四组过滤元件沿导流管3圆周布置，每组过滤元件21有16根圆柱形滤芯，每条滤芯沿导流管径向布置，但其相邻两组过滤元件中的过滤元件沿导流管轴向间隔布置，即相互错开，有利于过滤元件旋转时对流体的扰动作用。这样整个过滤元件旋转的时间可以进一步缩短，可以更快地清除滤芯外壁的杂质。
44.实施例3
45.实施例3与实施例1的区别在于其过滤组件不同，请参考图4，图4是本实施例过滤组件的结构示意图，本实施例中过滤元件21为圆盘状的过滤盘，过滤盘的上侧面、下侧面均设置有滤孔。
46.实施例4
47.实施例4与实施例3的区别在于过滤组件的布置方式不同，请参考图5，图5是本实施例过滤组件的结构示意图，本过滤组件中，过滤盘中心线与导流管中心线之间的夹角为锐角，具体为3
°
。
48.实施例5
49.实施例5中过滤元件也为过滤盘，但过滤盘为螺旋形，如图6所示。
50.测试
51.(一)转速对清洗效果的影响
52.取实施例1的装置进行测试，先用该装置对钛白粉副产废酸进行过滤，进料速率1m3/h，经过一段时间当过滤组件出入口压差达到0.25mpa时对其进行反冲洗。反冲洗时使用滤后清液作为反冲洗介质，流量为3.6m3/h，冲洗时间2min，反冲洗过程中电机的工作周期为1min(正向旋转15s、暂停15s、反向旋转15s、暂停15s)。冲洗后用滤后清液作为介质进行过滤，过滤流量为(1m3/h)，过滤0min，30min后测定过滤组件出入口压差。以电机转速为变量，重复上述步骤，确定不用转速对清洗效果的影响，结果如表1所示。
53.表1不同转速下实施例1反冲洗后过滤组件压差统计表
[0054][0055]
由表1可知，在二次过滤时，初始时刻，测试例1-1、1-2的压差相同，其均大于测试
例1-3、1-4的压差，这说明测试例1-1、1-2在反冲洗后滤孔中仍然存在杂质，而测试例1-3、1-4提高转速后进一步清除了滤孔中的杂质，这是由于转动导致流量在滤孔中不均匀分配，使得部分滤孔得到了更加测定的清理，清除了部分低冲击流量下无法冲刷掉的杂质，这说明一定从转速能够提高过滤组件的清洗效果。
[0056]
对比上述测试例二次过滤时，在0min、30min时的压差，测试例1-1中明显增加、测试例1-2、1-3中增加较小，1-4无增加。由于二次过滤采用的是滤后清液作为过滤介质，原料中不存在能够被拦截的固体颗粒，因而不增加说明其过滤元件外壁无可悲拦截的固体杂质，测试例1的明显增加则说明过滤元件外吸附有较多能够被拦截的过滤杂质，而且这部分杂质在后期会被再次吸入滤孔中缩短过滤周期。这也说明转动过滤组件有利于提高反冲洗的效果。
[0057]
(二)过滤组件布置对清洗效果的影响
[0058]
取实施例1、实施例2的装置进行实验，两装置中过滤组件的滤孔尺寸以及数量相同(过滤面积相同)，先用装置对钛白粉副产废酸进行过滤，进料速率1m3/h，经过一段时间当过滤组件出入口压差达到0.25mpa时对其进行反冲洗。反冲洗时使用滤后清液作为反冲洗介质，流量为3.6m3/h，选取不同的冲洗时间。冲洗后用滤后清液作为介质进行过滤，过滤流量为(1m3/h)，过滤0min，30min后测定过滤组件出入口压差。以电机转速为变量，重复上述步骤，确定不用转速对清洗效果的影响，结果如表2所示。
[0059]
表2过滤组件不同冲洗时间后压差统计表
[0060][0061]
通过表2可知，反冲洗时间为1min时，实施例1和实施例2的二次过滤初始压差相同，说明布置方式对滤孔中杂质的清除没有明显影响；将测试例2-1与测试例2-3比较，将测试例2-2与测试例2-4比较，可以发现，测试例2-3、2-4二次过滤30min后的压差与初始压差无变化，则说明其过滤元件的杂质被完全清理，而测试例2-1、2-2略有增加说明其过滤元件外壁仍然存在能够被拦截的杂质，这说明实施例2中的布置方式更有利于引起流体扰动除去过滤元件外壁的杂质。
[0062]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种旋流剪切清渣式固液分离装置，包括罐体和位于罐体内的过滤组件，过滤组件包括至少一个过滤元件，其特征在于，还包括位于罐体中并将罐体分为两个腔室的隔板，两个腔室分别为过滤腔和缓冲腔；所述过滤组件位于过滤腔中，过滤腔上设有第一接口和用于启闭第一接口的第一阀门，缓冲腔上设有第二接口和用于启闭第二接口的第二阀门，过滤腔的底部设有第三接口和用于启闭第三接口的第三阀门；穿过隔板并与隔板转动密封连接的导流管，导流管的一端伸入过滤腔中并与过滤组件连通、另一端与缓冲腔连通；用于带动导流管旋转的动力设备；用于向缓冲腔提供流体的流体输送设备。2.根据权利要求1所述的一种旋流剪切清渣式固液分离装置，其特征在于，所述过滤元件为滤芯，且滤芯沿导流管径向分布。3.根据权利要求2所述的一种旋流剪切清渣式固液分离装置，其特征在于，所述过滤组件至少包括两组过滤元件，其各组过滤元件沿所述导流管圆周布置，相邻两组过滤元件中的过滤元件沿导流管轴向间隔布置。4.根据权利要求1所述的一种旋流剪切清渣式固液分离装置，其特征在于，所述过滤元件为过滤盘，所述过滤盘的上侧面或下侧面设置有滤孔。5.根据权利要求4所述的一种旋流剪切清渣式固液分离装置，其特征在于，所述过滤盘与所述导流管中心线之间的夹角为锐角。6.根据权利要求4所述的一种旋流剪切清渣式固液分离装置，其特征在于，所述过滤盘为螺旋形。7.一种权利要求1-6任一所述旋流剪切清渣式固液分离装置的使用方法，其特征在于，包括反冲洗阶段，所述反冲洗阶段包括冲洗过程中旋转所述过滤组件。8.根据权利要求7所述旋流剪切清渣式固液分离装置的使用方法，其特征在于，所述旋转所述过滤组件包括正向旋转过滤组件、反向旋转过滤组件。9.根据权利要求8所述旋流剪切清渣式固液分离装置的使用方法，其特征在于，所述旋转所述过滤组件包括循环正向旋转过滤组件、反向旋转过滤组件。
技术总结
本发明公开一种旋流剪切清渣式固液分离装置及其使用方法，属于涉及固液分离设备技术领域，包括罐体、过滤组件、导流管、隔板、流体输送设备、动力设备，隔板位于罐体中并将罐体分为两个腔室，过滤组件位于其中的一个腔室中，导流管穿过隔板并与隔板转动密封连接，且导流管的一端与过滤组件连通、另一端与缓冲腔连通；动力设备带动导流管旋转，流体输送设备为缓冲腔提供反冲洗流体。发明的过滤组件不断旋转，反冲洗过程中流体会不断冲击清洗过滤元件外壁，同时，还会改变过滤元件上各个滤孔的流体分配量，使得部分滤孔的瞬时流量增加，整个装置清洗效果更好。装置清洗效果更好。装置清洗效果更好。
