Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4457
.pdf
Данное изобретение также включает способ добавления воды к термически обработанному торфу после
термической обработки, при котором добавленная вода или жидкость состоит 6.5 полностью или
преимущественно из воды или жидкости, которая была слита или отжата из смеси в прессовальном аппарате,
используемом в данном процессе.
Если используемая таким образом вода или жидкость покидает прессовальный аппарат горячей или теплой,
ее обычно собирают в подходящих резервуарах для хранения, предпочтительно изолированных, и ожидается,
что, несмотря на некоторую потерю температуры, она все же будет иметь значительную температуру, что,
вероятно, будет выгодно в процессе и при отжимании излишков жидкости из торфяной смеси.
Такая теплая жидкость может также использоваться в целях регенерации при термической обработке, а в
некоторых случаях может применяться для уменьшения проблем, которые могут возникнуть при замерзании
торфяного материала во время заморозков, любым желаемым способом.
Предпочтительно, чтобы содержание воды в торфяной смеси 75, подвергнутой термической обработке, было
как можно ниже, и оно может быть даже ниже, чем содержание воды в торфе в его залежах. Однако, если
требуется осаждение вредных компонентов под действием силы тяжести или аналогичным способом, это
предпочтительно достигается добавлением достаточного количества воды или жидкости, чтобы обеспечить
нахождение каждой частицы твердых веществ во взвешенном состоянии в виде водной суспензии в течение
достаточного времени до того, как материал будет подвергнут дренажу и/или прессованию.
В некоторых случаях я могу удалять вредные компоненты любым из методов, описанных в моей британской
патентной заявке № 202793, поскольку пропускание термообработанного материала после разбавления
водой или жидкостью через аппараты того же типа не выходит за рамки данного изобретения.
Избыток воды может быть удален из материала либо путем слива и/или сгущения в первую очередь, либо
путем пленочного прессования или аналогичного метода во вторую очередь, но при желании это может быть
полностью выполнено в прессовальных устройствах, расположенных любым удобным для вас образом.
Термическую обработку торфа для повышения его способности к отжиманию воды можно проводить при
различных температурах, в зависимости от природы обрабатываемых материалов и требуемой степени
отжима. При нагревании до 150 °C или выше степень прессуемости значительно выше, чем, например, при
100 °C, но количество разрушаемых коллоидов или слизи увеличивается с повышением температуры,
поэтому не рекомендуется повышать температуру выше необходимой для достижения требуемой степени
прессуемости, а следует стремиться к получению требуемой степени прессуемости с минимальной потерей
веса сухого материала при термической обработке — условие, облегчаемое исключительными прессующими
свойствами пленочного ленточного пресса, описанного в вышеупомянутых патентных спецификациях (по
сравнению с фильтрационными и насыпными прессами), что может потребовать нагрева торфа не выше
температуры, полностью или частично вызывающей свертывание геля, которая может составлять всего 100
°C или ниже.
Однако ожидается, что многие торфяные залежи вообще не могут быть обработаны методами холодного
прессования (1.3(256,327)) из-за их слизистого характера, и в этих случаях настоящее изобретение будет
иметь преимущества, помимо упомянутых выше и обычно ожидаемых для любого вида торфа, и если
используется процесс термической обработки, подходящий для работы с наиболее труднообрабатываемым и
слизистым торфом, то можно ожидать, что любой менее труднообрабатываемый торф также может быть
обработан на том же предприятии без перерывов в работе.
Это важный момент для коммерческой работы, поскольку в случае с заводом холодного прессования в любом
месторождении можно обнаружить труднообрабатываемые участки, которые, как правило, нарушают работу
завода, причем без предупреждения, поскольку такие труднообрабатываемые участки не подчиняются
никаким правилам, а могут существовать или встречаться в любой части торфяного месторождения.
Дата: 6 мая 1925 года.
ТОМАС РИГБИ.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 11935, 1925 г. н.э.
Усовершенствование методов обработки торфа для удаления из него воды.
Я, Томас Ригби (подданный Великобритании), проживающий по адресу: Виктория-стрит, 72, юго-запад 1,
Вестминстер, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующую природу: данное изобретение
относится к усовершенствованным методам обработки торфа, содержащего большое количество воды, путем
термической обработки для повышения способности воды к более свободному отжиманию.
При нагревании торфа в присутствии собственной воды легкость прессования торфа значительно
изменяется, и, как следствие, воду легче отжимать, а степень прессования обычно зависит от температуры,
до которой он нагревается.
Когда материал нагревается до температуры, скажем, 1750 градусов Цельсия, что иногда необходимо,
количество тепла, необходимого для его нагрева до такой температуры, значительно, и для того, чтобы метод
был коммерчески успешным, необходимо, чтобы большая часть этого тепла была рекуперирована. Обычно
это достигается путем предварительного нагрева поступающего сырья с помощью отходящего нагретого
материала, при этом отходящий материал попутно охлаждается до такой степени, что его можно надлежащим
образом обрабатывать в прессах для отжима воды.
На практике я обнаружил, что определенная степень коррозии происходит из-за образования органических
кислот и коррозионных компонентов в термообработанном торфе, которые быстро разрушают поверхности
трубчатых нагревательных элементов, подобных тем, что использовались ранее.
Ранее я предлагал решить эту проблему коррозии путем испарения пара из нагретого торфа для снижения
его температуры и обеспечения тесного контакта пара с поступающим сырьем. Таким образом достигается
тесный и прямой контакт, и не требуются никакие нагревательные поверхности, кроме тех, которые
обеспечиваются паром и поступающим торфом. Однако до настоящего времени не представлялось
возможным разработать практический метод проведения такой операции.
Изобретение в основном представляет собой способ рекуперации или регенерации тепла термически
обработанного торфа, согласно которому используются два или более сосуда или приемника, способных
выдерживать максимальное давление и температуру, соответствующие температуре термической обработки,
и которые, в свою очередь, используются периодически для рекуперации тепла, термической обработки,
испарения пара выше и/или ниже атмосферного давления в зависимости от используемых температур, а
также для откачки и сброса торфа после термической обработки.
Эти сосуды предпочтительно снабжены перемешивающими или смешивающими устройствами,
расположенными любым подходящим образом для обеспечения поверхностей теплообмена, и соединены
трубами таким образом, что пар, выделяющийся из сосуда, заполненного торфом, конденсируется при более
низком давлении в другом аналогичном сосуде, содержащем торф при более низкой температуре и давлении,
который 95 предназначен для последующей термической обработки.
Например, если у нас есть сосуд, заполненный термообработанным торфом, который нагревался достаточно
долго, чтобы вызвать желаемое изменение свойств материала, скажем, до 1750 °C (давление в котором
приблизительно соответствует температуре пара при 115 °C), и эти два сосуда соединены друг с другом с
помощью соответствующих труб и клапанов, то пар будет перетекать из сосуда при 175 °C в сосуд, скажем,
при 115 °C, из-за разницы давлений до тех пор, пока давления в соединенных сосудах не выровняются.
Выделившийся пар конденсируется до достижения приблизительного равновесия, когда температура торфа в
сосуде № 2 повысится примерно до 145 градусов Цельсия, а температура торфа в сосуде № 1 одновременно
снизится примерно до той же температуры.
Затем сосуд № 1 отсоединяется от сосуда № 2 и открывается в сосуд № 3 аналогичных размеров,
содержащий материал, предварительно нагретый рекуперацией, скажем, до 85 °C. В результате сосуд № 1
снова начнет испарять пар, и пар будет переходить в сосуд № 3 до тех пор, пока давления не выровняются, и
весь проходящий пар практически не сконденсируется, в результате чего температура торфа в сосуде № 3
повысится до 115 °C.
Примерно в то время как давление и температура в сосуде № 1 снижены примерно до того же значения, а
именно до 115 °C. Одновременно сосуд № 2, предварительно нагретый до 1450 °C, готов к нагреванию до
расчетной температуры термообработки, которая достигается путем подачи прямого пара или отработанного
пара, и до температуры, скажем, 175 °C, что в данном случае является расчетной температурой. После
достижения этой температуры сосуд поддерживается при этой температуре в течение необходимого времени
для завершения термообработки, после чего материал готов к охлаждению путем испарения и регенерации, и
затем он займет свою очередь в цикле операций. Затем сосуд № 1, температура которого в это время
составляет 1150 °C, отсоединяется и снова соединяется с сосудом № 4, который заполняется сырьем при
температуре 550 °C. Поскольку сосуды № 4 и № 1 соединены между собой, температура в последнем падает
примерно до 100 °C при атмосферном давлении, после чего к системе подключается вакуумный насос или
аналогичное устройство, в результате чего давление в сосуде № 1 снижается до уровня ниже атмосферного,
а также пар испаряется и поступает в сосуд № 4, предварительно нагревая материал примерно до 85 °C,
когда оба сосуда находятся в равновесии. Сосуд № 5 заполнен сырым торфом, ожидающим обработки при 25
°C, и затем соединен с сосудом № 1, температура которого составляет 85 °C. Вакуумный насос или система
подключается к двум соединенным сосудам, и пар испаряется из материала в сосуде № 1 до тех пор, пока
сосуд № 5 не достигнет равновесия с сосудом № 5, в результате чего материал в сосуде № 5 нагреется
примерно до 55 °C.
Пар, выходящий из сосуда № 1, проходит через торф таким образом, что он в основном конденсируется
слоем или слоями торфа в сосуде нижнего давления, и вся работа, которую должен выполнять вакуумный
насос, обычно заключается в удалении неконденсируемых газов, насыщенных паром, и их сжатии и подаче
при атмосферном давлении.
Объем этой работы, конечно, будет варьироваться в зависимости от веса удаляемых газов, но конденсация
основной массы пара поступающим сырьем, содержащим воду, является очень эффективным методом
регенерации тепла, содержащегося в торфе, при температуре ниже точки кипения воды в атмосфере, если
используется вакуумный насос или подобное устройство.
Когда емкость № 1 опустошается до желаемой температуры, например, 55 °C, она отсоединяется от емкости
№ 5, и ее содержимое выбрасывается под давлением воздуха, газа, пара или иным подходящим способом в
резервуар или другую подходящую емкость, которая образует хранилище термообработанного материала,
ожидающего прессования.
После этого установка № 1 готова снова принять сырой торф, чтобы повторить цикл, и в следующем цикле
становится установкой № 5.
В процессе испарения и откачки некоторое количество торфа уносится в результате кипячения, но затем
снова поглощается в процессе конденсации паров путем абсорбции в предварительно нагреваемом
материале описанным способом. 15 В описанном цикле сырой торф, поступающий в емкости, может быть
предварительно нагрет водой из пресса или любым другим доступным и подходящим способом до любой
желаемой температуры, которая в описанном случае составляет, скажем, 25 градусов Цельсия, и сырой торф,
нагретый до 25 °C, представляет собой сырой торф, поступающий в этот конкретный цикл операций. - 125 Для
регулирования количества испарения, а также скорости испарения и снижения давления могут
использоваться любые желаемые трубы или клапаны, а для транспортировки торфа и пара, где это
необходимо, могут использоваться отдельные трубы, хотя для всех целей могут использоваться одни и те же
трубы.
Количество емкостей, необходимых для такого цикла регенерации, будет зависеть, конечно, от количества
стадий, в ходе которых проводятся испарение и рекуперация, а также от температурного диапазона
термообработки. Хотя в описанном случае показан цикл с 5 емкостями, следует понимать, что при большем
количестве емкостей достигается меньшая разница температур между различными стадиями, в результате
чего количество тепла, которое необходимо восполнить между последней стадией регенерации и
максимальной температурой термообработки, может быть уменьшено, и, следовательно, количество калорий,
теряемых в процессе, также уменьшается. Если максимальная температура термообработки ниже, можно
использовать меньшее количество емкостей, и вполне возможно, что при температуре термообработки ниже
100 °C с выгодой можно использовать только 2 емкости.
Поскольку эти сосуды могут быть изготовлены из стали, способной выдерживать максимально необходимое
давление, их также можно футеровать таким материалом, как синий кирпич или подобный, чтобы сталь, из
которой они предпочтительно изготавливаются, не подвергалась воздействию коррозионных компонентов
термообработанного торфа.
В некоторых случаях также предпочтительно располагать различные устройства для управления этими
операциями таким образом, чтобы они выполнялись автоматически, и для этого могли использоваться любые
необходимые устройства.
Кроме того, предполагается, что с помощью такого аппарата можно будет удобно использовать материал со
сравнительно низким содержанием воды, скажем, порядка 85–90%, вместо 90–94%, которые обычно
встречаются при использовании трубчатых регенераторов старого типа. Следует понимать, что при работе с
материалом, содержащим 88% воды вместо 94%, потребность в тепловой энергии в виде пара будет
примерно вдвое ниже в случае 88% материала по сравнению с 94% материалом при заданной массе твердых
веществ, и, следовательно, общие тепловые потребности процесса значительно снизятся.
Кроме того, используемое для этой цели оборудование очень дешевое и требует мало энергии, поскольку оно
предназначено главным образом для подъема сырья в емкости, если для этой цели используется насос.
Следует понимать, что описанные выше конкретные устройства приведены лишь в качестве примера, и что в
них могут быть внесены изменения, никоим образом не выходящие за рамки сущности данного изобретения.
Датировано 6-м днем месяца Мав 1925 года.
ТОМАС РИГБИ.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 12346, 1925 г. н.э.
Усовершенствование методов обработки торфа для удаления из него воды.
Я, Томас Ригби (подданный Великобритании), проживающий по адресу: Виктория-стрит, 72, город
Вестминстер, юго-запад 1, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующую природу: данное
изобретение относится к усовершенствованным методам обработки торфа, содержащего большое
количество воды, с целью удаления этой воды.
В моей заявке на патент №
11,934/1925 Описан способ термической обработки торфа, при котором после термической обработки к
материалу добавляется вода или жидкость, что позволяет экономично и быстро отделять вредные
компоненты.
В некоторых случаях, особенно при заморозках, количество регенерации после термической обработки (если
таковая имеется) может быть выгодно уменьшено или даже полностью исключено, поскольку таким образом
тепло, затраченное на термическую обработку, в основном используется для обработки замерзшего торфа
или подобных материалов, или для любых других целей, которые могут быть полезны для процесса.
Система работы без регенерации особенно применима в тех случаях, когда содержание влаги в
обрабатываемом материале и/или температура термообработки сравнительно низки, и хотя это может
повлечь за собой большее потребление тепла по сравнению с регенеративными методами, тем не менее,
если позволяют обстоятельства, становится возможным создание простой установки для термообработки, а
отработанное тепло будет доступно для любых других желаемых целей.
- 256,327 6 256,327 Известно, что добавление кислот, щелочей или других реагентов к таким материалам, как
торф, приводит к увеличению легкости отжима воды, и этот эффект часто усиливается при применении в
сочетании с термической обработкой, либо путем снижения температуры термической обработки для
заданного стандарта прессования, либо путем увеличения легкости отжима при аналогичных температурах.
Для обеспечения возможности использования пленочного ленточного пресса, как указано в моей
вышеупомянутой патентной заявке, необходимо удалять твердые частицы, вредные для таких прессов,
предпочтительно путем разбавления до состояния водной суспензии. Добавление таких реагентов в
подобную водную суспензию будет дорогостоящим и может оказаться не столь эффективным, как добавление
их в торфяную смесь с меньшим содержанием воды.
Поэтому я предлагаю использовать методы, аналогичные описанным в моей вышеупомянутой патентной
заявке, при применении реагентов к материалам, подвергающимся обработке 26, с термической обработкой
или без нее, или в сочетании с ней, для экономичного отделения твердых веществ, вредных для пленочных
ленточных прессов, путем добавления воды или жидкости после такой обработки, чтобы материал мог быть
доведен до состояния водной суспензии для указанных целей.
Реагент, если его необходимо извлечь для повторного использования, может быть извлечен после обработки
и до добавления избыточной воды или жидкости, либо после такого добавления, которое может быть сочтено
наиболее желательным, а в некоторых случаях весь или часть такого реагента, если он находится в твердой
форме, может быть извлечен из смеси во время, непосредственно перед или сразу после удаления камней и
других твердых примесей, как это может показаться наиболее выгодным и любым желаемым способом.
Любая из особенностей, описанных в моей вышеупомянутой патентной заявке, может быть применена там,
где это применимо, при использовании реагентов для описанных целей как по отдельности, так и в сочетании
с установкой для термической обработки, с регенерацией или без нее.
Датировано 12 мая 1925 года.
ТОМАС РИГБИ.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствование методов обработки торфа для удаления из него воды.
Я, Томас Ригби (подданный Великобритании), проживающий по адресу: Виктория-стрит, 72, Вестминстер,
юго-запад 1, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к методам обработки торфа с целью удаления из него воды.
Опыт показал, что очень выгодным методом обработки этого материала является воздействие на него
давления в виде тонкой пленки или пленок; конструкции аппаратов, подходящих для этой цели, описаны,
например, в «Технических условиях Британской библиотеки».
Патенты № 201190 и № 220015. Целью настоящего изобретения является, в частности, повышение
эффективности и экономичности процесса обезвоживания торфа с помощью устройств подобного рода.
Известно, что разбавление такого материала перед прессованием дает ряд преимуществ. Такое разбавление
может, например, использоваться для удаления из материала веществ, препятствующих отделению воды от
материала под давлением, или для удаления путем отстаивания или иным способом крупных кусков
материала, камней и других посторонних предметов, которые могут повредить прессовальные устройства или
помешать образованию необходимой однородной тонкой пленки (см., например, Технические условия).
Британские патенты № 5036/91, 90 3215101, 25,299108 и 228,628). Известно также, что такие материалы
более свободно отдают воду под давлением, если предварительно подвергнуты термической или химической
обработке, или и тому, и другому. Однако эта процедура обычно (особенно в случае термической обработки)
предполагает тщательное обеспечение рекуперации вещества, используемого для изменения свойств
материала. 10G Настоящее изобретение основано на сочетании таких мер по обезвоживанию торфа, которые
были описаны выше, причем такое сочетание заключается, в частности, в эффективности различных 10:
операции в определенной последовательности.
В общих чертах изобретение состоит в процессе обезвоживания торфа, при котором торф подвергается
воздействию тепла или химических веществ, или и того, и другого, чтобы сделать его воду более
легкоотжимаемой, а затем разбавляется до концентрации 256,327, что облегчает, благодаря такому
разбавлению, удаление нежелательных примесей из торфа, который после такого удаления (например, путем
осаждения, осаждения и флотации в сочетании, центрифугирования, просеивания или комбинации таких мер)
и либо все еще в разбавленном состоянии, либо после предварительного сгущения обезвоживается путем
прессования в виде тонкой пленки.
При нагревании материалов, содержащих большое количество воды, таких как торф, для облегчения отжима
воды, тепловые затраты на нагрев материала, если не используется хорошая система регенерации, обычно
становятся непомерно высокими, и в таком процессе обычно предварительно нагревают поступающий
материал теплом отходящего обработанного материала, прямо или косвенно.
20( Однако, независимо от способа проведения регенерации, количество необходимого дополнительного
тепла зависит от влажности материала, так что при заданном количестве твердых веществ в материале, чем
меньше содержание воды в таком материале, тем меньше будет общее количество тепла, необходимое для
проведения термической обработки. С другой стороны, чем меньше воды содержится в таком материале, тем
сложнее удалить из него мелкие камни или другие нежелательные твердые частицы, которые обычно в нем
присутствуют. Хотя при методах прессования больших объемов такие частицы могут быть допустимы, при
использовании ленточных прессов пленочного типа, описанных в британских патентных спецификациях №
21190 или № 220015, в большинстве случаев необходимо их отделять, чтобы предотвратить повреждение
лент.
Однако это обычно можно сделать с уверенностью, если все частицы обрабатываемого материала находятся
в жидкой суспензии в течение определенного времени, поскольку таким образом любые посторонние примеси
в смеси могут быть легко отделены.
Методы такого типа, применяемые к торфу, не подвергавшемуся термической обработке, были описаны во
многих предыдущих спецификациях, в том числе и в других источниках.
Британские спецификации № 5046 от 1891 года и № 228628, упомянутые выше, описывают обработку
материала, разбавленного водой, в результате которой происходит осаждение или удаление камней, золы
или других веществ в таком состоянии.
Однако прессование термически обработанного торфа становится легче в результате термообработки, и при
одинаковом давлении, применяемом в ленточнопрессовом прессе пленочного типа, следует ожидать, что
продукт будет иметь более низкое содержание воды (например, порядка 50 процентов или менее), чем
обычное содержание воды в 66 процентах в прессованном продукте, не подвергнутом термообработке.
Для полного высушивания торфа для сжигания при содержании воды 66% необходимо испарить 2 килограмма
воды на 1 килограмм сухого торфа (приблизительно), что означает тепловые затраты порядка 1200 калорий
на килограмм сухого торфа.
Если в продукте прессования 50 процентов термически обработанного торфа содержится 50 процентов воды,
то затраты тепла на сушку составляют всего 7,5 от 600 калорий на килограмм сухого торфа, так что при торфе
с теплотворной способностью 5000 калорий на килограмм (если это источник тепла для сушки) снижение
потребности в тепле настолько существенно.
В процессе термической обработки торфа обычно происходит потеря торфяного материала в зависимости от
степени обработки, но ожидается, что эта потеря не будет настолько значительной, чтобы потерять 85 единиц
торфяного материала с теплотворной способностью 600 калорий на килограмм сухого обработанного торфа,
поэтому ожидается существенное увеличение теплоты в результате термической обработки по сравнению с
процессом, использующим только методы прессования.
Термическая обработка смеси торфа и воды, разбавленной до такой степени, чтобы частицы торфа
растворились в воде, будет очень дорогостоящей с точки зрения потребления тепла, независимо от
эффективности регенерации. Таким образом, условия, благоприятствующие экономичной термической
обработке торфа, противоречат условиям, необходимым для отделения вредных веществ путем разбавления
торфа, поскольку чем суше обрабатываемый термически торф в пределах практического применения, тем
ниже потребление тепла.
Соответственно, в соответствии с одной из особенностей данного изобретения, торф, подлежащий обработке,
подается в аппарат для термической обработки, имеющий содержание жидкости меньше, чем необходимо
для эффективного удаления вредных веществ путем суспензирования отдельных частиц материала в жидкой
суспензии, и к материалу добавляется жидкость после выхода из установки термической обработки с целью
получения состояния жидкой суспензии, необходимого для этой цели. 11.5 В соответствии с одной из
особенностей данного изобретения, вода, добавленная к обработанному торфу после обработки, которая
привела к изменению его свойств, состоит полностью или преимущественно из жидкости, которая была слита
из смеси или отжата из нее в используемом в процессе прессовальном аппарате.
Если используемая таким образом жидкость покидает прессовальный аппарат горячей или теплой, ее обычно
собирают в подходящих резервуарах для хранения, предпочтительно изолированных, и ожидается, что,
несмотря на некоторую потерю температуры, она все же будет обладать значительным количеством тепла,
что, вероятно, будет полезно в процессе и облегчит отжимание излишков жидкости из торфяной смеси.
Такая теплая жидкость может также использоваться в целях регенерации при термической обработке, а в
некоторых случаях может применяться для уменьшения проблем, которые могут возникнуть при замерзании
торфяного материала во время заморозков.
Предпочтительно, чтобы содержание воды в торфяной смеси, подвергнутой термической обработке, было как
можно ниже, и оно может быть даже ниже, чем содержание воды в торфе в его залежах. Однако, как бы то ни
было, если требуется осаждение вредных компонентов обработанного торфа под действием силы тяжести
или подобным образом, это предпочтительно достигается добавлением достаточного количества жидкости,
чтобы обеспечить нахождение каждой частицы твердых частиц в суспензии в жидком состоянии в течение
достаточного времени до того, как материал будет подвергнут дренажу и/или прессованию. Термическая
обработка торфа для повышения водоотталкивающих свойств при осуществлении настоящего изобретения
может проводиться при различных температурах с преимуществом, в зависимости от природы
обрабатываемых материалов и требуемой степени отталкиваемости.
При нагревании до 150 °C или выше степень прессуемости значительно выше, чем, например, при 100 °C, но
количество разрушенных коллоидов или слизи 3,5 увеличивается с повышением температуры, поэтому не
рекомендуется повышать температуру выше необходимой для достижения требуемой степени прессуемости,
а следует стремиться к получению требуемой степени прессуемости с минимальной потерей веса сухого
материала при термической обработке. Этому способствует исключительная прессующая способность
пленочного ленточного пресса, упомянутого выше (по сравнению с фильтрационными и насыпными
прессами), что может потребовать нагревания торфа не выше температуры, при которой гель полностью или
частично свертывается, что может составлять всего 100 °C или ниже. Однако ожидается, что многие
торфяные залежи вообще не могут быть обработаны простым холодным прессованием из-за их слизистого
характера, и в этих случаях настоящее изобретение предоставляет особые преимущества, помимо тех,
которые были упомянуты выше и обычно ожидаются для любого вида торфа. Если используется процесс
термической обработки, подходящий для обработки наиболее трудно поддающегося обработке и слизистого
торфа, можно ожидать, что любой менее трудно поддающийся обработке торф также может быть обработан
на том же предприятии без перерывов в работе.
Это важный момент для коммерческой эксплуатации, поскольку в случае установки холодного прессования
0,5% в любом месторождении можно обнаружить труднообрабатываемые участки, которые, как правило,
нарушают производительность завода, причем без предупреждения, поскольку такие труднообрабатываемые
участки не подчиняются никаким правилам, а могут существовать или встречаться в любой части торфяного
месторождения.
В некоторых случаях, особенно при заморозках, количество регенерации после описанной термической
обработки может быть выгодно уменьшено или даже полностью исключено, поскольку таким образом тепло,
затраченное на термическую обработку, в основном используется для обработки замерзшего торфа или
подобных материалов, или для любых других целей, которые могут быть выгодны для процесса.
Система работы без регенерации особенно применима в тех случаях, когда содержание влаги в
термообрабатываемом материале и температура 85°C сравнительно низки, и хотя при этом может
потребоваться большее потребление тепла по сравнению с регенеративными методами, тем не менее, если
позволяют обстоятельства, термообработка становится возможной при наличии простой установки, а
отработанное тепло может быть использовано для любых других желаемых целей.
Известно, что добавление кислот, щелочей или других реагентов к таким материалам, как торф, облегчает
отжимание воды, и этот эффект часто усиливается при сочетании с термической обработкой, либо путем
снижения температуры термической обработки для заданного стандарта прессования, либо путем повышения
легкости отжима при аналогичных температурах.
Добавление таких реагентов к торфу в разбавленном состоянии, о котором говорилось выше, было бы
дорогостоящим и, возможно, не столь эффективным, как добавление к торфяной смеси с меньшим
содержанием воды. Поэтому особенностью настоящего изобретения является то, что даже в тех случаях,
когда тепло не используется или соображения экономии тепла сами по себе не диктуют такой подход, следует
использовать описанную выше процедуру при применении химических реагентов к обрабатываемым
материалам, то есть добавлять разбавляющую жидкость только после такой обработки. 115 Реагент, если его
необходимо извлечь для повторного использования, может быть извлечен после обработки и до добавления
избыточной жидкости, или же после такого добавления, которое может считаться наиболее желательным, а в
некоторых случаях весь или часть такого реагента, если он находится в твердой форме, может быть извлечен
из смеси во время, непосредственно перед или сразу после удаления камней и других твердых примесей. В
материале часто присутствуют твердые примеси, которые имеют недостаточно высокую плотность, чтобы
осесть, или даже настолько низкую, что они имеют тенденцию подниматься вверх.
Ветки или частично разложившаяся древесина являются примерами таких примесей, и предложенные ранее
способы удаления твердых загрязнений неэффективны для решения этой проблемы, возникающей из-за их
происхождения, что может привести к значительному повреждению лент, используемых для откачки воды
указанным способом.
Для решения этой проблемы я, в соответствии с настоящим изобретением, предлагаю использовать сосуд
для суспензий, в который материал поступает и выходит в виде водной суспензии в зоне между его верхним и
нижним концами, предпочтительно примерно на середине высоты сосуда, при этом входное и выходное
отверстия, однако, никоим образом не обязательно должны находиться на одном уровне. Нижняя часть
сосуда имеет такие размеры, что материалы, способные оседать под действием силы тяжести из
разбавленной массы, будут это делать и собираться на дне сосуда. В верхней части сосуда, расположенной
на значительном расстоянии над входным и выходным отверстиями для водяной суспензии, любой попавший
внутрь материал может всплыть или подняться на поверхность и быть собран оттуда любым желаемым
способом. Для облегчения флотации более легких по плотности материалов часть добавляемой воды может
подаваться в верхнюю часть сосуда, чтобы верхняя зона была более водной, чем средняя зона.
Предполагается, что при таком способе обработки все или большая часть примесей, как светлой, так и
тяжелой серости, будут отделены.
Материал, имеющий такую плотность, что при условиях проектирования и эксплуатации сосуда он не будет ни
тонуть, ни всплывать, может уноситься вместе с водянистой смесью по пути к сливу или обработке для
удаления избытка воды и сопутствующих материалов, и я предлагаю разместить в их контуре, либо до, либо
после циркуляционного насоса, либо в обоих местах, сито или сита с перфорациями или щелями такого
размера, чтобы волокнистые и водянистые материалы проходили через них.
Размер этих щелей или перфораций будет настолько ограничен (скажем, всего лишь миллиметр в ширину),
что любое твердое вещество, проходящее через них, не будет превышать толщину пленки материала
толщиной 5,5 мм, проходящего через прижимные валки или другие аналогичные устройства ленточных
прессов, о которых я упоминал. Для очистки этих сит или фильтрующих пластин и механического удаления
отслоившихся материалов могут быть предусмотрены любые подходящие средства.
Вместо сит или в дополнение к ним может использоваться устройство, подобное показанному на рис. 1 или
рис. 3 моего британского патента № 202793, но любое сито или другое подобное устройство предпочтительно
должно быть сконструировано для обработки материала до того, как произойдет существенный слив
избыточной воды, так что смесь торфяных материалов и воды указанного типа будет проходить через такое
сито более свободно, чем после ее сгущения.
В качестве альтернативы этим устройствам, а также в качестве их частичной или полной замены, может
использоваться сгуститель пульпы, широко применяемый в бумажной промышленности, в котором
вращающаяся сетка или сито, закрепленное на цилиндрическом барабане, захватывает материал в виде
пленки и пропускает жидкость через сито. В таком устройстве я предпочитаю располагать барабан 8
эксцентрично в желобе таким образом, чтобы сторона желоба, ближайшая к вращающейся части барабана,
поднимающейся из жидкости, находилась как можно ближе к боковой стенке барабана. 90 Другую сторону
желоба я предпочитаю сделать значительно большей площади и организовать так, чтобы водяная суспензия
поступала на эту большую площадь желоба. Подача жидкости может осуществляться либо на поверхности,
либо под поверхностью, но предпочтительно таким образом, чтобы твердые частицы, всплывшие на
поверхность, могли быть удалены с поверхности жидкости в желобе. В качестве альтернативы я размещаю
сита или устройство, упомянутое в моей патентной заявке № 202793, указанной выше, в желобе или рядом с
ним, так чтобы водная суспензия, поступающая во вращающийся сетчатый барабан, оставляла после себя
твердые примеси, удаление которых является основной целью данного изобретения.
В таком сгустителе целлюлозы обычно устанавливается небольшой прижимной ролик на верхней
поверхности вращающегося барабана, целью которого является частично обезвоживание материалов, а
частично — перенос пленки с большого барабана на меньший ролик.
Подобное устройство описано в британской патентной заявке № 228628 (номер заявки 115) в сочетании с
описанными способами, в которых, помимо прочего, применимо мое изобретение. В качестве дополнительной
меры предосторожности я устанавливаю неподвижный скребок на верхней части вращающегося барабана
под углом 120° и перед входом слоя в зону захвата барабана и валика таким образом, чтобы была
определена максимальная толщина в любой части слоя, и любые комки нежелательного материала, которые
могли прилипнуть к слою, были бы задержаны или удалены до того, как будет оказано давление со стороны
взаимодействующего валика, и таким образом было бы предотвращено повреждение сетки или барабана.
Этот скребок может быть простым и расположен по всей ширине барабана, или же он может иметь зубья, как
у гребня, для облегчения удаления таких комков. В качестве альтернативы, скребок, вместо того чтобы быть
неподвижным, может быть выполнен в виде небольшого ролика или роликов (имеющих необходимые зазоры),
гладких или рифленых, с таким зазором, чтобы основной слой не удалялся из барабана, а удерживались
только комки, которые могли прилипнуть к липкому влажному торфяному слою во время вращения в смеси в
желобе.
Когда торф нагревается до температуры, скажем, 1750 градусов Цельсия (что иногда необходимо, если
используется только тепло, для эффективного разрушения веществ, препятствующих выдавливанию воды),
требуется значительное количество тепла, и для обеспечения коммерческой целесообразности необходимо,
чтобы большая часть этого тепла была рекуперирована.
Как правило, это делается, как уже предлагалось выше, путем предварительного нагрева поступающего
сырья с помощью отходящего нагретого материала, при этом отходящий материал при этом охлаждается до
такой степени, что его можно надлежащим образом обрабатывать в прессах для отжима воды.
На практике я обнаружил, что помимо коррозионного воздействия любых химических веществ, которые могут
быть добавлены к торфу, как указано выше, происходит определенная коррозия используемого оборудования
из-за образования органических кислот и коррозионных компонентов в термообработанном торфе, которые
быстро разрушают трубчатые нагревательные поверхности, подобные тем, что использовались ранее.
Ранее я предлагал решить эту проблему коррозии путем испарения пара из нагретого торфа для снижения
температуры плавления и обеспечения тесного контакта пара с поступающим сырьем. Таким образом
достигается тесный и прямой контакт, и не требуются никакие нагревательные поверхности, кроме тех,
которые обеспечиваются паром и поступающим торфом. Однако до настоящего времени не представлялось
возможным разработать практический метод проведения такой операции.
Согласно одной из особенностей данного изобретения, предлагается способ рекуперации или регенерации
тепла термически обработанного торфа, в соответствии с которым используются два или более сосуда или
приемника 6(), способных выдерживать максимальное давление и температуру, соответствующие
температуре термической обработки, и которые используются поочередно с перерывами для целей
рекуперации тепла, термической обработки, испарения пара выше и/или ниже атмосферного давления в
зависимости от используемых температур, откачки и выгрузки торфа после термической обработки.
— Эти сосуды предпочтительно снабжены 70 мешалками или смесительными устройствами,
расположенными любым подходящим образом для обеспечения поверхностей теплообмена, и соединены
между собой трубами таким образом, что пар, испаряющийся из сосуда, заполненного торфом,
конденсируется при более низком давлении в другом аналогичном сосуде, содержащем торф при более
низкой температуре и давлении, который предназначен для последующей термической обработки. 80
Например, если имеется сосуд, заполненный термообработанным торфом, который нагревался достаточно
долго, чтобы вызвать желаемое изменение свойств материала, скажем, до 175 °C (и, следовательно,
имеющий давление, приблизительно соответствующее температуре пара при 175 °C), и этот сосуд соединен
посредством соответствующих труб и клапанов с другим сосудом (который предварительно нагрет
рекуперацией, скажем, до 115 °C (и имеющий давление, приблизительно соответствующее давлению пара
при 115 °C)), и два сосуда соединены, то пар будет перетекать из сосуда с температурой 175 °C в сосуд с
температурой, скажем, 115 °C, из-за разницы давлений до тех пор, пока давления в соединенных сосудах не
выровняются.
Выделившийся пар конденсируется до достижения приблизительного равновесия, когда температура торфа в
сосуде № 2 повысится примерно до 145 градусов Цельсия, а температура торфа в сосуде № 1 одновременно
снизится примерно до той же температуры. Затем сосуд № 1 отсоединяется от сосуда № 2 и открывается в
сосуд № 5Yo. 110 аналогичных размеров, содержащий материал, предварительно нагретый рекуперацией,
скажем, до 8,5 °C. В результате сосуд № 1 снова начнет испарять пар, и пар будет переходить в сосуд № 2 11
5 до тех пор, пока давление не выровняется, и весь проходящий пар практически не сконденсируется, в
результате чего температура торфа в сосуде № 3 повысится до 115 °C.
Примерно в то время как давление и температура в сосуде № 1 были снижены примерно до того же значения
и составили приблизительно 1150 °C. Одновременно сосуд № 2, предварительно нагретый до 145 °C, готов к
нагреванию до расчетной температуры термообработки, которая достигается путем подачи прямого пара или
Соседние файлы в папке патенты