用于固体/流体分离的双螺杆挤出机压机制造技术

本发明专利技术披露了一种固体/液体分离设备，该设备包括组合有一个固体/流体分离模块的一个挤出机压机，以用于从经该挤出机以升高压力压缩的固体质量块中分离出流体。该挤出机包括两个或更多挤出机螺杆，这些挤出机螺杆具有至少沿着该挤出机桶的一部分互相插入的梯级段。该分离模块形成了该桶的延续部、接纳经加压的质量块以及双螺杆的至少一部分、并且包括由一个过滤板和一个背板组成的一个过滤器组。该过滤板具有一个贯通型过滤器槽缝，该过滤器槽缝背离内芯开口延伸并且进入该过滤板中以用于引导流体离开该内芯开口。该背板具有一个形状和大小与该桶相等的内芯开口并且限定了用于将收集在该过滤器槽缝中的流体引导到该过滤器组外部的一个通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于固体/流体分离的双螺杆挤出机压机专利
本专利技术涉及一种用于处理不同类型的固体/流体混合物的方法。本专利技术在广义上针对固体/流体分离设备，尤其是具有高度多用性的改善的螺杆压机装置，这些装置可以用于分离多种多样的液体/固体混合物以及具有不同密度、固体含量和不同固体与液体类型的浆料。 专利技术背景已知不同的用于固体/以分离的工艺原料或工艺残渣处理方法，它们要求显著的停留时间、高压力和高温。总体上，液体必须在某些条件下与经处理的固体分离。常规的液体/固体分离设备对于实现高的液体/固体分离率和具有低液体含量的固体而言不是令人满意的。例如，在木质纤维素生物质的预处理中，必须从固体生物质/纤维素成分中压榨出水解的半纤维素糖类、毒素类、抑制剂类和/或其他提取物。在纤维素预处理所需的高热和高压下从液体中有效地分离出固体是困难的。许多生物质制乙醇的工艺产生湿的纤维浆料，必须在不同的处理步骤中从该浆料中分离出溶解的化合物和液体以便隔离出一种固体纤维性部分。固体/液体分离通常是通过过滤并且用过滤压机以分批操作进行的、或者通过螺杆压机以连续方式进行的。固体/液体分离在许多其他的商业过程中也是必须的，例如在食品加工(油抽提)、减少湿法提取工艺中废物流的体积、脱水工艺、悬浮固体去除中。可以使用商业的螺杆压机来从固体/液体浆料中去除水分。然而，剩余的去液体后的固体饼块一般包含仅40%至50%的固体。这种分离水平在过滤步骤之后跟随有另一个稀释或处理步骤时可能是令人满意的、但在希望实现浆料的最大脱水而剩余的湿气主要是水的情况下不是令人满意的。这种不令人满意的低固体含量是由于常规螺杆压机所能应付的最大压力是相对低的，这个压力一般不超过大约100-150psig的分离压力。可以使用与排液螺杆相组合的商业模块化螺杆装置(MSD)，它们能以高达300psi的更高压力运转。然而，它们的缺点是其固有的成本、复杂性和具有不超过50%固体含量的连续滤饼的局限性。在固体/流体分离的过程中，固体部分(固体饼块)中剩余的液体的量取决于所施加的分离压力的量、固体饼块的厚度、以及过滤器的孔隙度。过滤器的孔隙度取决于过滤器孔隙的数量和大小。压力的减小、饼块厚度的增加或者过滤器孔隙度的减小都将降低分离效率并且导致液体/固体分离程度降低、并且导致固体部分的最终干度降低。对于特定的固体饼块厚度和过滤器孔隙度而言，最大分离是在可能的最高分离压力下实现的。对于特定的固体饼块厚度和分离压力而言，最大分离仅仅取决于过滤器的孔隙大小。不幸的是，高的分离压力要求能够承受住该分离压力的强劲的过滤介质，从而使得此过程是困难的并且使得所需的设备非常昂贵。当需要高的分离压力时，需要增加过滤介质的厚度以便承受住这些压力。然而，为了将总体孔隙度维持得与具有较薄过滤介质的过滤器相同，则较厚的过滤介质要求更大的孔隙大小。这取决于有待截留的固体而可能产生问题，因为过滤器的容许孔隙大小是由固体部分中的纤维和颗粒的大小来限制的，而液体部分的澄清度仅由过滤介质的孔隙大小所限制。太大的空隙允许显著量的悬浮颗粒累积在液体部分中，由此减小了液体/固体分离效率。通过提供更大总数的孔隙也可以实现更高的孔隙度，但这消弱了过滤介质并且因此降低了最大操作压力、或者过度地扩大了过滤表面。为了实现分离效率与过滤器大小之间的可接受的平衡，常规的固体/液体分离设备通常以小于希望压力的压力且以大于希望孔隙直径的孔隙直径来运行。然而，随着时间过去，这导致过滤介质被悬浮固体所堵塞，由此不仅降低了分离效率、并且最终导致过滤器故障。在纤维预处理所需的高压力下情况尤其是如此。因此，通常需要一个反冲洗液体流来清除该过滤器的堵塞物并且恢复分离速率。一旦过滤器被堵塞，它需要高压力来对过滤介质进行反冲洗。这在以在升高压力下、例如以高于100psig操作的过滤介质进行工作时或者以连续的过程来工作时是尤其成问题的。常规的单螺杆、双螺杆或三螺杆压机是已知的、但具有不可接受的分离能力。美国专利US 7，347，140披露了一种带有穿孔外壳的螺杆压机。此类螺杆压机的操作压力低，这是由于该穿孔外壳的强度低并且该外壳的孔隙度相对低。美国专利US 5，515，776披露了一种蜗杆压机以及在压机夹套中的多个排放穿孔，这些穿孔增大了在所排液体的流动方向上的截面积。美国专利US 7，357，074是针对一种带有锥形脱水壳体的螺杆压机，该壳体带有多个穿孔以用于使得水从在压机中被压缩的大体积固体中排出。同样，使用了一种穿孔外壳或夹套。容易理解的是，壳体中穿孔的数目越大，壳体的抗压能力就越低。此外，当需要非常小的孔来分离细小固体时，在壳体或压机夹套中钻出穿孔是与严重的挑战相关联的。因此，所希望的是一种用于螺杆压机的改进的过滤介质或脱水模块。 专利技术概述本专利技术的一个目的是消除或减轻之前的固体/液体分离装置的至少一个缺点。另一个目的是提供一种用于对在不同应用中获得的和/或加工的各种不同固体/液体浆料进行脱液体化的改进方法。本专利技术的又一个目的是提供一种用于分离多种多样不同类型的固体/液体混合物和浆料的改进的装置和方法。本专利技术的又另一个方面是提供一种用于从固体/液体浆料中分离出液体和气体两者的改进的装置和方法。为了改善固体/流体分离，本专利技术提供了一种高压力过滤器设备，该高压力过滤器设备包括一个与固体/流体分离模块相组合的双螺杆挤出机压机，该分离模块用于从以高于lOOpsig、优选高于300psig的压力被该双螺杆挤出机所压缩的一种包含固体质量块的流体中分离出液体。为了获得最大吞吐量，该过滤器设备优选是一种双螺杆挤出机压机，但也可以将三螺杆挤出机压机与根据本专利技术的分尚模块一起使用。根据常规技术，压滤机的过滤效率可以通过提高过滤压力和过滤器孔隙度来进行改善。然而，常规使用的过滤介质显著地限制了可实现的压力和孔隙度。诸位专利技术人现在已经出乎意料地发现，包含根据本专利技术的分离模块的螺杆压机的过滤效率不仅可以通过操纵该模块的过滤条件和过滤特性来改善、而且可以通过用带有两个或更多带有互相插入的梯级段的挤出机螺杆的一种螺杆挤出机压机来替换螺杆型传送单元而显著地改善。通过使用双螺杆挤出机来压缩并传送浆料，与常规螺杆压机相比，当以相同的过滤压力和过滤器孔隙度来操作时，可以实现滤饼中显著更高的固体含量。同时，诸位专利技术人发现，通过将双螺杆挤出机压机与能够在高于300psig且直至20，OOOpsig的分离压力下操作的高压力固体/液体分离单元进行组合，可以实现显著更高的分离压力并且因此实现高得多的滤饼中固体含量。在一种应用中，在生物质制乙醇工艺中对经预处理的纤维素生物质脱水，远高于50%的固体含量是期望的。不受此理论限制，诸位专利技术人认为，一种包含双螺杆挤出机的压机的改善的过滤能量是由多螺杆挤出机、例如双螺杆挤出机中产生的显著的剪切力所导致的。理论认为，实现的较高剪切力迫使截住的液体从浆料中的固体中出来，在其他情况下该液体仅通过压力是不可分离的。预期这个剪切力显著地促进了任何固体/液体混合物或浆料中改善的固体/液体分离，在该混合物或浆料中液体的至少一部分被束缚至固体上或者被固体捕捉。双螺杆挤出机是已知的并且一般用于塑料加工和食品加工(挤压蒸煮)、但尚未如在本专利技术中这样被用于在升高压力下进行固体/液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从包含流体的固体质量块中分离出流体的固体/流体分离设备，包括一个用于对该包含流体的固体质量块进行加压的螺杆挤出机压机，该挤出机压机包括带有一个输入端和一个输出端的一个桶、以及两个或更多个挤出螺杆，这些挤出螺杆在其长度的至少一部分上具有多个互相插入的梯级段；以及用于从该加压的质量块中分离出液体的一个过滤器单元，该过滤器单元连接至该桶上以便形成该桶的延续部并且用于接纳该加压的质量块以及这些双螺杆的至少一部分；该过滤器单元包括由一个过滤板和一个背板组成的一个过滤器组，该过滤板具有一个形状和大小与该内芯开口相同的开孔以及一个贯通型过滤器槽缝，该过滤器槽缝背离该内芯开口延伸并且进入该背板中以用于引导流体离开该内芯开口，并且该背板还具有一个形状和大小与该内芯开口相同的开孔并且限定了用于将收集在该过滤器槽缝中的流体引导到该过滤器组外部的一个通道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.05 US 61/620,7721.一种用于从包含流体的固体质量块中分离出流体的固体/流体分离设备，包括 一个用于对该包含流体的固体质量块进行加压的螺杆挤出机压机，该挤出机压机包括带有一个输入端和一个输出端的一个桶、以及两个或更多个挤出螺杆，这些挤出螺杆在其长度的至少一部分上具有多个互相插入的梯级段；以及 用于从该加压的质量块中分离出液体的一个过滤器单元，该过滤器单元连接至该桶上以便形成该桶的延续部并且用于接纳该加压的质量块以及这些双螺杆的至少一部分； 该过滤器单元包括由一个过滤板和一个背板组成的一个过滤器组，该过滤板具有一个形状和大小与该内芯开口相同的开孔以及一个贯通型过滤器槽缝，该过滤器槽缝背离该内芯开口延伸并且进入该背板中以用于引导流体离开该内芯开口，并且该背板还具有一个形状和大小与该内芯开口相同的开孔并且限定了用于将收集在该过滤器槽缝中的流体引导到该过滤器组外部的一个通道。2.如权利要求1所述的设备,其中，该过滤板包括多个过滤器槽缝。3.如权利要求1所述的设备，其中，该过滤器单元连接至该桶上而朝向该桶的输出端。4.如权利要求1所述的设备，其中，该过滤器单元具有背靠背地堆叠的多个过滤器组从而形成一个过滤器组块，该过滤器组块包括多个交替的过滤板和背板形成的一个堆叠并且限定了该内芯开口。5.如权利要求1所述的设备，其中，该过滤器单元具有预选定的过滤器孔隙大小，并且该过滤器槽缝限定了与该预选的孔隙大小相对应的一个开口面积。6.如权利要求4所述的设备，其中，该过滤器单元具有一个预选定的过滤器孔隙大小以及一个预选的孔隙度，每个过滤器槽缝限定了与该预选的孔隙大小相对应的开口面积并且每个过滤器组具有从该内芯开口的总表面、该预选的孔隙大小、以及过滤器槽缝的数目所计算出的一个孔隙度，该过滤器单元包括多个至少与预选定的孔隙度/过滤器组孔隙度相同的过滤器组。7.如权利要求1所述的设备，其中，该过滤器槽缝在背离该内芯开口的方向上变宽。8.如权利要求1所述的设备，其中，该收集室具有用于容纳该过滤器单元的一个压力夹套，该压力夹套在一个输入端处被一个输入端板密封地封闭并且在一个输出端处被一个输出端板密封地封闭，该过滤器组被夹在该输入端板与该输出端板之间。9.如权利要求8所述的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·罗密欧·勒乌，克里斯多佛·布鲁斯·布拉特，
申请(专利权)人：格林菲尔德专业醇类公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA