專利名稱：回收濾餅的方法以及濾餅形成和洗滌過濾的設備的制作方法
回收濾餅的方法以及濾餅形成和洗滌過濾的設備本發明的背景本發明涉及從淤漿中將固相與液相分離的過濾系統。本發明的概述在一個實施方案中，本發明涉及從淤漿形成濾餅的方法，該方法包括以下步驟 將淤漿加入到過濾器外殼中，其中過濾器外殼包括多個垂直過濾元件；將淤漿壓入到過濾 器外殼中于過濾元件上，導致i)濾液穿過過濾元件和從過濾器外殼的排出口離開， )在 過濾元件上形成固體濾餅；將洗滌液加入到過濾器外殼中，同時通過打開淤漿排放閥讓淤 漿排出；關閉淤漿排放閥和然后連續進給洗滌液穿過該濾餅并進入到過濾器外殼的過濾 管中；停止洗滌液的進給；將氣體引入到過濾器外殼中和通過打開底部排放閥排出該洗滌 液；停止該氣流和打開排放口以排出大部分的氣體和剩下洗滌液；打開底部濾餅排放閥； 和通過氣體的反向脈沖從過濾器外殼的過濾元件上破碎和松脫(release)該濾餅。在另一個實施方案中，本發明涉及具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中過濾器 外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；和其中該過濾器外 殼的底部具有含有濾餅排放閥的法蘭(flange)，該閥的內徑是過濾器外殼的內徑的至少 70%。在另一個實施方案中，本發明涉及濾餅過濾設備，其中濾餅排放閥具有至少一個 排放口(drain port)，后者經過充分設計從而允許保留在排放閥內的液體的充分排出。在另一個實施方案中，本發明涉及具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中該過濾 器外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；其中過濾器外殼的 頂部具有用于洗滌液的至少一個工藝連接件以及過濾器外殼的底部具有用于淤漿排放的 至少一個工藝連接件。在另一個實施方案中，本發明涉及具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中該過濾 器外殼具有頂部和底部；其中該過濾外殼包括多個的垂直過濾元件；其中該過濾器外殼的 底部具有用于洗滌液的至少一個工藝連接件以及過濾器外殼的頂部具有用于淤漿排放的 至少一個工藝連接件。在另一個實施方案中，本發明涉及具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中過濾器 外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；其中過濾器外殼的底 部具有含有濾餅排放閥的法蘭，該閥的內徑是過濾器外殼的內徑的至少70% ；和其中過濾 器外殼的頂部具有用于洗滌液的至少一個工藝連接件和過濾器外殼的底部具有用于淤漿 排放的至少一個工藝連接件。附圖簡述本發明參考附圖來更詳細解釋，其中在全部幾個視圖中相同結構由相同的數字表 示。所顯示的附圖不一定按比例顯示，其中一般反而強調舉例說明本發明的原理。
圖1舉例說明了根據本發明的過濾系統的實施方案的橫截面。圖2顯示根據本發明的過濾系統的組件的垂直剖面圖。圖3顯示根據本發明的過濾系統的組件的水平截面圖。
圖4顯示了根據本發明的過濾系統的組件的實施方案的橫截面視圖。圖5顯示了在實施本發明過程中的過濾系統的組件的實施方案的頂視圖。圖6顯示了根據本發明的過濾系統的組件的實施方案的頂視圖。圖7顯示了根據本發明的過濾系統的實施方案的一部分的橫截面視圖。圖8顯示了根據本發明的過濾系統的實施方案的底部的橫截面視圖。圖9A和9B舉例說明采用根據本發明的過濾系統的方法的實施方案的流程圖。圖10舉例說明了根據本發明的過濾系統的實施方案的橫截面視圖。本發明的詳細說明本發明的詳細實施方案這里已公開；然而，需要理解的是，所公開的實施方案僅僅 是以各種形式體現的本發明的示例。另外，與本發明的各種實施方案相關聯給出的每一個 實施例被認為是舉例說明而已，但沒有限制意義。此外，該圖不一定按比例，一些結構特征 被放大以顯示具體組件的細節。另外，在附圖中顯示的任何測量值，技術規格等等都被認為 是舉例說明而已，沒有限制意義。因此，在這里公開的具體結構性和功能性細節不應解釋為 限制性的，但僅僅是作為教導本領域中技術人員各個地使用本發明的代表性基礎。本發明涉及具有過濾器外殼的濾餅設備。在一個具體的實施方案中，過濾外殼是 垂直圓形過濾器外殼。過濾器外殼的尺寸的合適例子包括，但不限于，6”，16”，24”，或26” 直徑。在一個實施方案中，該過濾器外殼含有至少一個過濾元件。在一個實施方案中，該 過濾元件具有管形。在另一個實施方案中，該過濾器外殼可以含有多個的過濾元件例如3， 7，15或19個元件，和全部系統可以含有幾個過濾器外殼以實現所希望的固體速率(solid rate)。在一個實施方案中，該過濾元件是管形。在一個實施方案中，過濾元件是由多孔的 不銹鋼燒結金屬構成的。合適的過濾元件材料包括，但是不限于，燒結金屬，金屬編制網，多 孔陶瓷，多孔聚合物膜，或機織聚合物織物。在一個實施例中，燒結的金屬膜元件具有一定 的針對被過濾材料的尺寸的(sized for thematerial being filtered)孔隙度，以使固體 損失減到最小化和使流過該膜的流量最大化。不同的產品可以需要不同的過濾孔隙度，這 取決于粒度。在一個具體的例子中，用于過濾玉米淀粉的過濾元件的微米額定值(rating) 能夠在約1-5微米的范圍內。合適的孔隙度尺寸包括，但不限于，0.5微米至20微米。在另一個實施方案中，該過濾元件從頂部垂直地懸掛。在另一個實施方案中，該 過濾元件從固定的頂部法蘭或板上垂直懸掛，允許從過濾元件的中心流過該板并進入到濾 液收集集管(filtrate collection header)中。過濾元件的例子是具有約50mm外徑和 1500mm長度的過濾管。合適的過濾管尺寸包括，但不限于，25-75mm外徑(OD)和500_2000mm 長度。在又一個實施方案中，此濾液收集集管具有一個或多個工藝連接件，它們用于反 向脈沖空氣，排放物(exhaust)，和/或就地清洗(CIP)流體。在另一個實施方案中，過濾器外殼的底部具有包含閥的法蘭，該閥具有與過濾器 外殼基本上相同的內徑(ID)。在一個實施方案中，該閥包括裝置，該裝置在打開閥之前允 許至少部分的液體從該殼體中排放。例如，該閥殼體(valve housing)可以含有一個或多 個出口以適應受控制的排放流速。合適的閥包括，但不限于，具有沖洗/排放口的滑動閘閥 (slide gate valve)和在殼體中具有排放口的高性能蝶形閥。在另一個實施方案中，殼體 的底部包括用于淤漿、洗滌液和/或排放的連接件。在一個實施方案中，底部排放口匯合到集管。在一個實施方案中，底部排放集管具有淤漿排放工藝連接件和水排放工藝連接件。在又一個實施方案中，該殼體包括用于淤漿，空氣，洗滌液，排放物(drain)，和/ 或CIP (就地清洗)流體的一個或多個工藝連接件。殼體的頂部可包括用于干燥空氣過程， 洗滌液，和/或淤漿進料(Slurry feed)的連接件。在另一個實施方案中，該工藝連接件可 具有在殼體的外部的一個或多個普通歧管。在一個實施方案中，隨著時間的推移該金屬膜 會結垢，因此在一個實施方案中，提供清洗系統來再生該膜。對于玉米淀粉過濾，一個實施 方案包括使用熱的、稀的苛性堿溶液來除去該膜結垢。本發明的濾餅過濾設備專用于淤漿。對于本發明的目的，淤漿是含有懸浮固體物 的液體。合適淤漿的例子包括，但不限于，在水中的淀粉。在一個實施方案中，該淤漿濃度 是約5% -約40%固體，更具體地說，約10% -約30%。本發明的方法得到厚度在約1/8” 至2”(from about 1/8" to over 2〃 )的“濾餅”。濾餅的厚度能夠根據各種變量來變化， 例如被過濾的產物，在淤漿進料中使用的壓力，和在淤漿進料階段中的時間。最大濾餅厚度 是由在過濾元件之間的距離，在過濾管之間的距離，和/或在過濾元件和殼體壁之間的距 離所決定的。下面是操作該濾餅形成用過濾設備的方法的一個實施方案的示例性例子。首先， 淤漿經由淤漿工藝連接件被輸入到過濾器外殼中。基于泵送能力(pumping capacity)，在 過濾器外殼內的壓力會提高和因此引起液體被擠壓穿過過濾元件例如過濾管，進入該過濾 器(filtrate)殼體中和從排放口排出。合適的壓力包括，但不限于30_150psi。當液體被 推壓穿過該過濾器時，固體物留下而在過濾管周圍形成“濾餅”。一旦過濾被認為已完成和因此淤漿流被停止，空氣可以經由空氣工藝連接件被引 入到過濾器外殼中，以經由該淤漿工藝連接件或通過排放口將淤漿從過濾器外殼中排出。 在一個實施方案中，至少一個排放口位于過濾器外殼的底部。洗滌液(例如水，丙酮，乙醇)然后經由洗滌液工藝連接件被加入到過濾器外殼 中。在一個實施方案中，該洗滌水入口位于過濾器外殼的頂部。該洗滌液被推壓穿過已積 聚在過濾管上的濾餅，將仍然保留在濾餅周圍的液體置換轉移到濾液收集集管中。該洗滌 液從排放口放出。一旦洗滌已完成，進行空氣干燥。空氣可以經由空氣工藝連接件再次被引入殼體 中，以將洗滌液推壓穿過該濾餅和/或經由排放口將洗滌液推壓出殼體。空氣經由該空氣 工藝連接件繼續輸入到過濾器外殼中。該空氣置換在濾餅周圍和內部的一些液體，減少該 濾餅的水分。空氣和液體被推壓穿過該過濾管，進入該濾液收集集管，和從排放口中排出。 打開該排放閥部分的時間，以便從殼體中除去全部的液體。當空氣干燥認為已完成(例如，已經達到所希望的濾餅水分時)，該空氣閥和排放 口被關閉。一旦殼體壓力已經降低至稍微高于環境壓力(例如低于5psi)，底部濾餅排放閥 被打開(例如具有與過濾器外殼基本上相同ID的閥；請參考圖1作考慮，其中該排放閥看 起來比殼體更大)和空氣從反向脈沖空氣連接件被引入該濾液集管中。因此，該濾餅從過 濾管中移去，通過底部閥降落，然后回收濾餅。圖1舉例說明根據本發明的過濾系統的實施方案的橫截面視圖。具體地說，圖1 顯示了具有殼體100的實施方案，該殼體容納一個或多個過濾元件101。在一個實施方案 中，該過濾元件101從集管板(headerplate) 103上垂直懸掛。在一個實施方案中，該過濾元件101是由多孔的燒結金屬材料制成的。在一個實施方案中，該集管板103允許從過濾 元件101的中心流動至濾液收集集管104中。在一個實施方案中，該濾液收集集管104具 有用于反向脈沖空氣、就地清洗流體和/或濾液排出的至少一個工藝連接件109。這些口 可以是單獨的或外部歧管的一部分。在一個實施方案中，頂部法蘭102密封該濾液收集管 (filtrate collection)并允許到達該過濾元件。在一個實施方案中，殼體100連接到底部法蘭107。在一個實施方案中，底部法蘭 107包括濾餅排放閥106。在一個實施方案中，殼體100是圓形殼體，并且通向殼體100內 部的該濾餅排放閥106的一部分具有與殼體100的內徑相同或基本上相同的內徑。在一個 實施方案中，通向殼體100內部的該濾餅排放閥106的一部分具有相當于殼體100的內徑 的至少70%的直徑。在一個實施方案中，該濾餅排放閥106具有一個或多個排放口 108，該 排放口鉆進到閥殼體的側面(side)以便在閥106打開之前從殼體100中排出基本上全部 的液體。在一個實施方案中，該閥106是具有沖洗/排放口的滑動閘閥。在一個實施方案 中，該閥106是具有增加的排放口的高性能蝶形閥。在一個實施方案中，殼體100進一步具有至少一個或多個工藝連接件105以輸出 原料，例如淤漿、空氣、洗滌流體和就地清洗流體，和/或用于排放出殼體100。在一個實施 方案中，殼體100進一步具有至少一個或多個工藝連接件110以輸送原料，例如淤漿、洗滌 流體和就地清洗流體，和/或用于排放出殼體100。在一個實施方案中，工藝連接件105， 108，110連接到外部歧管。在一個實施方案中，外殼100具有附加的壁穿孔111，例如壓力 計、液面檢測器(level detector)和/或視鏡。圖2顯示了用于本發明中的過濾元件200的垂直截面視圖。在一個實施方案中， 套圈(ferrule) 201是過濾元件的頂部的一部分。圖3顯示了分開殼體和濾液收集集管的 頂板303的一個實施方案的橫截面視圖。頂板303包括復數個孔(holes)，這些孔穿過該 過濾元件的懸掛在殼體中的部分(portions)。在一個實施方案中，該過濾元件的高于頂板 的那些部分基本上被設計成讓過濾元件從殼體內的頂板上懸掛。在一個實施方案中，套圈 312附加于(attach)頂板上并夾緊到過濾元件的頂部。在一實施方案中，套圈312焊接于 在該頂板上的相應孔。圖4顯示了圖2和圖3如何結合的展開圖。該過濾元件401被插入貫穿頂板403 和套圈412。夾板(clamp)406和墊片405用于密封過濾元件401和套圈412。圖5顯示在本發明的實施中外殼500的一個實施方案的水平截面視圖。圖5顯示 了被過濾殘渣(f i 1 trand) 502包圍的過濾元件501，該過濾殘渣是在本發明的濾液排出之 后保留在殼體500中的殘留物。例如，在一個實施方案中該過濾殘渣502是當根據本發明 從淤漿中除去淤漿的液體部分_濾液_時所形成的濾餅。圖6顯示了根據本發明的過濾系統的頂板603的實施方案的頂視圖。在一個實施 方案中，頂板603含有孔614，這些孔被設計來讓過濾元件的部分穿過頂板603。在一個實 施方案中，套圈612附加于頂板603并夾緊過濾元件的頂部。圖7顯示了根據本發明的過濾系統的實施方案的一部分的橫截面視圖。在一個實 施方案中，底部濾餅排放閥702是高性能蝶形閥。在一個實施方案中，排放閥702是用法蘭 和螺栓固定到殼體的底部。在一個實施方案中，蝶形閥片(valve wafer) 700提供開口，用 于從本發明的殼體中排放濾餅。在一個實施方案中，有4個排放口鉆進到濾餅排放閥702
6的殼體中。在一個實施方案中，該4個排放口連通到集管715。圖8顯示了根據本發明的過濾系統的實施方案的底部的橫截面視圖。在一個實施 方案中，過濾系統的底部包括連接到殼體的底部上的高性能蝶形閥806。在一個實施方案 中，該高性能蝶形閥806具有至少一個或多個排放口 819以便用于過濾系統排放。在一個 實施方案中，該排放口 819聚集到通常的歧管，排放集管820。圖9A和9B舉例說明采用根據本發明的過濾系統的方法的實施方案的流程圖。在 一個實施方案中，淤漿_含有懸浮固體物的液體_經由淤漿工藝連接件902加入到過濾系 統的殼體900中。在一個實施方案中，在殼體900內的壓力引起淤漿的液體部分被擠壓穿 過過濾元件901而進入到濾液集管904中和從排放口 909中排出。在一個實施方案中，隨 著液體部分被擠壓穿過過濾系統，過濾殘渣例如固體物則留下，在過濾元件901周圍形成 濾餅。在一個實施方案中，一旦過濾被認為已完成，空氣經由空氣工藝連接件922被引入 到殼體900中，以經由淤漿排放連接件903將淤漿從殼體900中反向推壓出來(push the slurry out of thehousing 900 back through the slurry drain connection 903)。圖 9A和9B舉例說明了兩個實施方案。圖9A是淤漿/水從頂部輸入并且全部從底部排出。圖 9B是淤漿/水從底部輸入，淤漿從頂部排放，和水從底部排出。在一個實施方案中，洗滌液(典型地水)經由洗滌液工藝連接件908被加入到殼 體900中。在一個實施方案中，該洗滌液被推壓穿過已積聚在過濾元件901上的濾餅，從而 將仍然在濾餅周圍的液體部分置換遷移到濾液收集集管904中和進入該排放口 909。在一 個實施方案中，一旦洗滌完成，空氣經由空氣工藝連接件922被引入到殼體900中，從而推 壓洗滌液穿過濾餅或經由洗滌液排放連接件905將洗滌液推壓出殼體900。在一個實施方案中，空氣經由空氣工藝連接件922連續輸入到殼體900中。在一 個實施方案中，該空氣置換在濾餅周圍和/或之內的部分液體，減少濾餅的水分。在一個實 施方案中，空氣和液體被推壓穿過過濾元件901，進入到濾液集管904中和從排放口 909排 出。在一個實施方案中，打開洗滌液排放閥905部分的時間以便從殼體900中排出全部的 液體。在一個實施方案中，當空氣干燥完成時，空氣閥922被關閉。在一個實施方案中， 一旦在殼體900中的壓力降低至低于5psig時，該排放口 909關閉和濾餅排放閥923打開。 在一個實施方案中，空氣從反向脈沖空氣連接件906被引入該濾液集管904中。在一個實 施方案中，濾餅從過濾元件901上移去，通過滑動閘923掉落，然后離開該過濾系統。圖10舉例說明了根據本發明的改進的高性能蝶形閥的橫截面。在一個實施方案 中，該閥體1000與作為閥的最低部分的主盤(main disc) 1001—起定位。在典型的高性能 球閥中，座圈(seat ring) 1002放進殼體1000中并通過座護圈(seat retainer) 1003固定 就位。在一個實施方案中，一個或多個孔1004在主盤1001的水平高度或稍微低于該水平 高度處被鉆進殼體中。在一個實施方案中，連接管(connection piping) 1005被焊接在閥 殼體1000上。在實施方案中，過濾系統的外殼是從管材至常規制造的材料之間的大范圍材料組 裝而成的。在實施方案中，連接至外殼的全部工藝連接件都具有閥。在實施方案中，空氣的 反向脈沖的使用允許重力排放。本發明能夠用于各種應用中，其中固體物需要與淤漿的液體部分分離而形成濾餅。例如，在一個實施方案中，過濾系統用來將玉米淀粉淤漿脫水和洗滌過濾，以生產淀粉 濾餅。例如，玉米淀粉淤漿具有8-10微米的標稱粒度。在具有這一粒度的固體物的玉米淀 粉所涉及的一個實施方案中，具有5微米的孔隙度的過濾元件允許低于IOOppm起始固體物 進入該濾液中。 下列實施方案用于進一步舉例說明和解釋本發明并且無論如何都不應該認為有 限制意義。
濾管中
1.從淤漿形成濾餅的方法，該方法包括以下步驟
將淤漿加入到過濾器外殼中，其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件； 將淤漿壓入到過濾器外殼中于過濾元件上，導致 i)濾液穿過過濾元件并從過濾器外殼的排出口離開； )在過濾元件上形成固體濾餅；
將洗滌液加入到過濾器外殼中，同時通過打開淤漿排放閥來排出該淤漿； 關閉該淤漿排放閥，然后連續地供應洗滌液穿過該濾餅并進入到過濾器外殼的過
停止洗滌液的供給；
將氣體引入到過濾器外殼中并通過打開底部排出閥而排出洗滌液； 停止氣流和打開排放口讓大部分的氣體放出，剩下洗滌液； 打開底部濾餅排放閥；和
通過氣體的反向脈沖來從過濾器外殼的過濾元件上破碎和松脫該濾餅。 2.具有過濾器外殼的濾餅過濾設備 其中該過濾器外殼具有頂部和底部； 其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；和
其中過濾器外殼的底部具有帶有濾餅排放閥的法蘭，該閥的內徑是過濾器外殼的 內徑的至少70%。3.實施方案2的濾餅過濾設備，其中濾餅排放閥具有至少一個排放口，該排放口 經過足夠地設計以允許在排放閥內保留的液體的充分去除。4.具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中該過濾器外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；其中過濾器外殼的頂部具有供洗滌液用的至少-底部具有供淤漿排放用的至少一個工藝連接件。5.具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中該過濾器外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；其中過濾器外殼的底部具有供洗滌液用的至少-頂部具有供淤漿排放用的至少一個工藝連接件。6.具有過濾器外殼的濾餅過濾設備其中該過濾器外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；
-個工藝連接件和過濾器外殼的
-個工藝連接件和過濾器外殼的
其中過濾器外殼的底部具有包含濾餅排放閥的法蘭，該閥的內徑是過濾器外殼的 內徑的至少70% ；和其中過濾器外殼的頂部具有供洗滌液用的至少一個工藝連接件和過濾器外殼的 底部具有供淤漿排放用的至少一個工藝連接件。
權利要求
1.具有過濾器外殼的濾餅過濾設備 其中該過濾器外殼具有頂部和底部；其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；和其中過濾器外殼的底部具有包含濾餅排放閥的法蘭，該閥的內徑是過濾器外殼的內徑 的至少70%。
2.權利要求1的濾餅過濾設備，其中濾餅排放閥具有至少一個排放口，該排放口經過 足夠地設計以允許在排放閥內保留的液體的充分去除。
3.權利要求1或2的過濾設備，其中過濾器外殼的頂部具有供洗滌液用的至少一個工 藝連接件和過濾器外殼的底部具有供淤漿排放用的至少一個工藝連接件。
4.根據權利要求1-3中任何一項的過濾設備，其中過濾器外殼的底部具有供洗滌液用 的至少一個工藝連接件和過濾器外殼的頂部具有供淤漿排放用的至少一個工藝連接件。
5.使用權利要求1-4中任何一項的設備從淤漿形成濾餅的方法，該方法包括以下步驟將淤漿加入到過濾器外殼中，其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件； 將淤漿壓入到過濾器外殼中于過濾元件上，導致 i)濾液穿過過濾元件并從過濾器外殼的排出口離開； )在過濾元件上形成固體濾餅；將洗滌液加入到過濾器外殼中，同時通過打開淤漿排放閥來排出該淤漿； 關閉該淤漿排放閥，然后連續地供應洗滌液穿過該濾餅并進入到過濾器外殼的過濾管中；停止洗滌液的供給；將氣體引入到過濾器外殼中并通過打開底部排出閥而排出洗滌液； 停止氣流和打開排放口讓大部分的氣體放出，剩下洗滌液； 打開底部濾餅排放閥；和通過氣體的反向脈沖來從過濾器外殼的過濾元件上破碎和松脫該濾餅。
全文摘要
本發明涉及回收濾餅的方法以及濾餅形成和洗滌過濾的設備。從淤漿形成濾餅的方法，該方法包括以下步驟將淤漿加入到過濾器外殼中，其中該過濾器外殼包括多個的垂直過濾元件；將淤漿壓入到過濾器外殼中于過濾元件上，導致i)濾液穿過過濾元件和從過濾器外殼的排出口離開；ii)在過濾元件上形成固體濾餅；將洗滌液加入到過濾器外殼中，同時通過打開淤漿排放閥來排出該淤漿；關閉該淤漿排放閥，然后連續地供應洗滌液穿過該濾餅并進入到過濾器外殼的過濾管中；停止洗滌液的供給；將氣體引入到過濾器外殼中并通過打開底部排放閥而排出洗滌液；停止氣流和打開排放口讓大部分的氣體放出，剩下洗滌液；打開底部濾餅排放閥；和通過氣體的反向脈沖來從過濾器外殼的過濾元件上破碎和松脫該濾餅。
文檔編號B01D29/94GK101991981SQ20101024925
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月6日 優先權日2009年8月7日
發明者N·威利 申請人:布魯諾布二世有限公司