чем должно быть оснащено оборудование для разделения суспензий и фильтрации

Чем должно быть оснащено оборудование для разделения суспензий и фильтрации?

А) При оснащении оборудования должны предусматриваться меры, предотвращающие образование химически опасных смесей в этом оборудовании.

Б) При оснащении оборудования должны предусматриваться меры, предотвращающие образование химически опасных смесей как самом оборудовании, так и в помещении.

В) Оборудование должно быть оснащено блокировками, обеспечивающими отключение и прекращение подачи суспензий при недопустимых отклонениях параметров инертной среды.

Г) При оснащении оборудования должны предусматриваться меры, предотвращающие возникновение взрывоопасной смеси.

Какие параметры должны регламентироваться в процессах смешивания при возможности развития самоускоряющихся экзотермических реакций?

А) Только последовательность и количество загружаемых в аппаратуру веществ.

Б) Только скорость загрузки веществ.

В) Только необходимость подачи флегматизирующих агентов.

Г) Все перечисленное.

Какие условия должны соблюдаться при проведении теплообменных процессов, чтобы предотвратить развитие неуправляемых самоускоряющихся экзотермических реакций?

Б) Правильный выбор теплоносителя, обеспечивающий необходимый теплосъем, исключающий возможность перегрева и разложения продукта.

В) Наличие системы удаления летучих продуктов.

Г) Контроль за изменением состава теплоносителя.

Сколько составляет норма хранения суховальцованных паст (СВП) в помещениях цехов, предназначенных для лаков и эмалей на эфирах целлюлозы?

А) Не более сменной потребности.

Б) Не более 50% сменной потребности.

В) Не более 2 % сменной потребности.

Г) Не 10% сменной потребности.

143. Какие требования установлены к насосам для перекачки растворов коллоксилина?

А) Насосы должны быть тихоходными и соответствовать требованиям токсической безопасности.

Б) Насосы должны размещаться как в зданиях, так и на площадках, оборудованных навесом.

В) Для насосов, расположенных в зданиях, необходимо предусматривать их дистанционное отключение с внешней стороны помещения насосной.

Г) Любые насосы, которые применяются для перекачки ЛВЖ и ГЖ.

Какие ограждения предусматриваются в местах прохода людей и проезда транспорта под подвесными конвейерами и транспортерами при производстве фосфора и его соединений?

А) Ограждения на высоте не более 2,2 м.

Б) Ограждения на высоте не менее 2,2 м.

В) Ограждения на высоте не менее 3,4, м.

Г) Ограждения на высоте не более 3,4, м.

Какие меры безопасности должны соблюдаться при нахождении фосфора и фосфорного шлама в аппаратах?

А) Аппараты должны быть герметичны.

Б) Аппараты должны быть заполнены инертным газом.

В) В аппаратах фосфор и фосфорный шлам должны находиться под слоем воды не менее 300 мм.

Г) В аппаратах фосфор и фосфорный шлам должны находиться под слоем воды не менее 100 мм.

Какие меры безопасности должны соблюдаться при хранении и перекачке фосфора и фосфорного шлама?

А) Температуры фосфора и фосфорного шлама не должны быть более 80 0 С.

Б) Паропроводы, подводящие острый пар для разогрева, должны быть оснащены приборами контроля давления.

В) Паропроводы должны быть оснащены устройствами («воздушками») для предотвращения образования вакуума и попадания фосфора в паропровод.

Г) Все вышеперечисленное.

Какова должна быть вместимость поддона, на который следует устанавливать производственные емкости с фосфором?

А) Емкость поддона должна быть не меньше емкости резервуара с фосфором.

Б) Емкость поддона должна быть не менее одного наибольшего резервуара и слоя воды не менее 200 мм.

В) Емкость поддона должна быть объемом, равным сумме объемов всех производственных емкостей с фосфором.

Г) Емкость поддона должна быть не менее одного наибольшего резервуара и слоя воды не менее 300 мм.

148. Какие требования установлены к отделению, в котором производят дробление пека, приготовление или разогрев электродной массы и к оборудованию в этом отделении?

А) Отделение должно быть изолировано от остальных рабочих помещений, к оборудованию специальных требований не установлено.

Б) Отделение должно быть оснащено системами пожаротушения, оборудование должно быть герметичным.

В) Отделение должно быть изолировано от остальных рабочих помещений, а оборудование должно быть герметичным, надежно укрыто и снабжено средствами местного отсоса.

Г) Отделение должно быть оснащено системами пожаротушения, оборудование снабжено средствами местного отсоса.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник

Суспензия и оборудование для его разделения

Классификация и выбор оборудования для разделения суспензий

Суспензия может быть разделена двумя методами:

При осаждении частицы движутся относительно сплошной среды, а при фильтровании дисперсионная среда проходит через концентрированную суспензию или специально предназначенное для разделения пористое тело. Относительное перемещение фаз может происходить при воздействии на них силового поля. Осаждение, например, осуществляется под действием гравитационных или центробежных сил, фильтрование может происходить под вакуумом, при повышенном давлении, при совместном воздействии этих факторов, либо под влиянием центробежных сил.

Деление оборудование по конструктивному признаку обосновано не только конструктивными особенностями оборудования (например, наличием общих конструктивных элементов у отстойных и фильтрующих центрифуг), но и общностью методов технологического и конструктивного расчетов. Классификация оборудования по назначению удобна при выборе оборудования для конкретных целей.

Оборудование для процесса разделения выбирают, опираясь на факторы:

Фильтрование – процесс разделения сред, состоящих из нескольких компонентов, путем пропускания их через пористую перегородку, способную задерживать взвешенные частицы и пропускать жидкость или газ. Движущей силой фильтрации является создаваемая тем или иным способом разность давлений под осадком и под пористой перегородкой.

Оборудование для фильтрации:

Существуют фильтры, в которых используют одновременно повышенное давление перед фильтрующей перегородкой и вакуум за ней. В качестве фильтрующих элементов используются хлопчатобумажные (бязь, диагональ), искусственные (капрон, нейлон) и шерстяные ткани, плетеные и штампованные металлические сетки, песок, гравий и пористые керамические материалы.

Суспензия может быть отфильтрована барабанным вакуум-фильтром, работающим под разрежением (рис.12).

Рис. 12 Оборудование для фильтрации: барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью

Работа вакуум-фильтрационной установки осуществляется следующим образом: суспензия подается в поддон 1, где ее уровень поддерживается постоянным. Процесс фильтрования осуществляется в четырех зонах по ходу вращения барабана. В зоне сектора 1 происходит фильтрование под вакуумом через ткань на барабане с одновременным отложением на ней осадка. В зоне сектора 2 осадок подсушивается вследствие того, что засасываемый в секцию воздух увлекает с собой влагу из осадка. В зоне сектора 3 проводят промывку осадка путем орошения его водой или другой промывной жидкостью. В зоне сектора 4 производят отдувку и разрыхление осадка чистым воздухом, поступающим внутрь секции и очистку фильтра от осадка.

Суспензия разделяется с помощью процесса фильтрации на производствах малой мощности.

Листовые фильтры относятся к работающим под давлением аппаратам периодического действия. Особенностью этого фильтра является большая поверхность фильтрования, чем у нутча. Это достигается размещением вертикальных фильтровальных листов на небольшом расстоянии друг от друга. Существует несколько конструкций листовых фильтров. Рассмотрим вертикальный фильтр с прямоугольными листами. По сравнению с фильтр-прессом описанный фильтр обеспечивает лучшую промывку. К недостаткам этих фильтров относятся: трудность контроля толщины осадка, кроме того, суспензия должна перемешиваться с помощью циркуляции для предотвращения осаждения твердых частиц и несколько сложная замена ткани.

Патронные фильтры, как и листовые, относятся к аппаратам периодического действия, работающим под давлением. По принципу действия листовой и патронный фильтры в основном аналогичны, но вместо плоских фильтровальных листов в патронном фильтре используются цилиндрические фильтровальные патроны, устанавливаемые в вертикальном положении в цилиндрическом кожухе с коническим дном и съемной крышкой.

Фильтр-прессы с горизонтальными камерами, автоматизированные (ФПАКМ). Это оборудование для фильтрации периодического действия, работающее под давлением. В этом аппарате удачно объединены преимущества других фильтров. Его можно рассматривать как ряд прямоугольных нутчей небольшой высоты и особой конструкции, размещенных вплотную один над другим, вследствие чего поверхность фильтрования получается большой по отношению к площади, закрепляемой фильтром. Рассматриваемый фильтр-пресс предназначен для разделения топподисперских суспензий при концентрации твердой фазы 10…50 кг⋅м – 3 и температуры до 800 °С. Фильтровальные плиты этого фильтра показаны в разрезе на рис. 16.

Рис. 16 Оборудование для фильтрации: фильтровальные плиты ФПАКМ:

а – фильтрование и промывка; б – отжим; в – выгрузка осадка

Верхняя часть 1 каждой плиты покрыта перфорированным листом 2, под которым находится пространство для приема фильтра 3. Нижняя часть, выполненная в виде рамы 4, образует при сжатии плит камеру 5 для суспензий и осадка. Между верхней и нижней частями фильтровальных плит расположены эластичные водонепроницаемые диафрагмы 6. Фильтровальная ткань 7 размещается на перфорированном листе 2. В периоды фильтрования, промывки осадка и его продувки в камеру 5 из коллектора 8 по каналам 9 последовательно поступают суспензия, свежая промывная жидкость и сжатый воздух. При этом фильтрат, отработавшая промывная жидкость и воздух при атмосферном давлении, отводятся из фильтра по клапанам 10 в коллектор 11, затем осадок отжимается диафрагмой 12, по каналам 13 подается вода под давлением. После отжатия осадка плиты раздвигаются, образуя щели, через которые осадок удаляется из фильтра.

Автоматизированный фильтр-пресс с горизонтальными камерами состоит из горизонтально расположенных одна над другой описанных выше фильтровальных плит. Эти плиты находятся между двумя крайними опорными плитами, которые связаны одна с другой четырьмя вертикальными стержнями, воспринимающими нагрузку при действии давления внутри камер. Плиты сжимают с помощью механизма зажима. Между плитами при помощи направляющих роликов протянута фильтровальная ткань, которая имеет вид бесконечной ленты и поддерживается в натянутом состоянии. Лента приводится в движение механизмом.

Съем осадка при движении ленты выполняют ножи по обе стороны фильтр-пресса. После снятия осадка лента проходит камеру регенерации. Фильтр полностью автоматизирован и механизирован, что позволяет быстро настраивать его на оптимальный технологический режим. Основными преимуществами этих фильтр-прессов, кроме их полной автоматизации, являются развитая поверхность фильтрования, возможность при помощи диафрагмы регулировать толщину и влажность осадка и хорошие условия для регенерации ткани в процессе работы фильтра.

Суспензия перед приготовлением некоторых пищевых продуктов требует разделения, поэтому в пищевой промышленности применяется большое количество разнообразного оборудования для этого.

«Оборудование для механической переработки в пищевых производствах»: учеб. пособие/ В.Н. Долгунин, В.Я. Борщев, А.Н. Куди, О.О. Иванов [и др.]. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. – 80 с.

Источник

Суспензии. Аппараты для разделения суспензий.

Среди неоднородных жидких смесей чаще всего встречаются суспензии. Они различаются по количеству твердой фазы, а также величине твердых частиц и их концентрации.

В том случае, если количество твердого вещества повышается, увеличивается вязкость суспензии. В некоторых случаях из-за повышенной вязкости суспензия практически полностью теряет свои свойства жидкости.

Для определения вязкости суспензии может быть использована формула:

Если между поверхностью жидкой дисперсной среды и взвешенными частицами возникает поверхностное взаимодействие, например, адсорбция или набухание, то по данной формуле нельзя точно определить вязкость суспензии. Данная формула может быть использована только для такой концентрации твердых веществ, при которой суспензия обладает текучими свойствами.

Если концентрация дисперсной фазы в суспензии сильно возрастает, то твердые частицы начинают соприкасаться друг с другом. Из-за этого, помимо внутреннего трения жидкости, которая заполняет промежутки между взвешенными частицами, возникает сила трения частиц друг о друга. Следовательно, гидравлическое течение переходит в пластическое, для которого данная формула не применима.

Переход между гидравлическим и пластическим течениями характеризуется определенной границей. Если говорить о гидравлическом течении, то количество жидкости, которое вытекает из трубы, пропорционально давлению при любой вязкости жидкости. Помимо этого, в случае однородной жидкости, в сообщающихся сосудах она устанавливается на одном и том же уровне. Таким образом, для того, чтобы возникло гидравлическое течение, необходимо приложить относительно малое давление.

Если рассматривать пластическое течение, то в нем, помимо сопротивления трения, действуют еще и силы межмолекулярного сцепления. В случае если приложенная к среде сила недостаточна, то действие этой силы будет вызывать только упругую деформацию. Перемещение массы при этом не возникнет. Давление, которое приложено к пластическому телу, при котором материал начинает течь, называется критической.

Пластическое течение происходит до тех пор, пока пространство, которое находится между отдельными твердыми частицами, заполнено газом или жидкостью.

Внешне суспензии выглядят однородными. Но если рассмотреть их под микроскопом, то становится видна их неоднородность. В таких суспензиях происходит броуновское движение. Это значит, что очень малые взвешенные твердые частицы из-за ударов молекул дисперсионной среды, получают скорости, направленные в разные стороны.

На практике в технологических процессах можно встретить все виды суспензий. К тому же взвешенные частицы в них, как правило, имеют различный размер.

Главным параметром, характеризующим суспензию является отношение жидкой фазы к твердой (Ж:Т). Данное соотношение может быть выражено следующим образом:

Выражение объемной доли твердых частиц в суспензии:

Где ρ_с и ρ_тв плотность суспензии и содержащейся в ней твердой фазы. Показатель ρ_с определяют, учитывая, что удельный объем суспензии равен сумме объемов твердой и жидкой фаз.

Откуда вытекает следующее уравнение:

где ρ_ж плотность жидкой фазы.

Жидкий осадок, который получается в результате, вычисляется по формуле:

где w – весовая доля жидкой фазы в составе осадка.

Аппараты для разделения суспензий

Отстойники – самые простые аппараты для разделения суспензий. Для них характерны малые эксплуатационные и капитальные затраты. Однако отстойники имеют небольшую движущую силу, громоздки, а также в них не очень качественно отделяются мелкие частицы. Отстойники используются для предварительного разделения суспензий, которые содержат много твердой фазы или крупные частицы.

Центрифуги и гидроциклоны обладают гораздо большей производительностью по сравнению с отстойниками. В данных аппаратах можно отделять мелкодисперсные частицы. Недостатком таких аппаратов, особенно это касается центрифуг, является высокая стоимость эксплуатационных расходов и самого аппарата. К тому же их нельзя использовать для отделения частиц, обладающим абразивным действием.

Достаточно эффективно разделять суспензии при помощи фильтрующих центрифуг и фильтров. В таких аппаратах помимо фильтрации, происходит промывка и просушка осадка. Недостатком таких аппаратом является их дороговизна и сложность.

Скорость гравитационного разделения суспензии снижается с уменьшением размера твердых частиц, а также разности плотности обеих фаз. В случае переходного или ламинарного режим осаждения скорость разделения суспензий снижается при росте вязкости жидкой среды.

Скорость разделения может быть увеличена в поле центробежной силы. Чтобы этого достигнуть, суспензию помещают внутрь цилиндрического барабана, который вращается вокруг своей оси с большой угловой скоростью ω. При этом суспензия получает вращательное движение с такой же угловой скоростью ω. Благодаря этому твердая частица, имеющая массу т, радиус вращения r, попадает под действием гравитационной силы mg и центробежной силы mω 2 r. Данный процесс называется центрифугированием, а аппараты, которые используются для его осуществления – центрифугами.

На практике центрифугирование ω 2 r»g. Именно поэтому гравитационной силой, как правило, пренебрегают и характеризуют напряженность центробежного силового поля величиной ω 2 r. Следовательно, в процессе центрифугирования ускорения оседающих твердых частиц возрастает на величину ω 2 r/g = Ф, называемую фактором разделения. Окружная скорость равна w = ω · r, то

где Fr_ц является центробежным критерием Фруда.

Осадительные центрифуги являются аппаратами для центрифугального осаждения и используются для разделения суспензий, которые имеют объемную концентрацию твердой фазы до 40%, а также состоят из частиц, размер которых колеблется от 0,005 до 10 мм. В процессе центрифугирования образуется осадок с небольшим содержанием жидкой фазы, а также осветленная жидкость, называемая фугатом.

Источник

АППАРАТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

АППАРАТЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ

Разделение суспензий является одной из основных операций в технологии неорганических веществ, особенно в технологии со­лей. Эта операция может выступать как подготовительная, про­межуточная и заключительная стадия производств, характеризую­щихся различной мощностью и степенью автоматизации.

Движущей силой процессов разделения суспензии могут быть гравитационное поле земного шара, перепад давлений и центро­бежная сила. В зависимости от использования указанных потен­циалов и конструкций аппараты для разделения подразделяют на отстойники, фильтры, центрифуги и гидроциклоны.

Процесс фильтрования складывается из нескольких отдельных операций: собственно фильтрование, промывка осадка, его обез­воживание и удаление с фильтровальной перегородки. На проте­кание этих процессов решающее влияние оказывают физико-хи­мические свойства веществ и их суспензий (концентрация, дисперс­ность осадка и его сжимаемость, адгезионные свойства и т. д.).

Ввиду разнообразия технологических условий и физико-хими­ческих свойств суспензий разработаны аппараты различных кон­струкций, приспособленные проводить процессы разделения сус­пензий и промывку осадков в оптимальных режимах;

ОТСТОЙНИКИ

Процесс отстаивания используют для отделения жидкой фазы суспензий от твердой (в процессах очистки рассолов и сточных вод, водоподготовки И т. п.) либо для повышения концентрации твердой фазы (обычно проводят перед подачей суспензий на фильтры или центрифуги). В последнем случае отстойники назы­вают сгустителями.

Принцип работы отстойников основан на использовании энер­гии гравитационного поля земного шара.

Скорость v_oc осаждения (или всплывания) твердых частиц в жидкости может быть рассчитана, исходя из закона Стокса, по формуле:

v_oc = . (1)

Здесь d_ч — диаметр частиц, g-ускорение силы тяжести; — плотность вещества частиц твердой фазы; — плотность жидкости; — вязкость жидкости.

Как видно из этой формулы, чтобы ускорить процесс осажде­ния, нужно уменьшить вязкость жидкости (например, путем ее нагревания) и увеличить размер частиц твердой фазы.

Отстаивание при высоких температурах проводят обычно в тех случаях, когда необходимость нагрева раствора связана с потреб­ностями основных технологических стадий процесса. Например, очищенный раствор хлорида натрия, подаваемый на электролиз, должен иметь температуру 80 0 С, поэтому на стадии очистки рас­сола от солей кальция и магния в отстойниках поддерживают оптимальную температуру 50 0 с.

Увеличить размер частиц дисперсной фазы можно, создавая специальные условия кристаллизации. Однако во многих случаях их размеры, обусловленные природой кристаллизующегося вещества, остаются весьма малыми (1-10 мкм). Такие частицы осе­дают очень медленно (менее 0,1 м/ч), и получается довольно устойчивая суспензия. Причиной такой устойчивости является гид­ратация (сольватация) поверхности взве-шенных частиц, которая препятствует их слипанию и рекристаллизации. Ускорить оседание частиц можно за счет добавления в суспензию коагулянтов (фло­кулянтов), которые вызывают образование хлопьевидной струк­туры твердой фазы. Образовавшиеся хлопья оседают со значи­тельно большей скоростью (до 5-7 м/ч).

Однако присутствие коагулянтов допускается, если осадок не является целевым продуктом. В качестве коагулянтов используют хлориды и сульфаты алюминия и железа, крахмал, муку и поли­акриламид (0,1-0,3 % от массы шлама).

Формула (1) исходит из допущения, что оседающая частица имеет форму шара и дви-жется свободно в ламинарном режиме (Re

Вместо диаметра частиц в формулу подставляют их приведен­ный размер, опреде-ленный с помощью седиментационного или си­тового анализа. В последнем случае рассчитанное значение v_oc следует умножить на коэффициент формы

На практике процесс отстаивания суспензии всегда протекает в режиме стесненного осаждения. Скорость стесненного осаждения можно рассчитать по эмпирической формуле:

v_oc=v / _{oc , (3)} где — объемная доля жидкой фазы.

= V_ж/(V_ж + V_т) = Х/(Х + _ж/ _т), (4)

Определив скорость стесненного осаждения частиц, рассчиты­вают площадь отстой-ника:

Для обеспечения надежности работы отстойника значение пло­щади поверхности, рассчитанное по формуле (5), в случае цeнтрального ввода суспензий рекомендуется увеличить на 30-35% из-за возможности вихреобразования, условности выбора коэф­фициента и т. д.

Скорость оседания хлопьевидного осадка невозможно рассчи­тать на основании уравнений (1-3). В данном случае необхо­димо иметь экспериментальные данные о скорости движения гра­ницы осветленного слоя.

Если преобразовать уравнение (5), получим:

Отсюда видно, что объемная производительность отстойника V_осв(/м 3 /с) зависит от его площади и скорости оседания частиц и не зависит от высоты. Поэтому высоту отстойника принимают конструктивно, исходя из технологических соображений.

По способу ввода суспензии отстойники можно подразделить на аппараты с центральным и периферийным вводом. При центральном вводе суспензии в зоне ввода наблюдается турбулизация жидкости, что уменьшает полезную площадь отстойника. При периферийном вводе, благодаря большой площади кольцевого се­чения, скорость исте-чения суспензии из-под кольцевой перегородки очень мала, и оседающие частицы не испытывают возмущения потока.

В табл. 1 приведены основные размеры наиболее часто используемых типовых отстойников.

Отстойник с периферийным вводом суспензии (Рис.1) работает следующим обра-

При переработке больших объемов жидкостей может возникнуть необходимость установки нескольких отстойников большого диаметра, что приведет к резкому уве-личению капитальных затрат. С целью сокращения последних используют многоярусные от­стойники. Наиболее совершенными являются отстойники сбалансированного типа, например четырехкамерный отстойник, приме­няемый в производстве глинозема для отделения алюминатного раствора от «красного шлама».

вать в ней уровень границы осветленного слоя. Осветленный раствор удаляется из сливной коробки через шту­цер 7.

Общая площадь поверхности осаждения четырехъярусного от­стойника составляет 1256 м 2

Независимая параллельная работа камер возможна благодаря разнице плотностей осветленного раствора и сгущенной суспензии, а также наличию гидрозатвора, который образуют переточные стаканы, опущенные в слой сгущенной суспензии.

К достоинствам отстойников относят низкие энергетические за­траты на разделение суспензий, простоту устройства, а следова­тельно, высокую надежность в работе и простоту ремонта и из­готовления. Отстойники имеют большую производительность и могут разделять суспензии с высокими значениями отношений объема жидкости к объему твердой фазы.

Недостатками отстойников являются низкая степень разделе­ния и большие габариты.

Фильтры— устройства, в которых разделение жидкостного или газового потока и твердых примесей осуществляется путем пропу­скания сквозь пористую перегородку.

В технологии неорганических веществ применяют фильтры различных конструкций; барабанные, дисковые, ленточные и карусельные вакуум-фильтры, листовые, фильтр-прессы рамные и автоматические типа ФПАКМ, нутч-фильтры. Такое разнообразие конструкций объясняется существенным различием свойств сус­пензии и разным назначением процесса фильтрования.

Фильтровальные перегородки являются основным элементом фильтров. От пра-вильного их выбора во многом зависят произво­дительность фильтров, чистота фильтрата, срок службы перего­родки, а следовательно, и экономичность процесса фильтрования. Они должны отвечать следующим требованиям: быть устойчивыми к воздействию среды, иметь достаточную механическую прочность и теплостойкость, хорошо задерживать твердые частицы, иметь низкое гидравлическое сопротивление и малую адгезию к осадку.

В качестве фильтровальных перегородок обычно используют различные ткани. Они отличаются способом переплетения нитей, степенью их кручения и толщиной, числом нитей основы и утка на единицу длины и т. д. Эти характеристики определяют свой­ства ткани применительно к процессу фильтрования.

Наиболее широкое применение нашли хлопчатобумажные тка­ни (бязь, миткаль, диагональ, бельтинг). Их используют для раз­деления нейтральных суспензий при температуре до 100 0 С. В кис­лой и щелочной среде они довольно быстро разрушаются.

Кроме хлопчатобумажных применяют также шерстяные, стек­лянные, перхлорви-ниловые (хлориновые), полиамидные, лавсано­вые и другие ткани.

Шерстяные ткани изготавливают в основном из овечьей шерсти в виде сукна и байки. Они гораздо устойчивее хлопчатобумажных тканей к действию кислых растворов и менее стойки к действию щелочей. Шерстяные ткани уступают хлопчатобумажным по за­держивающей способности, но превосходят по упругости. Перхлор­виниловые и лавсановые ткани устойчивы к действию кислот, ще­лочей и окислителей, не набухают в воде. Полиамидные ткани устойчивы к действию щелочей даже при 100 0 С. Стеклянные ткани отличаются высокой устойчивостью в кислых растворах, большой прочностью при растяжении, но плохой сопротивляемостью истиранию.

Кроме указанных материалов в качестве фильтрующих пере­городок могут исполь-зоваться металлические ткани, сетки, а также пористые плиты из керамики, стекла, графита.

Из-за разнообразия видов фильтровальных перегородок, кон­струкций фильтров и свойств суспензий выбор фильтровальной пе­регородки весьма сложен. Предварительный выбор ткани произ­водят при лабораторных испытаниях. При этом необходимо уяс­нить назначение фильтрования (получение осадков или фильтра­та), знать размер и форму частиц, свойства суспензии (рН, тем­пературу, агрегацию частиц и т. д.) и тип фильтра. Конструкция фильтра определяет следующие характеристики ткани: прочность на растяжение, устойчивость при изгибании и к истиранию, спо­собность принимать форму опорной перегородки и уплотняющие свойства. Окончательный выбор фильтровальной ткани производят при полузаводских испытаниях.

Конструкции фильтров

Барабанные вакуум-фильтры нашли наиболее широкое приме­нение (в особенности с наружной фильтрующей поверхностью). Достоинством их является непрерывность действия и возможность промывки осадка на фильтре. К недостаткам можно отнести отно­сительную сложность конструкции, невозможность произвольно менять в широких пределах продолжительность отдельных опера­ции в цикле. Поэтому следует поддерживать постоянными свой­ства суспензии. Данные фильтры не пригодны для фильтрования полидисперсных суспензий.

Фильтр имеет полый барабан с перфорированной боковой по­верхностью, внутренняя сторона которого разделена ячейками на прямоугольные участки. Барабан покрывают сначала металличе­ской сеткой, а затем фильтровальной тканью. Он вращается на полом валу, один конец которого соединен с приводом, а другой примыкает к распредели-тельному устройству, которое служит для последовательного соединения каждой ячейки с источниками ва­куума и сжатого воздуха. Это позволяет чередовать операции фильтрования, промывки, обезвоживания, удаления осадка, реге­нерации ткани.

С целью уплотнения осадка после первого обезвоживания и промывки фильтры снабжают уплотняющими валиками или спе­циальными устройствами. Это предотвра-щает растрескивание осадка и способствует более полному удалению жидкости из него.

Для эффективной работы фильтра важное значение имеет спо­соб удаления осадка с поверхности ткани. Наиболее распростра­ненным является удаление с помощью ножа (широкой металли­ческой полосы), установленного наклонно вдоль образующей барабана на некотором расстоянии от его поверхности. Его наклон и расстояние можно изменять специальным устройством. Этот способ позволяет удалять осадки толщиной не менее 8 10 мм.

Удалить осадок можно также с помощью валика, изготовлен­ного из материала, к которому прилипает осадок. Валик вращается в направлении, противоположном вращению барабана, и снимает с ткани осадок, который затем удаляется с валика ножом.

Кроме фильтров с наружной фильтрую­щей поверхностью промышленность выпу­скает также вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью следующих типоразмеров: ВУ 10-2,5, ВУ 25-2,5 и ВК 25-2,5.

Рабочая поверхность ленты рифленая. Поперечные рифления сообщаются с продоль-ным углублением на середине ленты. Через сквозные отверстия углубление сообщается с отверстиями в столе и соответственно с вакуум-камерами. Благодаря рифлениям подфиль-тровальной тканью образуется свободное пространство. Ткань по краям прикреплена к ленте резиновым шнуром, заложенным в продольный паз, и покрывает всю ее рабочую поверхность. Края резиновой ленты мягкие и на верхнем горизонтальном участке отгибаются специальными направляющими кверху, в результате чего лента принимает

форму желоба. Нижняя часть ее опирается на ролики или свободно провисает.

Суспензия поступает на фильтр из лотка 7. Осадок удаляется с фильтра либо ножом, либо под действием силы тяжести либо отдув кой воздухом. После отделения осадка ткань промывается из специальных разбрызгивающих устройств 9. Зоны фильтрования 1, промывки 11 и просушки 111 разграничены завесами 5 из мягкой резины или ткани в несколько слоев. Эластичные края завесы скользят по осадку, не снимая его, но предотвращая смешение жидкостей над ним. Завесы устанавливают над перегородками ме­жду вакуум-камерами. Протяженность отдельных рабочих зон можно регулировать за счет перемещения вдоль фильтра завес 5 и промывного устройства б.

Ленточные вакуум-фильтры предназначены для фильтрования полидисперсных сус-пензий. Оседание в первую очередь крупных частиц уменьшает закупоривание пор ткани мелкими кристаллами. Достоинствами ленточных фильтров являются простота устрой­ства и регулирования продолжительности отдельных операций фильтрования, а также возможность организации многоступенча­той промывки осадка. Недостаток заключается в малой площади фильтрования и нечетком разграничении зоны фильтрования и промывки, что приводит к некоторому разбавлению фильтрата. Используют ленточные вакуум-фильтры в производствах борной и экстракционной фосфорной кислот, хлорида калия.

Карусельный вакуум-фильтр. Фильтры К-100-15К и К-50-11,5К применяют в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Они состоят из горизонтальной вращающейся рамы кольцевой формы, опирающейся на ролики, которые катятся по круговым рельсам. На раме установлено 24 опрокидывающихся фильтро­вальных лотка (нутчи), в которые уложены перфорированные опорные перегородки, покрытые филь-тровальной тканью. Вакуумная полость лотков соединена гибкими шлангами с распре-дели­тельной головкой, аналогичной применяемой в барабанных вакуум-фильтрах.

При вращении рамы каждый лоток последовательно проходит зоны фильтрования, двух (или более) промывок ocaдкa, раз­грузки и регенерации ткани после фильтрования и каждои про­мывки осадок обезвоживается путем просасывания через него воздуха.

В зоне выгрузки лоток автоматически опрокидывается, и осадок под действием соб-ственной тяжести и сжатого воздуха сбра­сывается в бункер. После этого ткань промыва-ется струями воды, направленными вверх, а затем просушивается просасываемым возду-хом. К моменту заливки суспензии лоток возвращается в исходное положение.

Благодаря наличию в карусельном фильтре изолированных друг от друга лотков можно полу­чить концентрированный не разбавленный промывной жидкостью фильтрат и проводить многосту­пенчатую противоточную промыв­ку осадка минимальным количе­ством воды. Кроме того, карусель­ные вакуум-фильтры отличает высокая производи-тельность и дли­тельный срок службы ткани.

Недостатком являются большие габаритные размеры (19,1 17,7 4,9 м) и масса, приходящаяся на единицу фильтрующей поверхности (933 кг /м2).

Дисковый вакуум-фильтр (ГОСТ 5747-80Е) (рис.5) состоит из горизонтального вращающегося вала, на который насажены диски 1. Диски погружены в корыто, со-стоящее из секции 3, причем каждый диск погружен в отдельную секцию. Диски раз-делены на двенадцать секторов с перфо-рированными стенками, обтянутыми тканью. Каждый сектор посредством от-дельного канала, проходящего внутри вала, соединен с распределительным устрой­ством 5, аналогичным применяемому в барабанном вакуум-фильт­ре. В зоне съема осадка внутрь сектора из ресивера 6 через рас­пределительное устройство подается сжатый воздух, способствую­щий отделе-нию осадка от ткани и съему его ножами 2.

Ножи установлены с обеих сторон дисков. Снятый с ткани осадок проваливается между секциями 3 корыта в бункер под фильтром.

Суспензия на фильтры подается через коллектор 4. Постоянный уровень суспензии в фильтре поддерживается при помощи пере­ливных трубок. На фильтрах, имеющих более 4-6 дисков, распре­делительные устройства устанавливают на обоих концах вала.

Дисковые фильтры изготавливают с площадью фильтрования от 0,3 до 250 м 2 и количеством дисков до 14. Они предназначены для разделения суспензий с частицами примерно одинаковой дис­персности. Осадок, образующийся на фильтре, при просушке не должен растрескиваться.

К достоинствам дисковьrх фильтров следует отнести компакт­ность конструкции и малую массу на единицу фильтрующей по­верхности (200—:300 кг/м 2 ). Недостатком является то, что при промывке осадка фильтрат разбавляется.

Основные детали рамных фильтр-прессов могут быть изготов­лены из углеродистой и коррозионностойкой стали, дерева и стек­лопластика. Использование двух последних материалов значи­тельно облегчает конструкцию. Из стеклопластика на основе фу­рилово-фенолоформальдегидной смолы со стекловолокнистым и графитовым наполнителями изготавливают рамы и плиты фильтр-­прессов, устойчивые в кислых и щелочных средах средних кон­центраций при 100-120 0 С.

Фильтр-прессы ФПАКМ (ГОСТ 19756-74) предназначены для фильтрования под из-быточным давлением высокодисперсных труд­нофильтрующихся жидкотекучих суспен-зий, которые можно транс­портировать по трубопроводам диаметром 25 мм. Они могут ра­ботать при отношении Ж/Т = 2 10 и температуре до 80 0 С. Эти фильтры используют, например, для фильтрования растворов хло­рида бария и суспензии сульфата бария.

Цикл работы фильтр-пресса ФПАКМ состоит из следующих операций: сжатие плит, подача суспензий, фильтрование, промывка осадка, его обезвоживание, раздвигание плит и разгрузка осадка с одновременным промыванием ткани. Обезвоживание осадка можно производить либо путем уплотнения твердой фазы диафраг­мой, либо продувкой воздухом. Разгрузка осадка происходит на обе стороны фильтра.

Управление фильтр-прессом полностью автоматизировано. Си­стема автоматики обеспечивает работу в автоматическом и полу­автоматическом режимах. Она предусматривает возможность сблокированной работы фильтр-пресса и технологических приводов-насосов для подачи суспензий и промывной жидкости. Рабочее давление в камере фильтр-пресса составляет от 1,2 до 1,5 МПа.

Листовые фильтры предназначены для фильтрования суспензий через ткань или сетку с использованием в ряде случаев вспомога­тельного фильтрующего вещества (ВФВ).

Применение ВФВ рекомендуется в тех случаях, когда суще­ствует опасность закупоривания фильтровальной перегородки вы­сокодисперсными частицами суспензии и сложность ее регенера­ции. Размеры частиц суспензий, фильтруемых по этому методу, обычно не более 5 мкм, а массовая их доля в растворе менее 0,5 %.

Сущность фильтрования с использованием ВФВ заключается в том, что суспензию пропускают через слой вспомогательного фильтрующего вещества, предварительно «нафильтрованного» на сетку или ткань.

Процесс фильтрования с использованием ВФВ может идти по двум механизмам:

1) частицы, размеры которых меньше, чем поры слоя ВФВ, задерживаются в глубине слоя в результате сужения пор от поверх­ности к глубине, а также вследствие осаждения их в изгибах пор;

2) главную роль в процессе играют поверхностные явления взаимодействия фаз.

Процесс протекает наиболее эффективно, если частицы суспензии и ВФВ имеют противоположные заряды, при этом может происходить адсорбция частиц на стенках капилляров, а также их коагуляция.

В случае преимущественного действия второго механизма эф­фективность удаления высокодисперсных примесей зависит от кон­центрации электролита в суспензии, диэлектрических свойств раствора, природы примесей и вспомога­тельного вещества.

В производстве глинозема для фильтрования алюминатного раствора с использованием ВФВ применяют вертикальные листовые автоматизи­рованные фильтры с гидросмывом осадка ЛВАж125К, в качестве ВФВ используют крафт-целлюлозу.

­мального давления. Намывной слой и осадок с фильтрующей перегородки сни­маются вибрацией фильтровальных ли­стов, а со дна удаляются неподвижно закрепленными скребками при откаты­вании корпуса. Управление работой фильтра осуществляется дистанционно с пульта.

Источник