ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрование суспензий из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 1" Схема процесса фильтрования суспензий показана на рис. 10-13. В простейитем случае фильтр представляет собой сосуд, корпус 1 которого разделен на две части фильтровальной перегородкой 4. Суспензию 2 помещают в верхнюю часть сосуда таким образом, чтобы она в течение всего процесса фильтрования соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях сосуда создают разность давлений Ар р — Р2, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, образуя фильтрат 5. Твердые частицы задерживаются на поверхности перегородки 4, формируют осадок 3. Этот процесс является примером фильтрования с образованием осадка. Он предпочтительнее фильтрования с закупориванием пор, так как в последнем случае сильно осложняется или становится вообще невозможной регенерация фильтровальной перегородки. [c.231] Разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки создают разными способами, соответственно и фильтрование проходит при различных условиях. [c.231] Если пространство над суспензией сообщают с источником сжатого газа или пространство под фильтровальной перегородкой присоединяют к источнику вакуума, происходит фильтрование при постоянной разности давлений. При этом скорость фильтрования уменьшается вследствие повышения гидравлического сопротивления слоя осадка возрастающей толщины. [c.231] Если суспензию подают на фильтр поршневым насосом, производительность которого практически не зависит от напора, фильтрование осуществляется при постоянной скорости. Разность давлений при этом увеличивается по мере роста сопротивления осадка. [c.231] Если суспензию подают на фильтр центробежным насосом, процесс фильтрования происходит при переменных разности давлений и скорости (с ростом давления скорость снижается в соответствии с характеристикой насоса). [c.231] Процесс фильтрования сопровождается осаждением твердых частиц, что усложняет процесс и влияет на его закономерности. Это влияние зависит от взаимного направления действия сил тяжести и движения фильтрата. Если суспензия находится над фильтровальной перегородкой, осаждение твердых частиц приводит к более быстрому образованию осадка. Если же суспензия находится под фильтровальной перегородкой, осаждение препятствует образованию осадка, что вызывает необходимость перемешивания суспензии для поддержания ее однородности. [c.232] Осадки, получаемые на фильтровальной перегородке, подразделяют на сжимаемые и несжимаемые - в зависимости от того, уменьшается пористость осадка при увеличении разности давлений или остается практически постоянной. Уменьшение пористости сжимаемых осадков приводит к росту гидравлического сопротивления потоку жидкой фазы. Поэтому фильтрование в случае образования сжимаемых осадков проводят обычно под вакуумом или при небольшом избыточном давлении Ар 10 Па). [c.232] Обычно процесс фильтрования не завершается разделением суспензии на фильтрат и осадок. Перед удалением осадка с фильтровальной перегородки его, как правило, подвергают промывке другими жидкостями для удаления остатков фильтрата и продувке холодными или нагретыми газами-для уменьшения влажности. [c.232] Производительность фильтра и чистота фильтрата во многом зависят от используемой фильтровальной перегородки. Правильно выбранная перегородка должна обеспечивать необходимую степень задержания твердых частиц при минимально возможном гидравлическом сопротивлении. Кроме того, перегородка должна легко отделяться от осадка, обладать достаточно высокой механической стойкостью. Следует отметить, что проскок твердых частиц с фильтратом в начальный период фильтрования не является достаточным основанием для того, чтобы считать фильтровальную перегородку непригодной. Свою предельную задерживающую способность перегородка приобретает только после того, как уменьшается эффективный размер ее пор вследствие оседания в них мелких частиц и образования сводиков над входом в поры. Чтобы исключить проскок частиц в фильтрат, необходимо при снятии осадка с перегородки оставлять тонкий слой его. [c.232] В зависимости от размера дисперсных частиц, химической агрессивности и вязкости жидкой фазы суспензии на практике применяют фильтровальные перегородки из стеклянных, хлопчатобумажных, шерстяных и полимерных тканей и волокон, металлических сеток и т.п. До последнего времени применяли также асбестовые ткани и волокна, однако от них необходимо отказаться, учитывая канце-рогенность асбестовой пыли. [c.232] Решая это дифференциальное уравнение, можно получить уравнения фильтрования для различных частных случаев. Поскольку большинство фильтров работает при постоянной разности давлений. а процесс промывки можно рассматривать как фильтрование при постоянных разности давлений и скорости, ограничим рассмотрение этими двумя вариантами. [c.234] Это уравнение называют уравнением фильтрования при постоянной разности давлений. [c.234] Для выполнения расчетов по уравнениям (10.45)-(10.47) необходимо экспериментально определить величины / и Лф п и затем х , носящие название констант фильтрования. [c.235] Это уравнение показывает прямолинейную зависимость функции t/F от аргумента V. Тангенс утла наклона прямой равен М, а отрезок, отсекаемый на оси ординат,-N. [c.235] Для определения этих величин проводят эксперимент на модельном фильтре, в процессе которого замеряют во времени объем полученного фильтрата. Обработкой данных по методу наименьших квадратов рассчитывают М и N, а затем с помощью выражений (10.49) и (10.50) находят и / ф, ,. Кроме того, в эксперименте замеряют объем осадка на фильтре и рассчитывают х по соотношению х V JV. [c.235] Уравнения центробежного фильтрования. Это фильтрование, осуществляемое под действием центробежной силы, проводят в фильтрующих центрифугах. В отличие от отстойных центрифуг, они имеют барабан с перфорированной стенкой, покрытый изнутри фильтровальной перегородкой. Под действием разности давлений, получаемой с помощью центробежной силы, жидкая фаза проходит через фильтровальную перегородку. Твердая фаза задерживается на ней, формируя осадок. В общем случае разделение суспензий в фильтрующих центрифугах складывается из трех стадий образование осадка, уплотнение осадка и его механическая сушка (отжим). Границы между стадиями весьма условны например, уплотнение осадка происходит и тогда, когда он еще не полностью сформировался. [c.236] Следует заметить, что в промышленных фильтрующих центрифугах значение Ар достигает 1-1,5 МПа. При таких высоких давлениях сжимаемые осадки сильно уплотняются, и их гидравлическое сопротивление потоку становится чрезмерно большим. Поэтому на фильтрующих центрифугах нецелесообразно разделять суспензии, образующие сильно сжимаемый осадок. [c.237] Кинетические уравнения (10.45) и (10.47) могут применяться к фильтрующим центрифугам на стадии образования осадка только в частных случаях первое-в случае, когда объем образовавшегося осадка пропорционален количеству фильтрата (что может иметь место, например, когда плотность твердой фазы суспензии близка к плотности жидкой фазы) второе-когда осадок очень быстро образуется в результате осаждения под действием центробежной силы. Для второго и третьего периодов центрифугирования вообще не получено аналитических зависимостей, удовлетворительно описывающих кинетику фильтрования. Ввиду этого продолжительность центробежного фильтрования обьпно находят опытным путем. [c.237] Вернуться к основной статье