Шпоры(процессы и аппараты) -3. 57. Назначение процесса фильтрации. Методы создания движущей силы, виды, характеристика осадков и фильтрующих перегородок
 Скачать 74.36 Kb.
|
| 68. Устройство, принцип действия и особенности конструкции барабанного вакуум-фильтра. Фильтр (рис.) имеет горизонтальный ци линдрический перфориро ванный барабан 1, покры тый снаружи фильтроваль ной тканью. Барабан вра щается вокруг своей оси и на 0,3—0,4 своей поверх ности погружен в суспен зию, находящуюся в ре зервуаре 4. Поверхность фильтрования барабана разделена по его образую щим на ряд прямоуголь ных ячеек, изолированных одна от другой. Ячейки при движении по окруж ности присоединяются в определенной последова тельности к источникам вакуума и сжатого воздуха. Каждая ячейка соединяется трубкой 2 с различными полостями непо движной части распределительного устройства 3, которое будет описано далее. При этом ячейка проходит последовательно зоны фильтрования, первого обезвоживания, промывки, второго обезвоживания, удаления осадка и регенерации ткани. В зоне фильтрования ячейка соприкасается с суспензией, находящейся в резервуаре 4с качающейся мешалкой 5, и соединяется трубкой с поло стью 6, которая сообщается с источником вакуума. При этом фильтрат через трубку и полость уходит в сборник, а на поверхность ячейки обра зуется осадок. В зоне первого обезвоживания осадок соприкасается с атмосферным воздухом, а ячейка соединяется стой же полостью 6. Под действием вакуума воздух вытесняет из пор осадка жидкую фазу суспензии, которая присо единяется к фильтрату. В зоне промывки на частично обезвоженный осадок из разбрызгивающих устройств 7 подается промывная жидкость, а ячейка соединяется трубкой с полостью 8, которая также сообщается с источником вакуума. Промывная жидкость через трубку и полость уходит в другой сборник. В зоне второго обезвоживания промытый осадок также соприкасается с атмосферным воздухом, а ячейка остается соединенной с той же поло стью 8, поэтому промывная жидкость вытесняется из пор осадка и уходит в сборник. Для предотвращения образования в осадке трещин во время промывки и последующего обезвоживания на него накладывается часть бесконечной ленты 9, которая вследствие трения об осадок перемещается по направляющим роликам 10. В зоне удаления осадка ячейка соединяется трубкой с полостью 11, которая сообщается с источником сжатого воздуха. Под действием послед него осадок разрыхляется и отделяется от ткани, после чего скользит по поверхности ножа 12и поступает на дальнейшую обработку. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом в направле нии, противоположном направлению движения фильтрата сквозь ткань; при этом воздух поступает в ячейку по трубке из полости 13. Рис. Схема действия барабанного вакуум-фильтра с наружной поверхностью фильтрования: 1-барабан; 2-соединительная трубка; 3- распредели тельное устройство; 4- резервуар для суспензии; 5-качающаяся мешалка; 6-8-полости распределительного устройства, сообщающиеся с источников вакуума; 7-разбрызгивающее устройство; 9-бесконечная лента; 10- направляющий ролик;11-13- полости распределитель ного устройства, сообщающиеся с источником сжатого воз духа; 12- нож для съема осадка. | 69. Устройство, принцип действия и особенности конструкции мостового фильтра. Эти фильтры относятся к работающим под давле нием аппаратам периодического действия, в которых направления силы тяжести и движения фильтрата перпендику лярны. Особенностью листового фильтра, как и плиточно-рамного фильтрпресса, является большая поверхность фильтрования, отнесенная к единице занимаемой им площади помещения. Это достигается размещением вертикальных фильтровальных листов на небольшом расстоя нии один от другого. Существуют несколько конструкций листо вых фильтров. Рассмотрим вертикаль ный фильтр и прямоугольными листами (рис. ), применяемый, в част ности, на хлорных заводах для фильтрования рассола, поступающего в электролизеры. Фильтр состоит из цилиндрического резервуа ра 1с коническим дном 2, съемной крышки 3, плоских фильтровальных листов 4, опираю щихся на планку 5, и коллектора для фильтрата 6. Суспензия поступает в фильтр по штуцеру 7; жидкая фаза ее проходит внутрь фильтро вальных листов, собирается в коллекторе и в виде фильтрата уходит из аппарата через штуцер 8; твердая фаза накапливается в виде осадка на внешней поверхности фильтроваль ных листов, сбрасывается с нее обратным толчком сжатого воздуха или воды и удаляется из аппарата по штуцеру 9.Фильтровальный лист представляет собой стальную гуммированную раму, в которую вставлена рифленая с обеих сторон доска из дерева твердой породы, причем рама и доска обтянуты тканью, например поливинилхлоридной. Рис. Вертикальный ли стовой фильтр: 1-цилиндрический резервуар; 2- коническое дно; 3-съем ная крышка; 4-плоский фильтровальный лист; 5- опорная планка; 6-коллектор для фильтрата; 7-штуцер для подачи суспензии; 8-штуцер для отвода фильтрата; 9- штуцер для удаления осадка. По сравнению с фильтрпрессом описанный фильтр обеспечивает лучшие условия промывки осадка, меньшее изнашивание фильтровальной ткани и более легкое обслуживание. К недостаткам этих фильтров отно сятся: трудность контроля толщины осадка, необходимость перемешива ния суспензии путем ее рециркуляции (для предотвращения осаждения твердых частиц) и несколько сложная замена ткани. | 70. Устройство, принцип действия и особенности конструкции патронных фильтров. Эти фильтры подобно листовым относятся к работающим под давлением аппаратам периодического действия, в кото рых направления силы тяжести и движения фильтрата перпендикулярны. По принципу действия листовой и патронный фильтры в основном анало гичны, но. вместо плоских фильтровальных листов в патронном фильтре используются цилиндрические фильтровальные патроны, устанавливае мые в вертикальном положении в цилиндрическом кожухе с коническим дном и съемной крышкой. Фильтровальный патрон в поперечном разрезе показан на рис. Патрон состоит из пористых колец 1, нанизанных на закрытую снизу центральную трубу 2с радиальными отверстиями 3 и продольными реб рами 4. В процессе разделения суспензии фильтрат последовательно про ходит через слой 5 уже образовавшегося осадка, стенки колец 1 и отвер стия 3, после чего по вертикальному каналу 6уходит из патрона в кол лектор и удаляется из фильтра. Для изготовления патрона могут быть использованы различные пористые материалы (в частности, пористое стекло или керамика), спрессованный диатомит или уголь. Применяются также патроны в виде перфорированного металлического цилиндра, обтянутого фильтровальной тканью. Процесс разделения суспензии на патронных фильтрах нередко осуществляют с применением предварительно нанесенного слоя вспомогательного вещества или адсорбента (для обесцвечивания растворов). Эти фильтры используют также для сгущения суспензии; в данном случае осадок сбрасывается с поверхности патронов обратным толчком фильтрата и в виде сгущенной суспензии удаляется из ниж ней части фильтра. Преимущество патронных фильтров по сравнению с листовыми состоит в том, что цилиндрическая поверхность фильтрования с малым радиусом кривизны обла дает, при прочих равных условиях, боль шей производительностью по фильтрату или осадку, чем равновеликая ей плоская поверхность. При этом относительная производительность цилиндрической по верхности возрастает с увеличением тол щины осадка и уменьшением радиуса кривизны патрона. Рис. Фильтровальный патрон в поперечном разрезе: 1- пористое кольцо, 2-централь ная труба. 3-радиальное отверстие; 4- продольное ребро; 5- слой осадка; 6-вертикальный канал. | 71. Устройство, принцип действия и особенности конструкции карусельных фильтров. Схема карусельного фильтра в плане показана на рис. Он состоит из ряда горизонтальных нутчей 1, размещенных по кругу в непосредствен ной близости один от другого и соединенных гибкими шлангами 2с распре делительным устройством 3, аналогичным применяемому в барабанных или дисковых вакуум-фильтрах. Каждый нутч имеет в качестве ложного дна резиновую опорную пер форированную перегородку, покрытую фильтровальной тканью, и при перемещении по кругу последовательно соединяется с источниками вакуума и сжатого воздуха и с атмосферой. Нутчи опи раются на вращающуюся раму. Цикл работы нутча со стоит из стадий фильтрова ния, обезвоживания осадка продувкой воздухом, не скольких промывок осадка с промежуточным обезвожи ванием его, удаления осадка и промывки ткани. Во время фильтрования, промывки и обезвоживания осадка нутч соединен с источником вакуума, во время удаления осадка - с источником сжатого воздуха, а во время промывки ткани - с атмосферой; при удалении осадка и промывке ткани нутч опрокиды вается, после чего занимает снова обычное положение. Суспензия и про мывная жидкость поступают равномерно по всей длине фильтровальной перегородки нутча из дозирующих устройств. Наличие в карусельном фильтре отдельных, изолированных один от другого нутчей позволяет получать концентрированный, не разбавленный промывной жидкостью фильтрат, а также производить многоступенчатую противоточную промывку осадка при умеренном количестве промывной жидкости; принцип такой промывки пояснен при описании ленточного фильтра. К достоинствам карусельного фильтра, кроме уже упоминав шихся (непрерывность действия и возможность хорошей промывки осадка), следует также отнести высокую производительность и длительный срок службы фильтровальной ткани. Рис. Схема карусельного фильтра в плане: 1- горизонтальные нутчи; 2- гибкие шланги; 3-распределительное устройство | 72. Устройство, принцип действия и особенности конструкции ленточных фильтров. Такой фильтр представляет собой аппарат не прерывного действия, работающий под вакуумом, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают. Опорная резиновая лента 1 (рис.) с прорезями и бортами перемещается по замкнутому пути при помощи приводного 2и натяжного 3барабанов. Фильтровальная ткань в виде бесконечной ленты 4прижимается к опорной резиновой ленте при натяжении роликами 5. Суспензия поступает на фильтровальную ткань из лотка 6, а промывная жидкость подается на образовавшийся осадок из форсунок 7. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры 8, находящиеся под опорной резиновой лентой, и через коллектор 9отводится в сборник. Промывная жидкость, также под вакуумом, отсасывается в камеры 10и через коллектор 11 уходит в другой сборник. На приводном барабане фильтровальная ткань отходит от резиновой ленты и огибает ролик 12; при этом осадок отделяется от ткани и падает в бункер 13. На пути между роликами 5 ткань промывается или очищается щетками. На описанном ленточном фильтре осуществляется одноступенчатая промыв ка осадка. Рис. У-25. Ленточный вакуум-фильтр 1- опорная резиновая лента: 2 - приводной барабан; 3-натяжной барабан; 4 - фильтровальная ткань: 5-натяжные ролики; 6-лоток для подачи суспензии; 7 - форсунки для подачи промывной жидкости; 8 - вакуум-камеры для фильтрата; 9-коллектор для фильтрата; 10- вакуум-камеры для промывной жидкости; 11-коллектор для промывной жидкости: 12- направляющий ролик; 13-бункер для осадка. |
| 73. Устройство, принцип действия и особенности конструкций центрифуг со шнековым устройством для удаления осадка. Центри фуги этого типа являются нормальными отстойными или фильтрующими центрифугами непрерывного действия с горизонтальным или вертикаль ным ротором. На рис. изображена отстойная центрифуга, в которую суспензия подается через кольцевое пространство между наружной трубой 1 с отвер стиями 2и внутренней трубой 3, предназначенной для подачи промывной жидкости. Через отверстия 4суспензия поступает в зону между коническим ротором 5со сплошными стенками и цилиндрическим основанием 6шнека 7. Ротор находится в кожухе 8и вращается в полых цапфах 9. Шнековое устройство вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора, причем скорость вращения шнекового устройства на 1,5—2% меньше скорости вращении ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы суспензии отбрасываются к стенкам ротора и в виде осадка мед ленно перемещаются (вследствие разности скоростей вращения ротора и шнека) к отверстию 10в роторе для выгрузки осадка, который уда ляется через камеру 11. Образовавшаяся в результате отстаивания твер дых частиц чистая жидкая фаза суспензии в виде фугата отводится через отверстия 12и камеру 13. При движении в незаполненной суспензией части ротора осадок допол нительно уплотняется, вследствие чего содержание жидкости в нем умень шается. Осадок может быть промыт в роторе путем подачи промывной жид кости по трубе 3. Режим работы центрифуги можно регулировать, изменяя продолжи тельность операций отстаивания и уплотнения путем изменения степени открытия отверстий или числа оборотов ротора и шнека. Центрифуги с выгрузкой осадка шнеком характеризуются высокой производительностью и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с большой концентрацией твердой фазы, а также для классифи кации твердых частиц по размеру или плотности. Недостатками таких цен трифуг являются высокий расход энергии на перемещение осадка и замет ное его измельчение. Рис. Центрифуга со шнековым устройством для выгрузки осадка: 1- наружная груба; 2-4- отверстия для прохождения суспензии; 3-внутренняя труба; 5 - конический ротор со сплошными стенками; 6-цилиндрическое основание шнека; 7 -шнек; 8 -кожух; 9-полые цапфы; 10 - отверстия для прохождения осадка; 11 - камера для осадка; 12-отвер стия для прохождения фугата; 13-камера для фугата. | 74. Устройство, принцип действия и особенности конструкции жидкостного сепаратора тарельчатого типа. В жидкостном сепараторе тарельчатого типа (рис.) обрабатывае мая смесь в зоне отстаивания разделена на несколько слоев, как это де лается в отстойниках для уменьшения пути, про ходимого частицей при оседании. Эмульсия по дается по центральной трубе 1 в нижнюю часть ротора, откуда через отверстия в тарелках 2рас пределяется тонкими слоями между ними. Более тяжелая жидкость, перемещаясь вдоль поверх ности тарелок, отбрасывается центробежной си лой к периферии ротора и отводится через отвер стие 3. Более легкая жидкость перемещается к цен тру ротора и удаляется через кольцевой канал 4. Отверстия в тарелках располагаются ориен тировочно по поверхности раздела между более тяжелой и более легкой жидкостями. Для того чтобы жидкость не отставала от вращающегося ротора, он снабжен ребрами 5. Для той же цели тарелки имеют выступы, которые одновременно фиксируют расстояние между ними. Примером сепараторов тарельчатого типа мо гут служить широко распространенные молочные сепараторы. Рис. Жидкостный се паратор тарельчатого типа: 1- труба для подачи эмуль сии; 2-тарелки; 3-отвер стие для отвода более тяже лой жидкости; 4-кольцевой канал для отвода более лег кой жидкости; 5-ребра. | 75. Устройство, принцип действия и особенности конструкции трубчатой сверхцентрифуги. В трубчатых сверхцентрифугах удобно обрабатывать жидкости, работа с которыми требует герметизации оборудования, а также проводить про цесс при практически постоянной температуре (повышенной или понижен ной), так как поверхность теплопередачи у них невелика. Трубчатые сверх центрифуги широко применяются для разделения суспензий с незначи тельным содержанием твердой фазы, а также для разделения эмульсий. Схема устройства трубчатой сверхцентрифуги показана на рис. В кожухе 1расположен ротор 2с глухими стенками, внутри которого имеются радиальные лопасти 3, препятствующие отставанию жидкости от стенок ротора при его вращении. Верхняя часть ротора жестко соединена с коническим шпинделем 4, который подвешен на опоре 5 и приводится во вращение при помощи шкива 6. В нижней части ротора расположен эла стичный направляющий подпятник 7, через который проходит труба 8для подачи суспензии. При движении суспензии в роторе вверх, на стенках его оседают твердые частицы, причем осветленная жидкость отводится через отверстия 9в трубу 10. По истечении определенного времени сверхцентри фугу останавливают и удаляют осадок, накопившийся в роторе. Для разделения эмульсий применяют сверхцентрифуги, отличающиеся более сложным устройством верхней части ротора, что позволяет раздельно отводить расслоившиеся жидкости. Рис. Схема устрой ства трубчатой сверхцент рифуги: 1-кожух; 2 -ротор; 3-радиальные лопасти; 4-шпиндель; 5 - опора; 6- шкив; 7-подпятник; 8- труба для подачи суспен зии; 9- отверстия; 10-труба для отвода осветлен ной жидкости. | 76. Устройство, принцип действия и особенности конструкций циклонов и гидроциклонов. Разделение жидких неоднород ных систем под действием центробежных сил можно осуществлять не только в центрифугах, но и в аппаратах, не имеющих вращающихся ча стей гидроциклонах. Корпус гидро циклона (рис.) состоит из верхней короткой цилиндрической части 1и удлиненного кониче ского днища 2. Суспензия подается тангенциально через штуцер 3в цилиндрическую часть 1.корпуса и приобретает интенсивное вращательное движе ние. Под действием центробежных сил наиболее крупные твердые частицы перемещаются к стенкам аппарата и концентрируются во внешних слоях вращающегося потока. Затем они движутся по спиральной траектории вдоль стенок гидроциклона вниз к штуцеру 4, через который отводятся в виде сгущенной суспензии (шлама). Большая часть жидкости с содержащимися в ней мелкими твер дыми частицами (осветленная жидкость) движется во внутреннем спиральном потоке вверх вдоль оси аппарата. Осветленная жидкость, или слив, уда ляется через патрубок 5, укрепленный на перего родке 6, и штуцер 7. В действительности картина движения потоков в гидроциклоне сложнее опи санной, так как в аппарате возникают также ра диальные и замкнутые циркуляционные токи. Вследствие значительных окружных скоростей потока вдоль оси гидро циклона образуется воздушный столб, давление в котором ниже атмо сферного. Воздушное ядро ограничивает с внутренней стороны поток вос ходящих мелких частиц и оказывает значительное влияние на разделяю щее действие гидроциклонов. 1- цилиндрическая часть корпуса; 2-коническое днище; 3- штуцер для подачи суспензии; 4- шту цер для вывода шлама; 5-патрубок; 6-перегородка; 7 -штуцер для вывода слива. Гидроциклоны широко применяются для осветления или обогащения суспензий (сгущение шламов), а также для классификации (разделение материалов на фракции по размерам зерен) твердых частиц диаметром от 5 до 150 мкм. |