фильтрация. Фильтрование — копия. Фильтрование (фильтрация)
 Скачать 23.11 Kb.
|
|
Фильтрование (фильтрация) – это процесс разделения жидких или газовых неоднородных систем на осадок и фильтрат (очищенную жидкость или газ) путем пропускания через пористую перегородку. При этом сплошная фаза (жидкость или газ) проходят сквозь перегородку, а дисперсная твердая фаза задерживается ею. Процесс фильтрования широко применяется в пищевой промышленности для очистки от осадка масел, от примесей растворов, для осветления вин, соков и т.д. Фильтрование проводят с целью получения осадка или очищенной жидкости. Различают фильтры периодического и непрерывного действия. По способу создания давления различают фильтры, работающие под давлением и вакуум-фильтры (под вакуумом). Фильтры периодического действия: 1. Нутч-фильтр. 2. Рамный фильтр-пресс. 3. Рукавный фильтр. 4. Патронный. 1. Нутч-фильтр представляет собой наиболее простой фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или давлением В нутч-фильтре направление силы тяжести и движения фильтрата совпадают. Нутч-фильтр состоит из корпуса, снабженного ложным дном, на котором закреплена фильтровальная перегородка. Суспензия заливается сверху. Над ее слоем создают повышенное давление или под фильтровальной перегородкой – разрежение. При этом суспензия фильтруется, осадок остается на перегородке, а фильтрат проходит сквозь нее и удаляется из нижней части. Достоинство нутч-фильтра – простота. Недостатки – периодичность действия и необходимость выгрузки осадка вручную. 2. Рамный фильтр-пресс. Относится к фильтрам периодического действия, работающим под давлением. Фильтр представляет собой сборку из чередующихся плит и рам, что существенно увеличивает рабочую поверхность фильтровальной перегородки. Плиты имеют вертикальные рифления 6, предотвращающие прилипание фильтровальной перегородки к плитам и обеспечивающие дренаж фильтрата. Полая рама помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помещают фильтровальные перегородки 5. Отверстия в перегородках 5 также совпадают с отверстиями в плитах. Сжатие плит и рам производится с помощью винтового или гидравлического пресса. На стадии фильтрования суспензия по каналу 1 через отверстия 3 поступает в полое пространство (камеру) 4 внутри рам. Жидкость проходит через фильтровальные перегородки 5 по желобкам рифлений 6 движется к каналам 7 и далее в каналы 8. Отсюда фильтрат выводится через краны 9, открытые на стадии фильтрования. После заполнения пространства 4 осадком подачу суспензии прекращают. Затем начинается стадии промывки осадка жидкостью, поступающей по каналам 2. После промывки осадок обычно продувают сжатым воздухом. После этого плиты и рамы раздвигают, и осадок частично падает под действием силы тяжести в сборник, расположенный под фильтром. Оставшуюся часть осадка выгружают вручную. Достоинства рамных фильтр-прессов: большая удельная поверхность фильтрования, возможность фильтрования при высоких давлениях (до 1,5 МПа), простота конструкции, возможность отключения отдельных плит путем закрытия выходного крана. Недостатки: ручное обслуживание, быстрый износ фильтровальных перегородок из-за частых разборок фильтра и работы при высоких давлениях. 3. Рукавный фильтр предназначен для очистки от твердых примесей газов. Представляет собой корпус, в котором находятся тканевые мешки (рукава) 1. Нижние открытые концы рукавов закреплены на патрубках трубной решетки 2. Верхние закрытые концы рукавов подвешены на общей раме. Запыленный газ вводится в аппарат через штуцер и попадает внутрь рукавов. Проходя (фильтруясь) через ткань рукавов, газ очищается от пыли и выходит через верхний штуцер. Пыль осаждается на внутренней поверхности и в порах ткани, при этом гидравлическое сопротивление возрастает. Когда оно достигнет максимально допустимого значения, рукава очищают. Для этого их встряхивают с помощью устройств 5, пыль падает в разгрузочный бункер 3 и удаляется из аппарата шнеком 4. Кроме, того рукава продувают воздухом в обратном направлении. Достоинство: высокая степень очистки газов от тонкодисперсной пыли (98 – 99%). Недостатки: высокое гидравлическое сопротивление, сравнительно быстрый износ ткани и закупоривание ее пор, непригодность для очистки влажных газов и газов высокой температуры. 4. Патронный фильтр. Состоит из корпуса 3, перфорированного патрона 1, приваренного к крышке. Патрон обтянут фильтровальной тканью 4, через которую фильтруется суспензия. При этом фильтрат проходит через фильтровальную перегородку и выводится из фильтра, а осадок остается на ней. Фильтры непрерывного действия: 5. Барабанный. 6. Дисковый. 7. Ленточный вакуум-фильтр. 5. Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия. Состоит из вращающегося цилиндрического перфорированного барабана 1, покрытого металлической волнистой сеткой 2, на которой располагается тканевая фильтрующая перегородка3. Барабан на 30 – 40 % своей поверхности погружен в суспензию. Поскольку в данном фильтре направление осаждения твердых частиц противоположно направлению движения фильтрата, в корыте 6 для суспензии установлена качающаяся мешалка 7, поддерживающая ее однородность. Барабан разделен радиальными перегородками на ряд изолированных друг от друга камер 9. Каждая камера соединяется трубой 10 с различными полостями неподвижной части 12 распределительной головки. Трубы объединяются во вращающуюся часть 11 распределительной головки. Благодаря этому при вращении барабана 1 камеры 9 в определенной последовательности присоединяются к источникам вакуума и сжатого воздуха. В результате при полном обороте барабана каждая камера проходит несколько зон, в которых осуществляются процессы фильтрования, промывки осадки и другие. Зона I – фильтрования и отсоса фильтрата. Здесь камера соприкасается с суспензией и соединена с источником вакуума. Под действием вакуума фильтрат проходит через фильтровальную ткань, сетку и перфорацию барабана внутрь камеры и через трубу 10 и распределительную головку выводится из аппарата. На наружной поверхности барабана образуется слой осадка 4. Зона II – промывки осадка и отсоса промывных вод. Здесь камера, вышедшая из корыта с суспензией, также сообщена с источником вакуума, а на осадок с помощью устройства 8 подается промывная жидкость. Она проходит через осадок и по трубе выводится из аппарата. Зона III – съема осадка. Попав в эту зону, осадок сначала подсушивается вакуумом, а затем камера соединяется с источником сжатого воздуха. Воздух не только сушит, но и разрыхляет осадок, что облегчает последующее его удаление. При подходе камеры с просушенным осадком к ножу 5 подача сжатого воздуха прекращается. Осадок падает с поверхности ткани под действием силы тяжести. Нож служит в основном направляющей плоскостью для слоя осадка, отделяющегося от ткани. Зона IV – очистки фильтровальной перегородки. В этой зоне фильтровальная ткань продувается сжатым воздухом или водяным паром и освобождается от оставшихся на ней твердых частиц. После этого ячейки с регенерированной тканью вновь входят в корыто с суспензией, и весь цикл повторяется. Достоинства фильтра: непрерывность процесса фильтрования, автоматическая выгрузка осадка, Недостатки: небольшая поверхность фильтрования по отношению к занимаемой площади помещения и высокая стоимость. 6. Дисковый фильтр применяется для фильтрования мелкодисперсных суспензий. Состоит из корпуса, в котором на подшипниках закреплен полый вал с перфорированными дисками, соединенными с полостью вала. На поверхности дисков закреплена с помощью хомутов фильтровальная ткань. Во время фильтрования вал с дисками неподвижен, фильтрат проходит через фильтровальную перегородку внутрь дисков, далее в полый вал и выводится сверху. Слой осадка образуется на верхней и нижней поверхности дисков. После окончания фильтрования суспензия сливается, внутрь вала и дисков подается промывная жидкость, а вал с дисками приводится во вращение электроприводом. За счет центробежных сил осадок сбрасывается с дисков и выгружается из нижней части фильтра. Затем циклы фильтрования и промывки повторяются. Достоинство фильтра: автоматическая выгрузка осадка. 7. Ленточный вакуум-фильтр. Представляет собой работающий под вакуумом аппарат непрерывного действия. Перфорированная резиновая лента 2 перемещается по замкнутому пути с помощью приводного 8 и натяжного 3 барабанов. Фильтрующая ткань 5 прижимается к ленте при натяжении роликами 6. Из лотка 4 на фильтровальную ткань подается суспензия. Фильтрат отсасывается в вакуум-камеры 1, находящиеся под лентой, и выводится из аппарата. Отложившийся на ткани осадок промывается жидкостью, подаваемой из форсунок 9. Промывная жидкость отсасывается в другие вакуум-камеры и также отводится из аппарата. Осадок благодаря вакууму подсушивается и при перегибе ленты через валик 7 отделяется от ткани и сбрасывается в бункер. На обратном пути между роликами 6 фильтровальная ткань регенерируется: очищается с помощью механических щеток, пропаривается или промывается жидкостью. Достоинства: простота устройства, хорошие условия промывки и обезвоживания осадка. Недостатки: небольшая удельная поверхность и довольно быстрый износ фильтровальной ленты, громоздкость аппарата и сложность герметизации. 8. Карусельный вакуум-фильтр. Фильтр состоит из ряда горизонтальных нутчей, размещенных по кругу и соединенных гибкими шлангами с распределительным устройством, аналогичным применяемому в барабанных и дисковых вакуум-фильтрах. При вращении рамы, на которую опираются нутчи, каждый из них последовательно проходит стадии заполнения суспензий, фильтрования, промывки осадка, его сушки, удаления осадка, промывки и сушки фильтрующей ткани. При удалении осадка нутч опрокидывается, а после промывки фильтрующей ткани переводится в нормальное положение. Достоинствами фильтра являются возможность тщательной промывки осадка, длительный срок службы фильтрующей ткани (нет ножа, натяга), совпадение направлений фильтрования и осаждения. К недостаткам относятся громоздкость, большая металлоемкость, трудность герметизации. |