филтрация. Оборудование для фильтрования
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ Общая характеристика процесса фильтрования Фильтрование (лат. filtrum — войлок) — процесс разделения неоднородных (дисперсных) систем (например, суспензия, аэрозоль, пыль) при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих взвешенные в них частицы. Фильтрование обеспечивает почти полное освобождение жидкости или газа от взвешенных частиц и поэтому в некоторой степени имеет преимущества перед осаждением. В качестве пористых (фильтрующих) перегородок применяют хлопчатобумажные, синтетические, шерстяные ткани, а также металлические сетки, песок, гравий и пористые керамические материалы. Роль фильтрующей перегородки выполняет и слой осадка, который при фильтровании образуется на перегородке, причем его фильтрующие свойства выше, чем перегородки. В процессе фильтрования толщина слоя осадка и его гидравлическое сопротивление увеличиваются. Исходя из этого, процесс фильтрования ведут двумя способами: — при постоянном давлении фильтруемой среды, поступающей на процесс (при этом уменьшается скорость фильтрования); — постоянной скорости фильтрования и переменном возрастающем давлении. Конструкции фильтров Существуют различные конструкции фильтров, работающих периодически и непрерывно. В пищевой промышленности применяют в основном фильтры периодического действия. Наиболее распространен фильтр-пресс, который используется для окончательной очистки при производстве осветленных соков. Фильтр-пресс состоит из станины, на которой смонтированы задняя упорная плита, передняя нажимная плита и плиты 6, 8, установленные на два горизонтальных стержня 7 (рис. 6.1, а).   Рис. 6.1. Рамный фильтр-пресс: а — конструкция; б — схема прохождения сока по фильтрующим пластинам; в — схема ходов в пластине; / — станина; 2 — насос; 3 — электродвигатель; 4 — канал; 5 — задняя упорная плита; 6, 8 — плиты; 7— стержень; 9 — передняя нажимная плита; 10 — винт; 11 — маховик; 12 — рычаг; 13 — фильтрующая пластина Насос, нагнетающий суспензию в канал, приводится в движение электродвигателем. Нажимная плита перемещается винтом при помощи маховика. Уплотнение плит 8 производится винтом с помощью рычага или механическим приводом. Собранные в пакет плиты с размещенными между ними фильтрующими пластинами плотно сжимаются. При этом фильтрующие пластины делят зазор между двумя плитами на две части, что достигается благодаря ребристой поверхности плит. Поэтому различают четные и нечетные отсеки. Если исходная суспензия поступает в четный отсек, осветленный сок будет выходить из нечетного. Каждая плита имеет по два фасонных прилива с отверстиями (рис. 6.1, б, в). Эти приливы расположены в двух углах четных плит с одной стороны, в нечетных плитах — с противоположной стороны. Таким образом, при сборе плит в пакет создаются два канала в четных и два канала в нечетных плитах, соединенных с полостями, образуемыми каждой парой плит с разделяющей их фильтрующей пластиной из картона, обращенной к чистому соку гладкой стороной. Фильтруемая суспензия нагнетается в каналы четных плит, затем через отверстия в плитах поступает в отсеки для исходной суспензии и под давлением проходит через фильтрующие пластины — при этом частицы взвесей задерживаются. Осветленный сок попадает в отсеки для конечного продукта, откуда по двум каналам нечетных пластин выходит из фильтра в сборник. Техническая характеристика фильтр-пресса Производительность, дал/ч 950 Площадь фильтрующей поверхности, м2 20,5 Максимальное давление фильтрования, МПа 0,95 Потребляемая мощность, кВт 5,5 Габаритные размеры, мм 2950x1090x1240 Масса, кг 1575 Патронные фильтры (фото 17 вклейки) находят широкое применение в сахарной промышленности, а именно для контрольной фильтрации сока I сатурации, фильтрации сока II сатурации, фильтрации сиропа с клеровкой и для отделения от рафинадных сиропов нерастворимых примесей. С помощью патронных фильтров также проводятся фильтрование воды, пива, очистка воздуха и углекислоты. Патронные фильтры — периодического действия, работают под давлением, отличаются небольшим гидравлическим сопротивлением и высокой скоростью фильтрации. Принцип действия всех фильтров одинаков. Отличаются они друг от друга конструкцией фильтрующих элементов (патронов) и установкой их в корпусе фильтра. Фильтрующие элементы бывают с тканевой или проволочной опорной поверхностью, а также керамические. Наибольшее распространение в пищевой промышленности нашли патронные фильтры с проволочной опорной поверхностью фильтрующих элементов типа ПФ-10 и ПФ-20. Все они являются фильтрами периодического действия, работающими под давлением, имеющими небольшое гидравлическое сопротивление и высокую скорость фильтрации. Принципиальная схема работы патронного фильтра показана на рисунке 6.2. Внутри фильтра находится решетка, на которой закреплена фильтровальная перегородка в виде патрона. Обычно патронный фильтр имеет несколько десятков таких патронов (фото 18 вклейки). Удаление осадка с фильтровальной перегородки производится продувкой сжатым воздухом, пневмогидравлическим ударом или с помощью вибрационных устройств.  Рис. 6.2. Принципиальная схема работы патронного фильтра: 1 — корпус; 2 — фильтровальная перегородка; 3 — крышка; 4 — решетка; 5 - откидное днище Для увеличения эффективности процесса фильтрования в исходную суспензию может добавляться кизельгур (диатомит) — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из остат ков диатомовых водорослей. Грубый, а затем тонкий кизельгур намывается потоком воды в два слоя на специальную опорную перегородку, после чего через полученный слой, толщина которого 2...3 мм, продавливают пиво. В процессе фильтрации (например, в поток пива) добавляется тонкий кизельгур, что делает фильтрацию особенно качественной и одновременно позволяет обновлять фильтрующий слой. При эксплуатации фильтров с керамической поверхностью фильтрующих элементов необходимо для разбавления кизельгура применять чистую воду, а также не допускать попадания масла на керамику. Загрязненная вода и масло закупоривают поры керамических элементов, что требует сложной регенерации фильтров при помощи кислотных растворов (иначе фильтр быстро выходит из строя). Еще один существенный недостаток керамических фильтров — хрупкость фильтрующих элементов, что требует особо тщательной сборки и разборки. Техническая характеристика патронных фильтров
Патронные фильтры требуют постоянного давления в период нанесения вспомогательного фильтрующего слоя, применения сжатого воздуха для поддержания осадка в период спуска нефильтрованного сока перед промывкой осадка, подачи воздуха внутрь фильтрующих элементов при удалении осадка. При повреждении поверхности фильтрации отдельных патронов может выходить мутный фильтрат. В этом случае фильтр останавливают, снимают верхнюю крышку и шлангом подают в рабочую камеру воду — патроны, в которых вода проходит очень быстро, необходимо заменить. Рукавные фильтры имеют встроенный механизм регенерации импульсной продувкой сжатым воздухом. Фильтрующим элементом являются рукава на металлических каркасах. Фильтры данного типа предназначены для очистки дымовых газов и аспирационных выбросов предприятий различных отраслей пищевой промышленности. Пылегазовоздушные потоки с исходной запыленностью до 100 г/м3 на выходе после рукавных фильтров имеют остаточную запыленность не более 20 мг/м3. Пропускная способность одной секции рукавных фильтров составляет 1000... 12 500 м3/ч и может быть увеличена за счет набора секций рукавного фильтра. Принцип работы рукавного фильтра иллюстрирует рисунок 6.3. Запыленный воздух поступает в рукавный фильтр через патрубок в камеру грязного воздуха и проходит через рукава. При этом частицы пыли задерживаются на наружной поверхности рукавов, а очищенный воздух поступает в чистую камеру и через патрубок выходит из фильтра.  Рис. 6.3. Принципиальная схема работы рукавного фильтра: 1 — бункер с устройством выгрузки; 2 — камера грязного воздуха; 3 — рукав фильтровальный; 4 — система импульсной продувки сжатым воздухом; 5 — камера чистого воздуха Регенерация запыленных фильтровальных элементов осуществляется импульсом сжатого воздуха. Сжатый воздух из ресивера через электромагнитные клапаны поступает в продувочные трубы, расположенные над открытыми торцами фильтровальных элементов в камере очищенного воздуха. Импульс сжатого воздуха через сопла в продувочных трубах направляется внутрь фильтровального элемента, сбрасывая пыль с его наружной поверхности. Пыль, отряхиваемая с фильтровальных элементов, осыпается в бункер и через устройство выгрузки удаляется из фильтра. Техническая характеристика патронных фильтров типа ФИП
Дисковые фильтры типа ФД применяются для фильтрации сока I и 11 сатураций. Фильтрация в них производится под давлением. Поверхность фильтрации представляет собой диски, установленные на полом вращающемся валу. Промытый осадок удаляется гидравлическим способом. По сравнению с фильтр-прессами дисковые фильтры имеют следующие преимущества: облегчают условия труда, сокращают затраты рабочей силы, уменьшают расход фильтровальной ткани и обеспечивают получение чистого фильтрата, не требующего контрольной фильтрации. В сахарной промышленности применяются дисковые фильтры типов ФД-80, ФД-100 и ФД-150. Вакуум-фильтры. В пищевой промышленности применяются вакуум-фильтры непрерывного действия двух типов — камерные и бескамерные. Они бывают барабанные, дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные и др. Барабанный вакуум-фильтр представляет собой горизонтальный вращающийся барабан, который изнутри разделен радиальными герметичными перегородками на отдельные ячейки, соединенные трубками с распределительной головкой (рис. 6.4). 94 По мере вращения барабана в ячейках создается вакуум или избыточное давление. При вращении барабан проходит зону фильтрации, где жидкость засасывается в барабан, а твердые частицы оседают на фильтрующей ткани. После промывания осадка водой барабан входит в зону сушки, где через осадок просасывается воздух, а затем — в зону удаления осадка. Здесь изнутри барабана подается сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом.  Рис. 6.4. Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия: 1 — распределительная головка (золотниковый механизм); 2 — распределитель воды для промывания осадка; 3 — перегородки; 4 — труба для подачи сжатого воздуха; 5 — нож для срезания осадка; 6 — корыто; 7 — барабан; 8, 9 — трубы для откачки соответственно отфильтрованной жидкости и промывной воды Независимо от того, какое оборудование применяется для сгущения осадка сока I сатурации, от осадка отделяется жидкая фаза и осадок промывается. Так как суспензия, поступающая из сгустителей на вакуум-фильтры, имеет температуру около 85 °С, остаточное давление на вакуум-фильтрах не должно превышать 0,045...0,048 МПа. Таким образом, перепад давления, при котором осуществляется фильтрация на вакуум-фильтрах, в 4...5 раз меньше, чем на фильтрах циклического действия. Поэтому толщина слоя осадка на барабанах фильтров допускается не более 10... 12 мм, а для быстрого роста толщины слоя осадка на фильтрующей поверхности фильтра поступающая на фильтрацию суспензия должна содержать сухих веществ не менее 20 %. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||