Фильтры периодического действия

Классификация фильтров. Аппараты, в которых осуществляют про­цесс фильтрации, называются фильтрами.

В зависимости от способа действия различают фильтры периодического и непрерывного действия.

В зависимости от вида давления, которым создается движущий напор, необходимый для проталкивания жидкости через поры фильтрую­щей перегородки, различают:

1)фильтры, работающие под действием гидростатического давления столба фильтруемой жидкости;

2)в а к у у м-ф и л ь т р ы, работающие при разрежении, создаваемом вакуум-насосами;

3)фильтрпрессы, работающие под давлением, создаваемым при помощи насосов или компрессоров.

В зависимости от типа фильтрующей перегородки все фильтры можно разделить на несколько групп:

1)фильтры с несвязанной или зернистой перегородкой;

2)фильтры с тканевой перегородкой;

3)фильтры с неподвижной жесткой перегородкой.

Выбор той или иной фильтрующей перегородки обусловливается рядом факторов; наиболее существенны химические свойства фильтруемой жидкости, рабочее давление, при котором ведется фильтрация, степень раздробленности твердых частиц фильтруемой смеси и, наконец, требуемая производительность.

Фильтры с несвязанной или зернистой перегородкой. Зернистые фильтры применяют главным образом при очистке жидкостей, у которых относительное содержание твердой фазы ничтожно мало по сравнению с жидкой и осадок не представляет ценности. Простейшим фильтром может служить сосуд, снабженный решетчатым дном, в котором фильтрующей средой является слой осадка, оседающего на дно, а давление создается за счет гидростатиче­ского давления столба фильтруемой жидкости.

В качестве зернистой фильтрующей перегородки обычно применяют тонкий квар­цевый песок, дробленый мрамор или чистый известняк, уголь, кокс, шлак, руду, асбест и т. д.

Размеры зерен фильтрующей перегородки зависят от величины отфильтровываемых твердых частиц; чем тоньше раздроблены последние, тем мельче должны быть и зерна фильтрующих перегородок.

Выбор зернистого материала зависит от вида суспензии, подлежащей фильтрации. Для большинства кислот и растворов солей применяют тонкий кварцевый песок, для щелочных жидкостей применяют чаще всего дробленый мрамор или чистый известняк, жидкости, содержащие смолы, хорошо отфильтровываются через крупно измельченный древесный уголь.

Осадок на фильтрах иногда, помимо промывки водой, продувают воздухом или перемешивают при помощи механических мешалок.

Наиболее распространенными аппаратами с зернистой фильтрующей перегородкой являются так называемые песочные фильтры, служащие преимущественно для очистки воды.

Рис. 7. Песочный фильтр закрытого типа:

1—резервуар; 2 —коллектор с трубками; 3 — приспособление для промывки песка; 4 —труба для промывной воды; 5— тру­бопровод для промывной воды; 6 — трубопровод для подачи фильтруемой воды; 7— трубопровод для отвода очищенной воды.

Такие фильтры бывают: открытые, работающие только под действием гидростатического давления столба фильтруемой жидкости высотой 1 —1,5 м, и закрытые, работающие под некоторым напором, создаваемым обычно насосами.

Песочные фильтры иногда снабжают механическими мешалками, при помощи которых песок взмучивается, что способствует лучшей его очистке. Мешалка во время фильтрации не работает, а пускается в ход только при очистке песка обратным током чистой воды.

Фильтры с тканевой перегородкой. Если количество твердой фазы в суспензии велико или необходимо использовать твердую фазу, отделяемую на фильтре, или, наконец, необходимо более полно использовать жидкую фазу, фильтруют на тканевых перегородках.

Такие перегородки изготовляются из волокнистых материалов жи­вотного, растительного и минерального происхождения или из металлических сеток. Основным фактором, обусловливающим выбор материала ткани, является его химическая стойкость в фильтруемой жидкости.

Ткани из волокон животного происхождения —шерстяные (глав­ным образом грубошерстные сукна) — сравнительно хорошо противостоят действию кислых жидкостей при температуре их не выше 40—50°.

Хлопчатобумажные ткани (бязь, бельтинг и др.) применяют при фильтрации жидкостей слабокислых, слабощелочных и нейтральных.

Ткани из волокон минерального происхождения, главным образом из асбестового волокна, хорошо противостоят действию сильнокислых холодных и нагретых жидкостей, вследствие чего ими пользуются при фильтрации крепких минеральных кислот.

Металлические ткани (сетки) из стали или никеля чаще всего при­меняют для фильтрации сильнощелочных жидкостей. Для фильтрации применяют также металлические сетки, изгото­вленные из нержавеющих и кислотоупорных сталей, алюминия и его сплавов, никеля, латуни, бронзы и т. п.

За последние годы находят применение тканевые фильтрующие перегородки из различных синтетических материалов—хлорвиниловые и другие, стойкие против кислот.

Наиболее распространенными фильтрами периодического действия с тканевой перегородкой являются: нутч-фильтры, листовые или мешоч­ные фильтры и фильтрпрессы.

Нутч-фильтры. Простейшими фильтрами с тканевой перего­родкой являются нутч-фильтры (или просто нутчи), работающие под вакуумом.

Рис. 6. Нутч- фильтр:

1 - резервуар; 2— решетка; 3— патрубок для стока фильтрата.

Нутч-фильтр (рис. 6) представляет собой резервуар 1 с двойным дном, причем верхнее ложное дно или решетка 2 служит для удерживания слоя фильтрующего мате­риала и допускает свободное протекание жидкости в нижнюю часть фильтра. Осадок остается на филь­трующей перегородке, а жидкость (фильтрат) из нижней части аппарата под действием разрежения, создаваемого вакуум-насосом, выходит через патрубок 3 и направляется в приемный резервуар. Из резервуара жидкость перекачивается насосом или передается сжатым воздухом на дальнейшую обработку, а также на повторную фильтрацию, если фильтрат получается мутным.

Производительность нутча зависит от поверхности фильтрующей перегородки, толщины слоя осадка и степени вакуума. В имеющихся установках размеры фильтрую­щей поверхности нутча составляют 1—6 м²

Преимуществом нутч-фильтров является то, что нутчи очень просты по конструкции и в эксплуатации легко доступны для наблюдения и контроля.

Недостатками нутч-фильтров являются громоздкость конструкции, ручная выгрузка и сравнительно ограниченные размеры фильтрующей поверхности.

Для ускорения и упрощения разгрузки осадка изготовляют опрокидывающиеся нутчи. Корпус такого нутча установлен на горизонтальных подшипниках и поворачивается вокруг горизонтальной оси. Опрокидывание нутча производят после промывки и сушки.

Фильтрацию жидкостей, выделяющих вредные или легко воспламеняющиеся пары, проводят под давлением сжатого воздуха или инертных газов в нутчах закрытого типа.

Основным недостатком такого нутча является трудность выгрузки осадка. Для облегчения выгрузки нижнее днище нутча делают откидным на шарнире; днище снабжается противовесом и закрепляется на откид­ных болтах. Ложное дно укреплено на нижнем днище и откидывается вместе с ним.

Фильтрпрессы рамные и камерные. В промышленности широко распространены фильтрпрессы, процесс работы которых ускоряется проталкиванием жидкости под давлением 3—4 ат.

Фильтрпресс состоит из некоторого числа разделенных жесткими перегородками (плитами) камер, между которыми помещена фильтрую­щая ткань. Плиты имеют каналы для распределения фильтруемой суспен­зии, стока фильтрата, притока и стока промывной жидкости и т. д.

Рис. 8. Схема работы рамного фильтрпресса:

1—рабочие плиты; 2—задняя плита; 3— рама; 4— фильтрующая ткань (салфетки).

Фильтруемая суспензия подводится в камеры под некоторым давлением; жидкость протекает через ткань и стекает в корыто, а осадок плотно пристает к полотну, образуя спрессованную тестообразную лепешку. Стенки плит рам имеют толщину достаточную, чтобы выдерживать давление в несколько атмосфер. После того как камеры будут заполнены осадком, что можно заметить по прекращению стекания фильтрата из краников, начинают, если это требуется, промывку осадка.

Промывная вода поступает с обратной стороны фильтрующей перегородки, проходит через весь слой осадка в камере и собирается в канале соседней плиты. После окончания промывки для осушки осадка через фильтрпресс продувают сжатый воз­дух, после чего выгру­жают осадок.

Рамы и плиты рамных фильтрпрессов выполняют чугунными (для щелочных и нейтральных жидкостей) или деревян­ными (для кислых жидкостей).

Если фильтрация должна проводиться с нагревом или охлаждением, фильтрпресс изготавливается со специальными каналами для подвода пара, воды или холодильного рассола.

Для тонкой фильтрации служат фильтры фарфоровые или из специальных сортов керамики, например поролитовые. Последние отличаются высокой устойчивостью к щелочам и кислотам, а также тер­мической стойкостью до 700°.

Применяются также патронные фильтры с фильтрующими элемен­тами в виде вертикальных пористых цилиндров-патронов, изготовленных из кварца, стекла, кизельгура, угля, керамики или других химически стойких материалов.

Фильтровальный патрон (рис. 10) состоит из пористого цилиндра 1 с глухим днищем, надеваемого на ребристую стальную трубу 2, с отверстиями 3 для отвода фильтрата.

Фильтры этого типа работают следующим образом. Пред­варительно перемешанную суспензию подают насосом в корпус 1 фильтра через патрубок 4 под давлением до 0,8 МПа. Фильтрат проходит через пористые стенки патронов 5 и удаляется через отверстия 6 и горизонталь­ные каналы 7 в чугунной плите 8, на которой подвешены патроны.

По достижении определенной толщины слоя осадка на наружных стенках патронов подачу суспензии прекращают и оставшуюся в корпусе фильтра жидкость выдавливают сжатым воздухом обратно в хранилище суспензии через патрубок 4.

Осадок промывают водой, которая подается через патрубок 4 и удаляется так же, как и фильтрат. После промывки осадок подсушивают воздухом или газом, которые подаются через распределительную решетку 10 и уходят в каналы 7.

Подсушенный осадок удаляют сжатым воздухом. Для этого при помощи ручного механизма откидывают днище 2, а сжатый воздух подают периодически через каналы 7. Этим осадок сбрасывается со стенок патронов и падает вниз на соответствующее транспортное приспособление.

Для повышения экономичности работы патронного фильтра жела­тельно поддерживать постоянство состава суспензии, поступающей на фильтрацию, путем перемешивания ее в сборнике до подачи на фильтр.

Достоинствами патронных фильтров являются: компактность, воз­можность автоматизации процесса, удобство промывки фильтрующей перегородки, а также хорошее осветление.

Дата добавления: 2014-10-31