Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Нутч-фільтри
|
|
Нутч являє собою найбільш простий фільтр періодичної дії, що працює під вакуумом або тиском, у якому напрямок сили ваги і руху фільтрату збігаються.
Нутч, що працює під вакуумом, виготовляється у вигляді прямокутного чи круглого відкритого резервуара з плоским або опуклим дном, над яким на деякій відстані знаходиться обманне дно, призначене для підтримки горизонтальної фільтрувальної перегородки. Суспензія заливається у нутч зверху й у просторі під помилковим дном створюється вакуум, у результаті чого рідка фаза суспензії проходить у вигляді фільтрату крізь фільтрувальну перегородку і видаляється з нутча, а тверда фаза суспензії у вигляді осаду накопичується на цій перегородці. Перевагою такого нутча є простота конструкції, а недоліком — необхідність видалення осаду вручну.
Існують трохи більш складні конструктивні модифікації описаного нутча, розроблені з метою виключити видалення осаду з нутча вручну. До них відносяться: перекидний нутч, нутч із відкидним дном і нутч із мішалкою, що піднімається, за допомогою якої осад збовтується і видаляється з фільтра у вигляді суспензії.
Однак ці зміни не вирішили цілком питання про раціональний спосіб видалення осаду з нутча: ручна праця частково зберігся; збільшилася висота приміщення в зв'язку з конструкцією бункерів (для прийому осаду з перекидного нутча) і мішалок, що піднімаються; можливість видалення осаду у вигляді суспензії обмежена.
Одна з конструкцій нутча, що працює під тиском не більш 3 ат, показана на рис. 1. Нутч складається з корпуса 1 із сорочкою 2, знімної кришки 3 і дна, що переміщується, 4; фільтрувальна перегородка 5, розташована на опорній перегородці 6, являє собою тканину чи шар волокон (в останньому випадку над перегородкою 5 встановлють захисну сітку 7). Над фільтрувальною перегородкою знаходиться кільцева перегородка 8 висотою 150 мм, що підтримує осад під час його вивантаження. Обидві перегородки закріплені на дні нутча, що для видалення осаду опускається на 200 мм і повертається на такий кут, щоб осад можна було зняти з фільтрувальної перегородки вручну. Для подачі суспензії і стиснутого повітря служать штуцери 9 і 10, для видалення фільтрату — штуцер 11; фільтр оснащений також запобіжним клапаном 12.
| Рис. 1. Нутч, який працює під тиском до 3 ат: 1 – корпус; 2 – сорочка; 3 – знімна кришка; 4 – дно, яке переміщується; 5 – фільтрувальна перегородка; 6 – опорна перегородка; 7 – захисна сітка; 8 – кільцева перегородка; 9 – штуцер для подачі суспензії; 10 – штуцер для подачі стиснутого повітря; 11 – штуцер для видалення фільтрату; 12 – запобіжний клапан. |
| Рис. 2. Фільтропрес із вертикальними рамами (плитково-рамний фільтропрес): 1 — плити; 2 — рами; 3 — опорний брус; 4 — нерухома плита; 5 — рухома плита; 6 — гідравлічна система; 7 — штуцер для подачі суспензії; 8 — штуцера для подачі промивної рідини; 9 — кран для видалення фільтрату. |
| Рис. 3. Плити і рами фільтропреса: а — плита; б — рама; 1 - гладка поверхня плити; 2 - жолобок; 3 - фільтрувальна перегородка; 4 — канал для видалення фільтрату і промивної рідини; 5 — отвір для проходу суспензії; 6 — отвір для проходу промивної рідини. |
| Рис. 4. Вертикальний аркушевий фільтр: 1 — циліндричний резервуар; 2 — конічне дно; 3 — знімна кришка; 4 — плоский фільтрувальний аркуш; 5 – опорна планка; 6 – колектор для фільтрату; 7 – штуцер для подачі суспензії; 8 – штуцер для відводу фільтрату; 9 – штуцер для видалення осаду |
| Рис.5. Фільтрувальний патрон у поперечному розрізі: 1 — пористе кільце; 2 — центральна труба; 3 — радіальний отвір; 4 — поздовжнє ребро; 5 — шар осаду; 6 — вертикальний канал. |
| Рис. 6. Автоматизований фільтропрес із горизонтальними камерами(ФПАКМ): 1-верхня частина плити; 2 — перфорований аркуш; 3 - простір для прийому фільтрату; 4 - нижня частина плити у вигляді рами; 5 - камера для суспензії й осаду; 6 - еластична водонепроникна діафрагма; 7 - фільтрувальна тканина; 8 - колектор для подачі суспензії, промивної рідини і стиснутого повітря; 9, 10, 13 - канали; 11 — колектор для відводу фільтрату, промивної рідини і повітря; 12 — простір для води. |
У найпростішому випадку цикл роботи на описаному нутчі складається з наступних операцій: наповнення нутча суспензією, поділ суспензії під тиском стиснутого газу, видалення осаду з фільтрувальної перегородки і регенерація останньої. Такі нутчи мають діаметр до 1 м і ємність до 0, 5 м3.
Перевагою всіх нутчів є можливість рівномірного і повного промивання осаду, оскільки промивна рідина може бути рівномірно розподілена по всій його поверхні в необхідній кількості. Загальний недолік нутчів — відносно велика займаюча ними площа приміщення, що припадає на 1 м2 поверхні фільтрування.
У даний час застосовуються лише порівняно невеликі нутчі, що використовуються для лабораторних і напівзаводських робіт, а також для поділу суспензій у виробництвах малої потужності.
2.2. Фільтропреси
Фільтром періодичної дії, що працює під тиском, є фільтропрес із вертикальними рамами (плитково-рамний фільтропрес), у якому напрямок сили ваги і рух фільтрату перпендикулярні. Цей фільтр можна розглядати як ряд нутчів невеликої висоти і особливої конструкції, розміщених вертикально впритул один до іншого, у результаті чого досягається велика поверхня фільтрування, що відноситься до одиниці виробничої площі, займаної фільтром.
Фільтропрес із вертикальними рамами (рис. 2) складається з плит, що чергуються 1 і рам 2 однакових розмірів. Плити і рами спираються бічними ручками на два паралельних бруси 3. Між дотичними поверхнями плит і рам є тканинні фільтрувальні перегородки. Рами і плити, ущільнені по периметру краями цих перегородок, притискаються до нерухомої плити 4 за допомогою переміщуючої плити 5, що переміщується на роликах, на яку діє тиск рідини, що досягається гідравлічною системою 6. Суспензія надходить по штуцеру 7, а промивна рідина — по штуцерах 8. Штуцера 7 і 8 розташовані на нерухомій плиті і з’єднуються з каналами, що утворені співпадаючими отворами в плитах і рамах. Фільтрат і промивна рідина видаляються через крани 9.
Плити (рис. 3) мають по краях гладку поверхню 1, а в середині — рифлену з жолобками 2. Плити покриті фільтрувальною перегородкою 3 і оснащені кранами для видалення фільтрату і промивної рідини. Крани через канали 4 і два інших, майже перпендикулярних їм канали (на рисунку не показані), що закінчуються біля жолобків, з'єднані з просторами усередині двох рам, суміжних із даною плитою. У плитах і рамах виконані отвори 5 і 6, що утворюють канали для проходу суспензії і промивної рідини. У фільтрувальних перегородках зроблені отвори, що точно збігаються з отворами в рамах і плитах.
Фільтропрес із гідравлічним вивантаженням осаду відрізняється тим, що видалення осаду може виконуватися без розсовування рам і плит. Замість цього осад взмучують (каламутять) у рамах потоком води і видаляють з фільтра у вигляді суспензії.
Фільтропрес із механічним вивантаженням осаду має круглі вертикальні рами, що відкидаються при повороті навколо вала, після чого з них легко видаляється осад.
2.3. Листові фільтри
Ці фільтри відносяться до працюючих під тиском апаратів періодичної дії, у яких напрямок сили ваги і руху фільтрату перпендикулярні. Особливістю листового фільтра, як і плитково-рамного фільтропреса, є велика поверхня фільтрування, що відноситься до одиниці займаючої ним площі приміщення. Це досягається розміщенням вертикальних фільтрувальних аркушів на невеликій відстані один від одного.
Існують кілька конструкцій листових фільтрів. Розглянемо вертикальний фільтр із прямокутними аркушами (рис. 4), який застосовується, зокрема, на хлорних заводах для фільтрування розсолу, що надходить у електролізери. Фільтр складається з циліндричного резервуара 1 з конічним дном 2, знімаючої кришки 3, плоских фільтрувальних аркушів 4, що спираються на планку 5 і колектора для фільтрату 6. Суспензія надходить у фільтр по штуцеру 7; рідка фаза її проходить всередину фільтрувальних аркушів, збирається в колекторі й у вигляді фільтрату виходить з апарата через штуцер 8; тверда фаза накопичується у вигляді осаду на зовнішній поверхні фільтрувальних аркушів, скидається з неї зворотним поштовхом стиснутого повітря чи води і видаляється з апарата по штуцеру 9.
Фільтруючий аркуш являє собою сталеву гумовану раму, в яку вставлена рифлена з обох боків дошка з дерева твердої породи, причому рама і дошка обтягнуті тканиною, наприклад полівінілхлоридною.
У порівнянні з фільтропресом описаний фільтр забезпечує кращі умови промивання осаду, менше зношування фільтруючої тканини і більш легке обслуговування. До недоліків цих фільтрів відносяться: труднощі контролю товщини осаду, необхідність перемішування суспензії шляхом її рециркуляції (для запобігання осадження твердих частинок) і трохи складну заміну тканини.
2.4. Патронні фільтри
Ці фільтри подібно до листових відносяться до працюючих під тиском апаратів періодичної дії, в якому напрямок сили ваги і руху фільтрату перпендикулярні. За принципом дії аркушевий і патронний фільтри в основному аналогічні, але замість плоских фільтруючих аркушів у патронному фільтрі використовуються циліндричні фільтруючі патрони, які встановлюються у вертикальному положенні в циліндричному кожусі з конічним дном і знімаючою кришкою.
Фільтруючий патрон у поперечному розрізі показаний на рис. 5. Патрон складається з пористих кілець 1, нанизаних на закриту знизу центральну трубу 2 з радіальними отворами 3 і поздовжніми ребрами 4. У процесі поділу суспензії фільтрат послідовно проходить через шар 5 вже утвореного осаду, стінки кілець 1 і отвори 3, після чого по вертикальному каналу 6 іде з патрона в колектор і видаляється з фільтра. Для виготовлення патрона можуть бути використані різні пористі матеріали (зокрема, пористе скло чи кераміка), спресований діатоміт або вугілля. Застосовуються також патрони у вигляді перфорованого металевого циліндра, обтягнутого фільтруючою тканиною.
Процес розділення суспензії на патронних фільтрах нерідко здійснюють із застосуванням попередньо нанесеного шару допоміжної речовини чи адсорбенту (для знебарвлення розчинів). Ці фільтри використовують також для згущення суспензії; у даному випадку осад скидається з поверхні патронів зворотним поштовхом фільтрату й у вигляді згущеної суспензії видаляється з нижньої частини фільтра.
Перевага патронних фільтрів у порівнянні з аркушевим полягає в тому, що циліндрична поверхня фільтрування з малим радіусом кривизни володіє, за інших рівних умов, більшою продуктивністю по фільтрату чи осаду, ніж рівновелика їй плоска поверхня. При цьому відносна продуктивність циліндричної поверхні зростає зі збільшенням товщини осаду і зменшенням радіуса кривизни патрона.
2.5. Фільтропреси з горизонтальними камерами, автоматизовані (ФПАКМ)
Такий фільтр є працюючим під тиском апаратом періодичної дії, у якому напрямок сили ваги і руху фільтрату збігаються. У цьому апараті вітчизняної конструкції вдало об'єднані переваги інших фільтрів. Його можна розглядати як ряд прямокутних нутчів невеликої висоти й особливої конструкції, розміщених впритул один над одним, внаслідок чого поверхня фільтрування виходить великою стосовно площі займаної фільтром.
Таким чином, між конструкціями фільтропресів із вертикальними рамами і горизонтальними камерами існує певна подібність. Однак взаємні напрямки сили ваги і руху фільтрату в обох фільтропресах неоднакові, що обумовлює деяке розходження в характері процесів фільтрування в зв'язку з можливістю осідання твердих частинок суспензії в гравітаційному полі.
Цей фільтропрес призначений для поділу тонкодисперсних суспензій при концентрації твердої фази 10—50 кг/м3 і температурі до 80 °С.
Фільтрувальні плити цього фільтра показані в розрізі на рис. 6. Верхня частина 1 кожної плити покрита перфорованим аркушем 2, під яким знаходиться простір для прийому фільтрату 3. Нижня частина, виконана у вигляді рами 4, утворює при стисканні плит камеру 5 для суспензії й осаду. Між верхньою і нижньою частинами фільтруючих плит розташовані еластичні водонепроникні діафрагми 6. Фільтруюча тканина 7 розміщується на перфорованому аркуші 2.
У періоди фільтрування, промивання осаду і його продувки в камери 5 надходять з колектора 8 по каналах 9 послідовно суспензія, свіжа промивна рідина і стиснене повітря (положення А). При цьому фільтрат, відпрацьована промивна рідина і повітря при атмосферному тиску відводяться з фільтра по каналах 10 у колектор 11. Потім осад віджимається діафрагмою 6, для чого в простір 12 по каналах 13 подається вода під тиском (положення Б). Після віджимання осаду плити розсовуються, утворюючи щілини, через які осад видаляється з фільтра (положення В).
Схема дії автоматизованого фільтропреса з горизонтальними камерами показана на рис. 7. Він складається з горизонтально розташованих одна над одною описаних вище фільтрувальних плит 1. Ці плити знаходяться між двома крайніми опорними плитами 2, що зв'язані одна з одною чотирма вертикальними стержнями, що сприймають навантаження при дії тиску усередині камер. Між плитами 1 за допомогою напрямних роликів 3 протягнена фільтруюча тканина 4, що має вид безкінечної стрічки і підтримується в натягнутому стані гідравлічними пристроями (на рисунку не показані). Як уже сказано, суспензія, свіжа промивна рідина і стиснене повітря надходять, а фільтрат, відпрацьована промивна рідина і повітря при атмосферному тиску відводяться за допомогою колекторів на рисунку показані умовно і позначені відповідно 5 і 6. Осад при періодичному переміщенні тканини знімається з неї ножами 7, розміщеними біля роликів, а тканина промивається і очищується в особливому пристосуванні (на рисунку також не показано). Цикл роботи фільтропреса з горизонтальними камерами в загальному випадку складається з операції стиснення плит, фільтрування, промивання осаду, його продування, розсування плит і розвантаження осаду з одночасним переміщенням тканини і її промиванням. При цьому робота фільтра автоматизована, що обумовлює значне збільшення його продуктивності в порівнянні з фільтрпресом, який обслуговується вручну. Керування фільтрпресом здійснюється електрогідравлічним автоматом; робота фільтра повністю автоматизована із застосуванням реле часу і кнопкового керування.
Автоматизовані фільтрпреси з горизонтальними камерами мають поверхню фільтрування до 25 м2. Основними перевагами цих фільтропресів, крім їх повної автоматизації, є розвинена поверхня фільтрування, можливість за допомогою діафрагми регулювати товщину і вологість осаду і хороші умови для регенерації тканини в процесі роботи фільтра.
2.6. Барабанні фільтри
Розглянемо барабанний вакуум-фільтр із зовнішньою поверхнею фільтрування. Цей фільтр являє собою апарат безперервної дії, що працює під вакуумом і характеризується в основному протилежними напрямами сили ваги і руху фільтрату.
Фільтр (рис. V-21) має горизонтальний циліндричний перфорований барабан 1, покритий зовні фільтруючою тканиною. Барабан обертається навколо своєї осі і на 0, 3-0, 4 своїй поверхні занурений в суспензію, що знаходиться в резервуарі 4. Поверхня фільтрування барабана розділена по його утворюючих на ряд прямокутних комірок, ізольованих одна від одної. Комірки під час руху по колу приєднуються в певній послідовності до джерел вакууму і стиснутого повітря.
Кожна комірка з'єднується трубкою 2 з різними порожнинами нерухомої частини розподільного пристрою 3, яке буде описано далі. При цьому комірка проходить послідовно зони фільтрування, першого зневоднення, промивки, другого зневоднення, видалення осаду і регенерації тканини.
Рис. V-21. Схема дії барабанного вакуум-фільтра із зовнішньою поверхнею фільтрування:
1 — барабан; 2 — сполучна трубка; 3 — розподільний пристрій; 4 — резервуар для суспензії; 5 — мішалка, що коливається; 6, 8 — порожнини розподільчого пристрою, що сполучаються з джерелом вакууму; 7 — розбризкуюючий пристрій: 9 — нескінченна стрічка; 10 — направляючий ролик; 11, 13 — порожнини розподільчого пристрою, що сполучаються з джерелом стисненого повітря; 12 — ніж для знімання осаду.
У зоні фільтрування комірка стикається з cуспензією, що знаходиться в резервуарі 4 з мішалкою, що коливається 5, і з'єднується трубкою з порожниною 6, яка сполучається з джерелом вакууму. При цьому фільтрат через трубку і порожнину надходить у збірник, а на поверхні комірки утворюється осад.
У зоні першого зневоднення осад стикається з атмосферним повітрям, а комірка з'єднується з тією ж порожниною 6. Під дією вакууму повітря витісняє з пор осаду рідку фазу суспензії, яка приєднується до фільтрату.
У зоні промивки на частково зневоднений осад із розбризкуюючих пристроїв 7 подається промивна рідина, а комірка з'єднується трубкою з порожниною 8, яка також сполучається з джерелом вакууму. Промивна рідина через трубку і порожнину виходить в інший збірник.
У зоні другого зневоднення промитий осад також стикається з атмосферним повітрям, а комірка залишається сполученою з тією ж порожниною 8, тому промивна рідина витісняється з пор осаду і йде в збірник. Для запобігання утворення в осаді тріщин під час промивання і подальшого зневоднення на нього накладається частина безкінечної стрічки 9, якавнаслідок тертя об осад переміщується по направляючих роликах 10.
У зоні видалення осаду комірка з'єднується трубкою з порожниною 11, яка сполучається з джерелом стисненого повітря. Під дією останнього осад розпушується і відділяється від тканини, після чого сковзує по поверхні ножа 12 і надходить на подальшу обробку.
Рис. V-22. Розподільчий пристрій барабанного вакуум-фільтра:
1 — цапфа, що обертається; 2 — сполучна трубка; 3 — шайба, що обертається; 4 — отвори в шайбі, що обертається; 5 — нерухомий корпус; 6 — нерухома знімна шайба; 7 — 10 — прорізи в нерухомій шайбі; 11 — трубопровід для видалення фільтрату; 12 — трубопровід для видалення промивної рідини; 13 — трубопроводи для подачі стиснутого повітря; 14 — вакуумметри; 15 - пружина.
У зоні регенерації тканина продувається стиснутим повітрям в напрямі, протилежному напряму руху фільтрату крізь тканину; при цьому повітря надходить в комірку по трубці з порожнини 13.
Розподільчий пристрій (рис. V-22) барабанного вакуум-фільтра, як вже сказано, призначений для послідовного з'єднання кожної комірки з джерелами вакууму і стиснутого повітря. Цапфа, що обертається, 1 з трубками 2, приєднаними до комірок фільтру, має на кінці шайбу 3 з отворами 4. Нерухомий корпус 5 розподільчого пристрою забезпечений укріпленою на ньому знімною шайбою 6, причому корпус і шайба мають співпадаючі прорізи 7—10. При обертанні барабана кожна комірка за допомогою трубки 2 через отвір 4 послідовно з'єднується з прорізами 7 (зони фільтрування і першого зневоднення), 8 (зони промивання і другого зневоднення), 9 (зони видалення осаду) і 10 (зони регенерації тканини). З розподільчого пристрою фільтрат і промивна рідина надходять у збірники відповідно по трубопроводах 11 і 12. Стиснуте повітря подається в розподільчий пристрій по трубопроводах 13; вакуум в зонах, відповідних прорізям 7 і 8, вимірюється вакуумметрами 14. Корпус 5 з шайбою 6 притискається до шайби, що обертається 3 пружиною 15.
Окрім описаного способу видалення осаду з тканини, застосовують знімання осаду за допомогою валів, на які він налипає, і шнурів або сіток, які разом із осадом відходять від тканини; ці способи використовуються для видалення тонких шарів осаду. Існують барабанні вакуум-фільтри з тканиною, яка сходить з поверхні барабана, що забезпечує кращі умови її промивання в особливому пристрої.
Барабанний вакуум-фільтр із невеликим ступенем занурення барабана в суспензію найбільш придатний для розділення суспензій зі значним вмістом твердих частинок, що поволі осідають під дією сили тяжіння і утворюють осад із досить хорошою проникністю. При цьому властивості суспензії, що розділяється, повинні бути по можливості незмінні, оскільки для цього фільтру на відміну від фільтрів періодичної дії не можна змінювати відносну тривалість окремих стадій процесу.
До переваг даного фільтра, окрім безперервності його дії, можна віднести зручність обслуговування і відносно сприятливі умови промивання осаду. Недоліками його є невелика поверхня фільтрування, віднесена до займаючої ним площі, і порівняно висока вартість.
Схема фільтруючої установки з барабанним вакуум-фільтром подана на рис. V-23. Суспензія з апарату 1 відцентровим насосом 2 прямує в резервуар 3 барабанного фільтра 4. Надлишок суспензії в процесі роботи фільтра видаляється по переливному трубопроводу назад в апарат 1. Фільтрат і промивна рідина під дією вакууму прямують в загальний сепаратора 5 для відділення від повітря, що надійшов у фільтр під час стадій зневоднення і промивання. Рідина з сепаратора 5 по вертикальному трубопроводу заввишки не меншого 9 м піддією гідростатичного тиску потрапляє в збірник 6. Повітряз сепаратора 5 надходить в пастку 7 для відділення від захоплених ним крапельок рідини, після чого видаляється вакуум-насосом із системи. Рідина з пастки 7 стікає в збірник 8 також під дією гідростатичного тиску. Стиснене повітря подається у фільтр через проміжну посудину 9 за допомогоюповітродувки 10.
Рис. V-23. Схема установки з барабанним вакуум-фільтром:
1 — апарат для суспензії, що розділяється; 2 — відцентровий насос; 3 —
резервуар для суспензії; 4 — барабанний вакуум-фільтр; 5 — сепаратор;
6 — збірник; 7 — пастка; 8 — збірник; 9 — проміжна посудина; 10 —
повітродувка.
Фільтрувальні установки, що включають замість барабанного вакуум-фільтра інші вакуум-фільтри безперервної дії, в основному аналогічні описаній.
2.7. Дискові вакуум-фільтри. Такий фільтр складається з декількох вертикальних дисків, насаджених по центру на порожнистий горизонтальний вал, що обертається, на деякій відстані один від одного. Кожен диск має з обох боків рифлену поверхню і з обох боків покритий фільтруючою тканиною. Під дисками знаходиться резервуар із суспензією, що розділяється, в яку майже до половини занурені диски. При обертанні дисків фільтрат під дією вакууму проходить через тканину і по жолобках по їх рифленій поверхні надходить у порожнину валу, на одному з кінців якого є розподільчий пристрій, як і в описаному вище барабанному вакуум-фільтрі. Осад, що утворився на поверхні тканини, відаляється з неї за допомогою ножів. Розглянутий фільтр особливо придатний для розділення суспензій, що містять достатньо однорідні і поволі осідаючі тверді частинки, які утворюють осад, що не розтріскується і не вимагає промивання.
2.8. Карусельні фільтри. Ці фільтри відносяться до апаратів безперервної дії, що працюють під вакуумом, в яких напрями сили тяжіння і рухи фільтрату співпадають.
Схема карусельного фільтру в плані показана на рис. V-24. Він складається з ряду горизонтальних нутчів 1, розміщених по колу в безпосередній близькості один від одного і сполучених гнучкими шлангами 2 зрозподільчим пристроєм 3, аналогічним вживаному в барабанних або дискових вакуум-фільтрах. Кожен нутч у якості обманного дна має гумову опорну перфоровану перегородку, покриту фільтруючою тканиною, і при переміщенні по колу послідовно з'єднується з джерелами вакууму і стиснутого повітря і з атмосферою. Нутчі спираються на раму, що обертається.
Цикл роботи нутча складається із стадій фільтрування, зневоднення осаду продуванням повітрям, декількох промивань осаду з проміжним зневодненням його, видалення осаду і промивання тканини. Під час фільтрування, промивання і зневоднення осаду нутч сполучений з джерелом вакууму, під час видалення осаду — з джерелом стиснутого повітря, а під час промивання тканини — з атмосферою; під час видалення осаду і промивання тканини нутч перекидається, після чого займає знову звичайне положення. Суспензія і промивна рідина надходять рівномірно по всій довжині фільтруючої перегородки нутча з дозуючих пристроїв.
Рис. V-24. Схема карусельного фільтра в плані: 1 — горизонтальні нутчі; 2 — гнучкі шланги; 3 — розподільчий пристрій.
Наявність в карусельному фільтрі окремих, ізольованих один від одного нутчів дозволяє отримувати концентрований, не розбавлений промивною рідиною фільтрат, а також проводити багатоступінчате протитечійне промивання осаду при помірній кількості промивної рідини; принцип такого промивання пояснений при описі стрічкового фільтра. До переваг карусельного фільтра, окрім вже згадуваних (безперервність дії і можливість хорошого промивання осаду), слід також віднести високу продуктивність і тривалий термін служби фільтруючої тканини.
2.9. Стрічкові фільтри. Такий фільтр являє собою апарат безперервної дії, що працює під вакуумом, у якому напрями сили тяжіння і рухи фільтрату співпадають. Опорна гумова стрічка 1 (рис. V-25) з прорізями і бортами переміщується замкненим шляхом за допомогою приводного 2 і натяжного 3 барабанів. Фільтруюча тканина у вигляді нескінченної стрічки 4 притискається до опорної гумової стрічки при натягуванні роликами 5. Суспензія надходить на фільтруючу тканину з лотка 6, а промивна рідина подається на утворений осад, з форсунок 7. Фільтрат під вакуумом відсмоктується в камери 8, що знаходяться під опорною гумовою стрічкою, і через колектор 9 відводиться в збірник. Промивна рідина, також під вакуумом, відсмоктується в камери 10 і через колектор 11 надходить у інший збірник. На приводному барабані фільтруюча тканина відходить від гумової стрічки і огинає ролик 12; при цьому осад відділяється від тканини і падає в бункер 13. На шляху між роликами 5 тканина промивається чи очищується щітками. На описаному стрічковому фільтрі здійснюється одноступінчате промивання осаду.
Рис. V-25. Стрічковий вакуум-фільтр:
1 — опорна гумова стрічка; 2 — приводний барабан; 3 — натяжний барабан; 4 — фільтруюча тканина; 5 — натяжні ролики; 6 — лоток для подачі суспензії; 7 — форсунки для подачі промивної рідини; 8 — вакуум-камери для фільтрату; 9 — колектор для фільтрату; 10 — вакуум-камери для промивної рідини; 11 — колектор для промивної рідини; 12 — направляючий ролик; 13 — бункер для осаду.
На рис. V-26 дана схема двоступінчатого протитечійного промивання осаду на стрічковому вакуум-фільтрі. Суспензія, що розділяється, надходить по трубопроводу на фільтруючу перегородку 1 в зоні фільтрування; фільтрат надходить в збірник 2, приєднаний через пастку 3 до вакуум-насосу; рідина з пастки 3 стікає в збірник 4; зі збірника 2 фільтрат перекачується насосом 5 на подальше перероблення. Свіжа промивна рідина надходить по трубопроводу на фільтр у зоні другого промивання, звідки перша промивна рідина надходить у збірник 6, також приєднаний до вакууму. Перша промивна рідина перекачується насосом 7 у напірну посудину 8, звідки вона надходить на фільтр у зоні першого промивання, після чого в якості другої промивної рідини збирається в збірник 9, з якого перекачується насосом 10 на подальше перероблення. Таким чином, свіжа промивна рідина в зоні другого промивання стикається з частково промитим осадом, а перша промивна рідина, що містить витягнуті з осаду речовини у відносно невеликій концентрації, в зоні першого промивання стикається з осадом, що ще не промився.
Рис. V-26. Схема протитечійного промивання осаду на стрічковому вакуум-фільтрі:
1 — фільтруюча перегородка; 2 — збірник для фільтрату; 3 - пастка; 4 — збірник; 5 — насос для перекачування фільтрату; 6 — збірник для першої промивної рідини; 7 — насос для перекачування першої промивної рідини; 8 — напірна посудина; 9 — збірник для другої промивної рідини; 10 — насос для перекачування другої промивної рідини.
Перевагами стрічкових фільтрів є: простота конструкцій в порівнянні з іншими фільтратами безперервної дії (відсутність розподільчого пристрою), чітке розділення фільтрату і промивних вод, можливість протитечійного промивання осаду. До їх недоліків відносяться: невелика поверхня фільтрування в порівнянні із займаючою площею приміщення і наявність невживаних зон на фільтруючій перегородці.
2.10. Відцентрові фільтри. Такий фільтр складається з вертикального циліндрового корпусу і розміщеного в нім комплекту круглих горизонтальних фільтруючих елементів, які насаджені на вертикальний вал на деякій відстані один від одного. При обертанні валу осад під дією відцентрової сили скидається з поверхні фільтруючих елементів і потім видаляється з корпусу фільтра. Такий фільтр дозволяє працювати з тонкими шарами осаду при достатньо високій швидкості фільтрування.
2.11. Вібраційні фільтри. Цей фільтр відрізняється тим, що суспензія подається під вібруючу фільтруючу перегородку, розташовану горизонтально. При цьому фільтрат проходить крізь її пори в напрямі знизу до верху, а тверді частинки під дією вібрацій відкидаються від неї, не проникаючи в пори, і накопичуються під перегородкою.
3. Інтенсифікація роботи фільтрів. У зв'язку зі значним збільшенням масштабів хімічних виробництв і наявністю великої кількості опадів із підвищеним гідравлічним опором виникає необхідність в підвищенні продуктивності фільтрів. Це може бути досягнуто шляхом збільшення поверхні фільтрування окремих фільтрів і підвищення швидкості фільтрування за рахунок знаходження оптимальних умов розділення суспензій.
У даний час поверхня фільтрування деяких барабанних вакуум-фільтрів досягає 140 м2, дискових 300 м2, карусельних 190 м2, стрічкових 25 м2.
Оптимальні умови розділення суспензій можна забезпечити за допомогою трьох груп способів: конструкційних, технологічних і фізико-хімічних.
До першої групи способів відносяться автоматизація процесів фільтрування, реверсивне (при малій товщині осаду), динамічне (при безперервному змиванні осаду), неодновимірне (при утворенні осаду на циліндровій поверхні з малим радіусом кривизни) і вібраційне фільтрування.
Способи другої групи полягають в тому, що вибирають оптимальні значення товщини осаду, різниці тисків, концентрації суспензії, а також проводять попередню класифікацію твердих частинок суспензії на тонко- і грубодисперсні.
Сутність способів третьої групи зводиться до таких фізико-хімічних дій на суспензію, які обумовлюють значне зменшення питомого опору осаду. Ці дії можуть проводитися в період або після отримання суспензії.
У першому, випадку в результаті вибору належних умов утворення суспензії (температура, концентрація і ін.) можна збільшити розмір твердих частинок, отримати кристалічні частинки замість аморфних, запобігти утворенню смолянистих і колоїдних домішок; при цьому питомий опір осаду для окремих суспензій може бути зменшений в десятки разів. У другому випадку після добавлення до суспензії агрегуючих або допоміжних речовин питомий опір осаду також помітно зменшується.
Л-ра: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. - С. 186-210